Як самостійний організм існує клітина. Значення слова клітини в енциклопедії біологія. Спеціальні функції клітин

Базовий рівень

У кожному завданні виберіть одну правильну відповідь із чотирьох запропонованих.

А1. Всі живі організми складаються з

1. клітин
2. тканин
3. міжклітинної речовини
4. систем органів

А2. Як самостійний організм існує клітина

1. шкірки листа
2. бактеріальна
3. м'язового волокна
4. кореневого чохлика

АЗ. Живий організм є

1. об'єднання живих клітин
2. сукупність покривних та провідних тканин
3. одну систему органів
4. узгоджену систему клітин, тканин, органів

А4. Подібні за будовою та фізіологічним особливостямособини утворюють

1. організм
2. біосферу
3. лісова спільнота

А5. Спільнота тварин і рослин - організмів, що живуть спільно на лузі та взаємодіють між собою, називають

1. популяція
2. біоценоз
3. біосфера

А6. Грунт, що входить у біосферу, є

1. жива речовина
2. косна речовина
3. біокісна речовина
4. неорганічна речовина

А7. Процес створення людиною сортів культурних рослин називається

1. штучний відбір
2. природний відбір
3. боротьба за існування
4. спадковість

А8. Внаслідок природного відбору в природі виживають

1. тільки найпростіші тварини
2. особини, пристосовані до умов середовища
3. всі квіткові рослини
4. корисні для людини особини

А9. Класифікацією, або розподілом організмів за групами на основі їх подібності та спорідненості, займається біологічна наука

1. систематика
2. анатомія
3. екологія
4. цитологія

А10. Найменшою систематичною одиницею класифікації живих організмів прийнято вважати

1. загін
2. царство

А11. Неклітинну будову мають організми

1. гриби
2. бактерії
3. віруси
4. тварини

- - - Відповіді - - -

А1-1; А2-2; А3-4; А4-3; А5-2; А6-3; А7-1; А8-2; А9-1; А10-2; А11-3.

Підвищений рівень складності

Б1. Чи вірні такі твердження?

А. Існують види, у яких організм складається із однієї клітини.
Б. Бактерія - одна з найскладніших клітин.

1. Правильно тільки А
2. Правильно лише Б
3. Вірні обидва судження
4. Невірні обидві судження

Б2. Чи вірні такі твердження?

А. Природний відбірособин у природі веде до утворення нових видів.
Б. Боротьба існування відбувається лише між тваринами.

1. Правильно тільки А
2. Правильно лише Б
3. Вірні обидва судження
4. Невірні обидві судження

БЗ. Чи вірні такі твердження?

А. Близькоспоріднені види тварин поєднують у рід.
Б. Усього розрізняють два царства живої природи: рослини та тварини.

1. Правильно тільки А
2. Правильно лише Б
3. Вірні обидва судження
4. Невірні обидві судження

Б4. Виберіть три вірних твердження. Рівні організації живої матерії, які беруть участь в утворенні організму багатоклітинної тварини, - це

1. клітинний
2. видовий
3. тканинний
4. органний
5. біоценотичний
6. біосферний

Б5. Встановіть послідовність рівнів організації живої матерії, починаючи з клітини.

1. клітина
2. організм
3. тканина
4. біосфера
5. біоценоз

Б6. Встановіть послідовність систематичних категорій, починаючи з найменшої.

1. царство
2. клас

- - - Відповіді - - -

Б1-1; Б2-1; Б3-1; Б4-134; Б5-132564; Б6-3412.

Клітина(далі за текстом – «К.») – це елементарна жива система, здатна до самостійного існування, самовідтворення та розвитку; основа будови та життєдіяльності всіх тварин та рослин. існують і як самостійні організми (найпростіші), і в складі багатоклітинних організмів(тканинні До.). Термін «Клітка» був запропонований англійським мікроскопістом Робертом Гуком (англ. Robert Hooke; Роберт Хук, 18 липня 1635 р., острів Уайт, Англія - ​​3 березня 1703 р., Лондон).

Мал. 1. Будова клітини:

- предмет вивчення особливого розділу біології - цитології. Систематичне вивчення До. почалося лише 19 столітті. Однією з найбільших наукових узагальнень на той час була клітинна теорія, стверджувала єдність будови всієї живої природи. Вивчення життя на клітинному рівніє основою сучасних біологічних досліджень.

У будові та функціях кожної клітини виявляються ознаки, загальні для всіх До., що відображає єдність їх походження з первинних органічних комплексів. Приватні особливості різних До. - результат їхньої спеціалізації в процесі еволюції. Так, всі До. подібно регулюють, подвоюють і використовують свій спадковий матеріал, одержують та утилізують енергію. У той самий час різні одноклітинні організми (амеби, інфузорії тощо.) сильно різняться розмірами, формою, поведінкою. Не менш різко відрізняються До. багатоклітинних організмів. Так, у людини є лімфоїдні До. - невеликі (діаметром близько 10 мкм) округлі До., що беруть участь в реакціях, і До., частина яких має відростки завдовжки більше метра; ці До. здійснюють основні регуляторні функції в організмі.

Мал. 2. Обмін речовин у клітині

(натисніть на картинку для збільшення)

Методи дослідження клітин

Першим цитологічним методом була мікроскопія живих клітин. Сучасні варіанти прижиттєвої (вітальної) світлової мікроскопії - фазово-контрастна, люмінесцентна, інтерференційна та ін. - дозволяють вивчати форму До. загальна будовадеяких її структур, рух До. та його поділ. Деталі будови клітин виявляються лише після спеціального контрастування, що досягається забарвленням убитої До. Новий етапвивчення структури К. - електронна мікроскопія, що дає значно більший дозвіл структур К. порівняно зі світловою мікроскопією (роздільна здатність оптичних приладів).

Хімічний складклітин вивчається цито- та гістохімічними методами, що дозволяють з'ясувати локалізацію та концентрацію речовин у клітинних структурах, інтенсивність синтезу речовин та їх переміщення в До. Цитофізіологічні методи дозволяють вивчати функції До., наприклад збудження, секрецію.

Загальні властивості клітин

У кожній До. розрізняють дві основні частини - Ядро і цитоплазму, в яких, у свою чергу, можна виділити структури, що розрізняються за формою, розмірами, внутрішньої будови, хімічним властивостямта функцій. Одні з них - так звані органоїди - життєво необхідні До. і виявляються у всіх До. Інші - продукти активності До., що становлять тимчасові освіти. У спеціалізованих структурах здійснюється поділ різних біохімічних функцій, що сприяє здійсненню в одній і тій К. різнорідних процесів, що включають синтез і розпад багатьох речовин.

У ядерних органоїдах - хромосомах, в їхньому основному компоненті - , зберігається генетична інформаціяпро будову, властиву організму певного виду. Інше найважливіше властивість ДНК - здатність до самовідтворення, що забезпечує як стабільність спадкової інформації, і її безперервність - передачу наступним поколінням. На обмежених ділянках ДНК, що охоплюють кілька генів, як на матрицях, синтезуються рибонуклеїнові кислоти – безпосередні учасники синтезу білка. Перенесення (транскрипція) коду ДНК відбувається при синтезі інформаційних РНК (РНК).

Синтез білка представляється як зчитування інформації з матриці РНК. У цьому процесі, званому трансляцією, беруть участь транспортні РНК (т-РНК) та спеціальні органоїди – рибосоми, що утворюються в ядерці. Розміри ядерця визначаються переважно потребою клітин у рибосомах; тому особливо велике воно в До., що інтенсивно синтезують білок. Синтез білка - кінцевий результат реалізації функцій хромосом - здійснюється головним чином цитоплазмі.

