SHPORA.net :: PDA

[ Back ]

Строение и функции клеток

Различные структуры живой клетки, которые отвечают за выполне?ние той или иной функции, получили название органоидов или орга-нелл, подобно органам целого организма. По строению клетки био?логи делят все живые существа на ?безъядерные? организмы ? прокариоты (буквально ? доядерные) и ?ядерные? ? эукариоты. В группу прокариот попали все бактерии и синезеленые водоросли (цианеи), а в группу эукариот ? грибы, растения и животные.

Таким образом, в настоящее время выделяют два уровня клеточ?ной организации и соответственно два крупных типа клеток: прока-риопгический и эукариотический.

Прокариотические организмы сохраняют черты глубочайшей древности: они очень просто устроены. На этом основании их выделя?ют в самостоятельное царство.

Клетки эукариот содержат ограниченное оболочкой ядро, а так?же сложно устроенные ?энергетические станции? ? митохондрии; в растительных клетках, кроме того, имеются и пластиды. Иными словами, все клетки ?ядерных? организмов высоко организованы, приспособлены к потреблению кислорода и поэтому могут произво?дить большое количество энергии.

25.

Прокариотическая клетка

Пример типичных прокариотических клеток являют собой бактерии. Они живут повсюду: в воде, в почве, в пищевых продуктах.

Схема строения клетки бактерий представлена на рисунке 63.

Размеры бактериальных клеток колеблются в широких пределах: от 1 до 10?15 мкм. По форме выделяют шаровидные клетки (кокки), вытянутые (палочки, или бациллы) и извитые (спириллы) (рис. 64). Некоторые виды микроорганизмов живут по отдельности, другие об?разуют скопления.

Бактерии могут существовать только в аэробных или только в анаэробных условиях, или и в тех и в других. Необходимую энергию они получают в процессе дыхания, брожения или фотосинтеза. Мно?гие бактерии паразитируют в организме животных или растений, вы?зывая у них заболевания.

Основная особенность строения бактерий ? отсутствие ядра. На?следственная информация у них заключена в одной кольцевой моле?куле ДНК, имеющей форму кольца и погруженной в цитоплазму. ДНК у бактерий не образует комплексов с белками, и поэтому все гены, входящие в состав хромосомы, ?работают?, т. е. с них непрерывно счи?тывается наследственная информация. Бактериальная клетка окру?жена мембраной, отделяющей цитоплазму от клеточной стенки. В ци?топлазме мембран мало. В ней находятся рибосомы, осуществляющие синтез белков.

Ферменты, обеспечивающие процессы жизнедеятельности бакте?рий, рассеяны по цитоплазме или прикреплены к внутренней поверх?ности мембраны.

У многих микроорганизмов внутри клетки откладываются запас?ные вещества ? полисахариды, жиры, полифосфаты. Эти вещества, включаясь в обменные процессы, могут продлевать жизнь клетки при отсутствии внешних источников энергии.

Обычно бактерии размножаются делением надвое.

Бактериям свойственно спорообразование. Споры возникают, как правило, когда ощущается недостаток в питательных веществах или когда в среде в избытке накапливаются продукты обмена. Спорообра?зование начинается с отшнуровывания части цитоплазмы от мате?ринской клетки. Отшнуровавшаяся часть содержит хромосому и ок?ружена мембраной и толстой клеточной стенкой (рис. 65).

Споры бактерий очень устойчивы. В сухом состоянии они сохра?няют жизнеспособность многие сотни и даже тысячи лет, выдержи?вая резкие колебания температуры.

Вопросы для повторения и задания

1. По какому признаку все живые организмы делят на две груп?пы ? прокариоты и эукариоты? Чем они различаются?

2. Какие организмы относятся к прокариотам?

3. Опишите строение бактериальной клетки.

4.Как размножаются бактерии?

5.В чем сущность и биологический смысл процесса спорообразова?ния у бактерий?

