Органный уровень. Многоклеточный организм – интегрированная система

  • познакомиться с уровнями живых организмов в природе.
  • выучить основные уровни организации живого.
  • биосистема, система, популяция, биосфера.

Давайте разберемся, что такое система. Система – это упорядоченное целое, которое состоит из частей, взаимосвязанных между собой.

Биологические системы организованны в зависимости от иерархии, которую невозможно нарушить, так как все внутри системы целостно. Если мы сравним системы различных уровней, то сможем заметить много общего между ними или выделить особые черты каждого уровня системы.

Принято выделять разные уровни биосистем и каждый из них характеризуется свойствами, которых нет на нижележащих уровнях. Дети, давайте внимательно посмотрим на рисунок 1. Какие уровни организации живой материи выделяют в биологии? 

 Органный уровень. Многоклеточный организм – интегрированная система

Рис. 1 Уровни организации живой материиБиогеоценотический уровень выделяется своей спецификой, которая свзязана с его внутренними компонентами и круговоротом веществ, а биосферный уровень выделяется замкнутостью круговоротов веществ.

  • Давайте отдельно рассмотрим каждый из существующих уровней иерархии биологической системы. Ребята, предлагаю с помощью следующего
  • видео 1 «Законы организации экосистемы»

и рисунка 2 приступить к изучению каждого уровня организации живой материи.Органный уровень. Многоклеточный организм – интегрированная системаРис. 2 Что мы знаем об уровнях организации всего живого на Земле?1.Молекулярный уровень. Органный уровень. Многоклеточный организм – интегрированная системаРис. 3 Молекулы – основа молекулярного уровняХимические вещества, нуклеиновые кислоты, белки, углеводы, липиды являются самыми мелкими единицами этого уровня организации жизни. На рисунке 3 вы можете увидеть мельчайшие частицы, которые являются основой этого уровня организации живой материи.Здесь мы видим проявление таких важнейших процессов природы, как передача через ДНК наследственной информации, превращение энергии и биосинтез. Основная стратегия жизни этого уровня в том, что  живое вещество способно создавать живое, может кодировать данные, которые были приобретены в изменчивых условиях среды. 

2.Клеточный уровень. 

 Органный уровень. Многоклеточный организм – интегрированная системаРис. 4 Клетки – основа клеточного  уровняНа этом уровне главными элементами являются различные органеллы. На рисунке 4  вы можете увидеть клетки и их органеллы, которые являются основой этого уровня организации живой материи.

Основными процессами этого уровня становятся способность к самовоспроизведению, включение большинства химических элементов в состав клетки, регулирование химических реакций, запас и потребление энергии. Стратегия жизни выражена в том, что живые системы включают в свой состав химические элементы Земли и энергию Солнца.

3.Тканевый уровень. Что такое ткань? Ткань – это совокупность клеточных элементов разных типов клеток и межклеточного вещества, которая выполняет отдельную специфическую функцию в организме.

4.Органный уровень. 

Органом называют совокупность уже тканей, связанных между собой тем, что выполняют общин функции и имеют свое определенное место в организме.

Контролирующий блок №1

1)    Что такое биологическая система?2)    Почему выделяют несколько видов в иерархии системы?

3)    Сколько и какие урони вы можете назвать?

Часть 2. Организменный, популяционно-видовой, экосистемный и биосферный уровни организации живой материи

Продолжим знакомство с уровнями живой материи.

5.Организменный уровень характерен для одноклеточных и многоклеточных биосистем (растениям, грибам, животным, человеку и различным микроорганизмам). На рисунке 5 вы можете увидеть организмы, которые присущи этому уровню организации.

 Органный уровень. Многоклеточный организм – интегрированная системаРис. 5 Организменный уровень и пищевые цепиНа этом уровне живые организмы имеют такие свойства: питание, дыхание, выделение, раздражимость, рост и развитие, размножение, поведение, продолжительность жизни, взаимоотношения с окружающей средой. Все вышеперечисленное в целом дает характеристику как целостной саморегулирующейся биосистеме. Здесь стратегия жизни состоит в том, что организм стремится выжить в любых изменяющихся условиях среды.6. Популяционно-видовой уровень

Органный уровень. Многоклеточный организм – интегрированная системаРис. 6Популяционно-видовой уровеньПопуляционно-видовой уровень организовывает особи, родственные между собой п популяции. Затем популяций группируются в виды и возникают новые свойства. На рисунке 6 вы можете увидеть популяции организмов, которые присущи этому уровню организации.Основными свойствами этого уровня мы можем назвать рождаемость, смертность, выживание, структура (половая, возрастная, экологическая), плотность, численность, функционирование в природе. Стратегией популяционно-видового уровня есть более полное использование возможностей природной среды обитания, в стремлении к возможно более длительному существованию, в сохранении свойств вида и самостоятельном развитии.

