Все живое состоит из клеток. Клетка представляет собой элементарную живую систему – основу строения и жизнедеятельности всех животных и растений. Клетки могут существовать как самостоятельные организмы (например, простейшие, бактерии) и в составе многоклеточных организмов. Размеры клеток варьируются в пределах от 0,1–0,25 мкм (некоторые бактерии) до 155 мм (яйцо страуса в скорлупе).
Клетка способна питаться, расти и размножаться, вследствие чего ее можно считать живым организмом. Это своеобразный атом живых систем. Составляющие ее части лишены жизненных способностей. Клетки, выделенные из различных тканей живых организмов и помещенные в специальную питательную среду, могут расти и размножаться. Такая способность клеток широко используется в исследовательских и прикладных целях.
Термин «клетка» впервые предложил 1665 г. английский естествоиспытатель Роберт Гук (1635–1703) для описания ячеистой структуры наблюдаемого под микроскопом среза пробки. Утверждение о том, что все ткани животных и растений состоят из клеток, составляет сущность клеточной теории. В экспериментальном обосновании клеточной теории важную роль сыграли труды немецких ученых-ботаников Маттиаса Шлейдена (1804–1881) и Теодора Шванна (1810–1882).
Несмотря на большое разнообразие и существенные различия во внешнем виде и функциях, все клетки состоят из трех основных частей – плазматической мембраны, контролирующей переход вещества из окружающей среды в клетку и обратно, цитоплазмы с разнообразной структурой и клеточного ядра, содержащего носитель генетической информации (см. рис. 7.7). Все животные и некоторые растительные клетки содержат центриоли – цилиндрические структуры диаметром около 0,15 мкм, образующие клеточные центры. Обычно растительные клетки окружены оболочкой – клеточной стенкой. Кроме того, они содержат пластиды – цитоплазматические органоиды (специализированные структуры клеток), нередко содержащие пигменты, обусловливающие их окраску.
Окружающая клетку мембрана состоит из двух слоев молекул жироподобных веществ, между которыми находятся молекулы белков. Главная функция клетки – обеспечить передвижение вполне определенных веществ в прямом и обратном направлениях к ней. В частности, мембрана поддерживает нормальную концентрацию некоторых солей внутри клетки и играет важную роль в ее жизни: при повреждении мембраны клетка сразу гибнет, в то же время без некоторых других структурных компонентов жизнь клетки может продолжаться в течение некоторого времени. Первым признаком умирания клетки являются начинающиеся изменения в проницаемости ее наружной мембраны.
Внутри клеточной плазматической мембраны находится цитоплазма , содержащая водный соляной раствор с растворимыми и взвешенными ферментами, (как в мышечных тканях) и другими веществами. В цитоплазме располагаются разнообразные органеллы – маленькие органы, окруженные своими мембранами. К органеллам, в частности, относятся митохондрии – мешковидные образования с дыхательными ферментами. В них превращается сахар и высвобождается энергия. В цитоплазме есть и небольшие тельца – рибосомы, состоящие из белка и нуклеиновой кислоты (РНК), с помощью которых осуществляется синтез белка. Внутриклеточная среда достаточно вязкая, хотя 65–85% массы клетки составляет вода.
Во всех жизнеспособных клетках, за исключением бактерий, содержится ядро , а в нем –хромосомы – длинные нитевидные тельца, состоящие из дезоксирибонуклеиновой кислоты и присоединенного к ней белка.
Клетки растут и размножаются путем деления на две дочерние. При делении дочерней клетки передается полный набор хромосом, несущих генетическую информацию. Поэтому перед делением число хромосом в клетке удваивается и при делении каждая дочерняя клетка получает по одному их набору. Такой процесс деления клеток, обеспечивающий тождественное распределение генетического материала между дочерними клетками, называется митозом .
Не все клетки многоклеточного животного или растения одинаковы. Видоизменение клеток происходит постепенно в процессе развития организма. Каждый организм развивается из одной клетки – яйца, которое начинает делиться, и в конечном итоге образуется множество отличающихся друг от друга клеток – мышечные, кровяные и др. Различия клеток определяются прежде всего набором белков, синтезируемых данной клеткой. Так, клетки желудка синтезируют пищеварительный фермент пепсин; в других клетках, например клетках мозга, он не образуется. Во всех клетках растений или животных имеется полная генетическая информация для построения всех белков данного вида организмов, но в клетке каждого типа синтезируются лишь те белки, которые ей нужны.
