27 Многообразие клеток
 Скачать 312.69 Kb.
|
|
27 2.2. Многообразие клеток 2.2. Многообразие клеток. Прокариотические и эукариотические клетки. Сравнительная характеристика клеток растений, животных, бактерий, грибов Многообразие клеток Согласно клеточной теории клетка является наименьшей структурно‑функциональной едини‑ цей организмов, которой присущи все свойства живого. По количеству клеток организмы делят на одноклеточные и многоклеточные. Клетки одноклеточных организмов существуют как само‑ стоятельные организмы и осуществляют все функции живого. Одноклеточными являются все прокариоты и целый ряд эукариот (многие виды водорослей, грибов и простейшие животные), ко‑ торые поражают чрезвычайным разнообразием форм и размеров. Однако большинство организмов все же является многоклеточными. Их клетки специализируются на выполнении определенных функций и образуют ткани и органы, что не может не отражаться на морфологических особен‑ ностях. Например, организм человека образован примерно из 10 14 клеток, представленных при‑ мерно 200 видами, имеющими самые разнообразные формы и размеры. Форма клеток может быть округлой, цилиндрической, кубической, призматической, диско‑ видной, веретеновидной, звездчатой и др. (рис. 2.1). Так, яйцеклетки имеют округлую форму, клетки эпителия — цилиндрическую, кубическую и призматическую, форму двояковогнутого диска имеют эритроциты крови, веретеновидными являются клетки мышечной ткани, а звездча‑ тую — клетки нервной ткани. Ряд клеток вообще не имеет постоянной формы. К ним относятся, прежде всего, лейкоциты крови. Размеры клеток также существенно варьируют: большинство клеток многоклеточного орга‑ низма имеют размеры от 10 до 100 мкм, а наименьшие — 2–4 мкм. Нижний предел обусловлен тем, что клетка должна иметь минимальный набор веществ и структур для обеспечения жизнеде‑ ятельности, а слишком большие размеры клетки будут препятствовать обмену веществ и энергии с окружающей средой, а также будут затруднять процессы поддержания гомеостаза. Тем не менее некоторые клетки можно рассмотреть невооруженным взглядом. Прежде всего к ним относятся клетки плодов арбуза и яблони, а также яйцеклетки рыб и птиц. Даже если один из линейных размеров клетки превышает средние показатели, все остальные соответствуют норме. Например, отросток нейрона может в длину превышать 1 м, но его диаметр все равно будет соответствовать среднему значению. Между размерами клеток и размерами тела не существует прямой зависимо‑ сти. Так, клетки мышц слона и мыши имеют одинаковые размеры. Рис. 2.1. Разнообразие клеток 28 раздел 2. Клетка как биологическая система Прокариотические и эукариотические клетки Как уже упоминалось выше, клетки имеют много сходных функциональных свойств и морфо‑ логических особенностей. Каждая из них состоит из цитоплазмы, погруженной в нее наслед- ственной информации, и отделена от внешней среды плазматической мембраной, или плазма- леммой, не препятствующей процессу обмена веществ и энергии. Снаружи от мембраны у клетки может быть еще клеточная стенка, состоящая из различных веществ, которая служит для защиты клетки и является своего рода ее внешним скелетом. Цитоплазма представляет собой все содержимое клетки, заполняющее пространство между плазматической мембраной и структурой, содержащей наследственную информацию. Она состоит из основного вещества — гиалоплазмы — и погруженных в нее органоидов и включений. Органоиды — это постоянные компонен‑ ты клетки, выполняющие определенные функции, а включения — возникающие и исчезающие в процессе жизни клетки компонен‑ ты, выполняющие в основном запасающую или выделительную функции. Часто включения делят на твердые и жидкие. Твердые включения представлены в основном гранулами и могут иметь раз‑ личную природу, тогда как в качестве жидких включений рассма‑ тривают вакуоли и капли жира (рис. 2.2). В настоящее время