26. Эукариотическая клетка. Цитоплазма

Эукариотические клетки самых разнообразных организмов ? от про?стейших (корненожки, жгутиковые, инфузории и др.) до грибов, выс?ших растений и животных ? отличаются и сложностью, и разнооб?разием строения (рис. 66). Типичной клетки в природе не существует, но у тысяч различных типов клеток можно выделить общие черты строения (рис. 67).

В растительной клетке есть все органоиды, свойственные и жи?вотной клетке: ядро, эндоплазматическая сеть, рибосомы, митохонд?рии, аппарат Гольджи. Вместе с тем она отличается от животной клет?ки существенными особенностями строения: 1) прочной клеточной стенкой значительной толщины; 2) особыми органоидами ? пласти?дами, в которых происходит первичный синтез органических веществ из минеральных за счет энергии света; 3) развитой системой вакуо?лей, в значительной мере обусловливающих осмотические свойства клеток.

Каждая клетка состоит из двух важнейших, неразрывно связан?ных между собой частей ? цитоплазмы и ядра.

Цитоплазма. В цитоплазме находится целый ряд структур (орга-нелл, или органоидов), каждая из которых отличается особенностя?ми строения и выполняет определенную функцию. Есть органоиды, свойственные всем клеткам, ? митохондрии, клеточный центр, ап?парат Гольджи, рибосомы, эндоплазматическая сеть, лизосомы. Дру?гие органоиды встречаются только в клетках определенного типа ? миофибриллы, реснички и т. д.

В цитоплазме откладываются также различные вещества ? их называют включениями. Это непостоянные структуры цитоплазмы (а иногда и ядра), которые, в отличие от органоидов, то возникают, то исчезают в процессе жизнедеятельности клетки. Плотные включе?ния называют гранулами, жидкие ? вакуолями. В процессе жизне?деятельности в клетках накапливаются продукты обмена веществ (пигменты, белковые гранулы в секреторных клетках) или запасные питательные вещества (глыбки гликогена, капли жира).

В основе структурной организации клетки лежит мембранный принцип строения. Это означает, что клетка в основном построена из мембран сходного строения. Они образованы двумя рядами липидов, в которые на разную глубину с наружной и внутренней стороны по?гружены многочисленные и разнообразные молекулы белков.

Наружная цитоплазматическая мембрана имеется у всех кле?ток, она отграничивает содержимое цитоплазмы от внешней среды. Поверхность живой клетки находится в непрерывном движении: на ней возникают выросты и впячивания, она совершает волнообразные колебательные движения, в ней постоянно перемещаются макромо?лекулы.

Поверхность клетки обладает высокой прочностью и эластично?стью, легко и быстро восстанавливает свою целостность при неболь?ших повреждениях. Однако цитоплазматическая мембрана несплош-мая: она пронизана многочисленными мельчайшими отверстиями ? порами, через которые с помощью ферментов внутрь клетки могут проникать ионы и мелкие молекулы. К тому же они могут попадать в клетку и непосредственно через мембрану, причем это не пассивная диффузия, а активный избирательный процесс, требующий затрат энергии.

Клеточная мембрана легко проницаема для одних веществ и не?проницаема для других. Так, концентрация

выше, чем в окружающей среде напротив, ионов_ Nа+ всегда больше в межклеточной жидкости. Избирательная проницаемость клеточ?ной мембраны носит название полу проницаемости.

Помимо указанных двух способов, химические соединения и твер?дые частицы могут проникать в клетку путем пино- и фагоцитоза (рис. 68). Мембрана клеток образует выпячивания, края выпячива?ний смыкаются, захватывая межклеточную жидкость (пиноцитоз) или твердые частицы (фагоцитоз).

Цитоплазматическая мембрана выполняет еще одну функцию -обеспечивает связь между клетками в тканях многоклеточных орга?низмов: во-первых, путем образования многочисленных складок и выростов, во-вторых ? за счет выделения клетками плотного цемен?тирующего вещества, заполняющего межклеточное пространство.