7.Биогеоценотический (экосистемный) уровень характеризуется тем, что популяции различных видов становятся основными структурными элементами. В таблице на рисунке 7 вы можете увидеть строение этого уровня организации.

 Органный уровень. Многоклеточный организм – интегрированная системаРис. 7 Экосистемный уровеньЗдесь мы можем выделить массу свойств присущих популяциям видов. К ним относятся: пищевые цепи и сети, структура экосистемы, видовой и количественный состав ее населения, трофические урони, типы биотических связей, продуктивность, энергетика, устойчивость. Ребята, давайте посмотрим следующее видео, чтобы понять суть пищевых цепей в экосистеме.

Видео 2 «Пищевые связи экосистемы»

 Свойства живых организмов можно увидеть в круговороте веществ и потоке энергии, автономности, открытости системы, сезонных изменениях, саморегулировании и устойчивости. Активное использование всего многообразия природы и создание благоприятных условий развития и процветания жизни во всем ее многообразии, все это становится главной стратегией этого уровня.8.Биосферный уровень. Данный уровень является самым высоким иерархическим уровнем любой биосистемы. Структурные единицы этого уровня такие: – биогеоценозы (экосистемы);- середа, окружающая эти системы. К ней относится сама оболочка Земли (атмосфера, гидросфера, почва, солнечная радиация) и антропогенное воздействие. Дети, в следующем видео вы сможете понять суть и значение биосферы.

Видео 3 «Биосфера»

 На рисунке 8 вы можете увидеть структуру и организмы этого уровня организации. Органный уровень. Многоклеточный организм – интегрированная системаРис. 8 Биосферный уровеньДля этого уровня организации характерны взаимодействие живых и неживих организмов планеты; биологический круговорот веществ, потоки энергии с геохимическими циклами; человеческая хозяйственная и этнокультурная деятельность. Главной задачей на данном уровне является общее стремление установить стабильность и непоколебимость биосферы, которая является наибольшей экосистемой планеты Земля.

Контролирующий блок №2

  1. 1)    Какой наивысший уровень организации?
  2. 2)    Что такое биосфера?

Задание

Составить кроссворд из 10 слов на тему уровней организации живых организмов в природе.

Органный уровень. Многоклеточный организм – интегрированная система | Биология

Органный уровень. Многоклеточный организм – интегрированная системаОрганный уровень. Многоклеточный организм – интегрированная система

Органный уровень. Многоклеточный организм – интегрированная система

Все многоклеточные организмы, существующие на планете, принадлежат к царствам Растения, Грибы и Животные. Большинство многоклеточных организмов состоит из дифференцированных клеток, которые образуют разные типы тканей. Ткани объединяются в органы.

Орган

Орган (от лат. organon – инструмент) – это часть организма, которая имеет определенную форму, строение, расположение и выполняет определенную функцию. Он состоит из тканей разных типов, но преобладает один из них.

Система органов

Органы, выполняющие связанные между собой функции, образуют в организме животных системы органов (кровеносную, нервную и т. п.). В одной системе органы могут или последовательно соединяться один с другим (например, органы кровеносной, дыхательной систем), или располагаться по отдельности (органы эндокринной системы).

Органы разных систем, которые временно объединяются для выполнения определенной функции, могут образовывать функциональную систему органов (например, во время выполнения тяжелой физической работы скоординированно функционируют опорно-двигательная, дыхательная, кровеносная, нервная системы и т. п.).

У растений существуют подземная и надземная системы органов. Надземная включает почки, стебли и листья, а подземная – корни.

Организмы бывают одноклеточные, колониальные и многоклеточные. Каждый одноклеточный организм выполняет все жизненные функции с помощью органелл или других клеточных структур.

Колониальные объединяются, но каждая клетка их может функционировать как отдельный организм.

У многоклеточных организмов каждая из клеток приспособлена к выполнению лишь одной или нескольких определенных функций в составе определенных тканей, которые, в свою очередь, образуют органы.

На клеточном уровне проявления жизнедеятельности (дыхание, выделение, транспорт веществ, движение, регуляция обмена веществ и т. п.) происходят лишь частично. Жизненные процессы у многоклеточных животных регулируются нервной, эндокринной и иммунной системами, у других (грибов, растений) – разнообразными биологически активными веществами.

Все организмы являются открытой системой: она требует постоянного поступления извне энергетического материала, питательных веществ, выделения наружу продуктов метаболизма.