Білки - ферменти, деталі структур і регулятори різних процесів, включаючи і транскрипцію - визначають у кінцевому рахунку всі сторони життя До., дозволяючи клітинам зберігати свою індивідуальність, незважаючи на оточення, що постійно змінюється. Якщо в бактеріальній К. синтезується близько 1000 різних білків, то майже в кожній з К. людини – понад 10000. Таким чином, різноманітність внутрішньоклітинних процесів у ході еволюції організмів суттєво зростає. Оболонка ядра, що відокремлює його вміст від цитоплазми, складається з двох мембран, пронизаних порами - спеціалізованих ділянок для транспортування деяких з'єднань з ядра в цитоплазму і назад. Інші речовини проходять через мембрани шляхом дифузії чи активного транспорту, що потребує витрат енергії.

Багато процесів відбуваються в цитоплазмі До. за участю мембран ендоплазматичної мережі - основної синтезуючої системи До., а також Гольджі комплексу та . Відмінності мембран різних органоїдів визначаються властивостями білків і ліпідів, що їх утворюють. До деяких мембран ендоплазматичної мережі прикріплено рибосоми; тут відбувається інтенсивний синтез білка. Така гранулярна ендоплазматична мережа особливо розвинена в До., що секретують або інтенсивно оновлюють білок, наприклад у людини в До. печінки, нервових К. До складу інших біологічних мембран, позбавлених рибосом (гладкоконтурна мережа), входять ферменти, що беруть участь у синтезі вуглеводно-білкових та ліпідних комплексів.

У каналах ендоплазматичної мережі можуть тимчасово накопичуватись продукти діяльності клітини. У деяких К. каналами відбувається спрямований транспорт речовин. Перед виведенням із До. речовини концентруються у пластинчастому комплексі (комплексі гольджі). Тут відокремлюються різні включення До., наприклад, секреторні або пігментні гранули, утворюються лізосоми - бульбашки, що містять гідролітичні ферменти і беруть участь у внутрішньоклітинному перетравленні багатьох речовин. Система оточених мембранами каналів, вакуолей та бульбашок представляє одне ціле. Так, ендоплазматична мережа може без перерви переходити в мембрани, що оточують ядро, з'єднуватися з цитоплазматичною мембраною, формувати комплекс Гольджі. Однак ці зв'язки нестабільні. Нерідко, а в багатьох клітинах зазвичай різні мембранні структури роз'єднані та обмінюються речовинами через гіалоплазму.

Енергетика клітини багато в чому залежить від роботи мітохондрій. Число їх коливається в До. різного типу від десятків до тисяч. Наприклад, у печінковій К. людини близько 2 тисяч мітохондрій; їх загальний обсяг не менше 1/5 об'єму К. Зовнішня мембрана мітохондрії відмежовує її від цитоплазми, на внутрішній - відбуваються основні енергетичні перетворення речовин, в результаті яких утворюється сполука, багата на енергію, - аденозинтрифосфорна кислота (АТФ) - універсальний перенос.

Мітохондрії містять ДНК і здатні до самовідтворення; однак автономність мітохондрій відносна, їх репродукція та діяльність залежать від ядра. За рахунок енергії АТФ в До. здійснюються різні синтези, транспорт і виділення речовин, механічна робота, Регулювання процесів і т.д. У розподілі клітин і іноді в їхньому русі беруть участь структури, що мають вигляд трубочок субмікроскопічних розмірів. «Складання» таких структур та їх функціонування залежать від центріолей, за участю яких організується веретено поділу клітини, з чим пов'язане переміщення хромосом та орієнтація осі поділу К. утворень До., будова яких у найпростіших і різних К. багатоклітинних однотипно.

Від позаклітинного середовища клітина відокремлена плазматичною мембраною, через яку відбувається надходження іонів і молекул в До. і виділення їх з До. Відношення поверхні До. до її об'єму зменшується зі збільшенням об'єму, і чим більша До., тим більше утруднені її зв'язки із зовнішнім середовищем . Величина К. не може бути особливо великою. Для живих До. характерний активний транспорт іонів, що вимагає витрати енергії, спеціальних ферментів і, можливо, переносників. Завдяки активному та вибірковому перенесенню в клітинах одних іонів і безперервному видаленню з неї інших створюється різниця концентрацій іонів у До. навколишньому середовищі. Цей ефект може бути обумовлений і зв'язуванням іонів компонентами К. Багато іонів необхідні як активатори внутрішньоклітинних синтезів та як стабілізатори структури органоїдів.

Оборотні зміни співвідношення іонів у клітині та середовищі лежать в основі біоелектричної активності К. - одного з важливих факторів передачі сигналів від однієї К. до іншої (біоелектричні потенціали). Утворюючи вп'ячування, які потім замикаються і відокремлюються як бульбашок всередину До., плазматична мембрана здатна захоплювати розчини великих молекул (піноцитоз) і навіть окремі частинки величиною кілька мкм (фагоцитоз). Так здійснюється харчування деяких До., перенесення речовин через До., захоплення бактерій фагоцитами. З властивостями плазматичної мембрани пов'язані і сили зчеплення, що утримують у багатьох випадках До. один біля одного, наприклад у покривах тіла або внутрішніх органах.

Зчеплення та зв'язок клітин забезпечуються хімічною взаємодієюмембран та спеціальними структурами мембрани – десмосомами.

Розглянута у загальній формі схема будови клітини властива в основних рисах як тваринам, так і рослинним клітинам. Але є і суттєві відмінності в особливостях метаболізму та будови рослинних До. від тварин.

Мал. 3. Різноманітність тварин та рослинних клітин:

(натисніть на картинку для збільшення)

1 - клітина печінки аксолотля, у цитоплазмі - червоні мітохондрії та фіолетові білкові включення, в ядрі - червоне ядерце та сині глибки хроматину; 2 - хроматофор аксолотлю, заповнений гранулами пігменту; 3 – еритроцити жаби; 4 - клітина Пуркіне мозочка щура; 5 – клітина водорості спірогіри.

Клітини рослин

Поверх плазматичної мембрани рослинні клітини покриті, як правило, твердою зовнішньою оболонкою (вона може бути відсутнім лише у статевих К.), що складається у більшості рослин головним чином з полісахаридів: целюлози, пектинових речовин і геміцелюлоз, а у грибів і деяких водоростей - з хітину. Оболонки забезпечені порами, якими з допомогою виростів цитоплазми сусідні До. пов'язані друг з одним. Склад і будова оболонки змінюються в міру зростання та розвитку К. Часто у клітин, що припинили ріст, оболонка просочується лігніном, кремнеземом або іншою речовиною, що робить її міцнішою.

Оболонки До. визначають механічні властивостірослини. Деякі рослинні тканини відрізняються особливо товстими і міцними стінками, що зберігають свої скелетні функції після загибелі До. Диференційовані рослинні До. , алкалоїди, амінокислоти, білки, а також запас води. У вакуолях можуть відкладатися поживні речовини.

У цитоплазмі рослинної клітини є спеціальні органоїди – пластиди; лейкопласти (в них часто відкладається крохмаль), хлоропласти (містять переважно хлорофіл і здійснюють фотосинтез) та хромопласти (містять пігменти з групи каротиноїдів). Пластиди, як і мітохондрії, здатні до самовідтворення. Комплекс Гольджі в рослинній До. представлений розсіяними по цитоплазмі диктіосомами.

Мал. 4. Внутрішня будова рослинної клітини

(натисніть на картинку для збільшення)

Мал. 5. Схема будови клітини освітньої тканини (меристеми) рослини:

(натисніть на картинку для збільшення)

1 – клітинна стінка; 2 – плазмодесми; 3 – плазматична мембрана; 4 – ендоплазматична мережа; 5 – вакуолі; 6 – рибосоми; 7 - мітохондрії; 8 - пластиду; 9 – комплекс Гольджі; 10 – оболонка ядра; 11 - пори в ядерній оболонці; 12 – хроматин; 13 - ядерце.

Одноклітинні організми

Вивчення найпростіших представляє великий інтерес для з'ясування можливостей філогенезу клітин: еволюційні зміни організму протікають у них на клітинному рівні. На відміну від найпростіших та К. багатоклітинних організмів, бактерії, синьозелені водорості, актиноміцети не мають оформленого ядра та хромосом. Їхній генетичний апарат, називається нуклеоїдом, представлений нитками ДНК і не оточений оболонкою.

