Тест ЕГЭ Биология 11 класс Бесплатно Клеточная теория. Макро и микроэлементы клетки

Современная клеточная теория

Всем живым организмам: растениям, животным, бактериям- присуще клеточное строение.

Клетка- элементарная живая система, основная структурная и функциональная единица растительных и животных организмов, способная к самообновлению, саморегуляции и самовоспроизведению.

Растительная клетка была открыта английским ученым Робертом Гуком в 1665 году, им же был предложен этот термин.

Антоний Левенгук впервые рассмотрел под микроскопом и зарисовал сперматозоиды (1677), бактерии (1683), клетки крови- эритроциты, а также простейших, таких как инфузория-туфелька.

Луи Пастер- один из основоположников микробиологии и иммунологии; создал вакцину против сибирской язвы и прививки против бешенства, поставил точку в споре о самозарождении некоторых живых существ в 1862 году и доказал невозможность этого.

Цитология- наука изучающая строение клетки, ее жизнедеятельность и взаимодействие с окружающей средой

Клеточная теория- одно из величайших научных обобщений 19 века.

Создали эту теорию в 1838–1839 годах немецкий ученый Т. Шванн, который опирался на работы М. Шлейдена и Л.Окена, а 1858г. она была дополнена Р. Вирховым.

Р. Вирхов- доказал, что все клетки возникают из других клеток, а не из межклеточного вещества, как считали раньше.

Клеточная теория является обобщенным представлением о строении и функциях клеток как единиц живого, об их размножении и роли в формировании многоклеточных организмов.

Основные положения клеточной теории:

1. Клетка- единица строения, жизнедеятельности, роста и развития живых организмов- вне клетки жизни нет.

2. Клетка- единая система, состоящая из множества закономерно связанных друг с другом элементов, представляющих собой определенное целостное образование.

3. Клетки всех организмов сходны по своему химическому составу, строению и функциям, что свидетельствует о единстве живой природы.

4. Новые клетки образуются только в результате деления материнских клеток («клетка от клетки»).

5. Клетки многоклеточных организмов образуют ткани, из тканей состоят органы. Жизнь организма в целом обусловлена взаимодействием составляющих его клеток.

6. Клетки многоклеточных организмов имеют полный набор генов, но отличаются друг от друга тем, что у них работают различные группы генов, следствием чего является морфологическое и функциональное разнообразие клеток- дифференцировка.

Пройти тест
Закрыть тест

Пройти тест и получить оценку можно после входа или регистрации

Развитие знаний о клетке

Клеточная теория способствовала пониманию того, что клетка является самой мельчайшей единицей жизни, которой присущи все признаки живого (размножение, обмен веществ, дыхание и др.).

До изобретения микроскопа люди не знали о существовании клеток.

Прибор для изучения микромира-микроскоп- был изобретен приблизительно в 1590 году голландскими механиками Гансом и Захарием Янсенами.

На основе это этого микроскопа был создан сложный микроскоп Корнелиусом Дреббелем (1572–1634).

В 1665 году английский ученый-физик Роберт Гук (1635–1703) усовершенствовал микроскоп и технологию изготовления линз, желая убедиться в улучшении качества изображения, рассматривал под ним срезы пробкового дерева, древесного угля и срезы живых растений.

На срезах растений он обнаружил мельчайшие поры, которые были похожи на пчелиные соты, и назвал их клетками.

Во второй половине XVII века появились работы виднейших микроскопистов Марчелло Мальпиги (1628–1694) и Неемии Грю (1641–1712), также обнаруживших ячеистое (клеточное) строение многих растений.

Антони ван Левенгук самостоятельно разработал конструкцию микроскопа, принципиально отличавшуюся от уже существующей, и усовершенствовал технологию изготовления линз, которые достигали большего увеличения, что позволило открыть одноклеточных животных (инфузорий), а также бактерии и дрожжи.

В клетках растений обнаружил ядра, хлоропласты, утолщения клеточных стенок.

Описал и зарисовал почкование гидр.

Гуго фон Моль различил в клетках растений живое вещество и водянистую жидкость- клеточный сок, обнаружил поры.

Английский ботаник Роберт Броун (1773–1858) в 1831 году открыл ядро в клетках орхидей, затем оно было обнаружено во всех растительных клетках.

Матиас Шлейден (1804–1881) изучал развитие и дифференциацию разнообразных клеточных структур высших растений, рассмотрел в ядрах клеток чешуи лука округлые тельца-ядрышки (1842).

В 1827 году русский ученый-эмбриолог Карл Бэр обнаружил яйцеклетки человека и других млекопитающих и доказал формирование многоклеточного животного организма из единственной клетки- оплодотворенной яйцеклетки, а также сходство стадий зародышевого развития многоклеточных животных, которое наводило на мысль о единстве их происхождения.