Читайте также:  Наследственность и изменчивость организмов. История развития генетики. Основные понятия и термины. Методы генетических исследований

Вегетативные и генеративные органы

Органы многоклеточных организмов делят на вегетативные и генеративные. Вегетативные органы обеспечивают основные процессы, необходимые для поддержания жизнедеятельности организма: обмен веществ, движение, рост и т. п. Генеративные органы обеспечивают процессы размножения.

Многоклеточные животные и растения различаются по способу питания. Для животных характерен гетеротрофный, для растений – автотрофный.

Автотрофные организмы и Гетеротрофы

Органный уровень. Многоклеточный организм – интегрированная система

Автотрофные организмы и Гетеротрофы

Автотрофные организмы производят органические вещества из неорганических. Растения получают из почвы (водные растворы минеральных солей) и воздуха (углекислый газ) необходимые для процессов биосинтеза вещества, используют энергию света.

В отличие от животных, ведут преимущественно прикрепленный образ жизни. Не имеют нервной системы, органов чувств, пищеварительной, дыхательной, выделительной систем и т. п. Гетеротрофы синтезируют органические вещества из готовых органических.

Многоклеточные животные используют разные источники питания, богатые органическими соединениями. Животные имеют разные системы органов: органы чувств, нервную, опорно-двигательную системы и т. п. Это способствует интенсификации обмена веществ и преобразованию энергии, обеспечивает активный образ жизни животных.

Теплокровные животные (птицы, млекопитающие) утратили зависимость температуры тела от условий окружающей среды.

Разные системы органов животных способствуют поддержанию гомеостаза (от лат. homeo – подобный, stasis – состояние).

Органный уровеньУровни организации живого

Лекция 2. Уровни организации живых систем

Органный уровень. Многоклеточный организм – интегрированная система

Лекция 2. Уровни организации живых систем.

При изучении живой материи приходится иметь дело с большим количеством взаимодействующих элементов, с иерархически организованной сложностью.

В современной биологии очень важен системный подход, системное видение и понимание проблем. Основы системного подхода заложены в трудах российского ученого А.А. Богданова (1913-22 гг.

) и австрийского биолога Л. фон Берталанфи, опубликованных в 50-х годах 20 века.

Система – это совокупность взаимодействующих элементов, имеющая входы и выходы для обмена со средой веществом, информацией и энергией. Систему рассматривают как совокупность взаимодействующих подсистем и элементов, составляющих единое целое.

Регуляция и саморегуляция системы идет по прямым и обратным связям. Для систем характерны упорядоченность, саморегуляция, саморазвитие, пространственные ограничения. Цель, структура и функция систем – неотъемлемые, взаимосвязанные и взаимобусловленные атрибуты единого целого.

Разным целям соответствуют разные по структуре и функции системы.

Основные принципы системного подхода:

Целостность, позволяющая рассматривать одновременно систему как единое целое и в то же время как подсистему для вышестоящих уровней.

Иерархичность строения, т.е. наличие множества (по крайней мере, двух) элементов, расположенных на основе подчинения элементов низшего уровня – элементам высшего уровня.

Структуризация, позволяющая анализировать элементы системы и их взаимосвязи в рамках конкретной организационной структуры. Как правило, процесс функционирования системы обусловлен не столько свойствами ее отдельных элементов, сколько свойствами самой структуры.

Множественность, позволяющая использовать множество различных моделей для описания отдельных элементов и системы в целом.

Применительно к биологии можно отметить, что живые системы всех уровней организации представляют собой неразрывную структурно-функциональную совокупность организмов и среды их обитания, связанную потоками энергии, вещества и информации. Это открытые саморегулирующиеся и саморазвивающиеся системы, состоящие из подсистем. Биологическая система обладает закономерным свойством устойчивости, в ее основе лежит принцип необходимого разнообразия элементов системы.

Следовательно, живая природа является целостной, но неоднородной системой, которой свойственна иерархическая организация.

Иерархический принцип организации позволяет выделить в живой природе отдельные уровни, что удобно с точки зрения изучения жизни как сложного природного явления.

Объектами изучения в биологии являются молекулы, клеточные органеллы, клетки, ткани, органы, организмы и надорганизменные системы, а также функциональные взаимосвязи между всеми ими.

Молекулярно-генетический уровень изучает молекулярная биология, а также химия природных соединений, где исследуют основные биополимеры – ДНК, РНК, белки, полисахариды и другие компоненты клетки.

Процессы молекулярного уровня организации (синтез и разложение белков, нуклеиновых кислот, липидов, обмен веществ и энергии, копирование генетической информации) обеспечивают существование жизни на всех уровнях.