Ще більше відрізняються від клітин багатоклітинних організмів і від найпростіших, у яких відсутні основні, необхідні обміну речовин ферменти. Тому віруси можуть зростати і розмножуватися лише проникаючи в До. і використовуючи їх ферментні системи.

Мал. 6. Різноманітність тварин та рослинних клітин:

(натисніть на картинку для збільшення)

1 – клітини нирки жаби, видно мітохондрії; 2 – чутлива клітина спинномозкового ганглія людини, видно комплекс Гольджі; 3 – мегакаріоцит з кісткового мозку людини; 4 - клітина з підшкірної клітковини щура; 5 - клітини людини, видно комплекс Гольджі та секреторні гранули; 6 – нейтрофільний лейкоцит людини; 7 – гладка м'язова клітина кишечника людини; 8 - опасисті клітини в пухкій сполучній тканині щура; 9 – еритроцити людини; 10 – еритроцити верблюда; 11 - мала та велика пірамідальні клітини кори головного мозку людини; 12 – еритроцити курки; 13 - клітина волоска тичинкової нитки традесканції; 14 - клітини листа елодеї; 15 - клітина плоду конвалії; 16 – еритроцити свині.

Спеціальні функції клітин

У процесі еволюції багатоклітинних виник поділ функцій між клітинами, що призвело до розширення можливостей пристосування тварин і рослин до умов середовища, що змінюються. Відмінності, що закріпилися, у формі До., їх розмірах і деяких сторонах метаболізму реалізуються в процесі індивідуального розвитку організму. Основний прояв розвитку - диференціювання До., їх структурна та функціональна спеціалізація.

Диференційовані клітини мають такий самий набір хромосом, як і запліднена яйцеклітина. Це доводиться пересадженням ядра диференційованої К. в попередньо позбавлену ядра яйцеклітину, після чого може розвиватися повноцінний організм. Таким чином, відмінності між диференційованими До., мабуть, зумовлюються різними співвідношеннями активних та неактивних генів, кожен з яких кодує біосинтез певного білка.

Судячи зі складу білків, у диференційованих До. активна (здатна до транскрипції) лише невелика частина (близько 10%) генів, властивих До. даного виду організмів. Серед них лише деякі відповідальні за спеціальну функцію До., інші забезпечують загальноклітинні функції. Так, в м'язових клітинах активні гени, що кодують структуру скоротливих білків, в еритроїдних К. - гени, що кодують біосинтез і т.д. Однак у кожній До. повинні бути активні гени, що визначають біосинтез речовин і структур, необхідних для всіх До., наприклад, ферментів, що беруть участь в енергетичних перетвореннях речовин.

У процесі спеціалізації До. окремі загальноклітинні функції можуть розвиватися особливо сильно. Так, у залізистих До. найбільше виражена синтетична активність, м'язові – найбільш скоротильні, – найбільш збудливі. У вузькоспеціалізованих клітинах виявляються структури, характерні лише для цих До. (наприклад, у тварин - міофібрили м'язів, тонофібрили та вії деяких покривних До., нейрофібрили нервових До., джгутики у найпростіших або сперматозоїдів багатоклітинних організмів). Іноді спеціалізація супроводжується втратою деяких властивостей (наприклад, нервові К. втрачають здатність до розмноження; ядра К. кишкового епітелію ссавців не можуть у зрілому стані синтезувати РНК; зрілі ссавців позбавлені ядра).

Виконання важливих організму функцій включає іноді загибель клітин. Так, К. епідермісу поступово ороговевают і гинуть, але залишаються деякий час в пласті, оберігаючи тканини, що підлягають від пошкодження і . У сальних залозах К. поступово перетворюються на краплі, що використовується організмом або виділяється.

Для виконання деяких тканинних функцій До. утворюють неклітинні структури. Основні шляхи їх утворення – секреція чи перетворення компонентів цитоплазми. Так, значна за обсягом частина підшкірної клітковини, хряща та кістки становить проміжну речовину - похідну К. сполучної тканини. Клітини живуть у рідкому середовищі (плазмі крові ), що містить білки, цукру та інші речовини, що виробляються різними клітинами організму.

Клітини епітелію, що утворюють пласт, оточені тонким прошарком дифузно розподілених речовин, головним чином глікопротеїдів (так званий цемент, або надмембранний компонент). Зовнішні покриви членистоногих та раковини молюсків – також продукти виділення До.

Взаємодія спеціалізованих клітин – необхідна умова життя організму і нерідко самих цих К. (гістологія). Позбавлені зв'язків один з одним, наприклад у культурі, До. швидко втрачають особливості властивих їм спеціальних функцій.

Мал. 7. Загальний виглядепітеліальної клітини тварини при різному збільшенні:

(натисніть на картинку для збільшення)

а - оптичний мікроскоп; б – при малому збільшенні електронного мікроскопа; в – при великому збільшенні.

Структури ядра: 1 - ядерце; 2 – хроматин (ділянки хромосом); 3 – ядерна оболонка.

Структури цитоплазми: 4 – рибосоми; 5 – гранулярна (покрита рибосомами) ендоплазматична мережа; 6 – гладкоконтурна мережа; 7 – комплекс Гольджі; 8 - мітохондрії; 9 - мультивезикулярні (багатопухирцеві) тіла; 10 – секреторні гранули; 11 – жирові включення; 12 – плазматична мембрана; 13 – десмосома.

Розподіл клітин

В основі здатності клітин до самовідтворення лежать унікальна властивість ДНК самокопіюватися і строго рівноцінний поділ репродукованих хромосом. В результаті поділу утворюються дві клітини, ідентичні вихідній за генетичними властивостями та з оновленим складом ядра та цитоплазми. Процеси самовідтворення хромосом, їх поділу, утворення двох ядер і поділу цитоплазми розділені в часі, складаючи в сукупності мітотичний цикл К. У разі, якщо після поділу К. починає готуватися до наступного поділу, мітотичний цикл збігається з життєвим цикломОднак у багатьох випадках після розподілу (а іноді перед ним) До. виходять з мітотичного циклу, диференціюються і виконують в організмі ту чи іншу спеціальну функцію. Склад таких До. може оновлюватися рахунок поділів малодиференційованих До. У деяких тканинах і диференційовані До. здатні повторно входити в мітотичний цикл.

У нервовій тканині диференційовані клітини не діляться; багато хто з них живе так само довго, як організм в цілому, тобто в людини - кілька десятків років. При цьому ядра нервових К. не втрачають здатності до поділу: пересаджені в цитоплазму клітин, ядра нейронів синтезують ДНК і діляться. Досліди із клітинами-гібридами показують вплив цитоплазми на прояв ядерних функцій. Неповноцінна підготовка до поділу запобігає мітозу або спотворює його перебіг. Так, у деяких випадках не відбувається поділу цитоплазми і утворюється двоядерна К. Багаторазове розподіл ядер в К., що не ділиться, призводить до появи багатоядерних К. або складних надклітинних структур (симпластів), наприклад у поперечнополосатих м'язах.

Іноді репродукція клітин обмежується відтворенням хромосом, і утворюється поліплоїдна До., що має подвоєний (порівняно з вихідною До.) набір хромосом. Поліплоїдизація призводить до посилення синтетичної активності, збільшення розмірів та маси К.

Мал. 8. Різноманітність клітин вищих рослин:

(натисніть на картинку для збільшення)

а б - меристематичні клітини; в - крохмалоносна клітина із запасає паренхіми; г - клітина; д - двоядерна клітина секреторного шару пилкового гнізда; е – клітина асиміляційної тканини листа з хлоропластами; ж - член ситовидної трубки з клітиною-супутницею; з - кам'яниста клітина; і - членик.