Все научные открытия, которые были накоплены к середине XIX века, требовали обобщения, в результате и появилась клеточная теория.

В 1880 г. Уолтер Флемминг описал хромосомы и процессы, происходящие при митозе.

С 1903 г. стала развиваться генетика.

Начиная с 1930 г. стала бурно развиваться электронная микроскопия, что позволило ученым изучать тончайшее строение клеточных структур.

XX век стал веком расцвета биологии и таких наук, как цитология, генетика, эмбриология, биохимия, биофизика.

Без создания клеточной теории это развитие было бы невозможным.

Пройти тест
Закрыть тест

Пройти тест и получить оценку можно после входа или регистрации

Клеточное строение организмов

Учение о клетке как о единице структуры, функции и развития организма постоянно развивалось и сейчас ученые делают новые открытия, связанные с клетками.

К концу XIX века были описаны органоиды (органеллы)- постоянные компоненты клетки, жизненно необходимые для её существования и стало понятным первостепенное значение клеточных структур в передаче наследственных свойств.

Новые знания о клетке способствовали выделению науки о клетке- цитологии.

Клеточное строение организмов, сходство строения клеток всех организмов- основа единства органического мира, доказательства родства живой природы.

Растения, животные, грибы, бактерии имеют клеточное строение.

А для жизни и размножения вирусов необходимы клетки, ведь они не имеют клеточного строения.

Клетка- элементарная структурно-функциональная единица живого, которой присущи все его проявления, в частности, обмен веществ и превращения энергии, гомеостаз (постоянство внутренней среды), рост и развитие, воспроизведение и раздражимость.

При этом именно в клетках хранится, перерабатывается и реализуется наследственная информация.

Хотя в природе большое многообразие организмов, но строение их клеток имеет общие черты:

  • наследственная информация (ДНК)
  • цитоплазма (внутренняя среда между мембраной и ядром клетки, основа- гиалоплазма); функции цитоплазмы: является внутренней средой клетки, осуществляет связь между ядром и органоидами, служит местом расположения ядра и органоидов
  • оболочка клетки- надмембранные структуры (плазматическая мембрана у животных, клеточная стенка у растений, грибов); подмембранные структуры (микронити, микротрубочки)
  • органеллы

Клетка возникла в результате длительной эволюции органического мира.

Группы клеток, объединяясь, образуют ткани и органы, а органы составляют организм.

И каждая клетка в организме, сохраняя все присущие живому организму признаки, в то же время приобретает новые свойства вследствие выполнения ею определенной функции.

Многоклеточный организм можно разделить на составляющие его части- клетки, но сложив их вновь воедино, невозможно восстановить функции целостного организма, так как лишь во взаимодействии частей системы появляются новые свойства.

В этом проявляется одна из основных закономерностей, характеризующих живое,- единство дискретного и целостного.

Вне клетки невозможны хранение и передача наследственной информации, хранение и перенос энергии.

Таким образом, установление единства плана строения клеток всех живых организмов послужило доказательством единства происхождения всего живого на Земле.

Пройти тест
Закрыть тест

Пройти тест и получить оценку можно после входа или регистрации

Химический состав клетки. Макро- и микроэлементы

В составе живых организмов обнаружено большинство химических элементов Периодической системы элементов Д. И. Менделеева, открытых к настоящему времени.

Следует отметить, что содержание химических веществ в различных клетках и тканях может существенно различаться.

Например, если в животных клетках среди органических соединений преобладают белки, то в клетках растений- углеводы

 

Химические вещества клетки

Вещества

Содержание %

Неорганические вещества

Вода

70-80

Минеральные вещества

1,0-1,5

Органические вещества

Белки

10-20

Жиры

1-5

углеводы

0,2-2,0

Нуклеиновые кислоты

1,0-2,0

АТФ и другие органические кислоты

0,1-0,5

Значение воды:

  • терморегуляция, высокая теплоемкость воды позволяет ей удерживать тепло в организме (транспирация у растений, потоотделение у животных)
  • поддержание формы организмов (тургорное давление придает форму тканям растений, гидростатический скелет у круглых червей, медузы, амниотическая жидкость поддерживает и защищает плод млекопитающих)
  • смазывающие свойства (суставная жидкость, плевральная жидкость)
  • самый лучший растворитель благодаря полярности клеток (в воде растворяются большинство веществ, необходимых для организма)
  • водные растворы являются средством передвижения веществ в организме растений и животных (капилляры животных, жилки у растений)

Потеря 12% воды человеческим организмом- требует восстановления под наблюдением врача, при потере 20%- наступает смерть.

