Почему клетку назвали клеткой: причины и другие актуальные вопросы цитологии

Умеют ли клетки думать?

Клетка — основная единица абсолютно всех живых существ планеты, обладающая способностями к обмену веществ и даже к самовоспроизведению. Снаружи каждой клетки млекопитающего имеется огромное количество волосков-ресничек, помогающих клетке передвигаться и воспринимать окружающую ее среду. Известно, что почти все человеческие клетки имеют по крайней мере одну ресничку, которая воспринимает физические или химические сигналы. Однако некоторые специализированные типы клеток, такие как клетки, выстилающие дыхательный и репродуктивный тракты, имеют сотни ресничек на своей поверхности, помогающие перемещать жидкости через систему. Иными словами, по какой-то причине эти узкоспециализированные клетки отказываются от жесткого числового контроля, производя сотни и тысячи новых ресничек.

Пытаясь найти ответ на данную загадку, Эндрю Холланд и его команда из Университета Джона Хопкинса внимательно изучили основание ресничек — место, где органеллы прикрепляются и растут с поверхности клетки. Это основание представляет собой микроскопическую цилиндрическую структуру, называемую центриолем.

По мнению Холланда, центриоли образуются в одноклеточных клетках еще до того, как клетка делится. Вместе с тем, образование подобных структур несколько отличается от аналогичного процесса, возникающего в многоклеточных организмах. Так, именно в более сложных структурах создаются так называемые дейтеросомы, действие которых напоминает копировальную машину, позволяющую производить десятки и сотни центриолей, что, в свою очередь, позволяет клеткам создавать множество ресничек.

Реснички помогают клетке познавать окружающую среду

Когда исследователи обнаружили, что генетически модифицированные мыши имели такое же количество ресничек на клетках, как и мыши с дейтеросомами, они были немало удивлены полученными результатами. Так, было выяснено, что клетки без дейтеросом могут создавать новые центриоли так же быстро, как и клетки с ними. Зная об этом, ученые сконструировали мышиные клетки, в которых отсутствовали как дейтеросомы, так и родительские центриоли, подсчитав затем количество ресничек, образующихся в многоклеточных клетках. Примечательно, что даже отсутствие родительских центриолей никак не повлияло на конечное число ресничек, количество которых составляло от 50 до 90 экземпляров.

Иными словами, белки, обнаруженные в этой довольно малоизученной области клетки, содержат определенные элементы, которые являются крайне необходимыми для построения центриолей, “подсчитывая” и контролируя количество образующихся ресничек даже в отсутствии дейтеросом и родительских структур. Подобное понимание действия биологических механизмов может помочь человечеству найти новые методы лечения множества заболеваний, определяя мишени для лекарств нового поколения.

Функции ядра клетки

Каковы функции ядра клетки?

В ядре содержится вся информация о процессах жизнедеятельности, росте и развитии клетки. Эта информация хранится в ядре в виде молекул ДНК, входящих в состав хромосом. Поэтому ядро координирует и регулирует синтез белка, а следовательно, все процессы обмена веществ и энергии, протекающие в клетке.

Вопрос 1. Кто разработал клеточную теорию?

Клеточную теорию сформулировали в середине XIX в. немецкие ученые Теодор Шванн и Матиас Шлейден. Они суммиро­вали результаты многих известных к тому времени открытий. Основные теоретиче­ские выводы, получившие название кле­точной теории, Т. Шванн изложил в своей книге «Микроскопические исследования о соответствии в структуре и росте живот­ных и растений» (1839). Главная идея книги — ткани растений и животных со­стоят из клеток. Клетка — единица стро­ения живых организмов.

Вопрос 2. Почему клетку назвали клеткой?

Голландский ученый Роберт Гук, ис­пользуя свою конструкцию увеличитель­ного прибора, наблюдал тонкий срез проб­ки. Его поразило то, что пробка оказалась построенной из ячеек, напоминавших пчелиные соты. Эти ячейки Гук назвал клетками.

Вопрос 3. Какие свойства объединяют все клетки живых организмов?

Клетки обладают всеми признаками живого. Они способны к росту, размноже­нию, обмену веществ и превращению энергии, обладают наследственностью и изменчивостью, реагируют на внешние раздражители.

2.1. Основные положения клеточной теории

На этой странице искали:

• кто разработал клеточную теорию
• какие свойства объединяют все клетки живых организмов
• почему клетку назвали клеткой
• Какие свойства объединяют все клетки живых организмов?
• кто разработал клеточную теорию?

