Подведем итоги (гл. 1).
Проверьте себя
1.Что такое живая природа?
Живой природой называется все то, что нас окружает и не сделано руками человека, обладающее признаками живого.
2. Чем живая природа отличается от неживой?
Объекты неживой природы не обладают признаками живого, такими как рост, размножение, обмен веществ и др.
3.Перечислите основные признаки живого.
Рост, размножение, обмен веществ, раздражимость.
4.Какие вещества относятся к органическим?
Белки, жиры, углеводы.
5.Что общего в строении тел всех живых организмов?
Все живые организмы состоят из клеток.
6.Как размножается клетка?
Путем деления.
7.Сравните роль ядра и цитоплазмы в жизнедеятельности клетки.
В ядре хранится наследственная информация о строении и функциях данной клетки и всего организма в целом. Цитоплазма содержит в себе все клеточные тельца и связывает внутреннее содержимое клетки, в ней происходят процессы жизнедеятельности.
8.Какие методы изучения живой природы вы знаете?
Наблюдение, описание, эксперимент, сравнение, моделирование.
9.Что является основной частью микроскопа?
Тубус, в котором заключены линзы.
10.Назовите главные части клетки.
Ядро, цитоплазма, клеточная мембрана, тельца.
11.Почему клетку считают живой системой?
Потому что все живые части клетки активно взаимодействуют друг с другом, участвуют во всех процессах, каждый выполняет свою функцию. От работы одной части клетки зависит работа остальных ее частей.
12.По каким признакам различают ткани у организмов?
Ткани выполняют сходные функции, имеют сходное строение и происхождение.
Выполните задания
А. Задания на сравнение и объяснение.
1. Сравните строение растительных и животных тканей.
У растений тканей больше, есть образовательная, покровная, проводящая, основная, механическая. У животных:эпителиальная, мышечная, нервная и соединительная. Основное отличите в том, что ткани растений и животных выполняют разные функции, поэтому строение различается. Ткани животных состоят из животных клеток, а растительные – из растительных. Растения и животные отличаются образом жизни, растения неподвижные и им нужна опора, например, поэтому и растений есть механическая ткань – «скелет». У животных такой ткани нет, но есть костная ткань – вид соединительной.
2. Объясните, почему клетку считают основной единицей строения живых организмов.
Потому что все живые организмы состоят из клеток, а клетка – наименьшая единица организма, имеющая признаки живого: обмен веществ, рост, размножение и раздражимость.
3. Объясните, почему знания о живых организмах важны каждому человеку.
Биология объясняет процессы, которые происходят в живых организмах, и помогает понять, как устроена жизнь на планете. Также биология необходима, для того чтобы изучать другие науки, которая с ней связаны.
Б. Выберите правильный ответ.
1. Клетку окружает и отделяет от внешней среды.
А. клеточная мембрана
2. Гемоглобин- это
В. белок крови
3. Наука о живой природе носит название
В. биология
В. Составьте слово, которое содержит предложенные гласные буквы в указанном порядке.
1.
Деление
2.
Цитоплазма
3.
Ядро
Г. Найдите лишнее слово среди предложенных.
1. лупа
2. ткань
Элементарная живая система: почему клетка — основа жизни
Что отделяет жизнь от нежизни, как образуются новые клетки и почему опухоль — это бунт против многоклеточности
Самоорганизация — процесс упорядочения элементов одного уровня в системе за счет внутренних факторов, без внешнего специфического воздействия. Гипотеза об упорядочении в системе за счет ее внутренней динамики высказывалась философом Р. Декартом в пятой части «Рассуждения о методе».
Метилирование ДНК заключается в присоединении метильной группы к цитозину в составе CpG-динуклеотида в позиции С5 цитозинового кольца. Метилирование в промоторной зоне гена, как правило, приводит к его супрессии.
Активный транспорт — перенос вещества через клеточную мембрану или через слой клеток, протекающий из области низкой концентрации в область высокой, то есть с затратой свободной энергии организма. В большинстве случаев, но не всегда, источником энергии для осуществления активного транспорта служит энергия макроэргических связей АТФ.
