Читать книгу Биология. Человек. 8 класс - Группа авторов - Страница 10

1. Каково строение животной клетки?

2. Какую функцию выполняют хромосомы?

3. Как происходит деление клетки?

Внешняя и внутренняя среда организма. Внешней средой называют ту, в которой находится организм. Человек живет в газообразной среде, но временно может находиться в воде, например во время купания.

Внутренней средой организма называют ту среду, которая находится внутри организма: она отделена от внешней среды оболочками тела (кожа, слизистые). В ней находятся все клетки тела. Она жидкая, имеет определенный солевой состав и постоянную температуру. Заметим, что содержимое пищеварительного канала, мочевыводящих и дыхательных путей к внутренней среде не относится. Лишь наружный ороговевший слой кожи, состоящий из отмерших клеток, и некоторые слизистые оболочки граничат с внешней средой. Они защищают более глубоколежащие клетки от воздействия внешних условий. Органы человеческого тела снабжают клетки через внутреннюю среду всем необходимым и удаляют вещества, образующиеся в процессе их жизнедеятельности.

Строение клетки. По форме, строению и функциям клетки чрезвычайно разнообразны, но по структуре они сходны. Каждая клетка обособлена от других клеточной мембраной. Подавляющее число клеток имеют цитоплазму и ядро (рис. 11).

Строение и функции ядра. Ядро отделено от цитоплазмы ядерной мембраной. В нем можно обнаружить ядрышко – место сборки рибосом, важнейших органов клетки.

В ядре находятся хромосомы, основа которых – молекулы ДНК, определяющие наследственный аппарат клетки.

Участки молекул ДНК, ответственные за синтез определенного белка, называют генами. В каждой хромосоме насчитывают множество генов. Под микроскопом хромосомы можно наблюдать только в период деления клеток: в другие периоды они не видны. Контролируя образование белков, гены управляют всей цепочкой сложных биохимических реакций в организме и тем самым определяют его признаки. В обычных клетках человека содержится по 46 хромосом, в половых клетках (яйцеклетках и сперматозоидах) по 23 хромосомы (половинный набор).

Органоиды клетки. Постоянные клеточные структуры, каждая из которых выполняет свои особые функции, называются органоидами. В клетке они играют ту же роль, что и органы в организме.

Клеточная мембрана обладает полупроницаемостью. Так, молекулы воды могут беспрепятственно проходить через клеточную мембрану, а молекулы других веществ проникают избирательно. Через клеточную мембрану клетка получает воду, питательные вещества, кислород, через нее удаляются продукты клеточного обмена.

Рис. 11. Клетка под электронным микроскопом: 1 – цитоплазма; 2 – клеточная мембрана; 3 – ядро; 4 – ядрышко; 5 – ядерная оболочка; 6 – мембраны эндоплазматической сети; 7 – рибосомы; 8 – митохондрия; 9 – клеточный центр; 10 – лизосома

Пространство внутри клетки тоже разделено мембранами. Они образуют эндоплазматическую сеть – сеть канальцев, емкостей, полостей, где хранятся вещества, выработанные клеткой. Эндоплазматическая сеть – это своеобразная транспортная система, по которой вещества перемещаются внутри клетки. Благодаря ей поддерживается двусторонняя связь между ядром и цитоплазмой, а также между различными органоидами клетки.

На мембранах эндоплазматической сети располагаются рибосомы, обеспечивающие биосинтез белков, специфичных для данной клетки. Состав и строение этих белков определены генами. В качестве посредника, передающего информацию о структуре белка от гена к рибосоме, выступает специальная молекула – информационная РНК.

Митохондрии участвуют в биологическом окислении веществ, за счет которого освобождается энергия, необходимая для жизнедеятельности клеток. Эти двухмембранные образования, едва видимые в оптический микроскоп, называют энергетическими станциями клетки.

Благодаря биологическому окислению сложные органические вещества распадаются и выделяющаяся при этом энергия используется клетками для мышечного сокращения, выработки тепла, синтеза веществ, необходимых для формирования структур клетки. В клетках часто встречаются микроскопические пузырьки, лизосомы, в которых распадаются сложные органические вещества, подлежащие переработке или уничтожению.

Связь между объемом и поверхностью клетки. Размер клеток ограничен, поскольку с увеличением объема и массы клетки относительная ее поверхность уменьшается, и клетка уже не может получить нужного количества питательных веществ и выделить полностью продукты распада. Поэтому, достигнув определенного размера, она перестает увеличиваться в объеме.

Деление клетки – сложный процесс (рис. 12). При подготовке к делению каждая молекула ДНК удваивается. В результате в хромосоме оказывается рядом пара одинаковых молекул ДНК, которые потом станут самостоятельными хромосомами дочерних клеток.

