Клетка (в биологии)

Неклеточные формы жизни

Что такое клетка в биологии? Определение этого термина можно использовать при описании строения почти любого организма, однако здесь есть исключения. Так, вирусы являются основными представителями неклеточной формы жизни. Их организация довольно проста, т. к. вирусы — это инфекционные агенты, которые в своем составе содержат только два органических компонента: ДНК или РНК, а также белковую оболочку.

Вирусы являются своеобразными паразитами клеток животных и растений. После проникновения в клетку-хозяина вирусы встраивают свою нуклеиновую кислоту в ДНК ядра, после чего начинается синтез генов самого вируса. В итоге клетка-хозяин становится своеобразной фабрикой по производству новых вирусных частиц, которые таким образом увеличивают свою численность. После таких манипуляций эукариотическая клетка чаще всего погибает.

Бактерии также страдают от нападения вирусов, которые составляют группу бактериофагов. Их тело имеет форму додекаэдра, а «впрыскивание» нуклеиновой кислоты в бактериальную клетку происходит с помощью хвостового отростка, представленного сократительным чехлом, внутренним стержнем и базальной пластинкой.

Пластиды

Пластиды — самые крупные (после ядра) цитоплазматические органоиды, присущие только клеткам растительных организмов. Они не найдены только у грибов. Пластиды играют важную роль в обмене веществ. Они отделены от цитоплазмы двойной мембранной оболочкой, а некоторые их типы имеют хорошо развитую и упорядоченную систему внутренних мембран. Все пластиды едины по происхождению.

Хлоропласты — наиболее распространённые и наиболее функционально важные пластиды фотоавтотрофных организмов, которые осуществляют фотосинтетические процессы, приводящие в конечном итоге к образованию органических веществ и выделению свободного кислорода. Хлоропласты высших растений имеют сложное внутреннее строение.

Строение хлоропласта

Размеры хлоропластов у разных растений неодинаковы, но в среднем диаметр их составляет 4-6 мкм. Хлоропласты способны передвигаться под влиянием движения цитоплазмы. Кроме того, под воздействием освещения наблюдается активное передвижение хлоропластов амебовидного типа к источнику света.

Хлорофилл — основное вещество хлоропластов. Благодаря хлорофиллу зелёные растения способны использовать световую энергию.

Лейкопласты (бесцветные пластиды) представляют собой чётко обозначенные тельца цитоплазмы. Размеры их несколько меньше, чем размеры хлоропластов. Более и однообразна и их форма, приближающая к сферической.

Строение лейкопласта

Встречаются в клетках эпидермиса, клубнях, корневищах. При освещении очень быстро превращаются в хлоропласты с соответствующим изменением внутренней структуры. Лейкопласты содержат ферменты, с помощью которых из излишков глюкозы, образованной в процессе фотосинтеза, в них синтезируется крахмал, основная масса которого откладывается в запасающих тканях или органах (клубнях, корневищах, семенах) в виде крахмальных зёрен. У некоторых растений в лейкопластах откладываются жиры. Резервная функция лейкопластов изредка проявляется в образовании запасных белков в форме кристаллов или аморфных включений.

Хромопласты в большинстве случаев являются производными хлоропластов, изредка — лейкопластов.

Строение хромопласта

Созревание плодов шиповника, перца, помидоров сопровождается превращением хлоро- или лейкопластов клеток мякоти в каратиноидопласты. Последние содержат преимущественно жёлтые пластидные пигменты — каратиноиды, которые при созревании интенсивно синтезируются в них, образуя окрашенные липидные капли, твёрдые глобулы или кристаллы. Хлорофилл при этом разрушается.

Какая клетка в организме человека самая большая

Когда мы знаем, какая клетка наименьшая, встает вопрос о том, какая же из них самая большая. Самый маленький объект, который человек может увидеть невооруженным глазом, составляет около 0,1 мм, поэтому, например, сперматозоиды без микроскопа заметить не удастся. А вот яйцеклетка примерно в 30 раз больше — достаточно большая, чтобы ее можно было увидеть без микроскопа.

