Назовите основные уровни организации человека в чем особенности
Назовите основные уровни организации человека в чем особенности
Подробное решение § 4 по биологии для учащихся 8 класса, авторов В. В. Пасечник, А. А. Каменский, Г. Г. Швецов 2016
Вопрос 1. Что такое вещество и физическое тело?
Физическое тело — материальный объект, имеющий постоянные: массу, форму (причём, как правило, простую), а также соответствующий ей объём; и отделенный от других тел внешней границей раздела.
Вопрос 2. Какие частицы являются наименьшими единицами строения вещества и что они образуют?
Все живые и неживые объекты на Земле состоят из мельчайших частиц — атомов. Атомы объединяются в молекулы, из которых, в свою очередь, построены клетки
Вопрос 3. Что такое клетка? Каково её строение? Какие вещества её образуют?
Клетка — элементарная единица строения и жизнедеятельности всех живых организмов (кроме вирусов, о которых нередко говорят как о неклеточных формах жизни), обладающая собственным обменом веществ, способная к самостоятельному существованию, самовоспроизведению и развитию.
Все клеточные формы жизни на земле можно разделить на два надцарства на основании строения составляющих их клеток — прокариоты (доядерные) и эукариоты (ядерные). Прокариотические клетки — более простые по строению, по-видимому, они возникли в процессе эволюции раньше. Эукариотические клетки — более сложные, возникли позже. Клетки, составляющие тело человека, являются эукариотическими. Несмотря на многообразие форм, организация клеток всех живых организмов подчинена единым структурным принципам.
Живое содержимое клетки — протопласт — отделено от окружающей среды плазматической мембраной, или плазмалеммой. Внутри клетка заполнена цитоплазмой, в которой расположены различные органоиды и клеточные включения, а также генетический материал в виде молекулы ДНК. Каждый из органоидов клетки выполняет свою особую функцию, а в совокупности все они определяют жизнедеятельность клетки в целом.
В состав клетки входят такие неорганические вещества, как вода и растворённые в ней соли, а также органические вещества — белки, липиды (жиры), углеводы и нуклеиновые кислоты. Все эти вещества активно взаимодействуют друг с другом и выполняют свойственные им функции.
ВОПРОСЫ К ПАРАГРАФУ
Вопрос 1. Назовите основные уровни организации человека.
Говоря о строении организма человека, можно выделить следующие уровни организации: атомно-молекулярный, клеточный, тканевый, органный, системный (уровень систем органов) и организменный.
Вопрос 2.Что обусловливает особенности атомно-молекулярного уровня организации человека?
Особенности данного уровня организации обусловлены прежде всего его химическим составом. В организме человека обнаружены химические элементы, с которыми вы познакомитесь при изучении химии. Среди них — углерод, водород, кислород, азот, сера, натрий, кальций и др. Нельзя сказать, что они характерны только для человека. Их можно обнаружить как в других живых организмах (растениях, животных и т. д.), так и в неживых объектах, что указывает на связь и единство живой и неживой природы.
Вопрос 3. Что такое ткань? Какие группы тканей в организме человека вам известны?
Ткань — система клеток и межклеточного вещества, объединённых общим происхождением, строением и выполняемыми функциями.
Выделяют четыре группы тканей: эпителиальная, соединительная, мышечная и нервная.
Опишите общий план строения клетки человека и объясните, в чём заключается причина разнообразия форм и размеров различных специализированных клеток. Приведите примеры.
По форме, строению и функциям клетки чрезвычайно разнообразны, но по структуре они сходны. Каждая клетка обособлена от других клеточной мембраной. Подавляющее число клеток имеют цитоплазму и ядро. Ядро отделено от цитоплазмы ядерной мембраной. В нем можно обнаружить ядрышко – место сборки рибосом, важнейших органов клетки.
В ядре находятся хромосомы, основа которых – молекулы ДНК, определяющие наследственный аппарат клетки.
В клетке помимо ядра есть и другие органоиды и структуры. К ним относят – митохондрии, аппарат Гольджи, рибосомы и лизосомы.