Растительная клетка, как и животная, окружена цитоплазмати-ческой мембраной, но, кроме того, ограничена толстой, состоящей из целлюлозы клеточной стенкой, которой нет у животных. Клеточ?ная стенка имеет поры, через которые каналы эндоплазматической сети соседних клеток сообщаются друг с другом.

Клетки грибов, как и растений, окружены клеточной стенкой, но она образована не целлюлозой, а хитиноподобным веществом.

Эндоплазматическая сеть ? это сложная система мембран, про?низывающая цитоплазму всех эукариотических клеток; у прокариот ее нет. Она особенно развита в клетках с интенсивным обменом ве?ществ. В среднем объем эндоплазматической сети составляет от 30 до 50% всего объема клетки. Различают два вида эндоплазматической сети: гладкую и шероховатую. Одной из функций гладкой эндоплаз?матической сети является синтез липидов и углеводов. Особенно обильно гладкая Эндоплазматическая сеть представлена в клетках сальных желез (синтез жиров), в клетках печени (синтез гликогена), в клетках, богатых запасными питательными веществами (семена растений).

Основная функция шероховатой эндоплазматической сети ? синтез белка, который осуществляется в рибосомах, покрывающих поверхность уплощенных мембранных мешочков (цистерн) эндоплаз?матической сети, за что она и получила название шероховатой.

Таким образом, Эндоплазматическая сеть ? общая внутрикле?точная циркуляционная система, по каналам которой осуществля?ется транспорт веществ, а в мембраны этих каналов встрое?ны многочисленные ферменты, обеспечивающие жизнедеятельность клетки.

Рибосомы представляют собой сферические тельца диаметром 15,В?35,0 нм, состоящие из двух частей ? субъединиц (см. рис. 61, 62). В рибосомах примерно равное количество белка и РНК. Рибосом-ная РНК (рРНК) синтезируется в ядре на молекуле ДНК одной из хромосом в зоне ядрышка. Там же формируются рибосомы, которые затем покидают ядро. В цитоплазме рибосомы могут располагаться свободно или прикрепляться к наружной поверхности мембран эндо-нлазматической сети. Рибосомы есть во всех клетках, как прокарио-тических, так и эукариотических.

Основной структурный элемент комплекса (аппарата) Голъд-жи ? гладкая мембрана, которая образует пакеты уплощенных цистерн, крупные вакуоли или мелкие пузырьки (см. рис. 67). Син?тезированные на мембранах эндоплазматической сети белки, полиса?хариды, жиры транспортируются к комплексу Гольджи, конденси?руются внутри его структур и ?упаковываются? в виде секрета, готового к выделению, либо используются в самой клетке в процессе ее жизнедеятельности.

Лизосомы (от греч. лизис ? расщепление) ? небольшие оваль?ные тельца диаметром около 0,4 мкм, окруженные трехслойной мем?браной. Они заполнены пищеварительными ферментами, способны?ми расщеплять белки, нуклеиновые кислоты, полисахариды, липиды и другие вещества. Лизосомы образуются из структур комплекса Гольджи (рис. 69) либо непосредственно из эндоплазматической сети. Они приближаются к пиноцитозным или фагоцитозным вакуолям и изливают в их полость свое содержимое (см. рис. 68). Кроме того, ли-зосомы могут разрушать структуры самой клетки при их старении, в ходе эмбрионального развития, когда происходит замена зародыше-кых тканей на постоянные (см. с. 162), и в ряде других случаев.

Митохондрии имеются практически во всех типах эукариотиче?ских клеток одноклеточных и многоклеточных организмов. Такое распространение митохондрий в животном и растительном мире ука?зывает на важную роль, которую они играют в клетке.