Она имеет сферическую форму и диаметр около 0,1 миллиметра. В отличие от других в теле, их действительно можно увидеть даже без микроскопа. Какая яйцеклетка по размеру и на что похожа? Все просто: они размером с песчинку. Каждая яйцеклетка имеет центральное ядро, которое содержит генетический материал женщины. Центральное ядро окружено клеточной плазмой, которая содержит питательные элементы, необходимые для развития яйцеклетки.

Яйцеклетки образуются в яичниках и присутствуют с самого рождения девочки в виде «незрелых яиц». По достижении половой зрелости организм женщины выпускает готовые к нормальному функционированию клетки каждый месяц во время овуляции для возможного оплодотворения.

Использование клеток Фарадея в современном мире

Итак, принцип работы понятен и предельно прост, теперь давайте посмотрим, где такие клетки используются сейчас. И для этого нам не надо отправляться в лаборатории, а достаточно выйти на кухню и взглянуть на микроволновку.

Обычная микроволновка — тоже клетка Фарадея

Ее корпус выполнен из сплошного металла, а на прозрачную дверцу нанесен специальный металлический перфорированный лист железа с ячейкой от 1 до 3 мм, что успешно блокирует излучение с длиной волны в 12 см.

Так же если вы посмотрите на самый обычный телевизионный кабель, то вы увидите в нем экранирующую оболочку, которая так же является клеткой Фарадея.

Еще модифицированные клетки используются в специальных защитных костюмах обслуживающего персонала подстанций напряжением выше 330 кВ.

Защитные костюмы, созданные по принципу Клетки Фарадея

Первые описания клеток

Представление о дискретности организмов животных и растений, т. е. об их построении из отдельностей, называвшихся то «клетками» (Р. Гук), то «мешочками» или «пузырьками» (М. Мальпиги, Н. Грю), то «зернышками» (К. Вольф), долгое время оставалось лишенным конкретного содержания, так как о природе этих образований ничего не было известно. Прошли незамеченными описания Ф. Фонтаны (1781), видевшего и изобразившего в клетках кожи угря ядра и даже ядрышки; Фонтана, разумеется, был далек от понимания смысла и значения своих наблюдений. Даже в начале XIX в. на микроскопическое строение организованных тел были распространены совершение абстрактные воззрения. Например, в «Учебнике натурфилософии» (1809) Л. Окена живые тела описывались как скопления частиц, которые он называл «органическими кристаллами», «слизистыми пузырьками», «органическими точками», «гальваническими пузырьками» и даже «инфузориями».

Изобретение ахроматического микроскопа и постоянное усовершенствование его оптических возможностей позволили подойти к изучению подлинного строения клеток, прежде всего растительных; сначала в них удалось увидеть самое заметное структурное образование — оболочку. О подлинной дискретности тела высших растений стало возможным говорить лишь после того, как в 1812 г. немецкому ботанику Мольденгауэру методом мацерации удалось отделить друг от друга составляющие их клетки.

Митохондрии

Митохондрии — органеллы, характерные для большинства клеток растений. Имеют изменчивую форму палочек, зёрнышек, нитей. Открыты в 1894 году Р. Альтманом с помощью светового микроскопа, а внутреннее строение было изучено позднее с помощью электронного.

Строение митохондрии

Митохондрии имеют двухмембранное строение. Внешняя мембрана гладкая, внутренняя образует различной формы выросты — трубочки в растительных клетках. Пространство внутри митохондрии заполнено полужидким содержимым (матриксом), куда входят ферменты, белки, липиды, соли кальция и магния, витамины, а также РНК, ДНК и рибосомы. Ферментативный комплекс митохондрий ускоряет работу сложного и взаимосвязанного механизма биохимических реакций, в результате которых образуется АТФ. В этих органеллах осуществляется обеспечение клеток энергией — преобразование энергии химических связей питательных веществ в макроэргиеские связи АТФ в процессе клеточного дыхания. Именно в митохондриях происходит ферментативное расщепление углеводов, жирных кислот, аминокислот с освобождением энергии и последующим превращением её в энергию АТФ. Накопленная энергия расходуется на ростовые процессы, на новые синтезы и т. д. Митохондрии размножаются делением и живут около 10 дней, после чего подвергаются разрушению.