В зависимости от типа клеток все организмы делятся на две группы – прокариот и эукариот. К прокариотам относятся бактерии, а к эукариотам – все остальные организмы: простейшие, грибы, растения и животные. Эукариоты могут быть одноклеточными и многоклеточными. Тело человека, например, состоит из 10 15 клеток.
Прокариоты все одноклеточные. В них нет четко очерченного ядра: молекулы ДНК не окружены ядерной мембраной и не организованы в хромосомы. Их деление происходит без митоза. Размеры их относительно небольшие. В то же время наследование признаков в них основано на передаче ДНК дочерним клеткам. Предполагается, что первыми организмами, появившимися около 3,5 млрд лет назад, были прокариоты.
Если одноклеточный организм, например бактерия, не гибнет от внешнего воздействия, то он остается бессмертным, т. е. не умирает, а делится на две новые клетки. Многоклеточные организмы живут лишь определенное время. Они содержат два типа клеток: соматические – клетки тела и половые клетки. Половые клетки, так же как и бактерии, бессмертны. После оплодотворения образуются соматические клетки, которые смертны, и новые половые.
Растения содержат особую ткань – меристему , клетки которых могут образовывать другие типы клеток растений. В этом отношении клетки меристемы похожи на половые и в принципе тоже бессмертны. Они обновляют ткани растений, поэтому некоторые виды растений могут жить тысячи лет. У примитивных животных (губки, актинии) есть подобная ткань, и они могут жить неограниченно долго.
Соматические клетки высших животных делятся на два вида. Одни из них включают клетки, живущие недолго, но постоянно возобновляющиеся за счет своего рода ткани меристемы. К ним относятся, например, клетки эпидермиса. Другой вид составляют клетки, которые во взрослом организме не делятся, и поэтому не возобновляются. Это прежде всего нервные и мышечные клетки. Они подвержены старению и гибели.
Принято считать, что главная причина старения организма – утеря генетической информации. Молекулы ДНК постепенно повреждаются мутациями, что приводит к гибели клеток и всего организма. Поврежденные участки молекулы ДНК способны восстанавливаться благодаря репаративным ферментам. Хотя их возможности ограничены, но они играют важную роль в продлении жизни организма.
Базовый уровень
В каждом задании выберите один верный ответ из четырех предложенных.
А1. Все живые организмы состоят из
- клеток
- тканей
- межклеточного вещества
- систем органов
А2. Как самостоятельный организм существует клетка
- кожицы листа
- бактериальная
- мышечного волокна
- корневого чехлика
АЗ. Живой организм представляет собой
- объединение живых клеток
- совокупность покровных и проводящих тканей
- одну систему органов
- согласованную систему клеток, тканей, органов
А4. Сходные по строению и физиологическим особенностям особи образуют
- организм
- биосферу
- лесное сообщество
А5. Сообщество животных и растений - организмов, живущих совместно на лугу и взаимодействующих между собой, называют
- популяция
- биоценоз
- биосфера
А6. Почва, входящая в биосферу, представляет собой
- живое вещество
- косное вещество
- биокосное вещество
- неорганическое вещество
А7. Процесс создания человеком сортов культурных растений называется
- искусственный отбор
- естественный отбор
- борьба за существование
- наследственность
А8. В результате естественного отбора в природе выживают
- только простейшие животные
- особи, приспособленные к условиям среды
- все цветковые растения
- полезные для человека особи
А9. Классификацией, или распределением организмов по группам на основе их сходства и родства, занимается биологическая наука
- систематика
- анатомия
- экология
- цитология
А10. Наименьшей систематической единицей классификации живых организмов* принято считать
- отряд
- царство
А11. Неклеточное строение имеют организмы
- грибы
- бактерии
- вирусы
- животные
- - - Ответы - - -
А1-1; А2-2; А3-4; А4-3; А5-2; А6-3; А7-1; А8-2; А9-1; А10-2; А11-3.
Повышенный уровень сложности
Б1. Верны ли следующие утверждения?
А. Существуют виды, у которых организм состоит из одной клетки.
Б. Бактерия - одна из самых сложноустроенных клеток.
- Верно только А
- Верно только Б
- Верны оба суждения
- Неверны оба суждения
Б2. Верны ли следующие утверждения?
А. Естественный отбор особей в природе ведет к образованию новых видов.
Б. Борьба за существование происходит только между животными.
- Верно только А
- Верно только Б
- Верны оба суждения
- Неверны оба суждения
БЗ. Верны ли следующие утверждения?