Николай Константинович Кольцов (1872–1940) — русский биолог, основатель русской советской школы экспериментальной биологии, автор основополагающей идеи матричного синтеза хромосом
Большинство генов эукариот имеет прерывистое строение, они содержат кодирующие последовательности — экзоны и некодирующие последовательности — интроны. В зрелой молекуле мРНК присутствуют только экзоны, а интроны вырезаются из первичного транскрипта в процессе сплайсинга.
Эндоплазматический ретикулум — внутриклеточный органоид эукариотической клетки, представляющий собой разветвлённую систему из окружённых мембраной уплощённых полостей, пузырьков и канальцев
Лактозный оперон — полицистронный оперон бактерий, кодирующий гены метаболизма лактозы. Регуляция экспрессии генов метаболизма лактозы у кишечной палочки была впервые описана в 1961 году учеными Франсуа Жакобом и Жаком Моно. Бактериальная клетка синтезирует ферменты, принимающие участие в метаболизме лактозы, лишь в том случае, когда лактоза присутствует в окружающей среде и клетка испытывает недостаток глюкозы.
Наука против Бога
Живое рождается только от живого. Ученым пока не удалось создать живое существо из неживых элементов. Креационисты (от латинского creatio — «творение») считают, что этот факт подтверждает их теорию. Они уверены: недостаточно смешать разные химические вещества, чтобы создать жизнь, — нужно одухотворяющее вмешательство высшей силы, Бога.
Противники креационистов, эволюционисты, считают, что жизнь развивается от простого к сложному. А самая простая форма жизни, по их мнению, образовалась из неживой материи под влиянием окружающих условий.
Американские ученые решили доказать, что правы сторонники теории эволюции. Они собираются создать искусственное живое существо, подтвердив тем самым, что без Бога можно обойтись. Этим существом должна стать бацилла, получившая рабочее название «лосаламосский клоп».
Человек из реторты
Эволюционисты не первыми придумали, что жизнь может самозарождаться. В древних мифологиях разных народов есть сюжеты о том, как первые живые существа появляются из глины, из океанской воды, из смешения «первоэлементов» (огня, воды, воздуха и земли). Например, древние греки считали, что мухи самозарождаются в гниющем мясе, а мыши — в домах и на кораблях, от грязи. Египтяне были уверены, что крокодилы, жабы и лягушки появляются из придонного ила.
В эпоху Средневековья (XI-XIV века) европейские алхимики пытались проверить гипотезу о самозарождении жизни экспериментально. Смешивая в реторте различные химические вещества, подогревая и охлаждая их, они надеялись вырастить гомункула — искусственное разумное существо, подобное человеку. Ничего научного в этих попытках не было, и все они окончились неудачно. После этого люди надолго прекратили опыты по созданию искусственной жизни.
В поисках начала
В XIX веке Чарльз Дарвин разработал теорию о происхождении видов. Эта теория натолкнула ученых на мысль, что первое живое существо было очень простым и вполне могло возникнуть из неживого вещества. Правда, наблюдая за прокипяченной водой в запаянной реторте, они не обнаружили в ней самозародившейся жизни. Ученые напали на верный след, но еще мало знали о мире и его естественной истории. Они плохо представляли себе и химическое строение живых клеток, а потому ошибочно полагали, что жизнь может зародиться в чистой воде.
Новая надежда появилась у ученых в XX веке с развитием молекулярной биологии. В начале 1950-х годов была открыта структура молекулы дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК). В этой молекуле закодирована информация, которую живые существа передают потомству. ДНК очень сложна, но, тем не менее, это химическое вещество, которое теоретически можно синтезировать. Теперь ученые знали, что им нужно сделать, чтобы создать искусственную жизнь.
Согласно новейшим представлениям, в то время, когда возникла жизнь, Земля представляла собой насыщенный соединениями углерода океан. На научном жаргоне его принято называть «первичным бульоном». Над поверхностью «бульона» сверкали молнии, а в атмосфере почти не было кислорода. Не было и озонового слоя, который отражал бы космическую радиацию. Океан бурлил, вещества смешивались, подвергались воздействию атмосферного электричества и солнечного излучения. Происходили химические реакции, производя все более сложные вещества. И в результате очередной реакции возникла живая клетка.