Однако жизнь нельзя свести лишь к молекулярному уровню.

Элементарной единицей данного уровня является ген – участок молекулы ДНК, содержащий определенную генетическую информацию. Элементарное явление – редупликация (самовоспроизведение) молекул ДНК, в процессе которой могут возникать различные нарушения, изменяющие смысл генетической информации, что приводит к изменчивости.

Клеточный уровень считают фундаментальным, на нем в полной мере проявляются свойства живого, поэтому клетку считают элементарной структурной и функциональной единицей живой материи. На клеточном уровне жизнь представлена самостоятельными одноклеточными организмами.

Кроме этого, клетки входят в состав биологических тканей – совокупностей клеток, сходных по строению и функциям. Элементарное явление – реакции клеточного метаболизма. В клетке осуществляются реализация наследственной информации, обмен веществ и энергии. Эти процессы тесно связаны между собой.

Клетки и их органеллы изучает особая наука – цитология.

Тканевый уровень организации живого характерен для многоклеточных организмов. Клетки, даже входящие в состав одного многоклеточного организма, отличаются значительным морфофункциональным разнообразием.

Возникшие в ходе эволюции сходные по строению и функциям клетки организма формируют ткани, специализированные на выполнении частных функций. Ткани состоят из клеток общего происхождения и сходных функций.

Их изучает гистология.

Органный уровень. Несколько тканей формируют органы – части тела, имеющие определенное строение, занимающие определенное место в организме и выполняющие характерные функции.

Отдельные органы, как правило, хорошо различаются по своей структуре даже невооруженным глазом. Органы, объединенные функционально, образуют системы и аппараты органов.

Структуры и функции органов и их систем изучают анатомия и физиология.

Организменный уровень. Организм – это высокоинтегрированная живая система, причем характерной чертой эволюции тканевых клеток животных, является их возрастающая подчиненность надклеточным регулирующим системам, в первую очередь нервной и эндокринной.

На этом уровне изучают процессы, происходящие в особи, начиная с момента ее зарождения и до прекращения жизни. Индивидуальное развитие особи, илионтогенез, дает возможность называть этот уровень онтогенетическим.

Изменения, происходящие в течение всего онтогенеза особи, составляют элементарное явление на данном уровне.

Существуют два типа организмов – одноклеточные и многоклеточные. Организм в тех или иных проявлениях его жизнедеятельности служит предметом исследования многих биологических дисциплин.

Популяционный уровень. Элементарной единицей этого надорганизменного уровня является популяция – группа особей одного вида, обитающих в определенной местности в условиях, где возможно свободное скрещивание.

например, лягушки, живущие в одном лесном озере, достаточно удаленном от других водоемов, служат примером популяции. Помимо свободного скрещивания, членов популяции объединяет многое другое, например, условия питания.

В популяциях осуществляются элементарные эволюционные преобразования – естественный отбор и мутационный процесс. Несколько популяций объединяются в вид.

Видовой уровень. Вид – это совокупность особей нескольких популяций, способных к скрещиванию с образованием плодовитого потомства, населяющих определенную территорию (ареал) и обладающих общими морфофункциональными признаками.

Главная особенность вида заключается в его генетической обособленности. Виды, даже близкие, не скрещиваются либо не оставляют плодовитого потомства.

Например, городские и деревенские ласточки могут иметь частично совпадающие места обитания, но видовую индивидуальность сохраняют и те и другие.

Биогеоценотический (экосистемный) уровень. Его элементарной структурой являетсябиогеоценоз, или экологическая система, – это устойчивая совокупность разных систематических групп (растений, животных, микроорганизмов) вместе со средой их обитания, объединенных обменом веществ и энергии в единый природный комплекс.

Примером экосистемы может служить озеро, включающее сообщество гидробионтов (организмов, обитающих в воде), физические свойства и химический состав воды, особенность рельефа дна, состав и структуру грунта, взаимодействующий с поверхностью воды атмосферный воздух, солнечную радиацию.

Экосистема – основная структурная единица окружающего мира. Закономерности функционирования экосистем изучает экология.

Биосферный уровень. Биосферой называют оболочку Земли, включающие все биогеоценозы планеты. Совокупность всех живых организмов, населяющих Землю, составляет «живое вещество».

Биосфера – единая глобальная экологическая система, область существования живого вещества.

Элементарное явление на биосферном уровне связано с круговоротом веществ и энергии, происходящим при участии живых организмов.

Читайте также:  Эволюция высших растений, Биология

Все уровни организации живого тесно связаны между собой, что свидетельствует о целостности живой природы. Без биологических процессов, осуществляемых на этих уровнях, невозможны эволюция и существование жизни на Земле.