Митохондрии имеют форму сферических, овальных, цилиндри?ческих и даже нитевидных телец. Размеры их составляют от 0,2 до 1 мкм в диаметре и до 7 мкм в длину. Длина нитевидных форм дости?гает 15?20 мкм. Количество митохондрий в разных тканях неодина?ково и зависит от функциональной активности клетки: их больше там, где интенсивнее синтетические процессы (печень) или велики затраты энергии. Так, в грудной мышце у летающих птиц содержа?ние митохондрий значительно выше, чем у нелетающих. Число ми?тохондрий может быстро увеличиваться путем деления, что обуслов?лено наличием молекулы ДНК в их составе. Стенка митохондрии состоит из двух мембран: наружной и внутренней. Наружная мем?брана гладкая, а внутренняя образует складки, или кристы. На мем?бранах крист располагаются многочисленные ферменты, участвую?щие в энергетическом обмене. Основная функция митохондрий ? синтез универсального источника энергии ? АТФ.

Пластиды_?органоиды растительных клеток. В них происхо?дит первичный синтез углеводов из неорганических веществ. Разли?чают три вида пластид: 1) лейкопласты ? бесцветные пластиды, в которых из моносахаридов и дисахаридов синтезируется крахмал (есть лейкопласты, запасающие белки или жиры); 2) хлоропласты -зеленые пластиды, содержащие пигмент хлорофилл, где осуществля?ется фотосинтез; 3) хромопласты, включающие различные пигмен?ты из группы каротиноидов, обусловливающих яркую окраску цвет?ков и плодов. Пластиды могут превращаться друг в друга. Они содержат ДНК и РНК и размножаются делением надвое.

Вакуоли- растительных клеток окружены мембраной и развивают?ся из цистерн эндоплазматической сети. Вакуоли содержат в раство?ренном виде белки, углеводы, низкомолекулярные продукты синтеза, витамины, различные соли. Осмотическое давление, создаваемое рас?творенными в вакуолярном соке веществами, приводит к тому, что в клетку поступает вода, которая обусловливает тургор ? напряжен?ное состояние клеточной стенки. Это обеспечивает прочность растений к статическим и динамическим нагрузкам.

Клеточный центр состоит из двух очень маленьких телец ци?линдрической формы, расположенных под прямым углом друг к другу. Эти тельца называют центриолями (см. рис. 67). Стенка центрио-ли состоит из 9 пучков, включающих по три микротрубочки, а ось органоида образована парой центральных микротрубочек. Центрио-ли относятся к самовоспроизводящимся органоидам цитоплазмы. Их воспроизведение, по-видимому, осуществляется путем самосбор?ки из белковых субъединиц. Клеточный центр играет важную роль в клеточном делении: от центриолей начинается рост веретена деле?ния. В растительных клетках центриолей нет, и веретено деления образуется в специальных ферментных центрах.

Цитоскелет. Одной из отличительных особенностей эукариоти-ческой клетки является наличие в ее цитоплазме скелетных образо?ваний в виде микротрубочек и пучков белковых волокон. Элементы цитоскелета тесно связаны с наружной цитоплазматической мембра?ной и ядерной оболочкой, образуют сложные переплетения в цито?плазме. Опорные элементы цитоплазмы определяют форму клетки, обеспечивают движение внутриклеточных структур и перемещение всей клетки.

Вопросы для повторения и задания

1.Что такое цитоплазма?

2. Какие органоиды клетки находятся в цитоплазме?

3. Какие органоиды клетки являются самовоспроизводящимися и почему?

4. Что такое включения?

5. В чем различие между пиноцитозом и фагоцитозом?



27.

Эукариотическая клетка. Ядро

Ядро ? важнейшая составная часть клетки грибов, растений и жи?вотных. Клеточное ядро содержит ДНК, т.е. гены, и благодаря этому выполняет две главные функции: 1) хранение и воспроизведение ге?нетической информации и 2) регуляцию процессов обмена веществ, протекающих в клетке.

Безъядерная клетка не может долго существовать, и ядро тоже не способно к самостоятельному существованию, поэтому цитоплазма и ядро образуют взаимозависимую систему.

Как правило, клетки содержат одно ядро. Нередко можно наблю?дать 2?3 ядра в одной клетке, например в клетках печени. Известны и многоядерные клетки, причем число ядер может достигать несколь?ких десятков. Форма ядра зависит большей частью от формы клетки, она может быть и совершенно неправильной.

Ядро окружено оболочкой, которая состоит из двух мембран. На?ружная ядерная мембрана со стороны, обращенной в цитоплазму, по?крыта рибосомами, внутренняя мембрана гладкая. Ядерная оболоч?ка ? часть мембранной системы клетки. Выросты внешней ядерной мембраны соединяются с каналами эндоплазматической сети, обра?зуя единую систему сообщающихся каналов. Обмен веществ между ядром и цитоплазмой осуществляется двумя основными путями. Во-первых, ядерная оболочка пронизана многочисленными порами, через которые происходит обмен молекулами между ядром и цито?плазмой. Во-вторых, вещества могут попадать из ядра в цитоплазму и обратно путем отшнуровывания впячиваний и выростов ядерной оболочки (рис. 70).

Несмотря на активный обмен между ядром и цитоплазмой, ядер?ная оболочка отграничивает ядерное содержимое от цитоплазмы, обеспечивая тем самым различия в их химическом составе. Это необ?ходимо для нормального функционирования ядерных структур.

Содержимое ядра представляет собой ядерный сок в гелеобраз-ном состоянии, в котором располагаются хроматин и одно или не?сколько ядрышек.

В живой клетке ядерный сок выглядит бесструктурной массой, заполняющей промежутки между структурами ядра. В состав ядер?ного сока входят различные белки (в том числе большинство фермен?тов ядра), свободные нуклеотиды, аминокислоты, а также продукты жизнедеятельности ядрышка и хроматина, транспортируемые затем из ядра в цитоплазму.

Хроматином (от греч. хрома ? окраска, цвет) называют глыбки, гранулы и сетевидные структуры ядра, интенсивно окрашивающие?ся некоторыми красителями и отличающиеся по форме от ядрышка. Хроматин состоит из ДНК и белков и представляет собой спирализо-ванные и уплотненные участки хромосом. Спирализованные участки хромосом в генетическом отношении неактивны. Свою специфиче?скую функцию ? передачу генетической информации ? могут осуществлять только деспирализованные ? раскрученные участ?ки хромосом, которые в силу своей малой толщины не видны в све?товой микроскоп. В делящихся клетках все хромосомы сильно спирализуются, укорачиваются и приобретают компактные размеры и форму.

Форма хромосом зависит от положения так называемой первич?ной перетяжки, или центромеры, ? области, к которой во время деления клетки (митоза) прикрепляются нити веретена деления. Цен?тромера делит хромосому на два плеча, которые могут быть одинако?вой или разной длины (рис. 71).

Изучение хромосом позволило установить следующие факты:

1. Во всех соматических клетках любого растительного или жи?вотного организма число хромосом одинаково.

2. Половые клетки любого вида организмов всегда содержат вдвое меньше хромосом, чем соматические клетки.

3. У всех организмов, относящихся к одному виду, количество хромосом в клетках одинаково.

Число хромосом не зависит от уровня организации вида и не все?гда указывает на его родственные связи: количество их может быть одинаковым у представителей очень далеких друг от друга система?тических групп ? и может сильно различаться 5* близких по проис?хождению видов. Например, у таких разных организмов, как шим?панзе, таракан и перец, диплоидное число хромосом одинаково и равно 48; у человека ? 46 хромосом, а у гораздо проще устроенного сазана ? 104! Таким образом, характеристика хромосомного набора в целом видоспецифична, т. е. свойственна только одному какому-то виду организмов растений или животных.

Совокупность количественных (число и размеры) и качественных (форма) признаков хромосомного набора соматической клетки назы?вают кариотипом (рис. 72).

Число хромосом в кариотипе большинства видов живых организ?мов четное. Это объясняется тем, что в каждой соматической клетке находятся две одинаковые по форме и размеру хромосомы: одна ? из отцовского организма, вторая ? из материнского.

Хромосомы, одинаковые по форме и размеру и несущие одинако?вые гены, называют гомологичными. Хромосомный набор соматиче?ской клетки, в котором каждая хромосома имеет себе пару, носит название двойного (или диплоидного) и обозначается 2п. Количество ДНК, соответствующее диплоидному набору хромосом, обозначают 2с. Из каждой пары гомологичных хромосом в половые клетки попа?дает только одна, и поэтому хромосомный набор гамет называют оди?нарным (или гаплоидным).

После завершения деления клетки хромосомы деспирализуются и в ядрах образовавшихся дочерних клеток снова становятся види?мыми только тонкая сеточка и глыбки хроматина.

Третья характерная для ядра клетки структура ? ядрышко. Оно представляет собой плотное тельце, погруженное в ядерный сок (см. рис. 67). Ядрышки есть только в неделящихся ядрах, во время митоза они исчезают, а после завершения деления возникают вновь.

Ядрышко не является самостоятельной структурой ядра. Оно об?разуется вокруг участка хромосомы, в котором закодирована струк?тура рибосомальной РНК (рРНК). В нем содержится большое число молекул рРНК. Кроме накопления рРНК, в ядрышке происходит формирование рибосом, которые потом перемещаются в цитоплазму. Таким образом, ядрышко ? это скопление рРНК и рибосом на раз?ных этапах формирования.

Вопросы для повторения и задания

1. Опишите строение ядра эукариотической клетки.

2. Что такое ядрышко?

3. Что такое хроматин? Опишите строение и состав хромосомы.

4. Как соотносится число хромосом в соматических и половых клетках?

5. Какие хромосомы называют гомологичными?

6.Что такое кариотип? Дайте определение.

7.Вспомните строение хромосомы бактерий. Чем она отличается от хромосомы эукариот?





28.Деление клеток

Жизненный цикл клетки. Митотическии цикл клетки/.

В многоклеточном организме клетки специализированы, т. е. имеют строго опре?деленные строение и функции. В соответствии со специализацией клетки обладают разной продолжительностью жизни. Например, нервные и мышечные клетки после завершения эмбрионального пе?риода развития перестают делиться и функционируют на протяжении всей жизни организма. Другие ? клетки костного мозга, эпидермиса, эпителия тонкого кишечника ? в процессе осуществления своей спе?цифической функции быстро погибают, и поэтому в этих тканях клет?ки непрерывно размножаются.

Промежуток времени от момента возникновения клетки в результате деления до ее гибели или до следующего деления про) ставляет собой жизненный цикл клетки. В это время клетка рас?тет, специализируется и выполняет свои функции в составе ткани и органов многоклеточного организма. В тех тканях, где клетки непре?рывно делятся (костный мозг, эпителий кишки и др.), у части из них жизненный цикл совпадает с митотическим циклом.

Митотическим циклом называют совокупность последова тельных и взаимосвязанных процессов в период подготовки клет ки к делению, а также на протяжении самого митоза (рис,. 73).

Синтез ДНК. Из рисунка 73 видно, что после завершения митоза клетка может вступить в период подготовки к синтезу ДНК (G1). В это время в клетке усиленно образуются РНК и белки, повышается активность ферментов, участвующих в биосинтезе. Затем клетка приступает к синтезу ДНК или ее редупликации ? удвоению. Дно спирали старой молекулы ДНК расходятся, и каждая становится матрицей для воспроизводства новых цепей ДНК (рис. 74). Каждая из двух дочерних молекул обязательно включает одну старую спи?раль и одну новую. Удвоение молекул ДНК происходит с удивительной точностью: новая молекула абсолютно идентична старой. В этом заключается глубокий биологический смысл, потому что нарушение структуры ДНК, приводящее к искажению генетического кода, сде?лало бы невозможным сохранение и передачу по наследству генетиче?ской информации, обеспечивающей развитие присущих организму признаков.

Продолжительность синтеза ДНК ? 5-фазы митотического цик?ла ? в разных клетках неодинакова: от нескольких минут у бакте?рий до 6?12 ч в клетках млекопитающих.

После завершения /8-фазы клетка, как правило, не сразу начина?ет делиться (см. рис. 73). По окончании синтеза ДНК происходит подготовка клетки к митозу (С2). Для осуществления митоза, кроме удвоения ДНК, необходимы и другие подготовительные процессы, в том числе удвоение центриолей, синтез белков, из которых строит?ся веретено деления, завершение роста клетки.

Митоз состоит из четырех фаз: профазы, метафазы, анафазы, те-лофазы (рис. 75, 76).

В профазе увеличивается объем ядра, хромосомы, спирализуясь, становятся видимыми, по две центриоли расходятся к полюсам клетки. В результате спирализации хромосом считывание генетической информации с ДНК становится невозможным, и синтез РНК пре?кращается. Между полюсами протягиваются нити ахроматиново-го веретена ? формируется аппарат, обеспечивающий расхождение хромосом к полюсам клетки., В конце профазы ядерная оболоч?ка исчезает. На протяжении профазы продолжается спирализация хромосом, которые утолщаются и укорачиваются. После распада ядерной оболочки хромосомы свободно и беспорядочно лежат в цито?плазме.

В метафазе спирализация хромосом достигает максимума; уко?роченные хромосомы устремляются к экватору клетки, располагаясь на равном расстоянии от полюсов. Центромерные участки хромосом располагаются строго в одной плоскости, а сами хромосомы состоят из двух сестринских хроматид, соединенных только в области цен?тромеры и обращенных к противоположным полюсам клетки. Мито-тическое веретено уже полностью сформировано и имеет вид нитей, соединяющих полюса с центромерами хромосом.

В анафазе центромера каждой из хромосом разделяется, и с это?го момента хроматиды становятся самостоятельными дочерними хромосомами. Нити веретена, прикрепленные к центромерам, тянут хромосомы к полюсам клетки, а плечи хромосом при этом пассивно следуют за центромерой. Таким образом, в анафазе хроматиды удво?енных еще в интерфазе хромосом становятся самостоятельными хро?мосомами и точно расходятся к полюсам клетки. В этот момент в клетке находятся два диплоидных набора хромосом.

Завершается митоз телофазой. Хромосомы, собравшиеся у по?люсов, деспирализуются и становятся плохо видимыми. Из мембран?ных структур эндоплазматической сети цитоплазмы образуется ядер?ная оболочка. В клетках животных цитоплазма делится путем перетяжки тела клетки на две меньших размеров, каждая из кото?рых содержит один диплоидный набор хромосом. В клетках растений цитоплазматическая мембрана возникает в середине клетки и рас?пространяется к периферии, разделяя клетку пополам. После образо?вания поперечной цитоплазматической мембраны у растительных клеток появляется целлюлозная стенка.

В митотическом цикле клетки митоз ? относительно короткая стадия, продолжающаяся обычно от 0,5 до Зч. Начиная с первого митотического деления оплодотворенной яйцеклетки (зиготы) все дочерние клетки, образовавшиеся в результате митоза, содержит одинаковый набор хромосом и одни и те же гены. Следовательно, митоз ? это способ деления клеток, заключающийся в точном распределении генетического материала между дочерними клет?ками. В результате митоза обе дочерние клетки получают диплоид?ный набор хромосом.