В 1969 году американский ученый Сидней Вальтер Фокс попытался воссоздать в лаборатории условия «первичного бульона». Пропуская электричество через сложный раствор, он получил многие органические вещества, из которых состоит почти все живое. Когда Фокс охладил реторту, некоторые особенно сложные молекулы объединились в структуры, которые ученый назвал микросферами. Это были капли, которые вели себя подобно живым клеткам. Они были плотнее остального раствора и выборочно вбирали в себя из него отдельные вещества. Этот процесс напоминал процесс питания. Тем не менее, микросферы, или, как их стали называть позже, коацерватные капли, не были живыми клетками. Они не могли размножаться и передавать потомству наследственную информацию, ДНК в них тоже не было.
Тем временем навстречу химикам двигались генные инженеры. Они раскрыли закономерности генетического кода, расшифровали геномы многих живых организмов, научились создавать клонированных животных и замещать гены одних существ генами других. Успехи генной инженерии подсказали ученым не полагаться на случай, моделируя «первичный бульон», а собрать живое существо из отдельных молекул, как машину.
На пороге открытия
Еще в 2002 году генетики из США Крэйг Вентер и Гамильтон Смит выбрали существо, на основе генома которого, по их мнению, можно создать искусственный организм. Это Mycoplasma genitalium — генитальная микоплазма, бактерия, живущая в мочеполовой системе человека, в ней всего 400-500 генов. Ученые намерены уничтожить лазером все гены микоплазмы, которые не нужны ей для жизни, а оставшиеся гены воссоздать искусственно и так получить новое существо.
Сходным путем движется и профессор Карл Штеттер с кафедры микробиологии Университета Регенсбурга. Он тоже нашел простейшее существо для воссоздания в лаборатории. Его выбор пал на Nanoarchaeum equitans — симбиотическую архебактерию. В ней не больше генов, чем в генитальной микоплазме. Разница между ними в том, что архебактерия живет на морском дне, в сероводородных источниках, и очень похожа на существа, жившие на планете два миллиарда лет назад. По своему строению она ближе всех стоит к той самой клетке, которая возникла в «первичном бульоне». Тем не менее, как бы странно это ни звучало, и генитальная микоплазма, и архебактерия более родственны человеку, чем каплям микросферам. Их жизнь, как и жизнь человека, основана на ДНК, и создавать их искусственно ученые пока не умеют. 
Рассчитывает осуществить свой проект и другой американский исследователь — Норман Паккард. Он предположил, что между коацерватными каплями и жизнью на основе ДНК должна была существовать промежуточная ступень, не дожившая до наших дней, — жизнь без ДНК. Исследовав свойства молекул пептидонуклеиновой кислоты (ПНК), он выяснил, что они, как и ДНК, способны содержать и передавать наследственный код. ПНК значительно примитивнее, чем ДНК, но ведь и существо надо создать очень простое. Норман Паккард рассчитал, как должно быть устроено это существо, и дал ему название — «лосаламосский клоп». Воздействуя на помещенные в воду молекулы ПНК электрическим током и ультрафиолетовым облучением, он хочет заставить их объединиться в примитивные организмы. По его замыслу эти организмы должны будут питаться, и размножаться, передавая потомству наследственную информацию. Ученый надеется, что электричество и ультрафиолет понадобятся только в начале эксперимента. Дальше должна начаться новая биологическая эволюция. Это будет жизнь, выросшая из химической реакции на глазах ученых. И к этой жизни Бог, даже если он есть, уж точно не будет иметь никакого отношения. И эти фантастические замыслы, хоть и медленно, становятся реальностью.
Чудо замысла в клетке
Каждой частью нашего тела руководит крошечная, но между тем сложная жизнь. Исследование с помощью микроскопа глубин любого человеческого органа знакомит нас с поразительным чудом сотворения: миллионы крошечных жизненно необходимых веществ, составляющих орган, вовлечены в напряжённую деятельность. Эти крохотные существа являются клетками, основными составляющими жизни.