На определенном этапе эволюционного развития биосферы появился человек, в котором объединены биологическое и социальное начала. В жизни человека главную роль играют социальные взаимоотношения.

При этом человечество остается составной частью биосферы. Здоровье человека зависит от умения приспосабливаться к меняющимся условиям среды.

Если эта способность проявляется недостаточно, то могут возникнуть заболевания, затрагивающие различные уровни организации жизни (клеточный или организменный).

Уровни организации живой материи

Уровни организации живой материи — иерархически соподчиненные уровне организации биосистем, отражающие уровни их осложнения.

Чаще всего выделяют шесть основных структурных уровней жизни: молекулярный, клеточный, организменный, популяционно-видовой, биогеоценотический и биосферный.

В типичном случае каждый из этих уровней является системой из подсистем низшего уровня и подсистемой системы более высокого уровня.

Следует подчеркнуть, что построение универсального списка уровней биосистем невозможна. Выделять отдельный уровень организации целесообразно в том случае, если на нем возникают новые свойства, отсутствующие у систем более низкого уровня.

Например, феномен жизни возникает на клеточном уровне, а потенциальное бессмертие — на популяционном. При исследовании различных объектов или различных аспектов их функционирования могут выделяться различные наборы уровней организации.

Например, у одноклеточных организмов клеточный и организменный уровень совпадают.

При изучении пролиферации (размножения) клеток многоклеточного уровня может быть необходимым выделение отдельных тканевого и органного уровней, так как для ткани и для органа могут быть характерны специфические механизмы регуляции исследуемого процесса.

Одним из выводов, вытекающих из общей теории систем является то, что биосистемы разных уровней могут быть подобные в своих существенных свойствах, например, принципах регуляции важных для их существования параметров

Молекулярный уровень организации жизни

Это специфические для живых организмов классы органических соединений (белки, жиры, углеводы, нуклеиновые кислоты и т.д.), их взаимодействие между собой и с неорганическими компонентами, роль в обмене веществ и энергии в организме, хранении и передаче наследственной информации.

Этот уровень можно назвать начальным, наиболее глубинным уровнем организации живого. Каждый живой организм состоит из молекул органических веществ-белков, нуклеиновых кислот, углеводов, жиров, находящихся в клетках.

Связь между молекулярным и следующим за ним клеточным уровнем обеспечивается тем, что молекулы — это тот материал, из которого созданы надмолекулярные клеточные структуры.

Только изучив молекулярный уровень можно понять, как протекали процессы зарождения и эволюции жизни на нашей планете, каковы молекулярные основы наследственности и процессов обмена веществ в организме. Ведь именно на молекулярном уровне происходит преобразование всех видов энергии и обмен веществ в клетке. Механизмы этих процессов также универсальные для всех живых организмов.

Компоненты

  • Молекулы неорганических и органических соединений
  • Молекулярные комплексы химических соединений (мембрана и т.д.)

Основные процессы

  • Объединение молекул в особые комплексы
  • Осуществление физико-химических реакций в упорядоченном виде
  • Копирование ДНК, кодирование и передача генетической информации

Науки, ведущих исследования на этом уровне

  • Биохимия
  • Биофизика
  • Молекулярная биология
  • Молекулярная генетика

Клеточный уровень организации жизни

Представленный свободноживущими одноклеточными организмами и клетками, входящих в многоклеточные организмы.

Компоненты

  • Комплексы молекул химических соединений и органеллы клетки.

Основные процессы

  • Биосинтез, фотосинтез
  • Регулирования химических реакций
  • Деление клетки
  • Привлечение химических элементов Земли и энергии Солнца в биосистеме

Науки, ведущих исследования на этом уровне

  • Генная инженерия
  • Цитогенетика
  • Цитология
  • Эмбриология Геология

Тканевый уровень организации жизни

Тканевый уровень представлен тканями, объединяющих клетки определенного строения, размеров, расположения и подобных функций. Ткани возникли в ходе исторического развития вместе с багатоклитиннистю.

У многоклеточных организмов они образуются в процессе онтогенеза как следствие дифференциации клеток. У животных различают несколько типов тканей (эпителиальная, соединительная, мышечная, нервная, а также кровь и лимфа).

У растений различают меристематическая, защитную, основную и ведущую ткани. На этом уровне происходит специализация клеток.

Научные дисциплины, которые осуществляют исследования на этом уровне: гистология.

Органный уровень организации жизни

Органный уровень представлен органами организмов. В простейших пищеварения, дыхания, циркуляция веществ, выделение, передвижение и размножение осуществляются за счет различных органелл.