Причина разнообразия форм и размеров клеток заключается в функциях, которые они выполняют. Эпителиальные ткани образованы тесно прилегающими друг к другу клетками, с незначительным количеством межклеточного вещества. Соединительные ткани образованы разнообразными по форме клетками и большим количеством жидкого или плотного межклеточного вещества. Мышечная ткань образована клетками, обладающими свойствами менять свои размеры — сокращаться. Нервная ткань образована двумя типами клеток: нервными (нейронами) и глиальными.
Почему клетку считают основной структурной и функциональной единицей не только организма человека, но и всех других живых организмов?
Клетка — элементарная единица живой системы. Элементарной единицей она может быть названа потому, что в природе нет более мелких систем, которым были бы присущи все без исключения признаки (свойства) живого. Известно, что организмы бывают одноклеточными (например, бактерии, простейшие, некоторые водоросли) или многоклеточными.
Клетка обладает всеми свойствами живой системы: она осуществляет обмен веществ и энергии, растет, размножается и передает по наследству свои признаки, реагирует на внешние раздражители и способна двигаться. Она является низшей ступенью организации, обладающей всеми этими свойствами.
Поскольку не только организм человека, а и все живые организмы состоят из клеток – клетка является основной структурной и функциональной единицей всех живых организмов.
§ 4. Строение организма человека (1)
1. Что такое вещество и физическое тело? 2. Какие частицы являются наименьшими единицами строения вещества и что они образуют? 3. Что такое клетка? Каково её строение? Какие вещества её образуют?
Уровни организации человека
Все живые и неживые объекты на Земле состоят из мельчайших частиц — атомов. Атомы объединяются в молекулы, из которых, в свою очередь, построены клетки. Клетки, которые вместе выполняют какие-либо функции в организме (например, обеспечивают движение), являются основой ткани. Ткани образуют органы, которые объединяются в системы органов. Например, мышечная ткань образует скелетные мышцы, которые входят в состав опорно-двигательной системы. А уж все вместе системы органов составляют целый организм. Таким образом, говоря о строении организма человека, можно выделить следующие уровни организации: атомно-молекулярный, клеточный, тканевый, органный, системный (уровень систем органов) и организменный (рис. 5).
Атомно-молекулярный уровень
Особенности данного уровня организации обусловлены прежде всего его химическим составом. В организме человека обнаружены химические элементы, с которыми вы познакомитесь при изучении химии. Среди них — углерод, водород, кислород, азот, сера, натрий, кальций и др. Нельзя сказать, что они характерны только для человека. Их можно обнаружить как в других живых организмах (растениях, животных и т. д.), так и в неживых объектах, что указывает на связь и единство живой и неживой природы.
Названные химические элементы образуют молекулы веществ, входящих в состав клетки. Среди них такие неорганические вещества, как вода и растворённые в ней соли, а также органические вещества — белки, липиды (жиры), углеводы и нуклеиновые кислоты. Все эти вещества активно взаимодействуют друг с другом и выполняют свойственные им функции.
Клеточный уровень
Клетка — основа строения и жизнедеятельности организмов: растений, животных, грибов и др. Организм человека не является исключением. Его клетки имеют такой же план строения, как и животная клетка (рис. 6).
