5. МНОГООБРАЗИЕ КЛЕТОК

• Каковы основные особенности строения клеток бактерий, грибов, растений и животных?
• На основании каких признаков все клетки делят на прокариотические и эукариотические?

В природе не существует типовой клетки, эти элементарные единицы живого очень сильно отличаются друг от друга, так как выполняют разные функции. Невозможно точно сказать, когда возникли первые клетки, произошло это несколько миллиардов лет тому назад. Древнейшие клетки были прокариотическими, т. е. не имели ядра. И сейчас на Земле обитает множество прокариот — организмов, не обладающих оформленным ядром. К ним относятся археи и бактерии (рис. 20). Археи могут жить в самых сложных условиях, многим из них не нужен кислород для дыхания. Такие существа называют анаэробами. Описано не менее 100 видов архей.

Их обнаруживают как в самых обычных местах, включая почву, океаны, болота, так и в 30%-ном растворе поваренной соли в соляных озёрах, в сильнокислой среде, в кипящей воде на огромной глубине около подводных вулканов. Возможно, именно последняя группа архей — самая древняя ветвь живых существ на Земле.

Обычные бактерии также очень устойчивы к внешним воздействиям. Клетки у них обычно мелкие, а единственная кольцевая молекула ДНК находится прямо в цитоплазме (рис. 21). Прокариотическая клетка окружена мембраной, поверх которой у большинства прокариот выделяется защитная клеточная стенка, поддерживающая форму клетки и придающая ей прочность. Внутри прокариотической клетки мембранные органоиды отсутствуют, т. е. в ней нет эндоплазматической сети (её роль выполняют многочисленные выступы клеточной мембраны), нет митохондрий, пластид, аппарата Гольджи. Рибосомы прокариот мелкие. Прокариоты часто имеют органоиды движения — жгутики, которые по строению отличаются от органоидов движения эукариот, они состоят только из белков и покрыты мембраной.

Прокариоты чаще размножаются бесполым путём — делением клетки надвое. Половой процесс, т. е. процесс обмена генетическим материалом, у прокариот встречается редко. Многие прокариоты в неблагоприятных условиях образуют споры: содержимое бактериальной клетки сжимается и вокруг него формируется плотная оболочка. После этого прежняя бактериальная клетка разрушается, а спора может десятилетиями, а возможно, и столетиями храниться в почве, переноситься ветром и водой. Споры не боятся холода и жары. При попадании в благоприятную среду из споры очень быстро образуется бактерия. Споры большинства бактерий, так же как и сами бактерии, плохо переносят ультрафиолетовое излучение и быстро погибают под прямыми солнечными лучами.

Клетки, ядро которых имеет оболочку из двух мембран, называют эукариотическими, а организмы с оформленным ядром — эукариотами (рис. 22). И несмотря на то что клетки разных организмов и даже одного и того же организма очень сильно различаются между собой, они имеют гораздо больше общих, сходных признаков. Во-первых, все эукариотические клетки имеют общий план строения: клеточную мембрану, ядро, цитоплазму, органоиды. Во- вторых, для всех клеток характерен обмен веществами и энергией с внешней средой. В-третьих, наследственная информация у них, так же как у прокариот, хранится и передаётся через посредство нуклеиновых кислот. В-четвёртых, для всех клеток характерно единство химического состава. В-пятых, у них сходны процессы деления.

Но при этом клетки выполняют совершенно разные функции, поэтому естественно, что, к примеру, клетки нервной системы человека, клетки грибницы и клетки зелёного листа совсем не похожи. И тем не менее на заре эволюции, когда жизнь только зарождалась, у всех клеток на Земле был общий предок.

Размеры клеток весьма разнообразны. Чаще всего клетки неразличимы невооружённым глазом, но яйцеклетки рыб, рептилий или птиц очень велики из-за содержащегося в них запаса питательных веществ. Например, яйцеклетка кистепёрой рыбы латимерии может достигать 10 см в диаметре. Самые маленькие клетки у шаровидных бактерий, называемых микрококками, их диаметр 0,0005 мм! Средний размер имеют клетки животных и растений, обычно он находится в интервале от 10 до 100 мкм, хотя длина нервной клетки человека — нейрона с его длинным отростком — аксоном достигает 1,5 м. Иногда в многоклеточном организме перегородки между клетками утрачиваются, и тогда образуются огромные одноклеточные организмы. Примером могут служить некоторые грибы и водоросли.

Несмотря на большие различия во внешнем строении и принципах жизнедеятельности клеток, всегда надо помнить о том, что сходства между ними гораздо больше и все клетки на Земле являются дальними потомками какой-то одной предковой клетки.

Запомнить: бактерии; археи; анаэробы; споры.

Археи и бактерии не имеют ядра, их клетки называют прокариотическими. Некоторые бактерии являются анаэробами, т. е. не нуждаются в кислороде. В неблагоприятных условиях прокариоты могут образовывать защитные формы — споры. Клетки, ядро которых имеет оболочку из двух мембран, называют эукариотическими. Все клетки на Земле обладают большим сходством и являются дальними потомками одной предковой клетки.

ДУМАЙ, ДЕЛАЙ ВЫВОДЫ, ДЕЙСТВУЙ

Проверь свои знания

1. На основании каких признаков все живые организмы разделяют на две группы?
2. Каково строение прокариотической клетки?
3. Какие организмы относятся к эукариотам?
4. Что общего у всех эукариотических клеток?
5. С чем связано большое многообразие клеток?

Выполни задание

Зарисуйте в тетради обобщённые схемы прокариотической и эукариотической клеток. Какие преимущества живым организмам даёт клеточное строение?

Обсуди с товарищами

Что свидетельствует в пользу представления о том, что все клетки на Земле произошли от единой предковой клетки?

ПРОВОДИМ ИССЛЕДОВАНИЕ

Лабораторная работа

Изучение строения клеток и тканей растений и животных на готовых микропрепаратах

Цель: совершенствовать умения работать с микроскопом, находить основные органоиды клеток, сравнивать их между собой.

Оборудование: микроскоп, микропрепараты (кожица лука, столбчатая ткань, эпителиаль¬ная, нервная, мышечная).

Ход работы

1. Рассмотрите при малом и большом увеличении препарат кожицы лука. Выявите особенности строения клеток. Зарисуйте группу клеток, подпишите выявленные вами органоиды клеток.
2. Рассмотрите при большом увеличении препарат столбчатой ткани листа. Объясните, почему клетки имеют зелёный цвет. Зарисуйте группу клеток, подпишите выявленные вами органоиды клеток.
3. Рассмотрите один из предложенных препаратов животной ткани. Выявите особенности строения, зарисуйте 2—3 клетки, подпишите её основные органоиды, увиденные вами.
4. Сделайте вывод о сходстве и различиях клеток разных организмов.

ДЛЯ ЛЮБОЗНАТЕЛЬНЫХ

• Бактериальные клетки найдены за границей атмосферы, в ближнем космосе. За счёт чего они выживают, не ясно.
• В организме человека около 150 видов разных клеток, выполняющих различные функции. Только в мозге человека не менее 1010 нейронов и приблизительно в 10 раз большее количество обслуживающих их глиальных клеток.
• Некоторые бактерии выживают в воде, охлаждающей ядерные установки, выдерживая дозу облучения более 6 миллионов рентген.