В более совершенных организмов являются системы органов. У растений и животных органы формируются за счет разного количества тканей.

Для позвоночных характерна цефализация защищаемой в сосредоточении важнейших центров и органов чувств в голове.

Организменный уровень организации жизни

Представленный одноклеточными и многоклеточными организмами растений, животных, грибов и бактерий.

Компоненты

  • Клетка — основной структурный компонент организма. Из клеток образованы ткани и органы многоклеточных организмов

Основные процессы

  • Обмен веществ (метаболизм)
  • Раздражительность
  • Размножение
  • Онтогенез
  • Нервно-гуморальная регуляция процессов жизнедеятельности
  • Гомеостаз

Науки, ведущих исследования на этом уровне

  • Анатомия
  • Биометрия
  • Морфология
  • Физиология
  • Гистология

Популяционно-видовой уровень организации жизни

Представленный в природе огромным разнообразием видов и их популяций.

Компоненты

  • Группы родственных особей, объединенных определенным генофондом и специфическим взаимодействием с окружающей средой

Основные процессы

  1. Генетическая своеобразие
  2. Взаимодействие между лицами и популяциями
  3. Накопление элементарных эволюционных преобразований
  4. Осуществление микроэволюции и выработки адаптации к изменяющейся среде
  1. Увеличение биоразнообразия

Науки, ведущих исследования на этом уровне

  • Генетика популяций
  • Теория эволюции
  • Экология

Биогеоценотический уровень организации жизни

Представленный разнообразием природных и культурных экосистем во всех средах жизни.

Компоненты

  • Популяции различных видов
  • Факторы среды
  • Пищевые сети, потоки веществ и энергии

Основные процессы

  • Биохимический круговорот веществ и поток энергии, поддерживающих жизнь
  • Движимое равновесие между живыми оганизмамы и абиотической средой (гомеостаз)
  • Обеспечение живых организмов условиям проживания и ресурсами (пищей и убежищем)

Науки, ведущих исследования на этом уровне

  • Биогеография
  • Биогеоценология
  • Экология

Биосферный уровень организации жизни

Представленный выше глобальной формой организации биосистем — биосферой.

Компоненты

  • Биогеоценозы
  • Антропогенное воздействие

Основные процессы

  • Активное взаимодействие живого и неживого вещества планеты
  • Биологический круговорот веществ и энергии
  • Активная биогеохимическая участие человека во всех процессах биоферы, ее хозяйственная и этнокультурная деятельность

Науки, ведущих исследования на этом уровне

  • Экология
    • Глобальная экология
    • Космическая экология
    • Социальная экология

Самая удобная и увлекательная подготовка к ЕГЭ

  • Роберт Гук в 1665 году обнаружил клетки в срезе пробки и впервые применил термин клетка.
  • Антони ван Левенгук открыл одноклеточные организмы.
  • Маттиас Шлейден в 1838 году и Томас Шванн в 1839 году сформулировали основные положения клеточной теории. Однако они ошибочно считали, что клетки возникают из первичного неклеточного вещества.
  • Рудольф Вирхов в 1858 году доказал, что все клетки образуются из других клеток путём клеточного деления.
  1. Клетка является структурной единицей всего живого. Все живые организмы состоят из клеток (исключение составляют вирусы).

  2. Клетка является функциональной единицей всего живого. Клетка проявляет весь комплекс жизненных функций.
  3. Клетка является единицей развития всего живого. Новые клетки образуются только в результате деления исходной (материнской) клетки.
  4. Клетка является генетической единицей всего живого.

    В хромосомах клетки содержится информация о развитии всего организма.

  5. Клетки всех организмов сходны по химическому составу, строению и функциям.

Среди живых организмов только вирусы не имеют клеточного строения. Все остальные организмы представлены клеточными формами жизни.

Различают два типа клеточной организации: прокариотический и эукариотический. К прокариотам относятся бактерии и цианобактерии (сине-зелёные), к эукариотам — растения, грибы и животные.

Прокариотические клетки устроены сравнительно просто.

Они не имеют ядра, область расположения ДНК в цитоплазме называется нуклеоид, единственная молекула ДНК кольцевая и не связана с белками, клетки меньше эукариотических, в состав клеточной стенки входит гликопептид — муреин, мембранные органоиды отсутствуют, их функции выполняют впячивания плазматической мембраны (мезосомы), рибосомы мелкие, микротрубочки отсутствуют, поэтому цитоплазма неподвижна, а реснички и жгутики имеют особую структуру.

