КЛЕТКА КАК ИСТОРИЧЕСКИ СЛОЖИВШАЯСЯ ЖИВАЯ СИСТЕМА.

Клетка - основа строения и развития живых организмов. Возник­новение клеток - качественный этап эволюции. Основные характери­стики клеточной системы: саморегулляция, самоопределение, само­воспроизведение, самовосстановление. Клетка дифференцируется, устойчивая система энергетически открытого типа.

Природа довольно редко и достаточно долго создает принципи­ально новые биологические конструкции. Она предпочитает усовер­шенствовать уже существующее. Поэтому возникновение клетки как живой системы нового типа - важный качественный этап эволюции. С ее становлением прогресс жизни на планете Земля стал стремителен и неудержим.

Что же представляет собой клетка как исторически сложившаяся живая система?

Клетка является элементарной структурной и функциональной единицей живого. Это основа строения и развития всех живых орга­низмов. По образному выражению французского физиолога Клода Бернара клетка олицетворяет собой “первую ступень, жизни”. В связи с этим решение многих биологических проблем следует искать на уровне клеточных процессов и жизненных циклов клеток.

Относительно просто устроенные прокариотические, безъядерные, клетки возникли в первичном океане жизни примерно 3,5 миллиарда лет назад. Эукариотические клетки, имеющие ядра, образовались позднее. Мы не имеем неоспоримых доказательств происхождения эукариотических клеток из прокариотических. Здесь возможны пока лишь гипотезы. Важнейшая из них гипотеза клеточного симбиоза. Согласно ей эукариотические клетки вначале эволюционного пути были анаэробными организмами. В дальнейшем установился их ста­бильный симбиоз с бактериями. Считают, что глазная окислительная система клеток эукариот - митохондрии, произошла от особого рода фотосинтезирующих бактерий, утративших способность к фотосинте­зу и сохранивших только дыхательную цепь. Возможны и другие ком­бинации разнообразных жизненных начал. Как бы то ни было, созда­вая биологическую модель в виде клетки, мир живого в дальнейшем широко использовал ее в ходе эволюции в качестве главного элемента различных сочетаний. Этому способствовал широкий спектр основ­ных параметров, которыми обладает миниатюрная клеточная система. Назовем важнейшие из них.

Клетка - саморегулирующаяся система. Она имеет четко синхро­низированный цикл жизнедеятельности. Известно, что органические соединения реагируют друг с другом очень медленно, а жизнь не мо­жет поддерживаться за счет медленных реакций. Поэтому живая клет­ка выработала особые ускорители реакций в виде ферментов или эн­зимов. Производительность их огромна: некоторые ферменты в течение одной минуты способны разложить до 5 миллионов молекул суб­страта при t 0°. Ферменты это не универсальные наборы. Каждый из них может произвести только одно направленное действие, в связи с чем и существуют тысячи ферментов, В клетке они включаются в работу синхронно, со строгой последовательностью во времени и пространстве. Регуляцию осуществляет сама клетка.

Клетка – самовоспроизводящаяся система. Благодаря способности к различным видам делений клетки могут повторять себя в длинном ряду поколений и дочерних форм, что делает их с философской точки зрения бессмертными.

Клетка - система, способная к самоопределению. Молодые клетки обычно очень похожи друг на друга. Однако, в ходе развития каждая клетка идет своим путем. Происходит дифференцировка клеток, свя­занная с тем, что они должны выполнять строго определенные функции в составе многоклеточного организма. Так, в теле человека на­считывается около 250 типов клеток, причем, каждый тип имеет свое назначение. В случаях, когда клетка представляет самостоятельный одноклеточный организм, она содержит набор структур обеспечи­вающих жизнедеятельность данного организма.

Клетка - самовосстанавливающаяся система. Наличие молеку­лярных механизмов репарации молекулы ДНК, а также регенерации различных внутриклеточных органелл позволяет клетке с высокой степенью надежности исправлять различные повреждения! Не вызы­вает сомнений, что способность к самовосстановлению закладывалась постепенно в ходе эволюции и совершенствовалась в связи с услож­нением клеток. Механизм этот имеет особое значение на современном этапе развития жизни в связи с неблагоприятным для клеток ухудше­нием экологических, условий.