различают два основных типа организации клеток: прокариотические и эукариотические. Прокариотическая клетка не имеет ядра, ее наследственная ин‑ формация не отделена от цитоплазмы мембранами. Область цитоплазмы, в которой хранится наследственная информация в прокариотической клетке, называют нуклеоидом. В цитоплазме прокариотических клеток встречается, главным об‑ разом, один вид органоидов — рибосомы, а окруженные мембранами органоиды отсутствуют во‑ все. Прокариотами являются бактерии. Эукариотическая клетка — клетка, в которой хотя бы на одной из стадий развития имеется ядро — специальная структура, в которой находится ДНК. Цитоплазма эукариотических клеток отличается значительным разнообразием органоидов. К эукариотическим организмам относят растения, животные и грибы. Размеры прокариотических клеток, как правило, на порядок меньше, чем размеры эука‑ риотических. Большинство прокариот является одноклеточными организмами, а эукариоты — многоклеточ ными. Сравнительная характеристика строения клеток растений, животных, бактерий и грибов Кроме характерных для прокариот и эукариот особенностей, клетки растений, животных, грибов и бактерий обладают еще целым рядом особенностей. Так, клетки растений содержат спе‑ цифические органоиды — хлоропласты, которые обусловливают их способность к фотосинтезу, тогда как у остальных организмов эти органоиды не встречаются. Безусловно, это не означает, что другие организмы не способны к фотосинтезу, поскольку, например, у бактерий он протекает на впячиваниях плазмалеммы и отдельных мембранных пузырьках в цитоплазме. Растительные клетки, как правило, содержат крупные вакуоли, наполненные клеточным со‑ ком. В клетках животных, грибов и бактерий они также встречаются, но имеют совершенно иное происхождение и выполняют другие функции. Основным запасным веществом, встречающимся в виде твердых включений, у растений является крахмал, у животных и грибов — гликоген, а у бактерий — волютин. Еще одним отличительным признаком этих групп организмов является организация поверх‑ ностного аппарата: у клеток животных организмов клеточная стенка отсутствует, их плазматиче‑ 1 2 3 Рис. 2.2. Общий план строения клетки: 1 — плазматическая мембрана; 2 — цитоплазма; 3 — наследственная информация 29 2.2. Многообразие клеток ская мембрана покрыта лишь тонким гликокаликсом, тогда как у всех остальных она есть. Это целиком объяснимо, поскольку способ питания животных связан с захватом пищевых частиц в процессе фагоцитоза, а наличие клеточной стенки лишило бы их данной возможности. Химиче‑ ская природа вещества, входящего в состав клеточной стенки, неодинакова у различных групп живых организмов: если у растений это целлюлоза, то у грибов — хитин, а у бактерий — муреин (табл. 2.1). Таблица 2.1 Сравнительная характеристика строения клеток растений, животных, грибов и бактерий Признак Бактерии Животные Грибы Растения Способ питания Гетеротрофный или автотрофный Гетеротрофный Гетеротрофный Автотрофный Организация наследственной информации Прокариоты Эукариоты Эукариоты Эукариоты Локализация ДНК Нуклеоид, плаз‑ миды Ядро, митохон‑ дрии Ядро, митохон‑ дрии Ядро, митохон‑ дрии, пластиды Плазматическая мембрана Есть Есть Есть Есть Клеточная стенка Муреиновая — Хитиновая Целлюлозная Цитоплазма Есть Есть Есть Есть Органоиды Рибосомы Мембранные и не‑ мембранные, в том числе клеточный центр Мембранные и немембранные Мембранные и немембран‑ ные, в том чис‑ ле пластиды Органоиды дви‑ жения Жгутики и вор‑ синки Жгутики и рес‑ нички Жгутики и рес‑ нички Жгутики и рес‑ нички Вакуоли Редко Сократительные, пищеварительные Иногда Центральная вакуоль с кле‑ точным соком Включения Волютин Гликоген Гликоген Крахмал Отличия в строении клеток представителей разных царств живой природы приведены на рис. 2.3. А) Б) В) Г) Рис. 2.3. Строение клеток бактерий (А), животных (Б), грибов (В) и растений (Г) |