Эукариотические клетки имеют ядро, в котором находятся хромосомы — линейные молекулы ДНК, связанные с белками, в цитоплазме расположены различные мембранные органоиды. Растительные клетки отличаются наличием толстой целлюлозной клеточной стенки, пластид, крупной центральной вакуоли, смещающей ядро к периферии.

Клеточный центр высших растений не содержит центриоли. Запасным углеводом является крахмал. Клетки грибов имеют клеточную стенку, содержащую хитин, в цитоплазме имеется центральная вакуоль, отсутствуют пластиды. Только у некоторых грибов в клеточном центре встречается центриоль. Главным резервным углеводом является гликоген.

Животные клетки не имеют клеточной стенки, не содержат пластид и центральной вакуоли, для клеточного центра характерна центриоль. Запасным углеводом является гликоген. В зависимости от количества клеток, из которых состоят организмы, их делят на одноклеточные и многоклеточные.

Одноклеточные организмы состоят из одной-единственной клетки, выполняющей функции целостного организма. Одноклеточными являются все прокариоты, а также простейшие, некоторые зелёные водоросли и грибы. Тело многоклеточных организмов состоит из множества клеток, объединённых в ткани, органы и системы органов.

Клетки многоклеточного организма специализированы для выполнения определённой функции и могут существовать вне организма лишь в микросреде, близкой к физиологической (например, в условиях культуры тканей). Клетки в составе многоклеточного организма различаются по размерам, форме, структуре и выполняемым функциям.

Несмотря на индивидуальные особенности, все клетки построены по единому плану и имеют много общих черт.

Половые клетки гаплоидны (содержат одинарный набор хромосом — n). В этих клетках хромосомы представлены в единственном числе и не имеют пары в виде гомологичной хромосомы.

Функции ядра: хранение генетической информации, передача её дочерним клеткам в процессе деления, контроль жизнедеятельности клетки. В таблице представлена характеристика структур эукариотической клетки, в таблице даны основные различия строения клеток прокариот и эукариот, в таблице 3.5 — различия животной и растительной клеток.