Оновлення клітин

Для тривалої роботи кожній клітині необхідне відновлення структур, що зношуються, як і ліквідація пошкоджень До., викликаних зовнішніми впливами. Відновлювальні процеси, характерні для всіх До., пов'язані зі змінами проникності плазматичної мембрани та супроводжуються посиленням внутрішньоклітинних синтезів, насамперед синтезу білка. У багатьох тканинах стимуляція відновлювальних процесів призводить до репродукції генетичного апарату та поділу К.; це властиво, наприклад, покривам або кровотворній системі. Процеси внутрішньоклітинного оновлення у цих тканинах виражені слабо, їх До. живуть порівняно недовго (наприклад, До. кишкового покриву ссавців – лише кілька діб). Максимальної виразності внутрішньоклітинні відновлювальні процеси досягають в клітинних популяціях, що не діляться або слабоділяться, наприклад в нервових клітинах. Показником досконалості процесів внутрішнього оновлення До. є тривалість їхнього життя; для багатьох нервових До. вона збігається із тривалістю життя всього організму.

Мал. 9. Клітини щитовидної залози щура з включеннями (збільшено у 18000 разів):

(натисніть на картинку для збільшення)

Умовні позначення: 1 – ядро, 2 – ядерна оболонка, 3 – клітинна оболонка, 4 – ендоплазматична мережа, 5 – мітохондрії, 6 – комплекс Гольджі, 7 – щільні тіла, 8 – рибосоми.

Мутації клітин

Зазвичай процес відтворення ДНК відбувається без відхилень, генетичний кодзалишається незмінним, що забезпечує синтез однієї й тієї ж набору білків у багатьох клітинних поколінь. Однак у поодиноких випадкахможе статися мутація – часткова зміна структури гена. Кінцевий її ефект – зміна властивостей білків, що кодуються мутантними генами. Якщо при цьому торкаються важливі ферментні системи, властивості клітини, а іноді і всього організму суттєво змінюються. Так, мутація одного з генів, що контролюють синтез гемоглобіну, призводить до тяжкого захворювання. Природний вибір корисних мутацій - важливий механізм еволюції.

Мал. 10. Спеціалізована форма мембран (пористі пластинки) у цитоплазмі дозріваючої яйцеклітини севрюги (збільшено у 35000 разів):

(натисніть на картинку для збільшення)

Умовні позначення: 5 – мітохондрії, 9 – пористі пластинки.

Регулювання функцій клітин

Основний механізм регуляції внутрішньоклітинних процесів пов'язаний із різними впливами на ферменти – високо специфічні каталізатори біохімічних реакцій. Регуляція може здійснюватися на генетичному рівні, коли визначається склад ферментів або кількість того чи іншого ферменту К. В останньому випадку регуляція може відбуватися і на рівні трансляції. Інший тип регуляції - вплив сам фермент, у результаті може відбуватися як гальмування, і стимуляція його активності. Структурний рівень регуляції - впливом геть складання клітинних структур: мембран, рибосом тощо. Конкретними регуляторами внутрішньоклітинних процесів можуть бути нервові впливи, гормони, спеціальні речовини, що виробляються всередині К. або навколишніми клітинами (особливо білки), або самі продукти реакцій. В останньому випадку дія здійснюється за принципом зворотного зв'язку, коли продукт реакції впливає на активність ферменту - каталізатора цієї реакції. Регуляція може здійснюватися через транспорт попередників та іонів, вплив на матричний синтез (РНК, полісоми, ферменти синтезу), зміна форми регульованого ферменту.

Організація та регулювання функцій клітини на молекулярному рівні визначають такі властивості живих систем, як просторова компактність та енергетична економічність. Важлива властивість багатоклітинних організмів – надійність – багато в чому залежить від множинності (взаємозамінності) До. кожного функціонального типу, а також від можливості їх заміни внаслідок розмноження До. та оновлення компонентів кожної До.

В використовуються дії на клітини для лікування та . Багато лікарські речовинизмінюють активність певних До. Так, транквілізатори та болезаспокійливі речовини знижують інтенсивність діяльності нервових До., а стимулятори її посилюють. Деякі речовини стимулюють скорочення м'язових судин, інші - матки.

Умовні позначення: 5 – мітохондрії, 10 – міофібрили.

Мал. 12. Ділянки двох клітин щитовидної залози щура (збільшено у 30000 разів):

(натисніть на картинку для збільшення)

Умовні позначення: 3 – клітинна оболонка, 4 – ендоплазматична мережа, 5 – мітохондрії, 6 – комплекс Гольджі.

Детальніше про клітини читайте у літературі:

• Микола Костянтинович Кольцов., Організація клітини, М. – Л., 1936;
• Едмунд Вільсон., Клітина та її роль у розвитку та спадковості, переклад з англійської, т. 1 - 2, М. - Л., 1936 - 1940;
• Дмитро Миколайович Насонов та Володимир Якович Александров., Реакція живої речовини на зовнішні впливи, М. – Л., 1940;
• Борис Васильович Кедровський., Цитологія білкових синтезів у тваринній клітці, Москва, 1959;
• Мезія Д., Мітоз та фізіологія клітинного поділу, пров. з англ., М., 1963;
• Посібник з цитології, т. 1 - 2, М. - Л., 1965 - 66;
• Всеволод Якович Бродський., Трофіка клітини, М., 1966;
• Жива клітина, [Збірник статей], переклад з англійської, М., 1966;
• Де Робертіс Е., Новінський Ст, Саес Ф., Біологія клітини, пров. з англ., М., 1967;
• Юрій Маркович Васильєв та Андрій Георгійович Маленков., Клітинна поверхня та реакції клітин, Л., 1968;
• Йосип Олександрович Алов, Брауде А. І., Аспіз М. Є., Основи функціональної морфології клітини, 2 видання, М., 1969;
• Леві А., Сікевіц Ф., Структура та функції клітини, пров. з англ., М., 1971;
• Handbook of molecular cytology, ed. A. Lima-de-Faria, Amst., 1969.

Тест з біології Розмаїття живого та наука систематика для учнів 7 класу. Тест включає 2 варіанти, кожен варіант складається з 2 частин (частина А і частина Б). У частині А – 11 питань у частині Б – 6 питань.

Завдання А - базового рівняскладності
Завдання Б - підвищеного рівня складності

1 варіант

А1.Всі живі організми складаються з

1) клітин
2) тканин
3) міжклітинної речовини
4) систем органів

А2.Як самостійний організм існує клітина

1) шкірки листа
2) бактеріальна
3) м'язового волокна
4) кореневого чохлика

А3.Живий організм є

1) об'єднання живих клітин
2) сукупність покривних та провідних тканин
3) одну систему органів
4) узгоджену систему клітин, тканин, органів

А4.Подібні за будовою та фізіологічними особливостями особини утворюють

1) організм
2) біосферу
3) вигляд
4) лісова спільнота

А5.Спільнота тварин і рослин-організмів, що живуть спільно на лузі і взаємодіють між собою, називають

1) населення
2) біоценоз
3) біосфера
4) вигляд

А6.Грунт, що входить у біосферу, є

1) жива речовина
2) закосова речовина
3) біокосна речовина
4) неорганічна речовина

А7.Процес створення людиною сортів культурних рослин називається

1) штучний відбір
2) природний відбір
3) боротьба існування
4) спадковість

А8.Внаслідок природного відбору в природі виживають

1) тільки найпростіші тварини
2) особини, пристосовані до умов середовища
3) усі квіткові рослини
4) корисні для людини особини

А9.Класифікацією, або розподілом організмів за групами на основі їх подібності та спорідненості, займається біологічна наука

1) система тика
2) анатомія
3) екологія
4) цитологія

А10.Найменшою систематичною одиницею класифікації живих організмів прийнято вважати

1) рід
2) вигляд
3) загін
4) царство

А11.Неклітинну будову мають організми

1) гриби
2) бактерії
3) віруси
4) тварини

Б1.

А. Існують види, у яких організм складається із однієї клітини.
Б. Бактерія - одна з найскладніших клітин.

1) Правильно лише А
2) Правильно лише Б
3) Вірні обидва судження
4) Невірні обидва судження

Б2.Чи вірні такі твердження?

А. Природний відбір особин у природі веде до утворення нових видів.
Б. Боротьба існування відбувається лише між тваринами.