А. Близкородственные виды животных объединяют в род.
Б. Всего различают два царства живой природы: растения и животные.
- Верно только А
- Верно только Б
- Верны оба суждения
- Неверны оба суждения
Б4. Выберите три верных утверждения. Уровни организации живой материи, которые участвуют в образовании организма многоклеточного животного, - это
- клеточный
- видовой
- тканевый
- органный
- биоценотический
- биосферный
Б5. Установите последовательность уровней организации живой материи, начиная с клетки.
- клетка
- организм
- ткань
- биосфера
- биоценоз
Б6. Установите последовательность систематических категорий, начиная с наименьшей.
- царство
- класс
- - - Ответы - - -
Б1-1; Б2-1; Б3-1; Б4-134; Б5-132564; Б6-3412.
Тест по биологии Многообразие живого и наука систематика для учащихся 7 класса. Тест включает в себя 2 варианта, каждый вариант состоит из 2 частей (часть А и часть Б). В части А - 11 вопросов в части Б - 6 вопросов.
Задания А — базового уровня сложности
Задания Б — повышенного уровня сложности
1 вариант
А1. Все живые организмы состоят из
1) клеток
2) тканей
3) межклеточного вещества
4) систем органов
А2. Как самостоятельный организм существует клетка
1) кожицы листа
2) бактериальная
3) мышечного волокна
4) корневого чехлика
А3. Живой организм представляет собой
1) объединение живых клеток
2) совокупность покровных и проводящих тканей
3) одну систему органов
4) согласованную систему клеток, тканей, органов
А4. Сходные по строению и физиологическим особенностям особи образуют
1) организм
2) биосферу
3) вид
4) лесное сообщество
А5. Сообщество животных и растений -организмов, живущих совместно на лугу и взаимодействующих между собой, называют
1) популяция
2) биоценоз
3) биосфера
4) вид
А6. Почва, входящая в биосферу, представляет собой
1) живое вещество
2) косное вещество
3) биокосное вещество
4) неорганическое вещество
А7. Процесс создания человеком сортов культурных растений называется
1) искусственный отбор
2) естественный отбор
3) борьба за существование
4) наследственность
А8. В результате естественного отбора в природе выживают
1) только простейшие животные
2) особи, приспособленные к условиям среды
3) все цветковые растения
4) полезные для человека особи
А9. Классификацией, или распределением организмов по группам на основе их сходства и родства, занимается биологическая наука
1) система тика
2) анатомия
3) экология
4) цитология
А10. Наименьшей систематической единицей классификации живых организмов принято считать
1) род
2) вид
3) отряд
4) царство
А11. Неклеточное строение имеют организмы
1) грибы
2) бактерии
3) вирусы
4) животные
Б1.
А. Существуют виды, у которых организм состоит из одной клетки.
Б. Бактерия — одна из самых сложноустроенных клеток.
1) Верно только А
2) Верно только Б
3) Верны оба суждения
4) Неверны оба суждения
Б2. Верны ли следующие утверждения?
А. Естественный отбор особей в природе ведет к образованию новых видов.
Б. Борьба за существование происходит только между животными.
1) Верно только А
2) Верно только Б
3) Верны оба суждения
4) Неверны оба суждения
Б3. Верны ли следующие утверждения?
А. Близкородственные виды животных объединяют в род.
Б. Всего различают два царства живой природы: растения и животные.
1) Верно только А
2) Верно только Б
3) Верны оба суждения
4) Неверны оба суждения
Б4. Выберите три верных утверждения. Уровни организации живой материи, которые участвуют в образовании организма многоклеточного животного, — это
1) клеточный
2) видовой
3) тканевый
4) органный
5) биоценотический
6) биосферный
Б5. У становите последовательность уровней организации живой материи, начиная с клетки.
1) клетка
2) организм
3) ткань
4) биосфера
5) вид
6) биоценоз
Б6. У становите последовательность систематических категорий, начиная с наименьшей.
