Сходство клеток разных организмов по строению.

Основы общей цитологии

Часть первая: учение о клетке; клеточная теория; общие понятия.

Основой строения эукариотических организмов является клетка (cellula) - наименьшая единица живого.

Эукариотические, собственно ядерные организмы — основная масса животных и растений, за исключением бактерий и сине-зеленых водорослей, не имеющих оформленного ядра, — прокариотических организмов.

Клетка — это ограниченная активной мембраной, упорядоченная, структурированная система биополимеров, образующих ядро и цитоплазму, участвующих в единой совокупности метаболических и энергетических процессов, осуществляющих поддержание и воспроизведение всей системы в целом.

Кроме клеток в организме находятся их производные, которые не имеют клеточного строения.

Содержимое клетки отделено от внешней среды или от соседних клеток плазматической мембраной (плазмолеммой, или цитолеммой). Все эукариотические клетки состоят из двух основных компонентов: ядра и цитоплазмы.

Цитоплазма неоднородна по своему составу и строению и включает в себя гиалоплазму (основную плазму), в которой находятся органеллы и включения. Все они, дополняя друг друга, выполняют внутриклеточные функции, необходимые для существования клетки как целого, как элементарной живой единицы. Изучением общих черт строения и функционирования клеток и их производных занимается наука цитология. Она исследует отдельные клеточные структуры, их участие в общеклеточных физиологических процессах, пути регуляции этих процессов, воспроизведение клеток и их компонентов, приспособление клеток к условиям среды, реакции на действия различных факторов, патологические изменения клеток. Изучение цитологии имеет большое прикладное значение, так как практически при всех заболеваниях происходят нарушения функций клеток.

КЛЕТОЧНАЯ ТЕОРИЯ

Клеточная теория – это обобщенное представление о строении клеток как единиц живого, об их воспроизведении и роли в формировании многоклеточных организмов.

Появлению и формулированию отдельных положений клеточной теории предшествовал довольно длительный (более 300 лет) период накопления знаний о строении различных одноклеточных и многоклеточных организмов, растений и животных. Этот период связан с применением и усовершенствованием различных оптических методов исследований.

Первым, кто наблюдал наименьшие единицы в составе многоклеточных, был Роберт Гук (1665). С помощью увеличительных линз в срезе пробки он обнаружил «ячейки», или «клетки». Его описания послужили толчком для появления систематических исследований строения растений и животных.

М. Мальпиги (1671), Н. Грю (1671), Ф. Фонтана (1671) подтвердили его наблюдения и показали, что разнообразные части растений состоят из тесно расположенных «пузырьков», или «мешочков». Позднее, в 70-е годы XVII века, оптик-любитель А. Левенгук открыл с помощью микроскопа мир одноклеточных организмов. Но эти и другие многочисленные исследования не привели еще в то время к пониманию универсальности клеточного строения животных и растений и к правильным представлениям об организации клетки. Прогресс в изучении морфологии клетки связан с успехами микроскопирования в XIX веке. К тому времени изменились взгляды на строение клеток. Главной составной частью клеток стала считаться не клеточная стенка, а содержимое самой клетки — ее протоплазма (Я. Пуркине, 1830). В протоплазме было открыто ядро как постоянный компонент клетки (Р. Броун, 1833). Многочисленные данные, касающиеся строения животных и растений, позволили подойти к обобщениям, которые впервые были сделаны Т. Шванном (1838) и легли в основу сформулированной им клеточной теории. Его главным достижением является утверждение, что клетки, из которых состоят как растения, так и животные, принципиально сходны между собой (гомологичны) и возникают единообразным путем. Заслуга Т. Шванна заключалась не в том, что он открыл клетки как таковые, а в том, что он оценил их значение как основного структурного компонента организма. Дальнейшее развитие и обобщение эти представления получили в работах Р. Вирхова (1858).

Основные положения клеточной теории сохранили свое значение и в настоящее время, хотя почти за 150-летний период были получены новые сведения о структуре, жизнедеятельности и развитии клеток.