Клетка - энергетически открытая система. Нормальная жизне­деятельность любого организма невозможна без поступления веществ и энергии; Клетка обеспечивает преобразование этих веществ в форму пригодную для использования организмом. Она располагает универ­сальным механизмом белкового синтеза, продуцируя белки для собст­венных нужд и экспортируя их другим клеткам. На клеточном уровне обеспечивается не только вещественно-энергетический обмен между организмом и средой, но и происходит использование наследственной информации. Наследственность невозможна без обмена веществ. Все явления жизни взаимообусловлены, а объединяет их клетка.

Клетка - устойчивая система, доказательством чего слу­жит весь ход эволюции. За последние 500 миллионов лет клетки фак­тически не изменились. Их функционирование осуществляется с по­мощью довольно ограниченного набора унифицированных молекулярных и надмолекулярных и морфологических структур.

Перечисленные качественные особенности позволяют рассматривать клетку как элементарную и незаменимую биологическую систему. Детальное изучение клеточных структур и их взаимодействия привело в середине нашего века к формированию представлений о клеточном уровне организации. Опираясь на данный уровень, ока­залось возможным ввести понятия и о других структурных уровнях организации живого - как надклеточных, так и субклеточных.

Итак, возникновение клетки сыграло решающую роль для прогрес­са жизни на нашей планете. Оно обеспечило:

· возможность передачи наследственной информации в рядах поколений живых организмов;

· смену гибнущих в процессе жизнедеятельности структур новы­ми;

· рост и развитие организмов путем формирования тканей, яв­ляющихся опорным материалом для различных систем органов и все­го организма в целом.

В настоящее время на планете Земля есть две основные формы жизни: неклеточная и клеточная.

Неклеточная форма жизни - это вирусы. Их объединяют в само­стоятельную систематическую категорию Царство вирусы.

Клеточная форма жизни представлена огромным разнообразием клеток, которые существуют в виде самостоятельных одноклеточных организмов или входит в состав многоклеточных живых существ. Клеточная форма жизни существует в виде безъядерных структур (прокариот) и ядерных структур (эукариот). Различия между ними представлены в таблице.

Детальное изучение клеточных структур и их взаимодействия привело в середине нашего века к формированию представлений о клеточном уровне организации. Возникновение клетки сыграло решающую роль для прогрес­са жизни на нашей планете.

За последние 150 лет представления о клетке существенно изменились и расширились. Однако суть клеточной теории осталась неизменной.

 

Основные положения клеточной теории.

1.Клетка - элементарная структурно-функциональная единица жи­вой материи.

2. Клетки различных организмов сохраняют одинаковый принцип строения.

3. Размножение клеток происходит путем деления исходной мате­ринской клетки.

 

Различия между прокариотическими и эукариотическими клетками:

№№ п/п	Основные параметры	Прокариоты	Эукариоты
	Размеры	В среднем 0,5-5,0 мкм.	В среднем 40-60 мкм.
	Форма	Круглые, вытянутые, нитчатые.	Разнообразная, могут иметь отростки.
	Генетический материал	.Нуклеоид. Кольцевая ДНК в цитоплазме. Нет ядра и хромосом.	Линейная ДНК, связанная с белками и РНК. Хроматин и хромосомы в ядре.
	Синтез белка	70S – рибосомы и мельче. ЭП ретикулума нет. Рибосомы - в цитоплазме.	80S – рибосомы и крупнее. Рибосомы в цитоплазме и в ЭП ретикулуме.
	Органеллы	Органелл мало и они не имеют мембран (рибосомы).	Органелл много, есть мембранные (митохондрии, пластиды, лизосомы).
	Клеточные стенки	Жесткие, состоят из полисахаридов. Компонент прочности – муреин.	Жесткие стенки у клеток растений и грибов (компонент прочности – целлюлоза). Клетки животных имеют плазмалемму покрытую гликокаликсом.
	Фотосинтез	Хлоропласты отсутствуют. Происходит в мембранах, не имеющих специфической упаковки.	Хлоропласты есть в растительных клетках. В них идут процессы фотосинтеза.
	Фиксация азота	Некоторые клетки фиксируют.	Клетки не способны к фиксации.
	Деление	Простое (прямое)	Митоз (непрямое).