Открытие протоплазмы

Дальнейшая разработка клеточной теории была связана с изучением внутренней структуры клеток. Пуркине назвал основное вещество клеток «протоплазмой», во всяком случае, применительно к зародышам животных, а Дюжарден для обозначения этого основного вещества ввел термин саркода, которым первоначально называл содержимое простейших животных — корненожек, жгутиконосцев и инфузорий.

Как уже было отмечено в главе 20, в конце 30-х и начале 40-х годов существовали две точки зрения на строение простейших. X. Эренберг (1838) отстаивал мысль, что инфузории имеют сложное строение, сравнимое со строением многоклеточных животных. Ошибка Эренберга сводится к тому, что он слишком прямолинейно сравнивал инфузорий с многоклеточными животными и не сумел установить, что описанные им многочисленные «желудки» инфузорий на самом деле являются непостоянными образованиями, а появляющимися и исчезающими пищеварительными вакуолями. В дальнейшем, через несколько десятилетий после Эренберга, было установлено, что строение инфузорий действительно может быть очень сложным.

В противовес мнению Эренберга, Дюжарден отстаивал элементарное устройство инфузорий и других одноклеточных организмов, которые, по его представлениям, состоят из саркоды и лишены каких бы то ни было органов. Простейших от остальных, многоклеточных животных отделил немецкий зоолог К. Зибольд, автор «Учебника сравнительной анатомии беспозвоночных животных» (1848); однако только после работ М. Шульпе, А. Келликера и, особенно, Э. Геккеля получила всеобщее признание мысль, что тело простейших (Protozoa) состоит из одной клетки, соответствующей бесчисленным клеткам, из которых построен организм остальных животных, получивших название многоклеточных.

Полужидкое, зернистое вещество, которое, по Дюжардену, заполняет тело простейших животных, видели также и в клетках растений. Это содержимое растительных клеток в период, предшествующий созданию клеточной теории, обнаружили Ф. Мейен и М. Шлейден, но не видели в нем носителя жизненных свойств клетки. Это было сделано позднее, когда Гуго фон Моль в работе «О движении сока внутри клетки» (1846) на основе наблюдений доказал, что протоплазма обладает способностью к .самостоятельному движению. Наблюдения Моля на растительных клетках подтвердили Ф. Кон (1850) и Н. Прингсгейм (1854). Кон утверждал, что по оптическим, физическим и химическим свойствам capкода, или сократимое вещество клеток животных, вполне соответствует протоплазме растительных клеток. Ф. Лейдиг в «Учебнике гистологии человека и животных» (1857) высказал мысль, что оболочка, которую ранее считали обязательной и важнейшей составной частью клетки, часто может отсутствовать и что основными структурными компонентами клетки являются протоплазма и ядро.

Клетка в Энциклопедическом словаре:

Клетка — элементарная живая система, основа строения и жизнедеятельностивсех животных и растений. Клетки существуют как самостоятельные организмы(напр., простейшие, бактерии) и в составе многоклеточных организмов, вкоторых имеются половые клетки, служащие для размножения, и клетки тела(соматические), различные по строению и функциям (напр., нервные, костные,мышечные, секреторные). Размеры клетки варьируют в пределах от 0,1-0,25мкм (некоторые бактерии) до 155 мм (яйцо страуса в скорлупе). У человека ворганизме новорожденного ок. 2.1012. В каждой клетке различают 2 основныечасти: ядро и цитоплазму, в которой находятся органоиды и включения.Клетки растений, как правило, покрыты твердой оболочкой. Наука о клетке -цитология.