В настоящее время клеточная теория гласит:

1. клетка является наименьшей единицей живого;

2. клетки разных организмов сходны по своему строению;

3. размножение клеток происходит путем деления исходной клетки;

4. многоклеточные организмы представляют собой сложные ансамбли клеток и их производных, объединенные в целостные интегрированные системы тканей и органов, подчиненные и связанные между собой межклеточными, гуморальными и нервными формами регуляции.

Клетка — наименьшая единица живого.

Представление о клетке как о наименьшей самостоятельной живой единице было известно из работ Т. Шванна, Р. Вирхова и др. Живому свойствен ряд совокупных признаков: способность к воспроизведению (репродукции), использование и трансформация энергии, метаболизм, чувствительность, адаптация, изменчивость. И такую совокупность этих признаков впервые можно обнаружить только на клеточном уровне. Именно клетка как таковая является наименьшей единицей, обладающей всеми вместе взятыми свойствами, отвечающими определению «живое».

У животных, кроме отдельных клеток, встречаются так называемые симпласты, синцитии и межклеточное вещество.

Симпласты — это крупные образования, состоящие из цитоплазмы со множеством ядер. Примерами симпластов могут быть мышечные волокна позвоночных, наружный слой трофобласта плаценты и др. Если проследить за развитием таких «неклеточных» форм, то легко убедиться в том, что они возникают вторично за счет слияния отдельных клеток или же в результате деления одних ядер без разделения цитоплазмы, без цитотомии.

Синцитии (соклетия) характеризуются тем, что после деления исходной клетки дочерние остаются связанными друг с другом с помощью тонких цитоплазматических перемычек. Такие синцитии можно наблюдать при развитии сперматогониев. Часто они встречаются в тканях высших растений, где клетки могут быть связаны с помощью цитоплазматических мостиков (плазмодесмы).

Есть примеры безъядерных клеток — эритроциты млекопитающих. Это — элементы, имеющие в своем составе клеточную мембрану и цитоплазму. Они обладают ограниченными функциональными потенциями, лишившись способности к самообновлению и саморепродукции в связи с утратой ядра.

Клетки, как правило, окружены межклеточным веществом. Межклеточное вещество представляет собой продукт жизнедеятельности определенных групп клеток (например, основное вещество и волокна соединительной ткани).

Сходство клеток разных организмов по строению.

Клетки могут иметь самую разнообразную внешнюю форму: шаровидную (лейкоциты), многогранную (клетки железистого эпителия), звездчатую и разветвленно-отростчатую (нервные и костные клетки), веретеновидную (гладкая мускулатура, фибробласты), цилиндрическую (кишечный эпителиоцит), уплощенную (эндотелиоцит, мезотелиоцит) и др. Однако при изучении клеток органов различных растений или животных обращает на себя внимание существование общего плана их организации, несмотря на то, что по внешнему виду они отличаются друг от друга. Одновременно это сходство указывает на общность происхождения всех эукариотических организмов.

Рис. 4. Ультрамикроскопическое строение клетки животных организмов (схема).

1 — ядро;

2 — плазмолемма;

3 — микроворсинки;

4 — агранулярная эндоплазматическая сеть;

5 — гранулярная эндоплазматическая сеть;

6 — комплекс Гольджи;

7 — центриоль и микротрубочки клеточного центра;

8 — митохондрии;

9 — цитоплазматические пузырьки;

10 — лизосомы;

11 — микрофиламенты;

12 — рибосомы;

13 — выделение гранул секрета.

Клеточные функции можно подразделить на две основные группы: обязательные и необязательные (факультативные). Обязательные функции, направленные на поддержание жизнеспособности самих клеток, осуществляются постоянными внутриклеточными структурами — органеллами, или органоидами.

Различие клеток в многоклеточных организмах, обусловленное специализацией их функций, связано с развитием особых функциональных клеточных структур — органелл специального значения. Например, сократительных миофибрилл в мышечной клетке, обеспечивающих характерную для этой клетки функцию — движение.

Индивидуальное развитие, от одной клетки до многоклеточного зрелого организма — результат последовательного, избирательного выключения работы разных генов в различных клетках, называемого дифференцировкой.

Сходство в строении клеток определяется одинаковостью общеклеточных функций, направленных на поддержание жизни самих клеток и на их размножение. Разнообразие же в строении клеток — это результат их функциональной специализации (i.e. дифференцировки).

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: