Учение о клетке

Вечерняя школа № 1

Реферат

по предмету Боиология

на тему: Учение о клетке.

Выполнил: Ханин Е. Ю.

Проверил:

2005

Содержание:

1. Изучение клетки, клеточная теория.

2. Химический состав клетки.

3. Клеточные структуры и их функции

УЧЕНИЕ О КЛЕТКЕ

1. ИЗУЧЕНИЕ КЛЕТКИ. КЛЕТОЧНАЯ ТЕОРИЯ

Клетка — основная структурная и функциональная единица организма.

Долгое время биология изучала свойства животных и растений основе их макро-скопического строения (видимого невооруженным глазом). Глубже в строение и функ-ции организмов она проникла после открытия их клеточного строения и изучения клетки как основной структурной и функциональной единицы.

Размеры клеток обычно порядка нескольких микрометров 1 мкм - 0,001 мм); самые мелкие—от 0,5 до 1,2 мкм, что делает недоступными для изучения невооруженным гла-зом. Открытие исследование клетки тесно связано с изобретением и усовершенствовани-ем микроскопа.

В 1665 г. английский естествоиспытатель Роберт Гук с помощью микроскопа впер-вые установил «клеточное строение» на случайно выбранном для наблюдения расти-тельном объекте — мертвой Щи, пробке. Он ввел понятие «клетка» для обозначения на-блюдения в пробке пустых ячеек, поэтому свойства живой материи Гук ошибочно связы-вал с клеточной стенкой.

В последней трети XVII в. в работах голландского ученого А.. Левенгука были опи-саны выдающиеся открытия, в частности клеточное строение животных, но только в 30-е годы прошлого столетия было установлено, что клетки не полые пузырьки, а за¬полнены полужидким содержимым — «протоплазмой». В 1831 г. Р. Броун впервые описал ядро.

В 1838 г. немецкий ботаник М. Шлейден пришел к заключению, что ядро является обязательным компонентом всех растительных клеток. Его соотечественник зоолог Т. Шванн, сопоставив клетки животных и растительных организмов, сделал вывод, что все они сходны. Это дало основание М. Шлейдену и Т. Шванну сфор¬мулировать основное положение клеточной теории: все раститель¬ные и животные организмы состоят из клеток, сходных по строению.

В 1858 г. немецкий ученый Р. Вирхов внес в клеточную теорию важное дополнение. Он доказал, что число клеток в организме увеличивается в результате их деления, так как клетка происходит только от клетки.

Открытие клеточного строения у живых организмов Ф. Энгельс отнес к числу трех важнейших открытий XIX столетия в области естествознания наряду с законом сохране-ния энергии и эво¬люционным учением Ч. Дарвина. Хотя клеточная теория не сразу по-лучила всеобщее признание, тем не менее она явилась мощным стимулом интенсивного изучения клетки. Появились новые заме¬чательные открытия. В 1877—1881 гг. Э. Руссов и И. Горожанкин впервые наблюдали и описали цитоплазматические соединения между растительными клетками — плазмодесмы. Позднее их формирование и структуру изу-чали немецкие ботаники Э. Страс¬бургер и Ю. Сакс. Таким образом были доказаны взаи-мосвязь кле¬ток в тканях и органах и, следовательно, материальная основа целостности организма.

Целая эпоха в развитии наших знаний о внутриклеточной структуре и физиологии клетки связана с открытием и изучением деления ядер — кариокинеза — и деления кле-ток - цитокинеза (работы П. Чистякова, Э. Страсбургера, Л. Гиньяра и др.).

Развитие наших знаний о клеточном строении основывалось на данных светового микроскопирования. Но разрешающая способ¬ность светового микроскопа ограничена. С помощью светового микроскопа нельзя рассматривать ультраструктуры клетки, изме¬ряемые нанометрами (1 нм - 0,001 мкм). С открытием же элек¬тронного микроскопа, ко-торый позволяет увеличивать тонкие структуры клетки в 100 000 раз и больше, возмож-ности изучения клетки резко возросли.

Современные методы исследования позволяют учитывать взаимосвязь структуры и функции, т.е. изучать клетки в единстве с физиологией. Так, один из биохимических ме-тодов — хроматография — позволяет установить не только качественные, но и количе-ственные соотношения внутриклеточных компонентов; метод фракционного центрифу-гирования — изучить отдельные компонен¬ты клетки — ядро, пластиды, митохондрии, рибосомы и др.