1) Правильно лише А
2) Правильно лише Б
3) Вірні обидва судження
4) Невірні обидва судження

Б3.Чи вірні такі твердження?

А. Близькоспоріднені види тварин поєднують у рід.
Б. Усього розрізняють два царства живої природи: рослини та тварини.

1) Правильно лише А
2) Правильно лише Б
3) Вірні обидва судження
4) Невірні обидва судження

Б4.Виберіть три правильні твердження. Рівні організації живої матерії, які беруть участь в утворенні організму багатоклітинної тварини, - це

1) клітинний
2) видовий
3) тканинний
4) органний
5) біоценотичний
6) біосферний

Б5.Установіть послідовність рівнів організації живої матерії, починаючи з клітини.

1) клітина
2) організм
3) тканина
4) біосфера
5) вигляд
6) біоценоз

Б6.Установіть послідовність систематичних категорій, починаючи з найменшої.

1) рід
2) царство
3) клас
4) вигляд

2 варіант

А1.Клітина являє собою окремий організм у

1) найпростішої тварини
2) квіткової рослини
3) капелюшкового гриба
4) земноводної тварини

А2.Клітини, будова та функції яких подібні, утворюють

1) організм жаби
2) стебло дерева
3) провідну тканину рослини
4) внутрішні органи риби

А3.У природі самостійно існувати не може

1) бактеріальна клітина
2) найпростіша тварина
3) плавець риби
4) одноклітинна водорість

А4.Група особин із представників одного виду, що займає певну територію, це

1) вигляд
2) населення
3) тваринні ліси
4) рослини заливного лугу

А5.Оболонка Землі, заселена живими організмами, це

1) населення
2) біоценоз
3) біосфера
4) атмосфера

А6.Гриби є речовиною біосфери

1) живе
2) відстале
3) біокосне
4) органічне

А7.На основі спадкової мінливості людина створює

1) види безхребетних тварин
2) породи свійських тварин
3) види квіткових рослин
4) органи хребетних тварин

А8.У природі у процесі боротьби за існування відбувається

1) штучний відбір
2) природний відбір
3) утворення порід свійських тварин
4) утворення сортів культурних рослин

А9.Першу природну класифікацію видів створив

1) К. Лінней
2) Ч. Дарвін
3) Арістотель
4) Теофраст

А10.Сукупність подібних за будовою особин, які займають загальну територію, що вільно схрещуються між собою і дають плідне потомство, називають

1) рід
2) вигляд
3) загін
4) клас

А11.Усі рослини, що населяють Землю, об'єднують у систематичну групу

1) сімейство
2) загін
3) тип
4) царство

Б1.Чи вірні такі твердження?

А. Клітина одноклітинної тварини здатна здійснювати всі процеси життєдіяльності.
Б. Цілісний організм тварини - це сукупність окремих органів.

1) Правильно лише А
2) Правильно лише Б
3) Вірні обидва судження
4) Невірні обидва судження

Б2.Чи вірні такі твердження?

А. Боротьба існування є однією з рушійних сил еволюції.
Б. Індивідуальна спадкова мінливістьпритаманна всім живим організмам.

1) Правильно лише А
2) Правильно лише Б
3) Вірні обидва судження
4) Невірні обидва судження

Б3.Чи вірні такі твердження?

А. В основу сучасної систематики організмів покладено спільність їх будови та походження.
Б. У систематиці прийнято розрізняти чотири царства живої природи.

1) Правильно лише А
2) Правильно тільки
3) Вірні обидва судження
4) Невірні обидва судження

Б4.Виберіть три правильні твердження. Біосфера як жива оболонкаЗемлі включає

1) жива речовина
2) біокосна речовина
3) ядро
4) мантію
5) закосова речовина
6) магму в надрах вулкана

Б5.Встановіть послідовність рівнів організації живої матерії, починаючи з біосфери.

1) біосфера
2) організм
3) вигляд
4) орган
5) клітина
6) біоценоз

Б6.Встановіть послідовність систематичних категорій, починаючи з найбільшою.

1) загін
2) вигляд
3) царство
4) клас

Відповіді на тест з біології Розмаїття живого та наука систематика
1 варіант
А1. 1
А2. 2
А3. 4
А4. 3
А5. 2
А6. 3
А7. 1
А8. 2
А9. 1
А10. 2
А11. 3
Б1. 1
Б2. 1
Б3. 1
Б4. 134
Б5. 132564
Б6. 4132
2 варіант
А1. 1
А2. 3
А3. 3
А4. 2
А5. 3
А6. 1
А7. 2
А8. 2
А9. 2
А10. 2
А11. 4
Б1. 1
Б2. 3
Б3. 3
Б4. 125
Б5. 163245
Б6. 3412

Різноманіття живого та наука систематика

ВАРІАНТ 1

А1.Всі живі організми складаються з

1) клітин

3) міжклітинної речовини

4) систем органів

А2.Як самостійний організм існує клітина

1) шкірки листа

2) бактеріальна

3) м'язового волокна

4) кореневого чохлика

АЗ.Живий організм є

1) об'єднання живих клітин

2) сукупність покривних та провідних тканин

3) одну систему органів

4) узгоджену систему клітин, тканин, органів

А4.Подібні за будовою та фізіологічними особливостями особини утворюють

1) організм

2) біосферу

3) вигляд

4) лісова спільнота

А5.Спільнота тварин і рослин - організмів, що живуть спільно на лузі і взаємодіють між собою, називають

1) населення

2) біоценоз

3) біосфера

А6.Грунт, що входить у біосферу, є

1) жива речовина

2) закосова речовина

3) біокосна речовина

4) неорганічна речовина

А7.Процес створення людиною сортів культурних рослин називається

1) штучний відбір

2) природний відбір

3) боротьба існування

4) спадковість

А8.Внаслідок природного відбору в природі виживають

1) тільки найпростіші тварини

2) особини, пристосовані до умов середовища

3) усі квіткові рослини

4) корисні для людини особини

А9.Класифікацією, або розподілом організмів за групами на основі їх подібності та спорідненості, займається біологічна наука

1) систематика

2) анатомія

3) екологія

4) цитологія

А10.Найменшою систематичною одиницею класифікації живих організмів прийнято вважати

2) вигляд

4) царство

А11.Неклітинну будову мають організми

2) бактерії

3) віруси

4) тварини

Б1.

А. Існують види, у яких організм складається із однієї клітини.

Б. Бактерія - одна з найскладніших клітин.

1) Правильно лише А

2) Правильно лише Б

3) Вірні обидва судження

4) Невірні обидва судження

Б2.Чи вірні такі твердження?

А. Природний відбір особин у природі веде до утворення нових видів.

Б. Боротьба існування відбувається лише між тваринами.

1) Правильно лише А

2) Правильно лише Б

3) Вірні обидва судження

4) Невірні обидва судження

БЗ.Чи вірні такі твердження?

А. Близькоспоріднені види тварин поєднують у рід.

Б. Усього розрізняють два царства живої природи: рослини та тварини.

1) Правильно лише А

2) Правильно лише Б

3) Вірні обидва судження

4) Невірні обидва судження

Б4.Виберіть три правильні твердження. Рівні організації живої матерії, які беруть участь в утворенні організму багатоклітинної тварини, - це

1) клітинний

2) видовий

3) тканинний

4) органний

5) біоценотичний

6) біосферний

Б5.Встановіть послідовність рівнів організації живої матерії, починаючи з клітини.

2) організм

4) біосфера

6) біоценоз

Відповідь: 1-3-2-5-6-4

Б6.Встановіть послідовність систематичних категорій, починаючи з найменшої.

2) царство

Відповідь: 4-1-3-2

ВАРІАНТ 2

У кожному завданні виберіть одну правильну відповідь із чотирьох запропонованих.