1) род
2) царство
3) класс
4) вид
2 вариант
А1. Клетка представляет собой отдельный организм у
1) простейшего животного
2) цветкового растения
3) шляпочного гриба
4) земноводного животного
А2. Клетки, строение и функции которых сходны, образуют
1) организм лягушки
2) стебель дерева
3) проводящую ткань растения
4) внутренние органы рыбы
А3. В природе самостоятельно существовать не может
1) бактериальная клетка
2) простейшее животное
3) плавник рыбы
4) одноклеточная водоросль
А4. Группа особей из представителей одного вида, занимающая определенную территорию, — это
1) вид
2) популяция
3) животные леса
4) растения заливного луга
А5. Оболочка Земли, заселенная живыми организмами, — это
1) популяция
2) биоценоз
3) биосфера
4) атмосфера
А6. Грибы представляют собой вещество биосферы
1) живое
2) косное
3) биокосное
4) органическое
А7. На основе наследственной изменчивости человек создает
1) виды беспозвоночных животных
2) породы домашних животных
3) виды цветковых растений
4) органы позвоночных животных
А8. В природе в процессе борьбы за существование происходит
1) искусственный отбор
2) естественный отбор
3) образование пород домашних животных
4) образование сортов культурных растений
А9. Первую естественную классификацию видов создал
1) К. Линней
2) Ч. Дарвин
3) Аристотель
4) Теофраст
А10. Совокупность сходных по строению особей, занимающих общую территорию, свободно скрещивающихся между собой и дающих плодовитое потомство, называют
1) род
2) вид
3) отряд
4) класс
А11. Все растения, населяющие Землю, объединяют в систематическую группу
1) семейство
2) отряд
3) тип
4) царство
Б1. Верны ли следующие утверждения?
А. Клетка одноклеточного животного способна осуществлять все процессы жизнедеятельности.
Б. Целостный организм животного — это совокупность отдельных органов.
1) Верно только А
2) Верно только Б
3) Верны оба суждения
4) Неверны оба суждения
Б2. Верны ли следующие утверждения?
А. Борьба за существование является одной из движущих сил эволюции.
Б. Индивидуальная наследственная изменчивость присуща всем живым организмам.
1) Верно только А
2) Верно только Б
3) Верны оба суждения
4) Неверны оба суждения
Б3. Верны ли следующие утверждения?
А. В основу современной систематики организмов положена общность их строения и происхождения.
Б. В систематике принято различать четыре царства живой природы.
1) Верно только А
2) Верно только В
3) Верны оба суждения
4) Неверны оба суждения
Б4. Выберите три верных утверждения. Биосфера как живая оболочка Земли включает
1) живое вещество
2) биокосное вещество
3) ядро
4) мантию
5) косное вещество
6) магму в недрах вулкана
Б5. Установите последовательность уровней организации живой материи, начиная с биосферы.
1) биосфера
2) организм
3) вид
4) орган
5) клетка
6) биоценоз
Б6. Установите последовательность систематических категорий, начиная с наибольшей.
1) отряд
2) вид
3) царство
4) класс
Ответы на тест по биологии Многообразие живого и наука систематика
1 вариант
А1. 1
А2. 2
А3. 4
А4. 3
А5. 2
А6. 3
А7. 1
А8. 2
А9. 1
А10. 2
А11. 3
Б1. 1
Б2. 1
Б3. 1
Б4. 134
Б5. 132564
Б6. 4132
2 вариант
А1. 1
А2. 3
А3. 3
А4. 2
А5. 3
А6. 1
А7. 2
А8. 2
А9. 2
А10. 2
А11. 4
Б1. 1
Б2. 3
Б3. 3
Б4. 125
Б5. 163245
Б6. 3412
Клетка - это элементарная часть организма, способная к самостоятельному существованию, самовоспроизводству и развитию. Все живые организмы (за исключением вирусов) состоят из клеток и в данной статье пойдет речь о клетке, ее строении и общих свойствах
Что такое клетка?
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. Активное и систематизированное изучение клеток началось в девятнадцатом. Одной 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.
Первым цитологическим методом исследования была микроскопия живых клеток. Современные варианты прижизненной световой микроскопии — фазово-контрастная, люминесцентная, интерференционная и др. — позволяют изучать форму клеток и общее строение некоторых её структур, движение клеток и их деление. Детали строения клетки обнаруживаются лишь после специального контрастирования, что достигается окраской убитой клетки. Новый этап изучения структуры клетки — электронная микроскопия, имеющая значительно большее разрешение структуры клетки по сравнению со световой микроскопией. Химический состав клеток изучается цито - и гистохимическими методами, позволяющими выяснить локализацию и концентрацию вещества в клеточных структурах, интенсивность синтеза веществ и их перемещение в клетках. Цитофизиологические методы позволяют изучать функции клеток.
