Клеточная теория. Прокариоты и эукариоты - УЧЕНИЕ О КЛЕТКЕ - ОБЩАЯ БИОЛОГИЯ

Клетка — элементарная живая система, основная структурная и функциональная единица растительных и животных организмов, способная к самообновлению, саморегуляции и самовоспроизведению.

Задание 5

• Повторить учебный материал.

• Ответить на вопросы для самоконтроля.

• Выполнить контрольную работу № 4.

• Проанализировать таблицу 16.

Вопросы для самоконтроля

• Кем, когда и на каком объекте была открыта клетка?

• Дайте современное определение клетки.

• В чем сущность клеточной теории и кто ее авторы?

• С помощью каких приборов изучалась клетка в XIX, XX вв.?

• Какие формы жизни первыми появились на Земле?

• Почему фаги и вирусы называют, предклеточными организмами?

• К каким формам жизни относят бактерии и сине-зеленые?

• Какие из одноклеточных организмов имеют обособленное ядро?

• Какие многоклеточные организмы считаются первичными в растительном и животном мире?

• Чем отличается колониальный организм от многоклеточного?

• Каковы последовательные этапы эволюции от пробионта до многоклеточных ядерных организмов?

Контрольная работа № 4

1. Какие из перечисленных положений составляют основу клеточной теории (все организмы состоят из клеток; все клетки образуются из клеток; все клетки возникают из неживой материи)?

2. Что представляет собой тело предклеточных организмов (ядро; цитоплазма; молекула ДНК или РНК, покрытая белковой оболочкой)?

3. Какие органеллы клетки являются общими для всех живых организмов, независимо от уровня их организации (митохондрии, аппарат Гольджи, рибосомы)?

4. Какие клеточные структуры встречаются только у бактерий (лизосомы, мезосомы, плазмиды)?

5. Кольцевая молекула ДНК — нуклеоид имеется (в клетках бактерий, сине-зеленых, в пластидах, в митохондриях, в ядре)?

6. Главные отличия клеток прокариот от эукариот (наличие ядерной оболочки, отсутствие ядерной оболочки, наличие ядрышка, отсутствие ядрышка, способ питания)?

7. Какой способ питания характерен для вирусов и бактериофагов (паразитный, сапрофитный)?

8. Какие организмы относят к клеточным предъядерным (бактерии, фаги, вирусы, сине-зеленые — цианобактерии)?

9. Какие организмы относят к одноклеточным ядерным (бактерии, амеба малярийная, хламидомонада, инфузория туфелька)?

10. Какие организмы являются многоклеточными (кишечнополостные, бурые водоросли, бактерии)?

Пояснения к табл. 16

Прокариоты (предъядерные, доядерные) составляют надцарство, включающее одно царство — дробянки, объединяющее подцарства архебактерии, бактерии и оксифотобактерии (отделы цианобактерии и хлороксибактерии).

Эукариоты (ядерные) также составляют надцарство. Оно объединяет царства грибы, животные, растения.

Некоторые систематики и доядерных, и ядерных опускают до уровня царств, в которых выделяют соответствующие отделы. Для абитуриентов эти систематические тонкости несущественны.

Таблица 16. Особенности строения прокариотической и эукариотической клетки

Признак	Прокариоты	Эукариоты
I. Особенности строения клетки
Наличие ядра	Обособленного ядра нет	Морфологически обособленное ядро, отделенное от цитоплазмы двойной мембраной (оболочкой)
Число хромосом и их строение	У бактерий — одна кольцевая хромосома, прикрепленная к мезосоме — двухцепочечная ДНК не связанная с белками-гистонами. У цианобактерий — несколько хромосом в центре цитоплазмы	Определенное для каждого вида. Хромосомы линейные, двухцепочечная ДНК связана с белками-гистонами
Плазмиды*	Имеются	Имеются у митохондрий и пластид
Наличие ядрышек	Отсутствуют	Имеются
Организация генома	Имеется до 1,5 тыс. генов. Большинство генов представлены в единственной копии (за исключением нескольких генов, кодирующих синтез РНК)	В зависимости от вида — от 5 до 200 тыс. генов (у человека — около 40 тыс.). Доля генов, представленных в нескольких копиях, может достигать 45% (при этом число копий одного гена может достигать нескольких тысяч). Это повышает надежность работы генома
Рибосомы	Мельче, чем у эукариот, — 70S. Распределены по цитоплазме. Обычно свободные, но могут быть связаны с мембранными структурами. Составляют до 40% массы клетки	Крупные, 80S. Находятся в цитоплазме в свободном состоянии или связаны с мембранами эндоплазматического ретикулюма. В пластидах и митохондриях содержатся рибосомы 70S
Одномембранные замкнутые органеллы	Отсутствуют. Их функции выполняют выросты клеточной мембраны	Многочисленны: эндоплазматический ретикулюм, аппарат Гольджи, вакуоли, лизосомы и т. д.
Двухмембранные органеллы	Отсутствуют	Митохондрии — у всех эукариотов; пластиды — у растений
Клеточный центр	Отсутствует	Имеется в клетках животных, грибов; у растений — в клетках водорослей и мхов
Мезосома**	Имеется у бактерий. Участвует в делении клетки и в метаболизме	Отсутствует
Клеточная стенка	У бактерий содержит муреин, у цианобактерий — целлюлозу, пектиновые вещества, немного муреина	У растений — целлюлозная, у грибов — хитиновая, у животных клеток клеточной стенки нет
Капсула или слизистый слой	Имеется у некоторых бактерий	Отсутствует
Жгутики	Простого строения, не содержат микротрубочек. Диаметр 20 нм	Сложного строения, содержат микротрубочки (подобные микротрубочкам центриолей) Диаметр 200 нм
Размер клеток	Диаметр 0,5-5 мкм	Диаметр обычно до 50 мкм. Объем может превышать объем прокариотической клетки более чем в тысячу раз
II. Особенности жизнедеятельности клетки
Движение цитоплазмы	Отсутствует	Наблюдается часто
Аэробное клеточное дыхание	У бактерий — в мезосомах; у цианобактерий — на цитоплазматических мембранах	Происходит в митохондриях
Фотосинтез	Хлоропластов нет. Происходит на мембранах, не имеющих специфической формы	В хлоропластах, содержащих специальные мембраны, собранные в граны
Фагоцитоз и пиноцитоз	Отсутствует (невозможен из-за наличия жесткой клеточной стенки)	Свойствен клеткам животных, у грибов и растений отсутствует
Спорообразование	Часть представителей способна образовывать споры из клетки. Они предназначены только для перенесения неблагоприятных условий среды, поскольку имеют толстую стенку	Спорообразование свойственно растениям и грибам. Споры предназначены для размножения
Способы деления клетки	Равновеликое бинарное поперечное деление, редко — почкование (почкующиеся бактерии). Митоз и мейоз отсутствуют	Митоз, мейоз, амитоз