А1.Клітина являє собою окремий організм у

1) найпростішої тварини

2) квіткової рослини

3) капелюшкового гриба

4) земноводної тварини

А2.Клітини, будова та функції яких подібні, утворюють

1) організм жаби

2) стебло дерева

3) провідну тканину рослини

4) внутрішні органи риби

АЗ.У природі самостійно існувати не може

1) бактеріальна клітина

2) найпростіша тварина

3) плавець риби

4) одноклітинна водорість

А4.Група особин із представників одного виду, що займає певну територію, це

2) населення

3) тваринні ліси

4) рослини заливного лугу

А5.Оболонка Землі, заселена живими організмами, це

1) населення

2) біоценоз

3) біосфера

4) атмосфера

А6.Гриби є речовиною біосфери

1) живе

3) біокосне

4) органічне

А7.На основі спадкової мінливості людина створює

1) види безхребетних тварин

2) породи свійських тварин

3) види квіткових рослин

4) органи хребетних тварин

А8.У природі у процесі боротьби за існування відбувається

1) штучний відбір

2) природний відбір

3) утворення порід свійських тварин

4) утворення сортів культурних рослин

А9.Першу природну класифікацію видів створив

1) К. Лінней

2) Ч. Дарвін

3) Арістотель

4) Теофраст

А10.Сукупність подібних за будовою особин, що займають загальну територію, вільно схрещуються між собою і дають плідне потомство, називають

2) вигляд

4) клас

А11.Усі рослини, що населяють Землю, об'єднують у систематичну групу

1) сімейство

4) царство

Б1.Чи вірні такі твердження?

А. Клітина одноклітинної тварини здатна здійснювати всі процеси життєдіяльності.

Б. Цілісний організм тварини – це сукупність окремих органів.

1) Правильно лише А

2) Правильно лише Б

3) Вірні обидва судження

4) Невірні обидва судження

Б2.Чи вірні такі твердження?

А. Боротьба існування є однією з рушійних сил еволюції.

Б. Індивідуальна спадкова мінливість властива всім живим організмам.

1) Правильно лише А

2) Правильно лише Б

3) Вірні обидва судження

4) Невірні обидва судження

БЗ.Чи вірні такі твердження?

А. В основу сучасної систематики організмів покладено спільність їх будови та походження.

Б. У систематиці прийнято розрізняти чотири царства живої природи.

1) Правильно лише А

2) Правильно лише Б

3) Вірні обидва судження

4) Невірні обидва судження

Б4.Виберіть три правильні твердження. Біосфера як жива оболонка Землі включає

1) жива речовина

2) біокосна речовина

5) закосова речовина

6) магму в надрах вулкана

Б5.Встановіть послідовність рівнів організації живої матерії, починаючи з біосфери.

Клітина

елементарна жива система, здатна до самостійного існування, самовідтворення та розвитку; основа будови та життєдіяльності всіх тварин та рослин. існують і як самостійні організми (див. Найпростіші), та у складі багатоклітинних організмів (тканинні До.). Термін "К." запропонований англійським мікроскопістом Р. Гуком (1665). - предмет вивчення особливого розділу біології - цитології. Систематичне вивчення До. почалося лише 19 в. Однією з найбільших наукових узагальнень на той час була Клітинна теорія , стверджувала єдність будови всієї живої природи. Вивчення життя на клітинному рівні є основою сучасних біологічних досліджень.

У будові та функціях кожної До. виявляються ознаки, загальні всім К., що відбиває єдність їх походження з первинних органічних комплексів. Приватні особливості різних До. - результат їхньої спеціалізації в процесі еволюції. Так, всі До. подібно регулюють обмін речовин, подвоюють і використовують свій спадковий матеріал, одержують та утилізують енергію. У той самий час різні одноклітинні організми (амеби, інфузорії тощо.) сильно різняться розмірами, формою, поведінкою. Не менш різко відрізняються До. багатоклітинних організмів. Так, у людини є лімфоїдні К. – невеликі (діаметром близько 10 мкм) округлі До., що беруть участь в імунологічних реакціях, і нервові До., частина яких має відростки завдовжки більше метра; ці До. здійснюють основні регуляторні функції в організмі.

Методи дослідження.Першим цитологічним методом була мікроскопія живих К. Сучасні варіанти прижиттєвої (вітальної) світлової мікроскопії - фазово-контрастна, люмінесцентна, інтерференційна та ін. - дозволяють вивчати форму До. та загальну будову деяких її структур, рух До. та їх поділ. Деталі будови До. виявляються лише після спеціального контрастування, що досягається забарвленням убитої До. Новий етап вивчення структури До. - електронна мікроскопія, що дає значно більший дозвіл структур До. в порівнянні зі світловою мікроскопією (див. Роздільна здатність оптичних приладів). Хімічний склад До. вивчається цито-і гістохімічними методами, що дозволяють з'ясувати локалізацію та концентрацію речовин у клітинних структурах, інтенсивність синтезу речовин та їх переміщення до До. (див. Гістохімія). Цитофізіологічні методи дозволяють вивчати функції До., наприклад, збудження, секрецію. Авторадіографія , Мікроскопічна техніка Цитофотометрія.

Загальні властивостіклітин.У кожній До. розрізняють дві основні частини - Ядро і цитоплазму, в яких, у свою чергу, можна виділити структури, що розрізняються за формою, розмірами, внутрішньою будовою, хімічними властивостями і функціями. Одні з них - так звані органоїди - життєво необхідні До. і виявляються у всіх До. Інші - продукти активності До., що становлять тимчасові освіти. У спеціалізованих структурах здійснюється поділ різних біохімічних функцій, що сприяє здійсненню в одній і тій К. різнорідних процесів, що включають синтез і розпад багатьох речовин.

В ядерних органоїдах - хромосомах, в їхньому основному компоненті - ДНК, зберігається генетична інформація про будову білків, властивих організму певного виду (див. Ген , генетичний код). Інше найважливіше властивість ДНК - здатність до самовідтворення, що забезпечує як стабільність спадкової інформації, і її безперервність - передачу наступним поколінням. На обмежених ділянках ДНК, що охоплюють кілька генів, як на матрицях, синтезуються рибонуклеїнові кислоти – безпосередні учасники синтезу білка. Перенесення (Транскрипція) коду ДНК відбувається під час синтезу інформаційних РНК (і-РНК). Синтез білка представляється як зчитування інформації з матриці РНК. У цьому процесі, званому трансляцією, беруть участь транспортні РНК і спеціальні органоїди - Рибосоми, що утворюються в ядерці. Розміри ядерця визначаються переважно потребою До. в рибосомах; тому особливо велике воно в До., що інтенсивно синтезують білок. Синтез білка - кінцевий результат реалізації функцій хромосом - здійснюється головним чином цитоплазмі. Білки - ферменти, деталі структур і регулятори різних процесів, включаючи і транскрипцію - визначають в кінцевому рахунку всі сторони життя До., дозволяючи До. зберігати свою індивідуальність, незважаючи на оточення, що постійно змінюється. Якщо в бактеріальній К. синтезується близько 1000 різних білків, то майже в кожній з К. людини – понад 10000. Таким чином, різноманітність внутрішньоклітинних процесів у ході еволюції організмів суттєво зростає. Оболонка ядра, що відокремлює його вміст від цитоплазми, складається з двох мембран, пронизаних порами - спеціалізованих ділянок для транспортування деяких з'єднань з ядра в цитоплазму і назад. Інші речовини проходять через мембрани шляхом дифузії чи активного транспорту, що потребує витрат енергії. Багато процесів відбуваються в цитоплазмі К. за участю мембран ендоплазматичної мережі. - основний синтезуючої системи До., а також Гольджі комплекс а і мітохондрій. Відмінності мембран різних органоїдів визначаються властивостями білків і ліпідів, що їх утворюють. До деяких мембран ендоплазматичної мережі прикріплено рибосоми; тут відбувається інтенсивний синтез білка. Така гранулярна ендоплазматична мережа особливо розвинена в До., що секретують або інтенсивно оновлюють білок, наприклад у людини в До. печінки, підшлункової залози, нервових К. До складу інших біологічних мембран, позбавлених рибосом (гладкоконтурна мережа), входять ферменти, що беруть участь у синтезі вуглеводно-білкових та ліпідних комплексів. У каналах ендоплазматичної мережі можуть тимчасово накопичуватись продукти діяльності К.; у деяких К. каналами відбувається спрямований транспорт речовин. Перед виведенням з До. речовини концентруються в пластинчастому комплексі (комплекс Гольджі). Тут відокремлюються різні включення До., наприклад, секреторні або пігментні гранули, утворюються Лізосоми - бульбашки, що містять гідролітичні ферменти та беруть участь у внутрішньоклітинному перетравленні багатьох речовин. Система оточених мембранами каналів, вакуолей та бульбашок представляє одне ціле. Так, ендоплазматична мережа може без перерви переходити в мембрани, що оточують ядро, з'єднуватися з цитоплазматичною мембраною, формувати комплекс Гольджі. Однак ці зв'язки нестабільні. Нерідко, а в багатьох До. зазвичай різні мембранні структури роз'єднані та обмінюються речовинами через гіалоплазму. Енергетика До. багато в чому залежить від роботи мітохондрій. Число їх коливається в До. різного типу від десятків до тисяч. Наприклад, у печінковій К. людини близько 2 тис. мітохондрій; їх загальний обсяг не менше 1/5 об'єму К. Зовнішня мембрана мітохондрії відмежовує її від цитоплазми, на внутрішній - відбуваються основні енергетичні перетворення речовин, в результаті яких утворюється сполука, багата на енергію, - аденозинтрифосфорна кислота (АТФ) - універсальний перенос. Мітохондрії містять ДНК і здатні до самовідтворення; однак автономність мітохондрій відносна, їх репродукція та діяльність залежать від ядра. За рахунок енергії АТФ в До. здійснюються різні синтези, транспорт і виділення речовин, механічна робота, регуляція процесів і т.д. У розподілі До. і іноді в їхньому русі беруть участь структури, що мають вигляд трубочок субмікроскопічних розмірів. «Складання» таких структур та їх функціонування залежать від центріолей, за участю яких організується Веретено поділу клітини, з чим пов'язане переміщення хромосом та орієнтація осі поділу К. Базальні тільця – похідні центріолей – необхідні для побудови та нормальної роботи джгутиків вій - локомоторних і чутливих утворень До., будова яких у найпростіших і в різних До. багатоклітинних однотипно.