В состав организма человека входит огромное количество клеток. При этом все они различаются размерами и формой. Это объясняется тем, что каждая клетка выполняет определённые функции в многоклеточном организме человека. 9
Тканевый уровень
Как правило, одна клетка не может справиться с выполнением функции, необходимой многоклеточному организму. Её выполняют множество клеток. Клетки, сходные по строению, происхождению и выполняемым функциям, в совокупности с окружающим их межклеточным веществом объединены в группы, называемые тканями. Выделяют четыре группы тканей: эпителиальная, соединительная, мышечная и нервная (рис. 7). Все эти ткани выполняют определённые функции, обусловленные особенностями их строения, — защитную, опорную, питательную, транспортную, сократительную и др. 10
Эпителиальные ткани образованы тесно прилегающими друг к другу клетками, с незначительным количеством межклеточного вещества. Эти ткани входят в состав наружных и внутренних покровов. Кроме того, они образуют многие железы нашего организма. Основные функции эпителиальных тканей — защитная и всасывающая. Кроме того, эпителиальные ткани хорошо восстанавливаются (регенерируют). Например, каждый раз во время мытья с поверхности кожи удаляется несколько слоёв мёртвых, ороговевших клеток эпителия, которые заменяются клетками нижележащих слоёв. 11
Соединительные ткани образованы разнообразными по форме клетками и большим количеством жидкого или плотного межклеточного вещества. К ним относятся: костная, хрящевая и жировая ткани, кровь, лимфа, дентин зубов. Основные функции соединительных тканей — механическая (опорная) и защитная. Жидкие соединительные ткани (особенно кровь) осуществляют транспортную функцию, обеспечивая : газов, питательных веществ и продуктов обмена веществ. 10
Мышечная ткань образована клетками, обладающими свойствами менять свои размеры — сокращаться. Различают три типа мышечной ткани: поперечно-полосатую (скелетную), гладкую и сердечную. Задача скелетных мышц — перемещение частей (рук, ног и т. д.) или всего тела в пространстве. Поперечио-полосатые мышечные клетки (волокна) очень тонкие и длинные, в них расположено множество ядер. Кроме того, они имеют регулярно чередующиеся светлые и тёмные полоски поперёк волокна, хорошо различимые под микроскопом. Похожее строение имеет сердечная мышца. Гладкие мышцы образованы маленькими одноядерными клетками, которые расположены пучками и не имеют поперечной исчерченности. 12
Нервная ткань образована двумя типами клеток: нервными (нейронами) и глиальными. Как вам уже известно, нейроны состоят из тела и отростков. 13 Между собой и с другими клетками (чаще всего мышечными) нейроны сообщаются через особые контакты, которые называют синапсами. Клетки глии располагаются между нейронами, поддерживают их, защищают от вредных воздействий и снабжают питательными веществами. Без постоянной помощи глиальных клеток нейроны существовать не могут.
Моя лаборатория
Изучение микроскопического строения тканей организма человека
В процессе работы с каждым микропрепаратом обратите внимание не только на строение и количество клеток, образующих ткань, но и на состав и количество межклеточного вещества.
1. Подготовьте в тетради таблицу «Ткани организма человека».
2. Запишите в таблицу название ткани, указанное на микропрепарате.
3. Рассмотрите препарат при малом увеличении.
4. Переведите микроскоп на большое увеличение и снова рассмотрите препарат.
5. Запишите в таблицу характерные особенности строения ткани.
6. Зарисуйте микропрепарат.
Уровни организации человека. Межклеточное вещество. Эпителиальная, мышечная, соединительная и нервная ткани
Ответьте на вопросы
1. Назовите основные уровни организации человека. 2. Что обусловливает особенности атомно-молекулярного уровня организации человека? 3. Что такое ткань? Какие группы тканей в организме человека вам известны?
Опишите общий план строения клетки человека и объясните, в чём заключается причина разнообразия форм и размеров различных специализированных клеток. Приведите примеры.
Почему клетку считают основной структурной и функциональной единицей не только организма человека, но и всех других живых организмов?
ГДЗ биология 8 класс Пасечник, Суматохин, Калинова Просвещение 2019-2020 Задание: § 4 Строение организма человека
Стр. 20. Вспомните
№ 1. Что называют физическим телом?
Физическим телом называют материальный объект, который имеет форму (простую), массу, объем и отделен от других тел при помощи внешней границы раздела. Например, камень, кусок шоколада – это твердые физические тела. Вода – жидкое физическое тело.
№ 2. Как называют мельчайшие частицы, из которых состоит вещество?
Клетки вещества состоят из частиц, которые называется молекулами. Молекулы в свою очередь состоят из мельчайших частиц – атомов.
№ 3. Что такое клетка? Каково её строение? Какие вещества её образуют?
Клетка – это элементарная структурная и функциональная единица живого организма, строение которой, несмотря на малые размеры, очень сложное. Она обладает собственным обменом веществ и способна к самовоспроизведению.
Все клеточные формы жизни на нашей планете делятся на два надцарства: прокариоты (доядерные) и эукариоты (ядерные). Прокариоты являются более простыми по строению и возникли в процессе эволюции раньше, чем эукариоты – более сложные.
Несмотря на разнообразие формы, организация клеток живых организмов подчиняется единым структурным принципам. Содержимое каждой клетки отделено от окружающей среды при помощи плазматической мембраны. Внутри сама клетка заполнена цитоплазмой, в которой находятся клеточные включения, молекулы ДНК и органеллы. Каждая из органелл клетки выполняет свою определенную функцию, но в совокупности они определяют ее жизнедеятельность.
