Уровни организации живой материи

Включения - это непостоянные клеточные структуры, представляют собой отложения веществ, временно не участвующих в обмене веществ клетки. По химическому составу и по функциям включения могут быть различными.

Органоиды - это постоянные клеточные структуры, выполняющие определенные функции. В зависимости от строения цитоплазматические органоиды разделяют на мембранные органоиды и немембранные органоиды.

Эндоплазматическая  сеть (ЭПС). Представляет собой ограниченную мембраной разветвлённую сеть мелких вакуолей (пузырьков), цистерн и канальцев, соединённых между собой. Пронизывает цитоплазму, соединяясь с клеточной и ядерной мембранами и аппаратом Гольджи.

Функции ЭПС:

1. Синтез веществ. На шероховатой ЭПС синтезируются белки, а на гладкой - липиды и углеводы.
2. Транспортная функция. По полостям ЭПС синтезированные вещества перемещаются в любое место клетки.

Рибосомы. Постоянная составная часть клетки. Часть их располагается в гиалоплазме свободно, другая часть прикреплена к поверхности мембран эндоплазматической сети. Рибосомы могут располагаться на мембране поодиночке или объединяться в группы, образуя цепочки - полисомы или полирибосомы. Рибосомы несколько меньшего размера содержатся в митохондриях и пластидах.Основная функция рибосом - «сборка» белковых молекул из аминокислот.

Митохондрии. Содержатся во всех аэробных эукариотических клетках. Митохондрии впервые обнаружил в мышечных 1850 г. Митохондрии-микроскопические структуры размером от 0,5(0,3) до 1 мкм в поперечнике и от 2 до 5-7 мкм в длину. Форма их разнообразна: от сферических глыбок (зернышек) до телец нитевидной формы. Число митохондрии в клетке колеблется в широких пределах и зависит от типа тканей и возраста слагающих их клеток. Митохондрии способны перемещаться в клетке. При этом они концентрируются преимущественно возле ядра, хлоропластов и других органелл, где процессы жизнедеятельности наиболее интенсивны.

В митоховдриях осуществляется процесс дыхания. На их внутренних мембранах  окисляются пищевые продукты (углеводы, жиры и др.) и накапливается химическая энергия в макроэргических фосфатных  связях АТФ. Следовательно, митохондрии  можно назвать энергетическими  центрами клетки. Число митохондрии  в клетке увеличивается путем  деления надвое в результате образования  перетяжек перпендикулярно их продольной оси.

Лизосомы («лизис» - распад, растворение). Лизосомы - мелкие сферические органоиды, стенки которых образованы одинарной мембраной; содержат литические (расщепляющие) ферменты, которые, могут разрушать белки, нуклеиновые кислоты, полисахариды, липиды и другие органические соединения при внутриклеточном пищеварении. Число ферментов в лизосомах так велико, что при освобождении они способны разрушить всю клетку. Образно их называют «органеллами самоубийства».

Большое значение имеет очищение с помощью лизосом полости  клетки после отмирания ее протопласта (например, при формировании сосудов  и трахеид у растений). По происхождению  лизосомы являются производными эндоплазматической сети или аппарата Гольджи.

Функции лизосом:

1. Осуществляют расщепление веществ, поглощенных в результате фагоцитоза и пиноцитоза. Биополимеры расщепляются до мономеров, которые поступают в клетку и используются на ее нужды. Например, они могут быть использованы для синтеза новых органических веществ или могут подвергаться дальнейшему расщеплению для получения энергии.
2. Разрушают старые, поврежденные, избыточные органоиды. Ращепление органоидов может происходить и во время голодания клетки.
3. Осуществляют аутолиз (расщепление) клетки (рассасывание хвоста у головастиков, разжижение тканей в зоне воспаления, разрушение клеток хряща в процессе формирования костной ткани и др.).

Комплекс Гольджи. «почтальон». Состоит из полостей, уложенных в стопку, заполненных жирами, белками и углеводами.

Функции комплекса  Гольджи:

1. В цистернах комплекса Гольджи происходит дальнейшее химическое преобразование и усложнение веществ, поступивших в него из ЭПС. Например, формируются вещества, необходимые для обновления мембраны клетки (гликопротеиды, гликолипиды), полисахариды.
2. В комплексе Гольджи происходит накопление веществ и их временное «хранение».
3. Образованные вещества «упаковываются» в пузырьки (в вакуоли) и в таком виде перемещаются по клетке.
4. В комплексе Гольджи образуются лизосомы (сферические органоиды с расщепляющими ферментами).