Від позаклітинного середовища До. відокремлена плазматичною мембраною, через яку відбувається надходження іонів і молекул в До. і виділення їх з До. Відношення поверхні До. до її обсягу зменшується зі збільшенням обсягу, і чим більша До. середовищем. Величина К. не може бути особливо великою. Для живих До. характерний активний транспорт іонів, що вимагає витрати енергії, спеціальних ферментів і, можливо, переносників. Завдяки активному та вибірковому перенесення в До. одних іонів і безперервному видаленню з неї інших створюється різниця концентрацій іонів у До. та навколишньому середовищі. Цей ефект може бути обумовлений і зв'язуванням іонів компонентами К. Багато іонів необхідні як активатори внутрішньоклітинних синтезів та як стабілізатори структури органоїдів. Оборотні зміни співвідношення іонів у До. і середовищі лежать в основі біоелектричної активності До. - одного з важливих факторів передачі сигналів від однієї До. до іншої (див. Біоелектричні потенціали). Утворюючи вп'ячування, які потім замикаються і відокремлюються у вигляді бульбашок всередину До., плазматична мембрана здатна захоплювати розчини великих молекул (Піноцитоз) або навіть окремі частинки завбільшки мкм(Фагоцитоз). Так здійснюється харчування деяких До., перенесення речовин через До., захоплення бактерій фагоцитами. З властивостями плазматичної мембрани пов'язані і сили зчеплення, що утримують у багатьох випадках До. один біля одного, наприклад, у покривах тіла або внутрішніх органах. Зчеплення і зв'язок До. забезпечуються хімічною взаємодією мембран та спеціальними структурами мембрани – десмосомами.

Розглянута в загальній формі схема будови До. властива в основних рисах як тваринам, так і рослинним До.. Але є й суттєві відмінності в особливостях метаболізму та будови рослинних До. від тварин.

Клітини рослин. Поверх плазматичної мембрани рослинні До. покриті, як правило, твердою зовнішньою оболонкою (вона може бути відсутнім лише у статевих До.), що складається у більшості рослин головним чином з полісахаридів: целюлози, пектинових речовин і геміцелюлоз, а у грибів і деяких водоростей - з хітину . Оболонки забезпечені порами, якими з допомогою виростів цитоплазми сусідні До. пов'язані друг з одним. Склад і будова оболонки змінюються в міру зростання та розвитку До. Часто у До., які припинили зростання, оболонка просочується лігніном, кремнеземом або іншою речовиною, яка робить її міцнішою. Оболонки До. визначають механічні властивості рослини. Деякі рослинні тканини відрізняються особливо товстими і міцними стінками, що зберігають свої скелетні функції після загибелі До. Диференційовані рослинні До. вакуолей – розчин різних солей, вуглеводів, органічних кислот, алкалоїдів, амінокислот, білків, а також запас води. У вакуолях можуть відкладатися поживні речовини. У цитоплазмі рослинної К. є спеціальні органоїди - пластиди; лейкопласти (в них часто відкладається крохмаль), хлоропласти (містять переважно хлорофіл і здійснюють фотосинтез) та хромопласти (містять пігменти з групи каротиноїдів). Пластиди, як і мітохондрії, здатні до самовідтворення. Комплекс Гольджі в рослинній До. представлений розсіяними по цитоплазмі диктіосомами.

Спеціальні функції клітин. У процесі еволюції багатоклітинних виник поділ функцій між До., що призвело до розширення можливостей пристосування тварин і рослин до умов середовища, що змінюються. Відмінності, що закріпилися, у формі До., їх розмірах і деяких сторонах метаболізму реалізуються в процесі індивідуального розвитку організму. Основний прояв розвитку - Диференціювання До., їх структурна та функціональна спеціалізація. Диференційовані До. мають такий самий набір хромосом, як і запліднена яйцеклітина. Це доводиться пересадженням ядра диференційованої К. в попередньо позбавлену ядра яйцеклітину, після чого може розвиватися повноцінний організм. Таким чином, відмінності між диференційованими До., мабуть, зумовлюються різними співвідношеннями активних та неактивних генів, кожен з яких кодує біосинтез певного білка. Судячи зі складу білків, у диференційованих До. активна (здатна до транскрипції) лише невелика частина (близько 10%) генів, властивих До. даного виду організмів. Серед них лише деякі відповідальні за спеціальну функцію До., інші забезпечують загальноклітинні функції. Так, у м'язових До. активні гени, що кодують структуру скоротливих білків, в еритроїдних До. - гени, що кодують біосинтез гемоглобіну, і т.д. Однак у кожній До. повинні бути активні гени, що визначають біосинтез речовин і структур, необхідних для всіх До., наприклад, ферментів, що беруть участь в енергетичних перетвореннях речовин. У процесі спеціалізації До. окремі загальноклітинні функції можуть розвиватися особливо сильно. Так, у залозистих До. найбільше виражена синтетична активність, м'язові – найбільш скоротимі, нервові – найбільш збудливі. У вузькоспеціалізованих До. виявляються структури, характерні лише для цих До. (наприклад, у тварин - міофібрили м'язів, тонофібрили та вії деяких покривних До., нейрофібрили нервових До., джгутики у найпростіших або сперматозоїдів багатоклітинних організмів). Іноді спеціалізація супроводжується втратою деяких властивостей (наприклад, нервові К. втрачають здатність до розмноження; ядра К. кишкового епітелію ссавців не можуть у зрілому стані синтезувати РНК; зрілі еритроцити ссавців позбавлені ядра). Виконання важливих для організму функцій включає іноді загибель К. Так, К. епідермісу шкіри поступово ороговевают і гинуть, але залишаються деякий час у пласті, оберігаючи тканини, що підлягають від пошкодження та інфекції. У сальних залозах К. поступово перетворюються на краплі жиру, що використовується організмом або виділяється. Для виконання деяких тканинних функцій До. утворюють неклітинні структури. Основні шляхи їх утворення – секреція чи перетворення компонентів цитоплазми. Так, значна за обсягом частина підшкірної клітковини, хряща та кістки становить проміжну речовину - похідну К. сполучної тканини. К. крові мешкають у рідкому середовищі (плазмі крові), що містить білки, цукру та ін. Речовини, що виробляються різними К. організму. епітелію, що утворюють пласт, оточені тонким прошарком дифузно розподілених речовин, головним чином глікопротеїдів (так званий цемент, або надмембранний компонент). Зовнішні покриви членистоногих та раковини молюсків - також продукти виділення До. Взаємодія спеціалізованих До. - необхідна умова життя організму і нерідко самих цих До. (див. Гістологія). Позбавлені зв'язків один з одним, наприклад у культурі, До. швидко втрачають особливості властивих їм спеціальних функцій.