Общие свойства клеток
В любой клетке различаются две основные части — ядро и цитоплазма, в которых, в свою очередь, можно выделить структуры, различающиеся по форме, размерам, внутреннему строению, химическим свойствам и функциям. Одни из них — так называемые органоиды — жизненно необходимы клетке и обнаруживаются во всех клетках. Другие — продукты активности клеток, представляют временные образования. В специализированных структурах осуществляется разделение различных биохимических функций, что способствует осуществлению в одной и той же клетке различных процессов, включающих синтез и распад многих веществ.
В ядерных органоидах — хромосомах, в их основном компоненте — ДНК, хранится вся генетическая информация о строении белков, свойственных организму определённого вида. Другое важнейшее свойство ДНК — способность к самовоспроизведению, что обеспечивает как стабильность наследственной информации , так и её непрерывность — передачу следующим поколениям. На ограниченных участках ДНК, охватывающих несколько генов, как на матрицах, синтезируются рибонуклеиновые кислоты — непосредственные участники синтеза белка. Перенос (Транскрипция) кода ДНК происходит при синтезе информационных РНК (и-РНК).
Синтез белка представляется как считывание информации с матрицы РНК. В этом процессе, называемом трансляцией, принимают участие транспортные РНК (т-РНК) и специальные органоиды — рибосомы, образующиеся в ядрышке. Размеры ядрышка определяются главным образом потребностью клетки в рибосомах; поэтому особенно велико оно в клетках, интенсивно синтезирующих белок. Синтез белка — конечный итог реализации функций хромосом — осуществляется главным образом в цитоплазме. Белки — ферменты, детали структур и регуляторы разных процессов, включая и транскрипцию — определяют в конечном счёте все стороны жизни клеток, позволяя им сохранять свою индивидуальность, несмотря на постоянно меняющееся окружение.
Если в бактериальной клетке синтезируется около 1000 различных белков, то почти в любой клетке человека — свыше 10000. Таким образом, разнообразие внутриклеточных процессов в ходе эволюции организмов существенно увеличивается.
Оболочка ядра, отделяющая его содержимое от цитоплазмы, состоит из двух мембран, пронизанных порами — специализированных участков для транспорта некоторых соединений из ядра в цитоплазму и обратно. Другие вещества проходят сквозь мембраны путём диффузии или активного транспорта, требующего затрат энергии. Многие процессы происходят в цитоплазме клетки при участии мембран эндоплазматической сети — основной синтезирующей системы клетки, а также комплекса Гольджи и митохондрий.
Отличия мембран разных органоидов определяются свойствами образующих их белков и липидов. К некоторым мембранам эндоплазматической сети прикреплены рибосомы; здесь происходит интенсивный синтез белка. Такая гранулярная эндоплазматическая сеть особенно развита в клетках, секретирующих или интенсивно обновляющих белок, например у человека в клетках печени, поджелудочной железы, нервных клеток. В состав других биологических мембран, лишённых рибосом, входят ферменты, участвующие в синтезе углеводно-белковых и липидных комплексов.
В каналах эндоплазматической сети могут временно накапливаться продукты деятельности клеток; в некоторых клетках по каналам происходит направленный транспорт веществ. Перед выведением из клетки, вещество концентрируется в пластинчатом комплексе (комплексе Гольджи). Здесь обособляются различные включения клетки, например, секреторные или пигментные гранулы, образуются лизосомы — пузырьки, содержащие гидролитические ферменты и участвующие во внутриклеточном переваривании многих веществ. Система окруженных мембранами каналов, вакуолей и пузырьков представляет единое целое. Так, эндоплазматическая сеть может без перерыва переходить в мембраны, окружающие ядро, соединяться с цитоплазматической мембраной, формировать комплекс Гольджи. Однако связи эти нестабильны. Нередко, а во многих клетках обычно разные мембранные структуры разобщены и обмениваются веществами через гиалоплазму. Энергетика клетки во многом зависит от работы митохондрий.
Число митохондрий в клетках разного типа колеблется от десятков до нескольких тысяч. Например, в печёночной клетке человека около 2 тыс. митохондрий; их общий объём не менее 20% объёма клетки. Внешняя мембрана митохондрии отграничивает её от цитоплазмы, на внутренней — происходят основные энергетические превращения веществ, в результате которых образуется соединение, богатое энергией, — аденозинтрифосфорная кислота (АТФ) — универсальный переносчик энергии в клетках. Митохондрии содержат ДНК и способны к самовоспроизведению; однако автономность митохондрий относительна, их репродукция и деятельность зависят от ядра. За счет энергии АТФ в клетках осуществляются различные синтезы, транспорт и выделение веществ, механическая работа, регуляция процессов и т.д.