Цитоплазма эукариотической клетки выполняет функцию цитоскелета, который состоит из трех элементов: микротрубочек, микрофиламентов и промежуточных филаментов. Она служит механическим каркасом, который поддерживает форму клетки.
Аппарат Гольджи принимает участие в синтезе лизосомы и преобразовании белков. Лизосомы – пищеварительные органеллы клетки. Также в аппарате Гольджи происходит накопление веществ, которые клетка синтезирует для нужд всего организма и которые потом выводятся наружу из клетки.
Митохондрии – энергетические органоиды клеток, которые отвечают за преобразование питательных веществ в энергию и участвуют в дыхании. Покрыты они наружной гладкой мембраной и внутренней с многочисленными складками и выступами.
Центриоли – цилиндрические белковые структуры, которые располагаются около ядра клеток. Вокруг них находится центр организации цитоскелета, в котором группируются минус-концы микротрубочек клетки.
Стр. 23. Лабораторная работа. Изучение микроскопического строения тканей организма человека
«Ткани организма человека»
| Название ткани | Где находится | Особенности | Функции |
|---|---|---|---|
| Эпителиальная | Входит в состав наружных и внутренних покровов, образует железы. | Тесно прилегающие друг к другу клетки с незначительным количеством межклеточного вещества. | Защитная и всасывающая, восстанавливающая. |
| Соединительная | Жировая, хрящевая, костная ткани; дентин зубов, лимфа, кровь. | Разные по форме клетки и большое количество плотного или жидкого межклеточного вещества. | Механическая, защитная, транспортная, терморегуляция. |
| Мышечная | Скелетная мускулатура, гладкая мускулатура внутренних органов. | Клетки, которые могут менять размеры путем сокращения; маленькие одноядерные клетки, расположенные пучками и не имеют поперечной исчерченности. | Перемещение частей тела, сокращение органов. |
| Нервная | Головной и спинной мозг; нервные волокна и нервные узлы. | Два типа клеток: нервные (нейроны) и глиальные. Нейроны состоят из тела и отростков и соединены между собой и с другими клетками особыми контактами – синапсами. | Регуляция, проведение импульсов. |
Вывод:
В организме человека различаются четыре вида тканей: соединительная, мышечная, эпителиальная и нервная. В клетках каждой из них есть органоиды, которые выполняют характерные для нее функции.
Стр. 23. Вопросы после параграфа
№ 1. Назовите основные уровни организации человека.
Выделяют несколько основных уровней организации человека:
№ 2. В чем особенности атомно-молекулярного уровня организации человека?
В состав живых организмов входит большое количество сложных органических веществ – биополимеров, которые представлены жирами, белками, углеводами и нуклеиновыми кислотами.
На молекулярном уровне жизни обмен веществ и превращение энергии проявляется как химические реакции, передача и изменение наследственной информации. Также в организме человека содержатся и такие химические вещества, как натрий, азот, водород, углерод, кислород, кальций, сера, которые характерны и для других живых организмов, например, растений или животных, и для неживых объектов. Эта особенность позволяет судить о единстве и связи между предметами живой и неживой природы.
№ 3. Что такое ткань? Какие группы тканей в организме человека вам известны?
Ткань – это совокупность клеток и межклеточного вещества, которые объединены общим происхождением, строением и функциями, выполняемыми в организме.
В организме человека выделяют четыре основные группы тканей: соединительная, эпителиальная, мышечная и нервная.
Стр. 23. Задание
Опишите общий план строения клетки человека и объясните, в чём заключается причина разнообразия форм и размеров различных специализированных клеток. Приведите примеры.
Клетка является основой строения и жизнедеятельности организмов, включая организм человека. Он состоит из огромного количества клеток, которые различаются размерами, формой. Это поясняется тем, что каждая клетка в многоклеточном организме человека может выполнять только определённые функции.
Отделены клетки друг от друга клеточной мембраной. Внутри каждой клетки выделяют ядро и цитоплазму, которые отделены друг от друга ядерной мембраной. Внутри ядра содержится ядрышко, в котором находятся рибосомы – важные органы клетки. Также в ядре расположены хромосомы (их основой являются молекулы ДНК, которые определяют наследственный аппарат клетки) и другие структуры и органоиды: рибосомы, лизосомы, митохондрии и аппарат Гольджи.