Не только человек, но и все другие живущие на Земле существа состоят из этих микроскопических живых организмов. В человеческом теле около 100 триллионов клеток. Некоторые из этих клеток настолько малы, что собрание из одного миллиона таких клеток с трудом имеют размер заострённого конца булавки.
Клетки размножаются путём деления. Несмотря на то, что человеческое тело на эмбриональной стадии состоит из единственной клетки, эта клетка делится и размножается с коэффициентом 2-4-8-16-32.
Для выживания все основные компоненты клетки, каждый из которых выполняет жизненно важную функцию, должны быть невредимыми. Если бы клетка возникла в процессе эволюции, тогда миллионы её составляющих должны были бы совместно существовать в одном и том же месте и объединяться в определённом порядке, по определённой схеме. Поскольку это абсолютно невозможно, возникновение подобной структуры может быть объяснено ничем иным, как фактом сотворения. Один из выдающихся эволюционистов – Александр Опарин, рассказал о безвыходном положении, в котором оказалась теория эволюции:
« К сожалению, происхождение клетки до сих пор остаётся загадкой, которая представляет собой сложнейшую проблему для всей теории эволюции ». (Александр Опарин, Происхождение жизни, 1936) Нью-Йорк: Довер Пабликейшнс, 1953 (Переиздание), стр. 196.)
Английский математик и астроном сэр Фред Хойл привёл похожее сравнение в одном из своих интервью, опубликованном в «Нейче мэгэзин» от 12 ноября 1981 года. Будучи эволюционистом, Хойл заявил, что вероятность того, что высшие формы жизни могли возникнуть подобным образом сравнима с вероятностью торнадо, проходящего через свалку машин и собирающего из их частей Боинг 747. Это означает невозможность случайного возникновения клетки и, следовательно, она явно должна была быть создана.
Однако вопреки этому, эволюционисты всё ещё утверждают, что жизнь зародилась случайно в условиях первобытной земли, что представляли собой наиболее бесконтрольную окружающую среду. Это утверждение абсолютно несовместимо с научными фактами. К тому же, самый простой подсчёт возможности, подкреплённый математическими терминами, доказывает, что ни один протеин из миллиона существующих в клетке не мог возникнуть случайно, не говоря уже об отдельной клетке организма. Чтобы иметь небольшое представление о впечатляющей структуре клетки, будет достаточно изучить строение и функции мембранной оболочки этих клеточных органелл.
Клеточная мембрана – оболочка клетки, но её функции этим не ограничиваются. Мембрана регулирует и коммуникацию, и связь с соседними клетками, а также ловко координирует и контролирует входы и выходы клетки.
Клеточная мембрана настолько тонка (одна сотоя тысячной миллиметра), что рассмотреть её можно только под электронным микроскопом. Мембрана внешне напоминает двустороннюю бесконечную стену. В этой стене есть двери, являющиеся входом и выходом из клетки, а также рецепторы, позволяющие мембране распознавать внеклеточную среду. Эти двери и рецепторы состоят из молекул протеина. Они расположены на клеточной стенке и тщательно контролируют все входы и выходы клетки. В чём заключаются достоинства этой хрупкой структуры состоящей из бессознательных молекул – жиров и протеинов? То есть, какие же свойства мембраны заставляют нас называть её «сознательной» и «мудрой»?
Основная обязанность мембраны клетки – защита клеточных органелл от повреждений. Однако, её функции намного сложнее, чем простая защита. Она снабжает материи необходимые для сохранения целостности клетки и её функций во внеклеточной среде. Вне клетки существует бесчисленное количество химических веществ. Клеточная оболочка сначала распознаёт вещества необходимые для клетки, а затем пропускает их внутрь клетки. Она действует очень экономно и никогда не позволяет лишним веществам пройти сквозь неё. Между тем, клеточная мембрана сразу же обнаруживает вредные отходы в клетке и, не теряя времени, выводит их. Ещё одной функцией клеточной оболочки является незамедлительная передача информации, которая поступает из мозга или иного органа посредством гормонов, к центру клетки. Для выполнения этих функций мембрана должна быть знакома со всеми процессами и событиями, происходящими в клетке, иметь в виду все необходимые и лишние для клетки вещества, контролировать запас и действовать под руководством верховной памяти и навыков принятия решения.
