Микростроитель жизни – клетка.
О.К.Смирнова, учитель биологии высшей категории лицея №103, г. Ростова-на-Дону.
(Дополнительный материал к теме «Строение клетки»)
Цели: Увеличить области познания учеников: почему питаясь одной и той же пищей, дыша одним и тем же воздухом, живя примерно в одних и тех же условии, развиваются совершенно разные животные и растения? Используется ли это как средство приспособиться и выжить в неблагоприятных условиях?
Оборудование: Лупа; микроскоп; готовые микропрепараты растительных и животных тканей; таблицы.
«Покрытие» клетки
Сегодня уже никого не удивит утверждение, что все живые организмы сложены из клеток. Но совершенно случайно и сравнительно недавно человек по имени Роберт Гук первый из людей увидел клетку. Он сделал микроскоп сам и рассматривал в него разные вещи, свойства которых были не видны невооруженным глазом.
Почти через две сотни лет ботаник М. Шлейден и зоолог Т. Шванн независимее друг от друга доказали, что из клеток сложены не только растительные и животные ткани, но и всё живое на нашей планете.
Клетки растений и животных, в общем, похожи. Разница только в том, что у растений оболочки клеток сложены из клетчатки – высокомолекулярного сахара. А у животных в основном из липидов – жироподобных веществ. Помимо своего чисто механического назначения, клеточная оболочка играет роль очень важного в жизни клетки селективного органа. Она должна пропускать в клетку (и из неё) одни вещества и не пропускать другие.
Какие силы обеспечивают проникновение избранных молекул в клетку? Прежде всего, конечно, силы диффузии. Живые клетки почти всегда находятся в жидкой среде: в водном растворе разной концентрации. Из законов физики известно, что частицы веществ, растворённых в воде, под действием тепловой энергии равномерно распределяются в пространстве. По этим же законам вещества, растворённые в среде, окружающей клетку, проникают через её оболочку. Если их концентрация внутри клетки мала, а в среде велика, они идут внутрь клетки. Если наоборот – пробираются наружу. Для некоторых веществ клеточная мембрана может быть непроницаемой. Диффузия растворителя через полупроницаемую мембрану называется осмосом. Диализ – это диффузия молекул растворённого вещества через ту же мембрану. Обе эти формы диффузии – и осмос и диализ – физическая основа, от которой зависит жизнь клетки.
Есть ещё одна очень интересная форма активной охоты клетки за нужными ей веществами. Это пиноцитоз – питьё, или, заглатывание клеткой окружающей её жидкости.
Происходит это так. На поверхности клеточной мембраны образуется углубление, которое замыкается в пузырёк, или в вакуоль. Вакуоль отрывается от оболочки и движется внутрь клетки. Пиноцитозу предшествует адсорбция молекул поглощаемого растворённого вещества на поверхности мембраны. Когда его концентрация здесь достигает определённой нормы, оболочка начинает втягиваться внутрь, образуя пиноцитозную вакуоль.
«Тело» клетки
Форма у клеток разная, но внутренняя анатомия у всех одинаковая. Почти вся полость клетки внутри оболочки заполнена протоплазмой.
Протоплазма – тело клетки, которое очень сложно устроено. Разные участки протоплазмы имеют не однородную структуру: и простого раствора и коллоидного студня.
Из каких же веществ состоит протоплазма? От 10 до 20% это белки, 2-3% это жиры, сахара, нуклеиновые кислоты и другие вещества составляют лишь сотую часть. А вот от 75 до 85% принадлежит воде. Почему как много воды? Ведь все реакции в клетке происходят в водных растворах. Вода – это основа жизни.
В разное время структуру протоплазмы называли ячеистой, другие говорили – зернистая, третьи – фибриллярная (нитчатая). Протоплазма - очень подвижная система. Это зависит от функционального состояния, возраста, внешних воздействий. Кроме того протоплазма всегда находится в постоянном движении, увлекая все мелкие органы клеточного тела.
Почти во всех живых клетках в протоплазме находится ядро, которое может иметь разную форму и значение которого столь велико во всех явлениях жизни. В нём, в особых тельцах, называемых хромосомами, находятся вещества, которые управляют развитием организма.
До изобретения электронного микроскопии, в оптический микроскоп удалось обнаружить протоплазму, ядро, оболочку, центриоли и аппарат Гольджи.
В1932 году немецкие ученые Кюлл и Руски изобрели электронный микроскоп, который даёт полезное увеличение в 300 тысяч раз. Открытие электронного микроскопа помогли биологам обнаружить ещё несколько важных органоидов. Одними из них были митохондрии. Роль митохондрий очень ответственна. Они «энергетические станции» жизни. Митохондрии преобразуют энергию химических связей в энергию жизни. Без шума, без перегрева и без давления сжигают митохондрии топливо жизни и передают энергию в виде АТФ другим органеллам клетки. Энергия, которую преобразуют митохондрии, не жжет и 50% энергии окисленного топлива идёт на полезные дела, совершающиеся в клетке. В технике нет ни одной машины, которая работала бы с такой отдачей, с таким высоким коэффициентом полезного действия (КПД).