Клетки образуют ткани. Соединительная ткань образована разными по форме клетками и большим количеством плотного или жидкого межклеточного вещества. Эпителиальная ткань образована клетками, которые плотно прилегают друг к другу, и незначительным количеством межклеточного вещества. Мышечную ткань образуют клетки, которые могут сокращаться, а значит, изменяют свои размеры, форму. Нервную ткань образуют два типа клеток – глиальные и нервные (нейроны).
Стр. 23. Подумайте
Почему клетку считают основной структурной и функциональной единицей не только организма человека, но и всех других живых организмов?
Клетка является основной структурной и функциональной единицей всех живых организмов, которая способна к самовоспроизведению. В свою очередь, живые организмы могут состоять, как и из одной клетки, например, одноклеточные водоросли и животные, бактерии, так и из большого количества клеток. Из-за того, что в природе не существует более мелких систем, которым бы были присущи признаки свойства живого, нежели одноклеточные организмы, клетку называют еще и элементарной единицей.
Клетка, как низшая ступень организации, обладает всеми свойствами живой системы: растет и стареет, размножается, двигается и реагирует на внешние раздражители, может передавать по наследству свои признаки, способна к обмену веществ и энергии.
Строение органов человека
Общий обзор организма. Рудименты
Уровни организации
На схеме показана взаимосвязь всех систем органов тела. Определяющим (детерминирующим) началом является генотип, а общими регулирующими системами — нервная и эндокринная. Уровни организации от молекулярного до системного характерны для всех органов. Организм в целом представляет собой единую взаимосвязанную систему.
Жизнь на Земле представлена индивидуумами определённого строения, принадлежащими к определённым систематическим группам, а также к сообществам разной сложности. Индивидуумы и сообщества организованы в пространстве и во времени. По подходу к их изучению можно выделить несколько основных уровней организации живой материи:
Молекулярный — любая живая система, как бы сложно была не организована, проявляется на уровне функционирования биологических макромолекул: нуклеиновых кислот, белков, полисахаридов и других органических. С этого уровня начинаются важнейшие процессы жизнедеятельности: обмен веществ и превращение энергии, передача наследственной информации и др. Этот уровень изучает молекулярная биология.
Клеточный — клетка является структурно-функциональной и универсальной единицей живого организма. Биология клетки (наука цитология) изучает морфологическую организацию клетки, специализации клеток в ходе развития, функции клеточной мембраны, механизм и регуляции деления клетки;
Тканевый — совокупность клеток, объединённых общностью происхождения, сходством строения и выполнением общей функции.
Органный — структурно-функциональное объединение и взаимодействие нескольких типов тканей, образующих органы.
Организменный — целостная дифференцированная система органов, выполняющих различные функции и представляющих многоклеточный организм.
Популяционно-видовой — совокупность особей одного вида, объединённых общим местом обитания, создающим популяцию как систему надорганизменного порядка. В этой системе осуществляется простейшие элементарные эволюционные преобразования.
Биогеоценотический — совокупность организмов разных видов и различной сложности организации со всеми факторами среды обитания.
Биосферный — система высшего ранга, охватывающая все явления жизни на Земле. На этом уровне осуществляется круговорот веществ и превращение энергии, связанные с жизнедеятельностью живых организмов.
| Уровень | Структуры | Функционирование |
| Молекулярный | Белки: актин, миозин | Высвобождение энергии, движение нитей актина относительно нитей миозина |
| Субклеточный | Саркомеры и миофибриллы — структуры, сформированные несколькими белками | Укорочение саркомеров и миофибрилл |
| Клеточный | Мышечные волокна | Укорочение мышечных волокон |
| Тканевой | Поперечно-полосатая скелетная мышечная ткань | Укорочение групп (пучков) мышечных волокон |
| Организменный | Поперечно-полосатые скелетные мышцы | Укорочение мышц |
| Системный | Опорно-двигательная система | Изменение положения костей (кожи в случае мимических мышц) относительно друг друга |
| Функциональная система | Опорно-двигательный аппарат | Перемещение частей тела или тела в пространстве |
Структура тела
На голове располагаются органы чувств: непарные — нос, язык; парные — глаза, уши, орган равновесия. Внутри черепной коробки находится головной мозг.