Современная клеточная теория включает следующие поло¬жения: клетка — основ-ная единица строения и развития всех живых организмов, наименьшая единица живого; клетки всех одноклеточных и многоклеточных организмов сходны по своему строению, химическому составу, основным проявлениям жизнеде¬ятельности и обмену веществ; размножаются клетки путем деления, каждая новая клетка образуется в результате деле-ния исходной (материнской) клетки; в многоклеточных организмах клетки специализи-рованы по выполняемой ими функции и образуют ткани; из тканей состоят органы.

Значение клеточной теории заключается в том, что она доказывает единство проис-хождения всех живых организмов на Земле.

2. ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ КЛЕТКИ

Сходство химического состава клеток всех организмов служит доказательством единства живой природы. Вместе с тем нет ни одного химического элемента, содержа-щегося в живых организмах, который не был бы найден в телах неживой природы. Это подтверждает мнение о единстве материи.

Элементы, входящие в состав клетки, %

Кислород — 65—75

Магний — 0,02—0,03

Цинк - 0,0003

Углерод — 15—18

Натрий — 0,02—0,03

Медь — 0,0002

Водород — 8—10

Кальций — 0,04—2,00

Йод — 0,0001

Азот— 1,5—3,0

Железо — 0,01—0,015

Фтор — 0,0001

Калий—0,15—0,40

Сера — 0,15—0,20

Фосфор — 0,20—1,00

Хлор — 0,05—0,10

В приведенном перечне кислород, углерод, водород и азот — группа элементов, ко-торыми живые существа богаче всего. Вторая группа объединяет 8 элементов, представ-ленных десятыми и сотыми долями процента. Их общая масса — около 1,9 %. В третью группу входят такие элементы, которых в живой клетке очень мало,— микроэлементы, но и они совершенно необходимы для ее нормаль¬ного функционирования. В живых ор-ганизмах все эти элементы входят в состав неорганических и органических соединений, кото¬рые и образуют живую материю. В основном клетки живых существ построены из органических веществ.

В состав клеток входят и неорганические соединения. За исклю¬чением воды, они составляют незначительную долю по сравнению, с содержанием органических веществ.

В то время как неорганические соединения существуют и в неживой природе, орга-нические соединения характерны только для живых организмов. В этом существенное различие между живой и неживой природой.

Соотношение в клетке воды, органических и неорганических веществ, %

Вода... 70—85

1—2

Белки...10—20

АТФ и другие низкомоле¬кулярные органические ве-щества

0,1—0,5

Жиры... 1—5

Неорганические вещест¬ва (кроме воды)

1—1,5

Углеводы...0,2—2,0

Неорганические вещества. Большое значение в жизнедеятель¬ности клетки имеет во-да. Прежде всего она является растворителем, а все обменные процессы могут протекать лишь в растворах. Вода играет важную роль во многих реакциях, происходящих в орга-низме, например в реакциях гидролиза, при которых высоко¬молекулярные органические вещества (белки, жиры, углеводы) рас¬щепляются благодаря присоединению к ним воды. С помощью воды обеспечивается перенос необходимых веществ от одной части орга-низма к другой. Чем выше биохимическая активность клетки или ткани, тем выше со-держание в них воды. Велика ее роль и в теплорегуляции клетки и организма в целом. Другие неор¬ганические вещества — соли — находятся в организмах в виде анионов и катионов в растворах и в виде соединений с органическими веществами. Важное функ-циональное значение для нормальной жизнедеятельности клетки имеют катионы К+, Na+, Ca2+, Ms2+ и анионы НР042-, H2PO4-, НСОз-, СI-.

В соединении с органическими веществами особое значение име¬ют сера, входящая в состав многих белков, фосфор как обязатель¬ный компонент нуклеотидов ДНК и РНК, железо, находящееся в составе белка крови гемоглобина, и магний, содержащийся в мо¬лекуле хлорофилла. Кроме того, фосфор в форме нерастворимого фосфорнокислого кальция составляет основу костного скелета поз¬воночных и раковин моллюсков.

Органические вещества. В составе клетки они представлены белками, углеводами, жирами, нуклеиновыми кислотами (ДНК и РНК) и аденозинтрифосфатом (АТФ).

Белки. Это основная составная часть любой живой клетки. На их долю приходится 50—80 % сухой массы клетки. Химический состав белков чрезвычайно разнообразен, и в то же время все они построены по одному принципу. Белок—это полимер, молекула ко-торого состоит из многих мономеров — молекул аминокислот.