Имейте в виду, что эти функции не выполняются человеческим существом или машиной, такой как компьютер или робот под управлением человека, а всего лишь защитной оболочкой клетки, состоящей из жира в сочетании с различными протеинами. Нам также важно учесть, что клеточная мембрана, которая безупречно выполняет такое огромное количество заданий, при этом не имеет ни мозга, ни мыслительного центра. Очевидно, что такая мудрая модель поведения и сознательный механизм принятия решений не мог быть спровоцирован клеточной мембраной, которая является слоем, состоящим из молекул жира и протеина. Это также касается и прочих клеточных органелл. Данные органеллы не имеют даже нервной системы, не говоря уже о мозге для мышления и принятия решений. Однако, несмотря на это, они выполняют невероятно сложные задачи, расчёты и принимают жизненно важные решения. Так происходит потому, что каждая из органелл следует законам Божьим. Именно Бог создал их безупречными и защищает их.
Сложность клетки
Клетка – наиболее сложная и изящно сконструированная система, которую когда-либо видел человек. Профессор биологии Майкл Дентон в своей книге «Эволюция: Теория кризиса» объяснил подобную сложность с помощью примера:
« Для того, чтобы понять действительность жизни, как было доказано молекулярной биологией, мы должны увеличить клетку в тысячу миллионов раз до тех пор пока её диаметр не достигнет 20-ти километров и не будет напоминать гигантский дирижабль, способный накрыть большие города размером с Лондон или Нью-Йорк. То, что мы увидим, будет неповторимым примером сложности и адаптивного дизайна.
На поверхности клетки можно обнаружить миллионы отверстий, похожих на иллюминаторы огромного космического корабля, которые являются входом и выходом для поступления и выделения веществ. Если бы мы заглянули в одно из этих отверстий, мы очутились бы в мире высочайшей технологии и ошеломляющей сложности … сложности, находящейся за пределами нашей творческой способности, реальности, противоположной случайности, отличающейся от любого творения человеческого ума…»
Клетки живых организмов
Введение
Что же такое клетка?
Определение понятия
Клетка — это структурная, функциональная и генетическая единица всего живого, содержащая наследственную информацию, состоящая из мембранной оболочки и цитоплазмы с органоидами, способная к поддержанию гомеостаза, обмену, размножению и развитию. © 2015-2020 Сазонов В.Ф. © 2016-2020 kineziolog.su
Более краткое, но неполное определение: Клетка — это элементарная (наименьшая и простейшая) единица жизни.
Более полное определение клетки:
Клетка — это ограниченная активной мембраной упорядоченная, структурированная система биополимеров, образующих цитоплазму, ядро и органоиды. Эта биополимерная система участвует в единой совокупности метаболических, энергетических и информационных процессов, осуществляющих поддержание и воспроизведение всей системы в целом.
Ткань — это совокупность клеток, сходных по строению, функциям и происхождению, совместно выполняющих общие функции. У человека в составе четырех основных групп тканей (эпителиальной, соединительной, мышечной и нервной) имеется около 200 различных видов специализированных клеток [Фалер Д.М., Шилдс Д. Молекулярная биология клетки: Руководство для врачей. / Пер. с англ. — М.: БИНОМ–Пресс, 2004. — 272 с.].
Живой организм начинается от клетки. Вне клетки жизни нет, вне клетки возможно только временное существование молекул жизни, например, в виде вирусов. Но для активного существования и размножения даже вирусам нужны клетки, пусть даже и чужие.