Клеткой в биологии называется живая структура, заключенная в мембрану и содержащая органеллы. Это элементарная единица всего живого, скомбинированная из органических и неорганических молекул. Все организмы, кроме вирусов, состоят из клеток. В зависимости от их количества, они называются одноклеточными или многоклеточными. Интересно и то, почему клетку назвали клеткой. На этот счет существуют две исторические версии.

Строение клетки

Животные и растительные клетки имеют схожее строение. Внутри клетка заполнена цитоплазмой, в которой «плавают» внутренние компоненты.

Главный орган клетки — ядро, покрытое пористой оболочкой. Сквозь поры в ядро и обратно поступают питательные вещества и отходы. Ядро заполнено соком, в котором находятся ниточки молекул ДНК и ядрышко

Ядро — главнокомандующий, оно управляет всеми процессами внутри клетки и заведует важной генетической информацией

Помимо ядра, вакуолей и цитоплазмы внутри клетки присутствуют и другие органоиды. И в животных, и в растительных клетках есть вакуоли — пузырьки, заполненные клеточным соком. Они отвечают за хранение питательных веществ, обезвреживание ядов и вывод отходов. Митохондрии — производители энергии. Они помогают клетке дышать, размножаться, расти. Аппарат Гольджи отвечает за производство, хранение и доставку веществ в разные части клетки. Рибосомы в ответе за выработку белка — строительного материала. Лизосомы, мешочки с ферментами, которые ускоряют процессы в организме, переваривают пищу. Пероксисомы тоже содержат ферменты. Они нейтрализуют вредные вещества и разрушают жиры.

У растительных и животных клеток есть и отличия

• В растительной клетке присутствуют пластинки зеленого цвета, хлоропласты. Они помогают клетке получать питание из солнечных лучей. Животные клетки не умеют самостоятельно вырабатывать «еду», им приходится добывать питательные вещества из съеденной пищи. Исключение из мира животных — микроорганизмы жгутиконосцы, которые днем вырабатывают питательные вещества на свету, а ночью добывают готовую пищу.
• Животные клетки имеют округлую форму. Их оболочка пластичная и гибкая, что позволяет им растягиваться и изменять внешний вид. Прямоугольные клетки растений защищены менее податливой стенкой, которая не дает им трансформироваться.
• Отличаются клетки и за счет вакуолей. У растений они крупные, но немногочисленные, у животных, наоборот, мелкие, но в клетке содержится целая россыпь. Растительные вакуоли предназначены для запаса питательных веществ, животные отвечают за переваривание пищи и сокращение. А питательные вещества животной клетки хранятся в цитоплазме.

Жизнедеятельность клетки

Биологические процессы, протекающие в живой клетке, требуют энергии. Активный транспорт, биосинтез белка, рост и клеточное деление — все это требует огромных энергетических трат, причем восполняемых. Их обеспечение является задачей митохондрий — клеточных органелл, способных осуществлять перенос заряда через мембрану и восстанавливать макроэргические связи.

В этой связи непонятно, почему митохондрии называют аккумулятором клетки. Эти органеллы позволяют получить энергию из молекул глюкозы, окислив ее и получив электроны для восстановления макроэргических соединений. Последние являются специальными переносчиками энергии и хранятся на внутренней митохондриальной мембране между криптами. В большом количестве их можно найти и в цитоплазме, и в клеточном ядре.

Митохондрии называют аккумулятором клетки из-за неспециальной и необязательной способности хранить АТФ и другие макроэрги. Но правильнее называть их генератором, потому как они именно производят энергию и восстанавливают АДФ до АТФ. Хранение энергии, то есть ее аккумуляция, является побочным процессом. Это не специальная функция митохондрий, потому как макроэргические соединения находятся в клетке в разных местах. Однако ни цитоплазму, ни ядро не называют местом хранения энергии. Потому митохондрии также не следует называть «аккумуляторами» клетки, ведь это ее «генераторы».

Симбиогенез. История о том, как съеденная жертва стала звеном эволюции

Между живой клеткой и большинством высокоупорядоченных небиологических систем, таких как кристалл или снежинка, существует пропасть настолько обширная и абсолютная, как только можно представить»

Майкл Дентон, британско-австралийский биохимик

Миллионы лет назад, когда начала зарождаться жизнь, Землю населяли одноклеточные безъядерные создания. Они жили, питались и размножались. Крупные особи пожирали мелких. Однажды кроха, проглоченная «хищником», выжила внутри его организма и поселилась там. Поскольку внутри одноклеточного прокариота была лишь цитоплазма, кроха прижилась в ней. Спустя годы эволюции съеденные микроскопические организмы превратились в митохондрии и хлоропласты. На самом деле все происходило не так быстро, как может показаться.