Вакуоли. Вакуоли - сферические органоиды, представляющие собой резервуары воды и растворенных в ней веществ. Вакуоли животной клетки - мелкие, многочисленные, но их объем не превышает 5% от всего объема клетки. Их основная функция - транспорт веществ по клетке, олсуществление взаимосвязи между органоидами.

В клетке растений на долю вакуолей приходится до 90% объема. В зрелой растительной клетки вакуоль одна, занимает центральное  положение. Мембрана вакуоли растительной клетки - тонопласт, ее содержимое - клеточный  сок. Функции вакуолей в растительной клетке: поддержание клеточной оболочки в напряжении, накопление различных  веществ, в том числе отходов  жизнедеятельности клетки. Вакуоли  поставляют воду для процессов фотосинтеза.

Микротрубочки. Форма митохондрий разнообразна, они могут быть палочковидными, нитевидными или шаровидными. Стенки митохондрий образованы двумя мембранами: внешней и внутренней. Внешняя мембрана - гладкая, а внутренняя образует многочисленные складки - кристы.

Если клетка нуждается  в энергии, то число крист увеличивается. Соответственно увеличивается и  число ферментных комплексов, расположенных  на кристах. В результате будет образовано большее количество АТФ. Кроме того, в клетке может возрастать общее  количество митохондрий. Если клетка не нуждается в большом количестве энергии, то количество митохондрий  в клетке снижается и уменьшается  количество крист внутри митохондрий.

Митохондрии называют полуавтономными  органоидами. Это означает, что они  зависят от клетки, но в то же время  сохраняют некоторую самостоятельность. Так, например, митохондрии сами синтезируют  собственные белки, в том числе  и ферменты своих ферментных комплексов. Кроме того, митохондрии могут  размножаться путем деления независимо от деления клетки.

Пластиды. В клетках растений есть особые двумембранные органоиды - пластиды. Различают 3 вида пластид: хлоропласты, хромопласты, лейкопласты. Они содержатся только в растительных клетках. Хлоропласты по форме напоминают двояковыпуклую линзу и содержат зеленый пигмент хлорофилл. Хлоропласты обладают способностью улавливать солнечный свет и синтезировать с его помощью органические вещества при участии АТФ. Хромопласты – пластиды, содержащие растительные пигменты (кроме зеленого), придающие окраску цветкам, плодам, стеблям и другим частям растений. Лейкопласты – бесцветные пластиды, содержащиеся чаще всего в неокрашенных частях растений – корнях, луковицах и т.п. В них могут синтезироваться и накапливаться белки, жиры и полисахариды (крахмал).

Пластиды могут взаимно  превращаться друг в друга: лейкопласты - хлоропласты - хромопласты.

Рибосома. Рибосома - немембранный органоид клетки, осуществляющий биосинтез белка. Состоит из двух субъединиц - малой и большой. В клетке рибосомы могут располагаться на поверхности гранулярной ЭПС или в гиалоплазме клетки. Функция рибосом - биосинтез белка. Если рибосомы располагаются на ЭПС, то синтезируемые ими белки используются на нужды всего организма, рибосомы гиалоплазмы синтезируют белки на нужды самой клетки.   Рибосомы прокариотических клеток мельче, чем рибосомы эукариот. Такие же мелкие рибосомы находятся в митохондриях и пластидах.

Центриоли. Центриоли - цилиндрическая структура, стенки которой образованы 9 триплетами микротрубочек. Центриоли расположены парами перпендикулярно друг другу. В области центриолей образуются микротрубочек веретена деления. Совокупность центриолей и микротрубочек веретена деления называют клеточным центром.

Реснички и  жгутики. Органоиды движения. Главная функция - передвижение клеток или перемещение вдоль клеток окружающей их жидкости или частиц. В многоклеточном организме реснички характерны для эпителия дыхательных путей, маточных труб, а жгутики - для сперматозоидов. Реснички и жгутики отличаются только размерами - жгутики более длинные.

Ядро. Ядро - важнейшая составная часть эукариотической клетки. Ядро не является органоидом клетки, так как во время деления клетки распадается.

Функции ядра:

1. Хранение генетической информации и ее воспроизводство
2. Управление жизнедеятельностью клетки путем реализации генетической информации, заключенной в ДНК.