Перед делением ядро разбухает и увеличивается в размерах. Хромосомы скручиваются в спираль и становятся различимыми в оптический микроскоп. Ядерная оболочка исчезает. Органоиды клеточного центра удваиваются, расходятся к противоположным полюсам клетки, и между ними формируются нити веретена деления.

В следующей фазе деления хромосомы выстраиваются в экваториальной плоскости клетки. Парные молекулы ДНК каждой хромосомы прикрепляются к нитям веретена деления. Вскоре нити веретена деления начинают оттягивать парные молекулы ДНК к противоположным полюсам. Образуются два новых набора, состоящие из одинаковых хромосом и, следовательно, одинаковых генов. Хромосомы дочерних клеток образуют клубки. Вокруг них синтезируется ядерная оболочка, образуются ядро. Скрученные ранее в спираль хромосомы полностью раскручиваются и перестают быть видимыми. Одновременно с расхождением хромосом органоиды приблизительно равномерно распределяются по двум полюсам. Затем клеточная мембрана впячивается внутрь, и цитоплазма клетки делится путем перетяжки. Образуются две дочерние клетки.

Жизненные процессы клетки. Во всех без исключения клетках идут процессы обмена веществ. Из поступающих в клетку питательных веществ образуются сложные вещества (характерные для каждого типа клеток), формируются клеточные структуры. Параллельно с образованием новых веществ идут процессы биологического окисления органических веществ – белков, жиров, углеводов. При этом происходит выделение энергии, необходимой для жизнедеятельности клетки. Продукты распада удаляются за ее пределы.

Рис. 12. Деление клетки: 1 – клетка (между делениями) в состоянии покоя; 2, 3, 4 – образование видимых в оптический микроскоп хромосом, их расположение в экваториальной плоскости клетки; 5 – расхождение хромосом; 6 – образование двух дочерних ядер, начало деления цитоплазмы; 7 – образование двух дочерних клеток

Ферменты. Синтез и распад веществ происходят благодаря действию ферментов. Это биологические катализаторы белковой природы, ускоряющие во много раз течение химических процессов. Каждый фермент действует только на определенные соединения. Они называются субстратом данного фермента.

Ферменты вырабатываются и в растительных и в животных клетках. Иногда их действия сходны. Так, фермент каталаза, находящийся в клетках стенки ротовой полости, мышцах, печени, способен расщеплять пероксид водорода – вредное соединение, образующееся в организме.

Проделаем опыт. Нальем в химический стакан пероксид водорода и опустим в него кусочки мелко нарезанного клубня картофеля. Жидкость вспенивается за счет образования пузырьков кислорода: ; ядовитый пероксид водорода разлагается на безвредные кислород и воду.

Ферменты действуют как в клетках, так и вне клеток. При кипячении белки разрушаются, поэтому ферменты теряют активность. Выводят их из строя и некоторые химические вещества, например соли тяжелых металлов. (Если сварить картофель, реакции разложения пероксида водорода не будет.)

Рост и развитие клетки. В процессе жизнедеятельности происходят рост и развитие клеток. Ростом называют увеличение размеров и массы клетки, а развитием клетки – ее возрастные изменения, в том числе и достижение ею способности полностью выполнять свои функции. Например, для того чтобы костная клетка могла создавать твердое и прочное костное вещество, она должна созреть.

Покой и возбуждение клеток. Клетки могут находиться в состоянии покоя или в состоянии возбуждения.

При возбуждении клетка включается в работу и выполняет свои функции. Обычно переход к возбуждению связан с раздражением. Так, в ответ на раздражение нервная клетка посылает нервные импульсы; мышечная клетка сокращается, а железистая – выделяет секрет.

Следовательно, раздражение – это процесс воздействия на клетку. Оно может быть механическим, электрическим, тепловым, химическим и т. д. В ответ на раздражение клетка из состояния покоя переходит в состояние возбуждения, то есть активной работы.

Способность клетки отвечать на раздражение специфической реакцией называется возбудимостью. Наибольшей возбудимостью обладают мышечные и нервные клетки.

Клеточная мембрана, ядро, цитоплазма, хромосомы, гены, ДНК, РНК, ядрышко, органоиды, эндоплазматическая сеть, рибосомы, митохондрии, лизосомы, центриоли, обмен веществ, рост, развитие, ферменты.

1. В какой среде находятся клетки организма человека?

2. Какое значение имеет клеточная мембрана?

3. Каковы функции ядра и ядрышка?

4. Сколько хромосом имеют половые клетки – сперматозоид и яйцеклетка?

5. Назовите органоиды клетки.

1. В стиральные порошки иногда добавляют ферменты. Будут ли они действовать при кипячении белья и после него? Ответ поясните.

2. Ознакомьтесь с таблицей. Перечертите ее в тетрадь. В пустые графы впишите названия органоидов клетки в соответствии с их функциями.

Функции различных органоидов и частей клетки