Живые клетки

Все мы знаем, что тела живых организмов состоят из клеток. Однако человек об этом знал не всегда.

История открытия клетки берет своё начало с тех времён, когда английский учёный Роберт Гук в 1665 году, пытаясь понять, почему пробковое дерево хорошо плавает, стал рассматривать тонкие срезы пробки с помощью усовершенствованного им микроскопа.

Он обнаружил, что пробка разделена на множество крошечных ячеек, напомнивших ему соты в ульях медоносных пчёл, и он назвал эти ячейки клетками.

Вскоре было установлено, что и другие части растений состоят из клеток. Более того, было обнаружено, что из клеток построены тела животных и человека.

Так начиналось изучение клеточного строения.

В 1674 году голландский мастер Антони ван Левенгук с помощью микроскопа впервые увидел в капле воды инфузорий ― движущиеся живые организмы.

В организме человека примерно 200 разновидностей клеток. А их общее количество ― около 100 трлн. Это число записывают так: 100 000 000 000 000.

Клетка — это наименьшая единица жизни.

Именно благодаря деятельности клеток в многоклеточных организмах осуществляется обмен веществ и энергии, рост и размножение.

Внутреннее строение клеток непростое. Оно зависит от тех функций, которые клетка выполняет в многоклеточном организме.

Например, нервная клетка. Она воспринимает раздражения и передаёт их на другие нейроны или различные рабочие органы. А вот мышечная клетка. Её главная функция сократительная. Эпителиальные клетки покрывают поверхность тела и полости различных трактов и протоков. Гидры имеют стрекательные клетки.

Есть и особые клетки ― половые. Они разные у мужчин и женщин. Женскую половую клетку называют яйцеклеткой, а мужские клетки ― сперматозоидами. Эти клетки дают начало новому организму. Чтобы это случилось, яйцеклетка и сперматозоид должны соединиться. Их слияние называют оплодотворением. Оплодотворённая яйцеклетка многократно делится, и из неё развивается зародыш.

Клетки отличаются друг от друга и размерами. Почти все клетки очень малы. Их не увидишь без микроскопа. А яйцеклетку курицы все вы не раз видели: это желток яйца. Огромная клетка! Ещё больше она в яйце страуса: ведь в нём могло бы поместиться около 30 куриных яиц.

Яйцеклетки такие крупные потому, что содержат большой запас питательных веществ, необходимый для развития зародыша.

Яйцеклетки рыб и лягушек ― икринки ― гораздо меньше птичьих. Но и они намного крупней большинства других клеток.

Внешне клетки могут отличаться, тем не менее принципы построения всех клеток едины. 

Как и в организме любого растения, животного, человека есть органы, так и клетки также содержат «органы». Они располагаются в цитоплазме и называются «органоиды», т. е. «подобные органам». Органеллы, или органоиды, — это постоянные компоненты клетки, которые жизненно необходимы для её существования.

Органеллы делятся на мембранные (одномембранные или двумембранные) и немембранные. Мембрана отделяет содержимое любой клетки от внешней среды, обеспечивая её целостность, а также выполняет ряд других важных функций.

К одномембранным относят эндоплазматический ретикулум, аппарат Гольджи, лизосомы, а также цитоплазматическую мембрану.

К двумембранным — митохондрии, пластиды, клеточное ядро.

Немембранные включают в себя рибосомы и клеточный центр.

Для того чтобы увидеть строение клетки, нужно приготовить микропрепарат и рассмотреть его под микроскопом.

Микропрепарат — это предметное стекло с расположенным на нём объектом, подготовленным для исследования под микроскопом. Сверху объект обычно накрывается тонким покровным стеклом.

Изготовим временный микропрепарат кожицы лука.

При малом увеличении на микропрепарате видны продолговатые клетки, плотно прилегающие одна к другой.

Теперь мы можем рассмотреть клетки и при большем увеличении. При большом увеличении можно рассмотреть плотную прозрачную оболочку с более тонкими участками ― порами. Внутри клетки находится бесцветное вязкое вещество ― цитоплазма (окрашенная йодом).

Цитоплазма — это полужидкое содержимое клетки, в котором находятся все структуры клетки.

В цитоплазме есть небольшое плотное ядро ― это плотное тельце, в котором находится ядрышко. Ядро клетки имеет сложное строение. Это связано с тем, что оно регулирует процессы жизнедеятельности клетки и содержит наследственную информацию об организме.

Почти во всех клетках, особенно в старых, хорошо заметны полости ― вакуоли, которые заполнены клеточным соком ― водой с растворенными в ней сахарами и другими веществами.

Разрезая спелый плод, мы повреждаем клетки, и из их вакуолей вытекает клеточный сок.

Под оболочкой клетки находится тоненькая плёночка ― мембрана. Она легко проницаема для одних веществ и непроницаема для других. Полупроницаемость мембраны сохраняется, пока клетка жива.