 

Минеральные соли содержатся в живых системах в растворенном и нерастворенном виде

Растворенные соли участвуют в:

  • переносе веществ сквозь мембрану (калиево-натриевый насос)
  • формировании нервных импульсов, имеющих электрохимическую природу
  • сокращении мышц
  • свертывании крови
  • входят в состав белков
  • компоненты нуклеиновых кислот и АТФ
  • поддерживает кислотно-щелочной баланс в цитоплазме
  • нерастворимые соли в виде цельных молекул образуют структуры панцирей, раковин, костей, зубов

Обнаружено, что в клетках живых организмов постоянно содержатся в виде нерастворимых соединений и ионов около 80 химических элементов.

Все они подразделяются на 2 большие группы по своей концентрации: макроэлементы и микроэлементы.

Макроэлементы – вещества, содержание которых в организме не ниже 0,01%.

Примеры: кислород, углерод, водород, азот, фосфор, сера, калий, кальций, натрий, хлор, магний и железо.

 

Макроэлементы и их значение

Элемент

Значение

кислород, углерод, водород и азот

органогенные вещества, так как входят в состав основных органических соединений

фосфор и сера

Входят в состав белков и нуклеиновых кислот

фосфор

формирование костей и зубов, входит в состав нуклеиновых кислот

азот

входит в состав белков, необходим для процессов обмена веществ

калий, натрий и хлор

участвуют в процессах возбуждения клеток.

калий

необходим для работы многих ферментов и регуляции водного режима клетки, участвует в проведении нервного импульса, обеспечивает функционирование клеточных мембран, поддерживает кислотно-щелочное равновесие, влияет на активность и концентрацию магния

кальций

входит в состав клеточных стенок растений, костей, зубов и раковин моллюсков и требуется для сокращения мышечных клеток, для внутриклеточного движения, необходим для процесса свертывания крови

магний

является компонентом хлорофилла – пигмента, обеспечивающего протекание фотосинтеза, участие в биосинтезе белка, входит в состав ферментов, необходимых для функционирования мышечной, нервной и костных тканей

железо

входит в состав гемоглобина (перенос кислорода в крови), необходим для процессов дыхания и фотосинтеза, для функционирования многих ферментов, необходимо для создания красных и белых кровяных клеток

натрий

Участие в регуляции кислотно-щелочного баланса (входит в состав натриевого и калий-натриевого насосов) Калий вместе с натрием создает трансмембранный потенциал клеток и обеспечивает возбудимость клеточной мембраны

Микроэлементы содержатся в организме в концентрациях менее 0,01 %, а их суммарная концентрация в клетке не достигает и 0,1%.

Примеры: цинк, медь, йод, кобальт, фтор, марганец, бром, бор и др.

 

Значение микроэлементов клетки

Элемент

Значение

цинк

входит в состав молекулы гормона поджелудочной железы- инсулина, входит в состав фермента, участвующего в транспорте углекислого газа в крови

медь

Необходима для процессов фотосинтеза и дыхания, кроветворения, образовании гемоглобина

йод

Входит в состав гормона щитовидной железы- тироксина, который необходим для нормального протекания обмена веществ

кобальт

является компонентом витамина В12, отсутствие которого приводит к анемии.

фтор

Участие в формировании эмали зубов, в виде нерастворимых солей входит в состав костей

марганец

Входит в состав ферментов, участвующих в дыхании, окислении жирных кислот, участие в фотосинтезе, в составе ферментов необходимых для роста костей

бром

Входит в состав витамина В1

 

бор

Влияет на ростовые процессы растений (верхушечных почек, цветков, завязей)

Как недостаток, так и избыток или нарушение обмена макро- и микроэлементов приводят к развитию различных заболеваний.

При недостатке веществ:

  • недостаток кальция и фосфора вызывает рахит
  • нехватка азота- вызывает тяжелую белковую недостаточность
  • дефицит железа- вызывает анемию
  • отсутствие йода- нарушение образования гормонов щитовидной железы и снижение интенсивности обмена веществ.
  • уменьшение поступления фтора с водой и пищей приводит к нарушению обновления эмали зубов, что вызывает кариес
  • свинец токсичен почти для всех организмов, при его избытке происходят повреждения головного мозга и центральной нервной системы, вызывает рак. Острое отравление свинцом сопровождается внезапными галлюцинациями и заканчивается комой и смертью

Еще в клетках можно обнаружить ультрамикроэлементы, содержание которых в клетке очень мало, но они также участвуют в химических процессах клетки.

К ультрамикроэлементам относятся: серебро, золото, свинец, ртуть и др.

Например, серебро уничтожает приблизительно 650 разных видов бактерий, а золото способно повышать бактерицидное действие серебра и стабилизировать иммунные процессы.

Пройти тест
Закрыть тест

Пройти тест и получить оценку можно после входа или регистрации

Заключительный тест

Пройти тест