Характеристика структур эукариотической клетки

Название Строение Функции
I. Поверхностный аппарат клетки Плазматическая мембрана, надмембранный комплекс, субмембранный комплекс Взаимодействие с внешней средой; обеспечение клеточных контактов; транспорт: а) пассивный (диффузия, осмос, облегченная диффузия через поры); б) активный; в) экзоцитоз и эндоцитоз (фагоцитоз, пиноцитоз)
1. Плазматическая мембрана Два слоя липидных молекул, в которые встроены молекулы белка (интегральные, полуинтегральные и периферические) Структурная
2. Надмембранный комплекс:
а) гликокаликс Гликолипиды и гликопротеины Рецепторная
б) клеточная стенка у растений и грибов Целлюлоза у растений, хитин у грибов Структурная; защитная; обеспечение тургора клетки
3. Субмембранный комплекс Микротрубочки и микрофиламенты Обеспечивает механическую устойчивость плазматической мембраны
II. Цитоплазма
1. Гиалоплазма Коллоидный раствор неорганических и органических веществ Протекание ферментативных реакций; синтез аминокислот, жирных кислот; формирование цитоскелета; обеспечение движения цитоплазмы (циклоза)
2. Одномембранные органеллы:
а) эндоплазматический ретикулум: Система мембран, образующих цистерны, канальцы Транспорт веществ внутри и вне клетки; разграничение ферментных систем; место образования одномембранных органелл: комплекса Гольджи, лизосом, вакуолей
гладкий Рибосом нет Синтез липидов и углеводов
шероховатый Рибосомы есть Синтез белков
б) аппарат Гольджи Плоские цистерны, крупные цистерны, микровакуоли Образование лизосом; секреторная; накопительная; укрупнение белковых молекул; синтез сложных углеводов
в) первичные лизосомы Пузырьки, ограниченные мембраной, содержащие ферменты Участие во внутриклеточном пищеварении; защитная
г) вторичные лизосомы:
пищеварительные вакуоли Первичная лизосома + фагосома Эндогенное питание
остаточные тельца Вторичная лизосома, содержащая непереваренный материал Накопление нерасщеплённых веществ
аутолизосомы Первичная лизосома + разрушенные органеллы клеток Аутолиз органелл
д) вакуоли В клетках растений мелкие пузырьки, отделённые от цитоплазмы мембраной; полость заполнена клеточным соком Поддержание тургора клетки; запасающая
е) пероксисомы Мелкие пузырьки, содержащие ферменты, нейтрализующие перекись водорода Участие в реакциях обмена; защитная
3. Двумембранные органеллы:
а) митохондрии Внешняя мембрана, внутренняя мембрана с кристами, матрикс, содержащий ДНК, РНК, ферменты, рибосомы Клеточное дыхание; синтез АТФ; синтез белков митохондрий
б) пластиды: Внешняя и внутренняя мембраны, строма
хлоропласты В строме мембранные структуры — ламеллы, образующие диски — тилакоиды, собранные в стопки — граны, содержащие пигмент хлорофилл. В строме — ДНК, РНК, рибосомы, ферменты Фотосинтез; определение окраски листьев, плодов
хромопласты Содержат жёлтые, красные, оранжевые пигменты Определение окраски листьев, плодов, цветов
лейкопласты Не содержат пигментов Накопление запасных питательных веществ
4. Немембранные органеллы:
а) рибосомы Имеют большую и малую субъединицы Синтез белка
б) микротрубочки Трубочки диаметром 24 нм, стенки образованы тубулином Участие в образовании цитоскелета, делении ядра
в) микрофиламенты Нити диаметром 6 нм из актина и миозина Участие в образовании цитоскелета; образование кортикального слоя под плазматической мембраной
г) клеточный центр Участок цитоплазмы и две центриоли, перпендикулярные друг другу, каждая образована девятью триплетами микротрубочек Участие в делении клетки
д) реснички и жгутики Выросты цитоплазмы; в основании находятся базальные тельца. На поперечном срезе ресничек и жгутиков по периметру расположено девять пар микротрубочек и одна пара в центре Участие в передвижении
5. Включения Капли жира, гранулы гликогена, гемоглобин эритроцитов Запасающая; секреторная; специфическая
III. Ядро Имеет двумембранную оболочку, кариоплазму, ядрышко, хроматин Регуляция активности клетки; хранение наследственной информации; передача наследственной информации
1. Ядерная оболочка Состоит из двух мембран. Имеет поры. Связана с эндоплазматическим ретикулумом Отделяет ядро от цитоплазмы; регулирует транспорт веществ в цитоплазму
2. Кариоплазма Раствор белков, нуклеотидов и других веществ Обеспечивает нормальное функционирование генетического материала
3. Ядрышки Мелкие тельца округлой формы, содержат рРНК Синтез рРНК
4. Хроматин Неспирализованная молекула ДНК, связанная с белками (мелкозернистые гранулы) Образуют хромосомы при делении клетки
5. Хромосомы Спирализованная молекула ДНК, связанная с белками. Плечи хромосомы соединены центромерой, может быть вторичная перетяжка, отделяющая спутник, плечи оканчивают стеломерами Передача наследственной информации
Признак Прокариоты Эукариоты
Организмы Бактерии и цианобактерии (сине-зелёные водоросли) Грибы, растения, животные
Ядро Имеется нуклеоид — часть цитоплазмы, где содержится ДНК, не окружённая мембраной Ядро имеет оболочку из двух мембран, содержит одно или несколько ядрышек
Генетический материал Кольцевая молекула ДНК, не связанная с белками Линейные молекулы ДНК, связанные с белками, организованы в хромосомы
Ядрышко (и) Нет Есть
Плазмиды (нехромосомные кольцевые молекулы ДНК) Есть В составе митохондрий и пластид
Организация генома До 1,5 тыс. генов. Большинство представлены в единственной копии От 5 до 200 тыс. генов. До 45% генов представлены несколькими копиями
Клеточная стенка Есть (у бактерий прочность придает муреин, у цианобактерий — целлюлоза, пектиновые вещества, муреин) Есть у растений (целлюлоза) и грибов (хитин), у животных нет
Мембранные органоиды: эндоплазматический ретикулум, аппарат Гольджи, вакуоли, лизосомы, митохондрии и др. Нет Есть
Мезосома (впячивание плазматической мембраны в цитоплазму) Есть Нет
Рибосомы Мельче, чем у эукариот Крупнее, чем у прокариот
Жгутики если есть, то не имеют микротрубочек и не окружены плазматической мембраной если есть, то имеют микротрубочки, окружены плазматической мембраной
Размеры диаметр в среднем 0,5–5 мкм диаметр обычно до 40 мкм
Признак Растительная клетка Животная клетка
Клеточная стенка Есть Нет
Пластиды Есть Нет
Вакуоли Есть крупные, занимают до 70–95% объёма клетки, оттесняя остальные органоиды к периферии клетки, поддерживают тургорное давление Есть небольшие пищеварительные и сократительные вакуоли, не аналогичные вакуолям растительных клеток
Гликокаликс Нет Есть
Микроворсинки Нет Есть
Клеточный центр Есть только у низших растений Есть
Гранулы гликогена Нет Есть
Гранулы крахмала Есть Нет
Ссылка на основную публикацию