Розподіл клітин. В основі здатності До. до самовідтворення лежать унікальна властивість ДНК самокопіюватися і строго рівноцінний поділ репродукованих хромосом у процесі Мітоза. В результаті поділу утворюються дві До., ідентичні вихідній за генетичними властивостями та з оновленим складом ядра та цитоплазми. Процеси самовідтворення хромосом, їх поділу, утворення двох ядер і поділу цитоплазми розділені в часі, складаючи разом Мітотичний цикл К. У разі, якщо після поділу К. починає готуватися до наступного поділу, мітотичний цикл збігається з життєвим циклом К. Однак у багатьох випадках після поділу (а іноді перед ним) До. виходять з мітотичного циклу, диференціюються та виконують в організмі ту чи іншу спеціальну функцію. Склад таких До. може оновлюватися рахунок поділів малодиференційованих До. У деяких тканинах і диференційовані До. здатні повторно входити в мітотичний цикл. У нервовій тканині диференційовані До. не діляться; багато хто з них живе так само довго, як організм в цілому, тобто в людини - кілька десятків років. При цьому ядра нервових До. не втрачають здатності до поділу: пересаджені в цитоплазму ракових До., ядра нейронів синтезують ДНК і діляться. Досліди із клітинами-гібридами показують вплив цитоплазми на прояв ядерних функцій. Неповноцінна підготовка до поділу запобігає мітозу або спотворює його перебіг. Так, у деяких випадках не відбувається поділу цитоплазми і утворюється двоядерна К. Багаторазове розподіл ядер в К., що не ділиться, призводить до появи багатоядерних К. або складних надклітинних структур (симпластів), наприклад у поперечнополосатих м'язах. Іноді репродукція До. обмежується відтворенням хромосом, і утворюється поліплоїдна До., що має подвоєний (порівняно з вихідною До.) набір хромосом. Поліплоїдизація призводить до посилення синтетичної активності, збільшення розмірів та маси К.

Відновлення клітин.Для тривалої роботи кожної До. необхідне відновлення структур, що зношуються, як і ліквідація пошкоджень До., викликаних зовнішніми впливами. Відновлювальні процеси, характерні для всіх До., пов'язані зі змінами проникності плазматичної мембрани та супроводжуються посиленням внутрішньоклітинних синтезів, насамперед синтезу білка. У багатьох тканинах стимуляція відновлювальних процесів призводить до репродукції генетичного апарату та поділу К.; це властиво, наприклад, покривам або кровотворній системі. Процеси внутрішньоклітинного оновлення у цих тканинах виражені слабо, їх До. живуть порівняно недовго (наприклад, До. кишкового покриву ссавців – лише кілька діб). Максимальної виразності внутрішньоклітинні відновлювальні процеси досягають в клітинних популяціях, що не діляться або слабоділяться, наприклад в нервових До. Показником досконалості процесів внутрішнього оновлення До. є тривалість їх життя; для багатьох нервових До. вона збігається із тривалістю життя всього організму.

Мутації.Зазвичай процес відтворення ДНК відбувається без відхилень, і генетичний код залишається постійним, що забезпечує синтез одного й того ж набору білків у величезній кількості клітинних поколінь. Однак у поодиноких випадках може статися мутація. - часткове зміна структури гена. Кінцевий її ефект – зміна властивостей білків, що кодуються мутантними генами. Якщо при цьому торкаються важливі ферментні системи, властивості До., а іноді й всього організму суттєво змінюються. Так, мутація одного з генів, що контролюють синтез гемоглобіну, призводить до тяжкого захворювання – анемії. Природний вибір корисних мутацій - важливий механізм еволюції.

Регулювання функцій клітин.Основний механізм регуляції внутрішньоклітинних процесів пов'язаний із різними впливами на ферменти – високо специфічні каталізатори біохімічних реакцій. Регуляція може здійснюватися на генетичному рівні, коли визначається склад ферментів або кількість того чи іншого ферменту К. В останньому випадку регуляція може відбуватися і на рівні трансляції. Інший тип регуляції - вплив сам фермент, у результаті може відбуватися як гальмування, і стимуляція його активності. Структурний рівень регуляції - впливом геть складання клітинних структур: мембран, рибосом тощо. Конкретними регуляторами внутрішньоклітинних процесів можуть бути нервові впливи, гормони, спеціальні речовини, що виробляються всередині До. або оточуючими До. (особливо білки), або самі продукти реакцій. В останньому випадку дія здійснюється за принципом зворотного зв'язку, коли продукт реакції впливає на активність ферменту - каталізатора цієї реакції. Регуляція може здійснюватися через транспорт попередників та іонів, вплив на матричний синтез (РНК, полісоми, ферменти синтезу), зміна форми регульованого ферменту.

Організація та регулювання функцій До. на молекулярному рівні визначають такі властивості живих систем, як просторова компактність та енергетична економічність. Важлива властивість багатоклітинних організмів – надійність – багато в чому залежить від множинності (взаємозамінності) До. кожного функціонального типу, а також від можливості їх заміни в результаті розмноження До. та оновлення компонентів кожної До.

У медицині використовуються дії на До. для лікування та попередження захворювань. Багато лікарських речовин змінюють активність певних До. Так, наркотики, транквілізатори і болезаспокійливі речовини знижують інтенсивність діяльності нервових До., а стимулятори її посилюють. Деякі речовини стимулюють скорочення м'язових К. судин, інші – матки чи серця. Спеціальні впливи на діляться До. здійснюються при використанні радіації або цитостатичних речовин, що блокують розподіл До. Імунізація стимулює діяльність лімфоїдних До., що виробляють антитіла до чужорідних білків, попереджаючи тим самим багато захворювань.

Літ.:Кольцов Н. До., Організація клітини, М. - Л., 1936; Вільсон Еге., Клітина та її роль розвитку та спадковості, пров. з англ., Т. 1-2, М. - Л., 1936-1940; Насонов Д. Н. та Олександров Ст Я., Реакція живої речовини на зовнішні впливи, М. - Л., 1940; Кедровський Би. Ст, Цитологія білкових синтезів у тваринній клітині, М., 1959; Мезія Д., Мітоз та фізіологія клітинного поділу, пров. з англ., М., 1963; Посібник з цитології, т. 1-2, М. - Л., 1965-66; Бродський Ст Я., Трофіка клітини, М., 1966; Жива клітина, [Зб. ст.], пров. з англ., М., 1966; Де Робертіс Е., Новінський Ст, Саес Ф., Біологія клітини, пров. з англ., М., 1967; Васильєв Ю. М. та Маленков А. Р., Клітинна поверхня та реакції клітин, Л., 1968; Алов І. А., Брауде А. І., Аспіз М. Е., Основи функціональної морфології клітини, 2 видавництва, М., 1969; Леві А., Сікевіц Ф., Структура та функції клітини, пров. з англ., М., 1971; Handbook of molecular cytology, ed. A. Lima-de-Faria, Amst., 1969.

В. Я. Бродський.

Велика радянська енциклопедія. - М: Радянська енциклопедія. 1969-1978 .