Тест ЕГЭ Биология 11 класс Получить доступ за 75 баллов 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.

Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipisicing elit. Adipisci autem beatae consectetur corporis dolores ea, eius, esse id illo inventore iste mollitia nemo nesciunt nisi obcaecati optio similique tempore voluptate!

Adipisci alias assumenda consequatur cupiditate, ex id minima quam rem sint vitae? Animi dolores earum enim fugit magni nihil odit provident quaerat. Aliquid aspernatur eos esse magnam maiores necessitatibus, nulla?

Эта информация доступна зарегистрированным пользователям

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.

Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipisicing elit. Adipisci autem beatae consectetur corporis dolores ea, eius, esse id illo inventore iste mollitia nemo nesciunt nisi obcaecati optio similique tempore voluptate!

Adipisci alias assumenda consequatur cupiditate, ex id minima quam rem sint vitae? Animi dolores earum enim fugit magni nihil odit provident quaerat. Aliquid aspernatur eos esse magnam maiores necessitatibus, nulla?

Эта информация доступна зарегистрированным пользователям

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, он 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.

Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipisicing elit. Adipisci autem beatae consectetur corporis dolores ea, eius, esse id illo inventore iste mollitia nemo nesciunt nisi obcaecati optio similique tempore voluptate!

Adipisci alias assumenda consequatur cupiditate, ex id minima quam rem sint vitae? Animi dolores earum enim fugit magni nihil odit provident quaerat. Aliquid aspernatur eos esse magnam maiores necessitatibus, nulla?

Эта информация доступна зарегистрированным пользователям

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; 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, доказательство 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.

Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipisicing elit. Adipisci autem beatae consectetur corporis dolores ea, eius, esse id illo inventore iste mollitia nemo nesciunt nisi obcaecati optio similique tempore voluptate!

Adipisci alias assumenda consequatur cupiditate, ex id minima quam rem sint vitae? Animi dolores earum enim fugit magni nihil odit provident quaerat. Aliquid aspernatur eos esse magnam maiores necessitatibus, nulla?

Эта информация доступна зарегистрированным пользователям

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.

Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipisicing elit. Adipisci autem beatae consectetur corporis dolores ea, eius, esse id illo inventore iste mollitia nemo nesciunt nisi obcaecati optio similique tempore voluptate!

Adipisci alias assumenda consequatur cupiditate, ex id minima quam rem sint vitae? Animi dolores earum enim fugit magni nihil odit provident quaerat. Aliquid aspernatur eos esse magnam maiores necessitatibus, nulla?

Эта информация доступна зарегистрированным пользователям

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.

Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipisicing elit. Adipisci autem beatae consectetur corporis dolores ea, eius, esse id illo inventore iste mollitia nemo nesciunt nisi obcaecati optio similique tempore voluptate!

Adipisci alias assumenda consequatur cupiditate, ex id minima quam rem sint vitae? Animi dolores earum enim fugit magni nihil odit provident quaerat. Aliquid aspernatur eos esse magnam maiores necessitatibus, nulla?

Эта информация доступна зарегистрированным пользователям

В бесплатной версии урока недоступны:

  • Видео
  • Изображения
  • Дополнительная информация
  • Таблицы
  • Тесты
Получить доступ