§ 4. Цитология — наука, изучающая клетку. Многообразие клеток

Определения и обозначения

Цитология — раздел биологии, изучающий клетки, их строение и жизнедеятельность. Иными словами, цитологов интересует не только то, из каких частей состоит клетка, но и то, как она работает. Эти знания помогают понять общие принципы организации живых организмов.

Клетка — элементарная структурная и функциональная единица живого. Структурной её называют потому, что организмы состоят из клеток, а функциональной — потому, что в них идут процессы, необходимые для жизни. Понятие клетки позволяет объяснить, как устроены организмы и за счёт чего они живут.

Прокариотическая клетка — клетка без оформленного ядра, в которой наследственный материал находится в цитоплазме. Наследственный материал содержит информацию о признаках и работе клетки, поэтому отсутствие ядра не означает его отсутствия. Это определение помогает распознавать прокариот по устройству клетки.

Эукариотическая клетка — клетка, наследственный материал которой заключён в ядре. Ядро — часть клетки, отделённая от цитоплазмы оболочкой и содержащая наследственную информацию. Такое определение отличает эукариот от прокариот и помогает сравнивать клетки разных организмов.

Как это устроено

Живые организмы состоят из клеток или представляют собой одну клетку. Поэтому клетка служит общей основой их строения. Она считается функциональной единицей, потому что именно в клетках осуществляются процессы, благодаря которым организм живёт. Когда клетка погибает или перестаёт работать, страдают процессы, от которых зависит организм.

Клетки бывают разного размера, формы и строения. Это связано с тем, что они выполняют неодинаковые задачи: особенности устройства помогают клетке справляться с её функцией. Например, вытянутая форма может быть удобна для проведения сигналов на расстояние, а большое количество отростков — для контактов с другими клетками. Значит, по строению клетки можно предположить, к какой работе она приспособлена.

Главный признак, по которому различают прокариотические и эукариотические клетки, — наличие оформленного ядра. У прокариот наследственный материал не отделён от цитоплазмы ядерной оболочкой, а у эукариот находится внутри ядра. Это различие позволяет определить тип клетки даже по краткому описанию. Оно не означает, что у прокариот нет наследственной информации.

У одноклеточного организма одна клетка выполняет все необходимые для жизни процессы. В многоклеточном организме клеток много, и они могут специализироваться: одни обеспечивают движение, другие воспринимают сигналы или образуют покровы. Такая специализация возможна, потому что клетки работают совместно и разделяют задачи. Их различия помогают организму выполнять множество функций.

Разнообразие клеток не отменяет общих признаков клеточного строения. Все клетки относятся к основным единицам живого и содержат наследственный материал, хотя он расположен по-разному. Общность позволяет сравнивать клетки, а различия помогают понять их функции и особенности организмов. Поэтому при изучении клетки важно учитывать и сходство, и различия.

Сравнение прокариотической и эукариотической клеток

Сравнивайте клетки по строкам: так проще увидеть, какой признак отличает один тип от другого. Решающий признак — оформленное ядро; остальные строки дополняют картину. Примеры организмов помогают проверить, правильно ли вы соотнесли тип клетки с группой живых существ.

Разбор задач

Задача 1. Определите, какая наука изучает клетки, и объясните, почему клетку называют структурной и функциональной единицей живого.

1. Вспомним, что изучение клеток, их строения и жизнедеятельности относится к цитологии.
2. Проверим значение слова «структурная»: организмы состоят из клеток, значит, клетка является их основной частью.
3. Проверим значение слова «функциональная»: в клетке происходят процессы, необходимые для жизни.

Ответ: клетки изучает цитология; клетка является структурной основой организмов и местом осуществления жизненных процессов.

Задача 2. У первой клетки наследственный материал находится в цитоплазме, у второй заключён в ядре. Определите тип каждой клетки.

1. Сначала используем главный различительный признак: у прокариот оформленного ядра нет.
2. Если наследственный материал расположен в цитоплазме, перед нами прокариотическая клетка.
3. Если материал заключён в ядре, это эукариотическая клетка.

Ответ: первая клетка прокариотическая, вторая — эукариотическая. Наследственный материал есть у обеих, различается только его расположение.

Задача 3. У многоклеточного организма обнаружены клетки разной формы и строения. Объясните, почему это не противоречит общности клеточного строения и как разнообразие связано с функциями.

1. Разделим признаки на общие и изменчивые: клеточная организация общая, но детали строения могут различаться.
2. Свяжем различия с работой клеток: разные задачи требуют разных особенностей формы и устройства.
3. Учтём, что в многоклеточном организме клетки могут специализироваться и действовать совместно.

Ответ: различия клеток не отменяют общих признаков клеточного строения. Специализация позволяет клеткам выполнять разные функции в организме.

Типичные ошибки

Ошибка: считать, что цитология изучает только внешнюю форму клеток. Так думают, если судят о науке лишь по одному видимому признаку, но цитология изучает также строение и жизнедеятельность. Проверьте себя: если в ответе не упомянута работа клетки, определение неполное.

Ошибка: путать клетку с органоидом. Органоид — часть клетки, а клетка является самостоятельной структурной единицей организма; путаница возникает из-за того, что оба понятия обозначают части биологической системы. Спросите себя, может ли объект сам включать в себя органоиды: если да, это клетка.

Ошибка: утверждать, что у прокариот нет наследственного материала. На деле у них нет оформленного ядра, а наследственный материал расположен в цитоплазме. Проверка проста: не смешивайте отсутствие ядра с отсутствием наследственной информации.

Ошибка: считать одинаковыми все клетки многоклеточного организма. Их строение может различаться, потому что клетки выполняют разные функции; одинаковая основа не означает одинаковую специализацию. Проверьте себя: назовите функцию клетки и подумайте, может ли её форма быть к этой функции приспособлена.

Связь с другими темами

Перед изучением клеток полезно помнить общие признаки живых организмов и понимать, что у них есть структурные части. Это помогает увидеть, почему клетка рассматривается как основа строения живого. Сопоставление клеток показывает, как общий принцип организации проявляется у разных организмов.

Знание о клетках понадобится при изучении клеток растений, животных и грибов. Затем на этой основе легче разбираться, как устроены ткани и органы: они связаны с работой клеток. Представление о специализации помогает понять, почему части многоклеточного организма выполняют неодинаковые задачи.

Различие прокариот и эукариот пригодится при сравнении крупных групп организмов. Умение определять тип клетки по наличию ядра помогает упорядочить знания о бактериях, растениях, животных и грибах. Так клеточное строение становится одним из признаков для сравнения живого мира.

Что запомнить

• Цитология изучает клетки.
• Клетка — структурная и функциональная единица живого.
• Клетки различаются размером, формой и строением.
• У прокариот нет оформленного ядра.
• У эукариот наследственный материал заключён в ядре.
• У многоклеточных организмов клетки могут специализироваться.