Строение клетки
На рисунке, представленном ниже, даны схемы строения 6 биологических объектов. Проанилизируйте, какие из них можно считать клетками, а какие нельзя, согласно двум вариантам определения понятия «клетка». Оформите свой ответ в виде таблички:
| № | Название объекта | Это клетка, потому что. | Это не клетка, потому что. | Примечание |
| 1 | Животная клетка | имеет. | ||
| 2 | Растительная клетка | |||
| 3 | . |
Видео: Строение клетки кратко
Строение клетки под электронным микроскопом
Мембрана
Важнейшей универсальное структурой клетки является клеточная мембрана (синоним: плазмолемма), покрывающая клетку в виде тонкой плёнки. Мембрана регулирует отношения между клеткой и окружающей её средой, а именно: 1) она частично отделяет содержимое клетки от внешней среды, 2) связывает содержимое клетки с внешней средой.
Клеточная оболочка (=клеточная стенка, =целлюлозная оболочка)
Не следует путать тонкую клеточную мамбрану плазмолемму с толстой целлюлозной клеточной оболочкой, которая есть у растительных клеток. Мембрану не видно в световой микроскоп, она видна только под электронным микроскопом. А клеточную стенку видно уже под небольшим увеличением даже в школьные световые микроскопы (например, на препарате кожицы лука). И даже первооткрыватель клеток и создатель этого термина Роберт Гук смог увидеть её в свой ещё несовершенный световой микроскоп.
Второй по значению и универсальности клеточной структурой является ядро. Оно есть не во всех клетках, в отличие от клеточной мембраы, поэтому мы и ставим его на второе место. В ядре находятся хромосомы, содержащие двойные нити ДНК (дезоксирибонуклеиновой кислоты). Участки ДНК являются матрицами для построения информационных РНК, которые в свою очередь служат матрицами для построения в цитоплазме всех белков клетки. Таким образом, в ядре содержатся как бы «чертежи» строения всех белков клетки.
Цитоплазма
Это полужидкая внутренняя среда клетки, разделённая внутриклеточными мембранами на отсеки. Она обычно имеет цитоскелет для поддержания определённой формы и находится в постоянном движении. В цитоплазме находятся органоиды и включения.
Органоиды
На третье место можно поставить все остальные клеточные структуры, которые могут иметь собственную мембрану и называются органоидами.
Органоиды – это постоянные, обязательно присутствующие структуры клетки, выполняющие специфические функции и имеющие определенное строение. По строению органоиды можно разделить на две группы: мембранные, в состав которых обязательно входят мембраны, и немембранные. В свою очередь, мембранные органоиды могут быть одномембранными – если образованы одной мембраной и двумембранными – если оболочка органоидов двойная и состоит из двух мембран.
Включения
Клеточные структуры, включая органоиды (подробнее)
Видеолекция. В.Ф. Сазонов: Функционирование клетки. Общие представления о жизнедеятельности клетки живого организма
ы1. Видео по теме лекции: Одноклеточность
2. Видеолекция: Клеточное строение организма
3. Видео: Строение клетки (на английском языке с русскими субтитрами). Рекомендуется для продвинутого уровня.
Видео: Клетки тела
Видео: Знакомство с клетками тела
4. Видео: Исторический подход к понятию «клетка» (для самостоятельного просмотра)
Видео: Органоиды клетки
Видеолекция: Строение клетки, органоиды
5. Видео: Обзор строения клетки: Разнообразие клеток человека (рекомендуется к просмотру в конце курса Цитологии для закрепления и расширения полученных ранее знаний)
Лектор: Егоров Егор Евгеньевич, доктор биологических наук, профессор, ведущий научный сотрудник Института молекулярной биологии им. В.А.Энгельгардта РАН
Дополнительные материалы
Видеолекция: Биология клетки. д.б.н. Е. Шеваль
Содержание видео: 0:10 Наука о клетке 10:40 Плазматическая мембрана 25:10 Клеточные органеллы 34:15 Компактизованный геном 46:25 Живая клетка 55:10 Размножение клеток 1:08:00 Общение клеток 1:17:15 Гибель клеток 1:31:15 Межклеточное вещество 1:44:48 Ткани животных