В строении ядра различают 4 основных компонента:

-         ядерная оболочка (кариолемма)

-         ядерный сок (кариоплазма, кариолимфа, нуклеплазма)

-         ядрышко

-         хроматин.

Оформленное ядро присутствует в клетке только в периоде между  ее делениями (в интерфазе). Во время  деления клетки оболочка ядра распадается, исчезает ядрышко, а хроматин спирализуется  и преобразуется в хромосомы.

Функции ядерной  оболочки:

1. Защитная. Защищает генетический материал от различных отрицательных воздействий.
2. Обеспечивает локализацию (размещение) генетического материала в определенном месте клетки.
3. Через поры ядра происходит обмен веществами между ядром и цитоплазмой.
4. Ядерная оболочка обеспечивает определенную реакцию среды внутри ядра, что необходимо для его нормального функционирования.
5. Структурная. Ядерная оболочка придает ядру определенную форму.

Ядрышко - округлое, плотное тельце внутри ядра, мембраной не огранечено. Представляет собой скопление органических молекул и формирующихся субъединиц рибосом.

Кариоплазма или  ядерный сок - матрикс ядра, в котором располагаются ядрышко и хроматин. Представляет собой гелеобразное вещество, в его состав входят ферменты, рибосомные белки, белки-гистоны, нуклеотиды, продукты деятельности ядрышка и хроматина.

Функции кариоплазмы:

1. Связывает в единое  целое все части ядра.

2. Через кариоплазму происходит  транспорт различных веществ.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Организм как  основа целостности живой системы

Организм - это живая биологическая  целостная система, обладающая способностью к самовоспроизведению, саморазвитию и самоуправлению. Организм —это единое целое, причем «высшая форма целостности» (K. Маркс). Организм проявляет себя как единое целое в различных аспектах.

      Целостность  организма, т. e. его объединение  (интегрирование), обеспечивается, во-первых:

      1) структурным  соединением всех частей организма  (клеток, тканей, органов, жидкостей  и др.);

      2) связью  всех частей организма при  помощи:

      a) жидкостей,  циркулирующих в его сосудах,  полостях и пространствах (гуморальная  связь, humor — жидкость);

      б) нервной  системы, которая регулирует все  процессы организма (нервная регуляция).

      У простейших  одноклеточныx организмов, не имеющих  еще нервной системы (например, амебы), имеется только один вид  связи — гуморальная. C появлением  нервной системы возникают два  вида связи — гуморальная и  нервная, причем по мере усложнения  организации животных и развития  нервной системы последняя все  больше «овладевает телом» и  подчиняет себе все процессы  организма, в том числе и  гуморальные, в результате чего  создается единая нейрогуморальная  регуляция при ведущей роли  нервной системы. 

      Таким образом,  целостность организма достигается  благодаря деятельности нервной  системы, которая пронизывает  своими разветвлениями все органы  и ткани тела и которая является  материальным анатомическим субстратом  объединения (интеграции) организма  в единое целое наряду c гуморальной  связью.

      Целостность  организма заключается, во-вторых, в единстве вегетативных (растительных) и анимальных (животных) процессов  организма.

     Целостность организма заключается, в-третьих, в единстве духа и тела, единстве психического и соматического (телесного).

      Таково  современное понимание целостности  организма, строящееся на принципах  диалектического материализма и  его естественнонаучной основы  физиологического учения И. П.  Павлова. 

      Взаимоотношение  организма как целого и его  составных элементов. Целое —  есть сложная система взаимоотношения  элементов и процессов, обладающая  особым качеством, отличающим  его от других систем, часть  - это подчиненный целому элемент  системы. 

      Организм  как целое — нечто большее,  чем сумма его частей (клеток, тканей, органов). Это «большее» —  новое качество, возникшее благодаря  взаимодействию частей в процессе  фило- и онтогенеза. Особым качеством  организма является способность  его к самостоятельному существованию  в данной среде. Так, одноклеточный  организм (например, амеба) обладает  способностью к самостоятельной  жизни, a клетка, являющаяся частью  организма (например, лейкоцит), не  может существовать вне организма  и извлеченная из крови погибает. Только при искусственном поддержании  определенных условий могут существовать  изолированные не тождественны  функции клеток целостного организма,  поскольку они выключены из  общего обмена c другими тканями.