Тело человека покрыто кожей. Кости и мышцы образуют опорно-мышечный аппарат. Внутри тела располагаются две полости тела — брюшная и грудная, которые разделены перегородкой — мышечной диафрагмой. В этих полостях располагаются внутренние органы. В грудной — лёгкие, сердце, сосуды, дыхательные пути и пищевод. В брюшной полости слева (под диафрагмой) — желудок, справа — печень с желчным пузырём и селезёнка. В канале позвоночника находится спинной мозг. В области поясницы расположены почки, от которых отходят мочеточники, входящие в мочевой пузырь с мочеиспускательным каналом.
Половые органы женщины представлены: яичники, маточные трубы, матка.
Половые органы мужчины представлены: яички расположенные в мошонке.
Органы и системы органов
Каждый орган имеет свою форму и определённое место в организме человека. Органы, выполняющие общие физиологические функции, объединяются в систему органов.
| Система органов | Функции системы | Органы, входящие в состав системы |
| Покровная | Защита тела от повреждения и от проникновения в него болезнетворных микроорганизмов | Кожа |
| Костно-мышечная | Придание прочности и формы телу, выполнение движений | Скелет, мышцы |
| Дыхательная | Обеспечение газообмена | Дыхательные пути, лёгкие, дыхательные мышцы |
| Кровеносная | Транспортная, снабжение всех органов питательными веществами, кислородом, выделение продуктов обмена | Сердце, кровеносные сосуды |
| Пищеварительная | Переваривание пищи, обеспечение организма энергетическими веществами, защитная | Слюнные желез, зубы, язык, пищевод, желудок, кишечник, печень, поджелудочная железа |
| Выделительная | Выведение продуктов обмена веществ, осморегуляция | Почки, мочевой пузырь, мочеточники |
| Система органов размножения | Воспроизведение организмов | Яичники, яйцеводы, матка, семенники, наружные половые органы |
| Нервная система | Регуляция деятельности всех органов и поведения организма | Головной и спинной мозг, периферические нервы |
| Эндокринная система | Гормональная регуляция работы внутренних органов и поведения организма | Щитовидная железа, надпочечники, гипофиз и др. |
Нервная система осуществляет регуляцию с помощью электрохимических сигналов, нервных импульсов. Эндокринная система действует с помощью биологически активных веществ — гормонов, которые поступают в кровь и, дойдя до органов, изменяют их работу.
Схема пищеварительного тракта в составе пищеварительной системы:
Клеточное строение организма
Внешняя и внутренняя среда организма
Внешняя среда — это та среда, в которой находится организм человека. Это совокупность конкретных абиотических и биотических условий, в которых обитает данная особь, популяция или вид. Человек живёт в газообразной среде.
Внутренней средой организма называют ту среду, которая находится внутри организма: она отделяется от внешней среды оболочками тела (кожа, слизистые). В ней находятся все клетки тела. Она жидкая, имеет определённый солевой состав и постоянную температуру. К внутренней среде не относится: содержимое пищеварительного канала, мочевыводящих и дыхательных путей. Граничат с внешней средой: наружный ороговевший слой кожи и некоторые слизистые оболочки. Органы человеческого тела снабжают клетки через внутреннюю среду необходимыми веществами и удаляют ненужные вещества в процессе жизнедеятельности организма.
Строение клетки
По форме, строению и функциям клетки разнообразны, но по структуре сходные. Каждая клетка обособлена от других клеточной мембраной. Большинство клеток имеют цитоплазму и ядро. Цитоплазма — внутренняя среда, живое содержимое клетки, состоящее из волокнистого основного вещества — цитозоля и клеточных органоидов. Цитозоль — растворимая часть цитоплазмы, заполняющая пространство между клеточными органоидами. Цитозоль содержит 90% воды, а также минеральные и органические вещества (газы, ионы, сахара, витамины, аминокислоты, жирные кислоты, белки, липиды, нуклеиновые кислоты и другие). Это место протекания метаболических процессов (например, гликолиза, синтеза жирных кислот, нуклеотидов, аминокислот и т.д.).