Также клетки содержат митохондрии, которые отвечают за дыхание.

Митохондрии располагаются практически во всех клетках растений, животных и грибов. Именно в них, образуется и хранится энергия.

Эндоплазматическая сеть или эндоплазматический ретикулум, как её ещё называют, словно запутанный ветвистый лабиринт, пронизывает всю цитоплазму.

Часть эндоплазматической сети гладкая. Здесь на гладких участках образуются углеводы, липиды, накапливаются ионы кальция. Эти вещества переносятся внутрь трубочек ретикулума и по ним перемещаются к местам накопления или использования в различных реакциях клетки.

Большая же часть сети шероховатая. Здесь происходит образование белков.

От эндоплазматической сети белки в виде пузырьков отпочковываются, доставляются по микротрубочкам к комплексу Гольджи и сливаются с ним.

Здесь, в полостях комплекса, молекулы белка дозревают. В итоге от Гольджи отпочковываются пузырьки, содержащие полностью зрелые белки.

Затем, окружённые мембраной, они направляются к различным участкам клетки, туда, где они необходимы, или выводятся наружу.

Из пузырьков комплекса Гольджи, которые содержат ферменты, формируются и пищеварительные органеллы лизосомы.

Лизосомы отвечают за пищеварение. Они расщепляют поступившие пищеварительные частицы до простых веществ, которые затем использует клетка.

Приготовим ещё один временный микропрепарат листа элодеи (элодея — это водное растение).

Отделим лист от стебля, положим его в каплю воды на предметное стекло и накроем покровным стеклом.

При малом увеличении видны хлоропласты (от греч. «хлорос» ― «зелёный») ─ это зелёные пластиды, которые в большом количестве содержатся во всех клетках листа. Они имеют форму мелких округлых зелёных телец.

Хлоропласты очень важны для растений: именно в них на свету происходит образование питательных веществ.

Переведём микроскоп на большое увеличение.

Наблюдаем, как движутся хлоропласты с движением цитоплазмы. Это движение играет важную роль в осуществлении обмена и распределении веществ внутри клетки.

Зелёные пластиды клеток листа элодеи, перемещаясь вместе с цитоплазмой, позволяют увидеть медленное движение бесцветной цитоплазмы.

Движение цитоплазмы может замедляться или ускоряться под воздействием экологических факторов окружающей среды: — света, температуры, снабжения кислородом, водой.

Если зелёный лист элодеи подсветить ярким светом или положить в слегка подогретую каплю воды, то цитоплазма в клетках такого листа будет двигаться быстрее.

И наоборот, при охлаждении листа скорость движения цитоплазмы замедляется. В этом проявляется реакция живых клеток растения на изменение условий среды обитания.

Движение цитоплазмы свойственно как клеткам растений, так и клеткам животных. Например, благодаря цитоплазматическому потоку перемещается микроскопический одноклеточный организм ─ амёба. Водится он в прудах, во влажной почве, а также во внутренностях животных.

Нередко живые растущие клетки всех органов растения меняют форму. Их оболочки округляются и местами отходят друг от друга. В этих участках межклеточное вещество разрушается, клетки разъединяются. Возникают межклетники, заполненные воздухом.

Так происходит при варке клубней картофеля. В спелых плодах арбузов и томатов, рассыпчатых яблоках клетки также легко разъединяются.

А теперь понаблюдаем за процессами в живой клетке.

Подсушим препарат листа элодеи под лампой и посмотрим на лист ещё раз. Вода испарилась… движения пластид не наблюдается… цитоплазма сжалась… теперь добавим каплю воды… цитоплазма набухает и снова начинает двигаться. Клетки оживают. Значит, без воды они существовать не могут.

Клетки обладают свойством пропускать внутрь воду и нужные им для питания и дыхания вещества из окружающей среды и соседних клеток. А цитоплазма — разносить их по клетке.

Любая живая клетка питается, то есть захватывает из внешней среды съедобные для себя вещества (в виде отдельных молекул или больших групп молекул ― пищевых частиц, иногда даже целых клеток меньшего размера) и так или иначе использует эти вещества.

Большая часть веществ, поступающих из окружающей среды, расходуется не для получения энергии, а на образование новых веществ, необходимых клетке или организму.

Благодаря питанию клетка увеличивается в размере (растягивается), а затем изменяется. То есть в ней появляются какие-то отличия от других клеток. В результате чего клетки начинают выполнять определённые возложенные на них функции.

Так происходит развитие клетки. После изменения она делится.

Благодаря делению клеток и их растяжению осуществляется рост организма. Например, растения, в отличие от других живых существ, растут всю жизнь. Отсюда и происходит их название ─ «растения».

Итак, сегодня на уроке мы провели небольшие опыты и рассмотрели строение клеток. Вы узнали, что внешне клетки могут отличаться, но принципы построения всех клеток едины. Также вы узнали, что клетки, как и живые организмы способны расти, развиваться и делиться.