---

* Плазмиды — внехромосомные небольшие добавочные кольца ДНК, гены которых контролируют незначительную часть наследственных признаков бактериальной клетки. Находятся в цитоплазме (но при определенных условиях могут встраиваться в хромосому, а затем из нее выделяться). Часто бывают способны к самостоятельной репликации (вне контроля генов хромосомы). Стабильно наследуются потомством. Широко используются в генной инженерии. К плазмидам часто относят генетический аппарат митохондрий и пластид, представленный кольцевой молекулой ДНК.

** Мезосома — впячивание плазматической мембраны в цитоплазму прокариотической клетки. Многослойная мембранная система, контактирующая с кольцевой хромосомой и принимающая участие в ее делении. Удвоение мезосомы происходит одновременно с удвоением кольцевой молекулы ДНК. Кроме того, эта структура участвует в фотосинтезе и аэробном дыхании бактерий.

Клетка (лат. «целлюла» и греч. «цитос») — элементарная живая система, основная структурная единица растительных и животных организмов, способная к самовозобновлению, саморегуляции и самовоспроизведению. Открыта английским ученым Р. Гуком в 1665 г., им же предложен этот термин. Клетка эукариот представлена двумя системами — цитоплазмой и ядром (рис. 1,2). Цитоплазма состоит из различных органелл, которые можно классифицировать на: двухмембранные — митохондрии и пластиды; одномембранные — эндоплазматическая сеть (ЭПС), аппарат Гольджи, плазмалемма, тонопласт, сферосомы, лизосомы; немембранные — рибосомы, центросомы, гиалоплазма. Ядро состоит из ядерной оболочки (двухмембранной) и немембранных структур — хромосом, ядрышка и ядерного сока. Кроме того, в клетках имеются различные включения.

Клеточная теория — одно из величайших научных обобщений XIX в. Создатель этой теории — немецкий ученый Т. Шванн, который, опираясь на работы М. Шлейдена, Л. Окена, в 1838-1839 гг. сформулировал следующие положения: все организмы растений и животных состоят из клеток; каждая клетка функционирует независимо от других, но вместе со всеми; все клетки возникают из бесструктурного вещества неживой материи. Позднее Р. Вирхов (1858) внес существенное уточнение в последнее положение теории: все клетки возникают только из клеток путем их деления. Современная клеточная теория содержит следующие положения:

1. Клеточная организация возникла на заре жизни и прошла длительный путь эволюции от безъядерных (прокариот) к ядерным (эукариотам), от предклеточных организмов к одно- и многоклеточным.

2. Новые клетки образуются путем деления ранее существовавших.

3. Клетка является микроскопической живой системой, состоящей из цитоплазмы и ядра, окруженных мембраной (за исключением прокариот).

4. В клетке осуществляются: а) метаболизм — обмен веществ; б) обратимые физиологические процессы — дыхание, поступление и выделение веществ, раздражимость, движение; в) необратимые процессы — рост и развитие.

5. Клетка может быть самостоятельным организмом (прокариоты и простейшие, одноклеточные водоросли и грибы). Все многоклеточные организмы также состоят из клеток и их производных. Рост, развитие и размножение многоклеточного организма — следствие жизнедеятельности одной (зигота) или нескольких клеток (культура тканей).