Биологическое значение митоза огромно. Постоянство строения и правильность функционирования органов и тканей многоклеточно?го организма были бы невозможны без сохранения одинакового набо?ра генетического материала в бесчисленных клеточных поколениях. Митоз обеспечивает такие важные моменты жизнедеятельности, как эмбриональное развитие, рост, восстановление органов и тканей по?сле повреждения, поддержание структурной целостности тканей при постоянной утрате клеток в процессе их функционирования (замеще?ние погибших эритроцитов, слущивающихся клеток кожи, эпителия кишечника и пр.).

Вопросы для повторения и задания

1. Что такое жизненный цикл клетки?

2. Дайте определение митотического цикла клетки.

3. В чем смысл удвоения молекул ДНК?

4. В чем заключается подготовка клетки к митозу?

5. Последовательно опишите фазы митоза. В чем его биологиче?ское значение?



29.

Клеточная теория строения организмов

Как вам уже известно, клетка служит основой строения всех живых организмов: растений, животных, грибов и микроорганизмов. Для прокариот и простейших, низших грибов и некоторых водорос?лей понятия ?клетка? и ?организм? совпадают. Можно сказать, что клетка ? это элементарная биологическая система, способная к самообновлению, самовоспроизведению и развитию.

Такое представление о клетке установилось в науке не сразу. Сама клетка (точнее, клеточная оболочка) была открыта в XVII в. англий?ским физиком Р. Гуком. Рассматривая под микроскопом срез пробки, Гук обнаружил, что она состоит из ячеек, разделенных перегородка?ми. Эти ячейки он назвал клетками. Долгое время главной частью клетки считали ее оболочку. Лишь в XIX в. ученые обратили вни?мание на полужидкое студенистое содержимое, заполняющее клетку. В 1831 г. английский ботаник Б. Броун обнаружил в клетках ядро. Это открытие послужило важной предпосылкой для установления сходства между клетками растений и животных. Ботаник М. Шлей-ден доказал, что ядро есть в любой растительной клетке.

В конце 30-х гг. XIX в. зоолог Т. Шванн, обобщив накопленные сведения о строении живых организмов, пришел к заключению, что клетка ? их главная структурная единица и что именно образование клеток обусловливает рост и развитие живых тканей.

Клеточная теория строения была сформулирована и опубликова?на Т. Шванном в 1839 г. Она сыграла огромную роль в развитии био?логии. Исчезла казавшаяся непроходимой пропасть между царством растений и царством животных. Провозглашая единство живого ми?ра, клеточная теория послужила одной из предпосылок возникнове?ния теории эволюции Ч. Дарвина.

Позднее клеточная теория была развита многими учеными. Не?мецкий врач Р. Вирхов доказал, что вне клеток нет жизни, что глав?ная составная часть клетки ? ядро и что клетки образуются только от клеток. Дальнейшее совершенствование микроскопической тех?ники, создание электронного микроскопа и появление методов моле?кулярной биологии позволили глубже проникнуть в тайны клетки, познать ее сложную структуру и многообразие протекающих в ней биохимических процессов.

В настоящее время основные положения клеточной теории фор?мулируются следующим образом:

1) клетка является структурно-функциональной единицей, а так?же единицей развития всех живых организмов;

2)клеткам присуще мембранное строение;

3)ядро ? главная составная часть клетки;

4) клетки размножаются только делением;

5) клеточное строение организма ? свидетельство того, что рас?тения и животные имеют единое происхождение.

Неклеточные формы жизни ? вирусы и бактериофаги ? устрое?ны проще, чем клетки даже самых примитивных бактерий. Их орга?низацию вы изучили в 7 классе.

Вопросы для повторения и задания

1.Расскажите историю открытия клетки.

2.Кем и когда впервые была сформулирована клеточная теория?

3. Изложите основные положения клеточной теории.