В цитоплазме клетки находится ряд структур-органоидов, каждая из которых обладает определённой функцией и имеет закономерные особенности строения и поведения в различные периоды жизнедеятельности клетки. Органоиды — постоянные, жизненно важные составные части клеток.
Строение и функции ядра
Клеточное ядро как важнейшая составная часть клетки, содержащая ДНК (гены), выполняет следующие функции:
В ядре находятся хромосомы, основа которых — молекулы ДНК, определяющие наследственный аппарат клетки. Участки молекул ДНК, ответственные за синтез определённого белка, называют генами. В каждой хромосоме насчитывают миллиарды генов. Контролируя образование белков, гены управляют всей цепочкой сложных биохимических реакций в организме и тем самым определяют его признаки. В обычных клетках (соматических) человеческого организма содержится по 46 хромосом, в половых клетках (яйцеклетках и сперматозоидах) по 23 хромосомы (половинный набор).
Органоиды клетки
Постоянные клеточные структуры, каждая из которых выполняет свои особые функции, называются органоидами. В клетке они играют ту же роль, что и органы в организме.
Функции цитоплазматической мембраны:
Эндоплазматическая сеть — мембранная разветвлённая система каналов диаметром 25–75 нм и полостей, пронизывающих цитоплазму. Особенно много каналов в клетках с интенсивным обменом веществ, по которым транспортируются синтезированные на мембранах вещества.
Различают два типа мембран эндоплазматической сети: гладкая и шероховатая (или гранулярную, содержащую рибосомы). На гладких мембранах находятся ферментные системы, участвующие в жировом и углеводном обменах, детоксикации веществ. Такие мембраны преобладают в клетках сальных желёз, где осуществляется синтез жиров, печени (синтез гликогена). Основная функция шероховатых мембран — синтез белков, который осуществляется в рибосомах. Особенно много шероховатых мембран в железистых и нервных клетках.
Рибосомы — мелкие сферические тельца диаметром 15–35 нм, состоящие из двух субъединиц (большой и малой). Рибосомы содержат белки и р-РНК. Рибосомальная РНК (р-РНК) синтезируется в ядре на молекуле ДНК некоторых хромосом. Там же формируются рибосомы, которые затем покидают ядро. В цитоплазме рибосомы могут располагаться свободно или быть прикреплёнными к наружной поверхности мембран эндоплазматической сети (шероховатые мембраны). В зависимости от типа синтезируемого белка рибосомы могут «работать» поодиночке или объединяться в комплексы — полирибосомы. В таком комплексе рибосомы связаны длинной молекулой м-РНК. Функция рибосом — участие в синтезе белка.
Аппарат Гольджи — система мембранных трубочек, образующих стопку уплощенных мешочков (цистерн) и связанных с ними систем пузырьков и полостей. Аппарат Гольджи особенно развит в клетках, вырабатывающих белковый секрет, в нейронах, яйцеклетках. Цистерны соединены каналами ЭПС. Синтезированные на мембранах ЭПС белки, полисахариды, жиры транспортируются к аппарату Гольджи, конденсируются внутри его структур и «упаковываются» в виде секрета, готового либо к выделению, либо к использованию в самой клетке в процессе её жизнедеятельности. Аппарат Гольджи участвует в обновлении биомембран и образовании лизосом.
Лизосомы — маленькие округлые тельца, диаметром около 0,2–0,5 мкм, ограниченные мембраной. Внутри рибосом кислая среда (рН 5) и содержится комплекс (более 30 типов) гидролитических ферментов для расщепления белков, липидов, углеводов, нуклеиновых кислот и другого. В клетке несколько десятков лизосом (особенно их много в лейкоцитах).
Лизосомы образуются или из структур комплекса Гольджи, или непосредственно из эндоплазматической сети. Они приближаются к пиноцитозным или фагоцитозным вакуолям и изливают в их полость своё содержимое. Основная функция лизосом — участие во внутриклеточном переваривании пищевых веществ путём фагоцитоза и секреции пищеварительных ферментов. Лизосомы могут также расщеплять и удалять отмершие органоиды и отработанные вещества, разрушать структуры самой клетки при её отмирании, в ходе эмбрионального развития и в ряде других случаев.