В делении клеток, а иногда и в их движении, участвуют структуры, имеющие вид трубочек субмикроскопических размеров. «Сборка» таких структур и их функционирование зависят от центриолей, при участии которых организуется Веретено деления клетки, с чем связано перемещение хромосом и ориентация оси деления клетки. Базальные тельца — производные центриолей — необходимы для построения и нормальной работы жгутиков и ресничек — локомоторных и чувствительных образований клетки, строение которых у простейших и в различных клетках многоклеточных однотипно.
От внеклеточной среды клетка отделена плазматической мембраной, через которую происходит поступление ионов и молекул в клетку и выведение их из клетки. Отношение поверхности клетки к ее объему уменьшается с увеличением объема, и чем крупнее клетка, тем более затруднены ее связи с внешней средой. Величина клетки не может быть особенно большой.
Для живых клеток характерен активный транспорт ионов, требующий затраты энергии, специальных ферментов и, возможно, переносчиков. Благодаря активному и избирательному переносу в клетку одних ионов и непрерывному удалению из нее других, создается разность концентраций ионов в клетке и окружающей среде. Этот эффект может быть обусловлен и связыванием ионов компонентами клетки. Многие ионы необходимы как активаторы внутриклеточных синтезов и как стабилизаторы структуры органоидов. Обратимые изменения соотношения ионов в клетке и среде лежат в основе биоэлектрической активности клетки — одного из важных факторов передачи сигналов от одной клетки к другой. Образуя вмятины, которые затем замыкаются и отделяются в виде пузырьков внутрь клетки, плазматическая мембрана способна захватывать растворы крупных молекул или даже отдельные частицы величиной в несколько мкм. Так осуществляется питание некоторых клеток, перенос веществ через клетку, захват бактерий фагоцитами. Со свойствами плазматической мембраны связаны и силы сцепления, удерживающие во многих случаях клетки друг около друга, например, в покровах тела или внутренних органах. Сцепление и связь клеток обеспечиваются химическим взаимодействием мембран и специальными структурами мембраны — десмосомами.
Рассмотренная в общей форме схема строения клеток свойственна в основных чертах как животным, так и растительным клеткам. Но есть и существенные различия в особенностях метаболизма и строения растительных и животных клеток.
Клетки растений
Поверх плазматической мембраны растительные клетки покрыты твёрдой внешней оболочкой (она может отсутствовать лишь у половых клеток), состоящей у большинства растений главным образом из полисахаридов: целлюлозы, пектиновых веществ и гемицеллюлоз, а у грибов и некоторых водорослей — из хитина. Оболочки снабжены порами, через которые с помощью выростов цитоплазмы соседние клетки связаны друг с другом. Состав и строение оболочки меняются по мере роста и развития клеток. Часто у клеток, прекративших рост, оболочка пропитывается лигнином, кремнезёмом или другим веществом, которое делает её более прочной. Оболочки клеток определяют механические свойства растения. Клетки некоторых растительных тканей отличаются особенно толстыми и прочными стенками, сохраняющими свои скелетные функции после гибели клетки. Дифференцированные растительные клетки имеют несколько вакуолей или одну центральную вакуоль, занимающую обычно большую часть объёма клетки. Содержимое вакуолей — раствор различных солей, углеводов, органических кислот, алкалоидов, аминокислот, белков, а также запас воды. В вакуолях могут откладываться питательные вещества. В цитоплазме растительной клетки имеются специальные органоиды — пластиды, лейкопласты (в них часто откладывается крахмал), хлоропласты (содержат преимущественно хлорофилл и осуществляют Фотосинтез) и хромопласты (содержат пигменты из группы каротиноидов). Пластиды, как и митохондрии, способны к самовоспроизведению. Комплекс Гольджи в растительной клетке представлен рассеянными по цитоплазме диктиосомами.
Одноклеточные организмы
В отличие от простейших и многоклеточных организмов, бактерии , синезеленые водоросли, актиномицеты не имеют оформленного ядра и хромосом. Их генетический аппарат, называется нуклеоидом, представлен нитями ДНК и не окружен оболочкой. Еще более отличаются от многоклеточных организмов и от простейших вирусы, у которых отсутствуют основные, необходимые для обмена веществ ферменты. Поэтому вирусы могут расти и размножаться, лишь проникая в клетки и используя их ферментные системы.
Специальные функции клеток
В процессе эволюции многоклеточных возникло разделение функций между клетками, что привело к расширению возможностей приспособления животных и растений к меняющимся условиям среды. Закрепившиеся наследственно различия в форме клеток, их размерах и некоторых сторонах метаболизма реализуются в процессе индивидуального развития организма. Основное проявление развития — дифференцировка клетки, их структурная и функциональная специализация. Дифференцированные клетки имеют такой же набор хромосом, как и оплодотворенная яйцеклетка. Это доказывается пересадкой ядра дифференцированной клетки в предварительно лишенную ядра яйцеклетку, после чего может развиваться полноценный организм. Таким образом, различия между дифференцированными клетками обусловливаются разными соотношениями активных и неактивных генов, каждый из которых кодирует биосинтез определённого белка. Судя по составу белков, в дифференцированных клетках активна (способна к транскрипции) лишь небольшая часть (порядка 10%) генов, свойственных клеткам данного вида организмов. Среди них лишь немногие ответственны за специальную функцию клеток, а остальные обеспечивают общеклеточные функции. Так, в мышечных клетках активны гены, кодирующие структуру сократимых белков, в эритроидных клетках — гены, кодирующие биосинтез гемоглобина, и т.д. Однако в каждой клетке должны быть активны гены, определяющие биосинтез веществ и структур, необходимых для всех клеток, например ферментов, участвующих в энергетических превращениях веществ.
В процессе специализации клетки отдельные общеклеточные функции их могут развиваться особенно сильно. Так, в железистых клетках более всего выражена синтетическая активность, мышечные — наиболее сократимы, нервные — наиболее возбудимы. В узкоспециализированных клетках обнаруживаются структуры, характерные лишь для этих клеток (например, у животных — миофибриллы мышц, тонофибриллы и реснички некоторых покровных клетках, нейрофибриллы нервных клеток, жгутики у простейших или у сперматозоидов многоклеточных организмов). Иногда специализация сопровождается утратой некоторых свойств (например, нервные клетки утрачивают способность к размножению; ядра клеток кишечного эпителия млекопитающих не могут в зрелом состоянии синтезировать РНК; зрелые эритроциты млекопитающих лишены ядра).
Выполнение важных для организма функций включает иногда гибель клеток. Так, клетки эпидермиса кожи постепенно ороговевают и гибнут, но остаются некоторое время в пласте, предохраняя подлежащие ткани от повреждения и инфекции. В сальных железах клетки постепенно превращаются в капли жира, который используется организмом или выделяется.
Для выполнения некоторых тканевых функций клетки образуют неклеточные структуры. Основные пути их образования — секреция или превращения компонентов цитоплазмы. Так, значительная по объёму часть подкожной клетчатки, хряща и кости составляет межуточное вещество — производное клетки соединительной ткани. Клетки крови обитают в жидкой среде (плазме крови), содержащей белки, сахара и др. вещества, вырабатываемые разными клетками организма. Клетки эпителия, образующие пласт, окружены тонкой прослойкой диффузно распределённых веществ, главным образом гликопротеидов (так называемый цемент, или надмембранный компонент). Внешние покровы членистоногих и раковины моллюсков — также продукты выделения клеток. Взаимодействие специализированных клеток — необходимое условие жизни организма и нередко самих этих клеток. Лишённые связей друг с другом, например в культуре, клетки быстро утрачивают особенности присущих им специальных функций.
Многообразие живого и наука систематика
ВАРИАНТ 1
А1. Все живые организмы состоят из
1) клеток
3) межклеточного вещества
4) систем органов
А2. Как самостоятельный организм существует клетка
1) кожицы листа
2) бактериальная
3) мышечного волокна
4) корневого чехлика
АЗ. Живой организм представляет собой
1) объединение живых клеток
2) совокупность покровных и проводящих тканей
3) одну систему органов
4) согласованную систему клеток, тканей, органов
А4. Сходные по строению и физиологическим особенностям особи образуют
1) организм
2) биосферу
3) вид
4) лесное сообщество
А5. Сообщество животных и растений — организмов, живущих совместно на лугу и взаимодействующих между собой, называют
1) популяция
2) биоценоз
3) биосфера
А6. Почва, входящая в биосферу, представляет собой
1) живое вещество
2) косное вещество
3) биокосное вещество
4) неорганическое вещество
А7. Процесс создания человеком сортов культурных растений называется
1) искусственный отбор
2) естественный отбор
3) борьба за существование
4) наследственность
А8. В результате естественного отбора в природе выживают
1) только простейшие животные
2) особи, приспособленные к условиям среды
3) все цветковые растения
4) полезные для человека особи
А9. Классификацией, или распределением организмов по группам на основе их сходства и родства, занимается биологическая наука
1) систематика
2) анатомия
3) экология
4) цитология
А10. Наименьшей систематической единицей классификации живых организмов принято считать
2) вид
4) царство
А11. Неклеточное строение имеют организмы
2) бактерии
3) вирусы
4) животные
Б1.
А. Существуют виды, у которых организм состоит из одной клетки.
Б. Бактерия — одна из самых сложноустроенных клеток.
1) Верно только А
2) Верно только Б
3) Верны оба суждения
4) Неверны оба суждения
Б2. Верны ли следующие утверждения?
А. Естественный отбор особей в природе ведет к образованию новых видов.
Б. Борьба за существование происходит только между животными.
1) Верно только А
2) Верно только Б
3) Верны оба суждения
4) Неверны оба суждения
БЗ. Верны ли следующие утверждения?
А. Близкородственные виды животных объединяют в род.
Б. Всего различают два царства живой природы: растения и животные.
1) Верно только А
2) Верно только Б
3) Верны оба суждения
4) Неверны оба суждения
Б4. Выберите три верных утверждения. Уровни организации живой материи, которые участвуют в образовании организма многоклеточного животного, — это
1) клеточный
2) видовой
3) тканевый
4) органный
5) биоценотический
6) биосферный
Б5. Установите последовательность уровней организации живой материи, начиная с клетки.
2) организм
4) биосфера
6) биоценоз
Ответ: 1-3-2-5-6-4
Б6. Установите последовательность систематических категорий, начиная с наименьшей.
2) царство
Ответ: 4-1-3-2
ВАРИАНТ 2
В каждом задании выберите один верный ответ из четырех предложенных.
А1. Клетка представляет собой отдельный организм у
1) простейшего животного
2) цветкового растения
3) шляпочного гриба
4) земноводного животного
А2. Клетки, строение и функции которых сходны, образуют
1) организм лягушки
2) стебель дерева
3) проводящую ткань растения
4) внутренние органы рыбы
АЗ. В природе самостоятельно существовать не может
1) бактериальная клетка
2) простейшее животное
3) плавник рыбы
4) одноклеточная водоросль
А4. Группа особей из представителей одного вида, занимающая определенную территорию, — это
2) популяция
3) животные леса
4) растения заливного луга
А5. Оболочка Земли, заселенная живыми организмами, — это
1) популяция
2) биоценоз
3) биосфера
4) атмосфера
А6. Грибы представляют собой вещество биосферы
1) живое
3) биокосное
4) органическое
А7. На основе наследственной изменчивости человек создает
1) виды беспозвоночных животных
2) породы домашних животных
3) виды цветковых растений
4) органы позвоночных животных
А8. В природе в процессе борьбы за существование происходит
1) искусственный отбор
2) естественный отбор
3) образование пород домашних животных
4) образование сортов культурных растений
А9. Первую естественную классификацию видов создал
1) К. Линней
2) Ч. Дарвин
3) Аристотель
4) Теофраст
А10. Совокупность сходных по строению особей, занимающих общую территорию, свободно скрещивающихся между собой и дающих плодовитое потомство, называют
2) вид
4) класс
А11. Все растения, населяющие Землю, объединяют в систематическую группу
1) семейство
4) царство
Б1. Верны ли следующие утверждения?
А. Клетка одноклеточного животного способна осуществлять все процессы жизнедеятельности.
Б. Целостный организм животного - это совокупность отдельных органов.
1) Верно только А
2) Верно только Б
3) Верны оба суждения
4) Неверны оба суждения
Б2. Верны ли следующие утверждения?
А. Борьба за существование является одной из движущих сил эволюции.
Б. Индивидуальная наследственная изменчивость присуща всем живым организмам.
1) Верно только А
2) Верно только Б
3) Верны оба суждения
4) Неверны оба суждения
БЗ. Верны ли следующие утверждения?
А. В основу современной систематики организмов положена общность их строения и происхождения.
Б. В систематике принято различать четыре царства живой природы.
1) Верно только А
2) Верно только Б
3) Верны оба суждения
4) Неверны оба суждения
Б4. Выберите три верных утверждения. Биосфера как живая оболочка Земли включает
1) живое вещество
2) биокосное вещество
5) косное вещество
6) магму в недрах вулкана
Б5. Установите последовательность уровней организации живой материи, начиная с биосферы.
