§ 3. Жизнедеятельность клетки, ее деление и рост

Определения и обозначения

Жизнедеятельность клетки — совокупность процессов, благодаря которым клетка получает и использует вещества и энергию, растёт и делится. Это понятие объединяет разные действия клетки в единую работу. Оно помогает понять, почему клетку нельзя считать неподвижной частицей.

Обмен веществ и энергии — поступление веществ в клетку, их превращение и использование, а также удаление ненужных продуктов. В клетке одни вещества становятся материалом для её частей, а другие расщепляются. Благодаря обмену клетка получает и расходует нужные для жизни ресурсы.

Рост клетки — увеличение её размеров и массы за счёт образования новых веществ. Клетка не просто набухает: в ней появляются вещества, необходимые для её частей. Рост позволяет ей увеличиться и подготовиться к дальнейшей работе.

Деление клетки — процесс, при котором из одной клетки образуются две дочерние. Каждая из них получает часть содержимого исходной клетки и наследственный материал. Деление необходимо для появления новых клеток, которые затем продолжают жить самостоятельно.

Как это устроено

Клетке нужны вещества из окружающей среды, потому что без них она не сможет строить свои части и поддерживать работу. Через клеточную оболочку одни вещества поступают внутрь, а другие выходят наружу. Оболочка отделяет клетку от среды и участвует в обмене с ней. Поэтому поступление и выведение веществ связаны с тем, что клетке необходимо получать нужное и освобождаться от ненужного.

Попавшие внутрь вещества не остаются неизменными: клетка их превращает. Одни из них используются для построения клеточных структур, так как клетке требуется материал для роста и обновления. Другие расщепляются, и при этом освобождается энергия. Она необходима для процессов, происходящих в клетке, поэтому обмен включает не только вещества, но и использование энергии.

Если в клетке образуются новые вещества, её размеры и масса могут увеличиваться. В этом участвует цитоплазма — внутреннее содержимое клетки, где происходят многие процессы, а также другие её части. Рост связан с созданием клеточного материала, поэтому его нельзя свести к простому увеличению объёма. Новые вещества помогают клетке строить и поддерживать свои структуры.

Перед делением наследственный материал в ядре удваивается. Наследственный материал содержит сведения, которые должны перейти к дочерним клеткам. Если бы он не удвоился, его могло бы не хватить для передачи обеим новым клеткам. Удвоение заранее подготавливает две копии, которые можно распределить при делении.

Во время деления содержимое исходной клетки распределяется между двумя дочерними клетками. Такое распределение позволяет каждой из них получить необходимые части клетки и наследственный материал. После разделения дочерние клетки не прекращают работу: они продолжают обмен веществ и могут увеличиваться. Позже каждая из них при подходящих условиях может снова разделиться.

Основные процессы жизнедеятельности клетки

Чтобы пользоваться таблицей, сначала найдите название процесса, а затем сравните, что происходит и какое это имеет значение. Обмен веществ обеспечивает клетку материалом и энергией, рост увеличивает её размеры, а деление создаёт новые клетки. Эти процессы связаны между собой, но обозначают разные стороны жизнедеятельности.

Разбор задач

Задача 1. Клетка поглощает воду и растворённые вещества, а часть продуктов выделяет наружу. Определите, какой процесс описан. Нужно сопоставить условие с тем, какие действия объединяет каждый термин. Важно учитывать и поступление веществ, и их выведение.

1. В условии сказано, что вещества входят в клетку: это часть обмена веществ с окружающей средой. Поглощение показывает, что клетка получает необходимые ей материалы.
2. Также указано, что часть продуктов выходит наружу. Выведение ненужных продуктов тоже относится к обмену веществ, а не к росту или делению.
3. Соединяем оба признака: клетка получает и выводит вещества. Это соответствует обмену веществ; вместе с превращениями веществ он составляет обмен веществ и энергии.

Ответ: описан обмен веществ и энергии, точнее — поступление веществ в клетку и выведение продуктов. Здесь не говорится об увеличении клетки или образовании дочерних клеток. Поэтому рост и деление не подходят.

Задача 2. Клетка растения увеличилась в размерах. Объясните, какой процесс произошёл и за счёт чего он возможен. Сам факт изменения размера указывает на рост, но нужно назвать его причину. Для этого следует вспомнить, что рост связан с образованием новых веществ.

1. Сначала определяем признак: клетка стала больше. Это изменение размеров, а не появление двух отдельных клеток.
2. Затем связываем увеличение с образованием новых веществ в клетке. Они пополняют материал, из которого построены её части, и увеличивают массу клетки.
3. Проверяем различие: если бы одна клетка образовала две, речь шла бы о делении. В задаче такого признака нет, поэтому выбираем рост.

Ответ: произошёл рост клетки. Он возможен благодаря образованию новых веществ, которые используются клеткой и увеличивают её размеры и массу.

Задача 3. Одна клетка после деления образовала две. Объясните, почему перед делением наследственный материал должен удвоиться. Здесь важно понять, что деление должно передать сведения не одной, а обеим новым клеткам. Проследим, как удвоение помогает это сделать.

1. Наследственный материал находится в ядре и содержит сведения, необходимые клеткам. После деления он должен оказаться у обеих дочерних клеток.
2. Перед делением материал удваивается, то есть образуются две копии. Благодаря этому есть что распределить между двумя будущими клетками.
3. При делении содержимое распределяется между дочерними клетками. Удвоение заранее помогает каждой из них получить наследственные сведения.

Ответ: наследственный материал удваивается, чтобы его можно было передать обеим дочерним клеткам. Тогда каждая получает необходимые сведения для продолжения жизнедеятельности.

Типичные ошибки

Ошибка: считать рост простым увеличением объёма. Так думают, потому что замечают только внешний результат — клетка стала крупнее. Но рост связан также с образованием новых веществ и увеличением массы. Проверьте себя: можете ли вы назвать, за счёт чего клетка выросла?

Ошибка: понимать обмен веществ только как поступление пищи. Поступление веществ заметнее всего, поэтому остальные части процесса легко упустить. Однако вещества в клетке превращаются, энергия используется, а ненужные продукты выводятся. Проверьте, упомянули ли вы не только поступление, но и превращение с выведением.

Ошибка: думать, что клетка при делении просто разделяется пополам. Такое представление не учитывает подготовку к делению и распределение наследственного материала. До деления он удваивается, чтобы сведения достались обеим дочерним клеткам. Для проверки спросите себя, откуда каждая новая клетка получает эти сведения.

Ошибка: считать, что после деления жизнедеятельность прекращается. Можно перепутать завершение деления с завершением жизни клетки. На самом деле дочерние клетки продолжают обмен веществ, а затем могут расти. Проверьте себя: если клетки остаются живыми, какие процессы они продолжают выполнять?

Связь с другими темами

Для понимания жизнедеятельности клетки нужно знать её основные части: оболочку, цитоплазму и ядро. Оболочка связана с поступлением и выведением веществ, цитоплазма участвует во многих клеточных процессах, а в ядре находится наследственный материал. Эти представления помогают разобраться, как клетка растёт и делится.

Рост и деление клеток помогают объяснить рост организмов, образование новых клеток и обновление тканей. При делении появляются дочерние клетки, которые продолжают жизнедеятельность. Так процессы, происходящие на уровне клетки, связаны с изменениями всего организма.

Что запомнить

• Клетка постоянно обменивается веществами с окружающей средой.
• В клетке вещества превращаются, а энергия используется.
• Рост клетки связан с образованием новых веществ.
• Перед делением наследственный материал удваивается.
• В результате деления одной клетки образуются две дочерние клетки.
• Дочерние клетки продолжают жизнедеятельность.