Митохондрии — мелкие тельца, ограниченные двухслойной мембраной. Митохондрии могут иметь различную форму — сферическую, овальную, цилиндрическую, нитевидную, спиральную, вытянутую, чашевидную, разветвлённую. Размеры их составляют 0,25–1 мкм в диаметре и 1,5–10 мкм в длину. Количество митохондрий в клетке — несколько тысяч, в разных тканях неодинаково, что зависит от функциональной активности клетки: их больше там, где интенсивнее синтетические процессы (например, в печени).
Стенка митохондрий состоит из двух мембран — наружной гладкой и внутренней складчатой, в которую встроена цепь транспорта электронов, АТФаза, и межмембранного пространства величиной 10–20 нм. От внутренней мембраны вглубь органоида отходят перегородки, или кристы. Складчатость значительно увеличивает внутреннюю поверхность митохондрий.
На мембранах крист в митохондриальном матриксе (внутри митохондрий) располагаются многочисленные ферменты, участвующие в энергетическом обмене (ферменты цикла Кребса, окисления жирных кислот и другие). Митохондрии тесно связаны с мембранами ЭПС, каналы которой нередко открываются прямо в митохондрии. Число митохондрий может быстро увеличиваться делением, что обусловлено молекулой ДНК, входящей в их состав. Так, внутри митохондрий содержатся собственные ДНК, РНК, рибосомы, белки. Основная функция митохондрий — синтез АТФ в ходе окислительного фосфорилирования (аэробного дыхания клетки).
| Схематическое изображение | Структура | Функции |
| Плазматическая мембрана (клеточная мембрана)
| Два слоя липида (бислой) между двумя слоями белка | Избирательно проницаемый барьер, регулирующий обмен между клеткой и средой |
| Ядро
| Самая крупная органелла, заключённая в оболочку из двух мембран, пронизанную ядерными порами. Содержит хроматин — в такой форме раскрученные хромосомы находятся в интерфазе. Содержит ядрышко | Хромосомы содержат ДНК — вещество наследственности. ДНК состоит из генов, регулирующих все виды клеточной активности. Деление ядра лежит в основе размножения клеток, а следовательно, и процесса воспроизведения. В ядрышке образуются р-РНК и рибосомы |
| Эндоплазматический ретикулум (ЭПС)
| Система уплощённых мембранных мешочков — цистерн — в виде трубочек и пластинок. Образует единое целое с наружной мембраной ядерной оболочки | Если поверхность ЭПС покрыта рибосомами, то он называется шероховатым. По цистермам ЭПС транспортируется белок, синтезированный на рибосомах. Гладкий (без рибосом) служит местом синтеза липидов и стероидов |
| Рибосома
| Очень мелкие органеллы, состоящие из двух субчастиц — большой и малой. Содержат белок и РНК приблизительно в равных долях. Рибосомы обнаруживаемые в митохондриях ещё мельче | Место синтеза белка, где удерживаются в правильном положении различные взаимодействующие молекулы. Рибосомы связаны с ЭПС или свободно лежат в цитоплазме. Много рибосом могут образовать полисому (полирибосому), в которой они нанизаны на единую нить матричной РНК |
| Митохондрия
| Митохондрия окружена оболочкой из двух мембран; внутренняя мембрана образует складки (кристы). Содержит матрикс, в котором находятся небольшое количество рибосом, одна кольцевая молекула ДНК и фосфатные гранулы | При аэробном дыхании в кристах происходит окислительное фосфорилирование и перенос электронов, а в матриксе работают ферменты, участвующие в цикле Кребса и окислении жирных кислот |
| Аппарат Гольджи
| Стопка уплощённых мембранных мешочков — цистерн. На одном конце стопки мешочки непрерывно образуются, а с другого — отшнуровываются в виде пузырьков | Многие клеточные материалы (например, ферменты ЭПС), претерпевают модификацию в цистернах и транспортируются в пузырьках. Аппарат Гольджи участвует в процессе секреции, и в нём образуются лизосомы |
| Лизосома
| Простой сферический мембранный мешочек (одинарная мембрана), заполненный пищеварительными (гидролитическими) ферментами | Выполняет много функций, всегда связанных с распадом каких-либо структур или молекул. Лизосомы играют роль в аутофагии, автолизе, эндоцитозе, экзоцитозе |