5. Клетки содержат генетический материал

Клетки содержат ДНК (дезоксирибонуклеиновую кислоту) и РНК (рибонуклеиновую кислоту), генетическую информацию, необходимую для направления клеточной активности. ДНК и РНК представляют собой молекулы, известные как нуклеиновые кислоты. В прокариотических клетках единственная молекула бактериальной ДНК не отделена от остальной части клетки, а свернута в области цитоплазмы, называемой нуклеотидной областью.

В эукариотических клетках молекулы ДНК расположены внутри ядра клетки. ДНК и белки являются основными компонентами хромосом. Человеческие клетки содержат 23 пары хромосом (всего 46). Есть 22 пары аутосом (неполовые хромосомы) и одна пара гоносом (половые хромосомы). Половые хромосомы X и Y определяют пол.

Митохондрии и хлоропласты

Все клетки нуждаются в питании, которое они получают при помощи митохондрий и хлоропластов.

Митохондрии производят аденозинтрифосфорную кислоту (АТФ). Это своеобразный аналог батарейки, которая вырабатывает, хранит и распределяет между органоидами энергию. Активные клетки расходуют большое количество энергии, и митохондрий в них много. Если внутренние процессы в клетке протекают вяло, избыток энергии ни к чему. В такой клетке митохондрий мало. Митохондрии могут иметь спиралевидную, округлую, чашевидную и нитевидную формы и даже способны трансформироваться. Они передвигаются внутри клетки. Эти частички словно чувствуют, какая часть клетки остро нуждается в энергии, и спешат именно туда.

Хлоропласты — такие же «энергетические фабрики» в клетках зеленых растений. Они достигают в ширину 2-4 микрометров, в длину — 5-10 микрометров. У зеленых водорослей встречаются хроматофоры — гигантские хлоропласты длиной 50 микрометров. Таких хроматофоров может содержаться всего по одному на клетку.

В хлоропластах содержится пигмент хлорофилл, который окрашивает растения в зеленый цвет и участвует в важнейшем процессе — фотосинтезе. При помощи хлорофилла зеленые растения поглощают солнечный свет и перерабатывают его в органические вещества.

ОДИН В ПОЛЕ НЕ ВОИН

Несмотря на амбиции, стволовые клетки не справятся с возлагаемыми на них задачами в одиночку. Как в человеческом обществе существует множество профессий, клетки внутри нас тоже трудятся во благо организма.

Костный мозг — кроветворный орган, расположенный в губчатых и трубчатых костях. Его населяют различные виды клеток. Если посмотреть на срез костного мозга в микроскоп, в нем можно увидеть участки кости, в которых представлены клетки костной ткани. Также обнаруживаются наполненные кровью синусоиды. Рядом с сосудами расположены нервные волокна. Здесь же находятся крупные жировые клетки, количество которых увеличивается с возрастом. Но так как главной функцией костного мозга является производство крови, его основную массу составляют клетки крови на разных стадиях трансформации. Среди них можно выделить гемопоэтические стволовые клетки (ГСК). Это примитивные клетки, дающие начало всем клеткам крови, они способны поддерживать постоянное количество на протяжении всей жизни организма.

Уникальным свойством всех стволовых клеток является способность к самообновлению. Так называют симметричное деление с образованием идентичных копий материнской клетки. Так, гемопоэтическая стволовая клетка может практически бесконечно штамповать собственные копии и не погибать. Часть стволовых клеток находится в состоянии покоя: они неактивны и не участвуют в клеточном цикле. Но проснувшись, такая стволовая клетка делает важный выбор.

Если клетка решила превратиться в специализированную клетку, она приступает к асимметричному делению. В результате образуется «выбравший свой путь» предшественник.

Каким же образом стволовая клетка решает, оставаться ей незрелой или повзрослеть? И как она выбирает будущую профессию? Важную роль в выборе играет окружение стволовой клетки. В первую очередь, это различные виды клеток, формирующие нишу. Например, одни «соседи» держат клетку в состоянии покоя, в то время как другие стимулируют ее на трансформацию.

Вместе с окружающими клетками на ГСК воздействуют растворимые вещества — цитокины и ростовые факторы. Часть из них вырабатывается клетками ниши, другие синтезируются в других органах, например в почках и паращитовидной железе. Некоторые вещества продляют состояние покоя клетки, способствуя ее самообновлению. Другие заставляют задуматься о выборе будущей профессии. Также в регуляции участвует нервная система, передавая сигналы о ситуации в организме.