§ 6. Клетка — основная единица живого

Определения и обозначения

Клетка — наименьшая единица строения и жизнедеятельности организма. Это значит, что организмы состоят из клеток, а в самих клетках идут основные процессы жизни. Клетку называют основной единицей живого не только из-за её небольшого размера, но и потому, что она способна выполнять жизненные функции.

Клеточная мембрана — тонкая оболочка, которая ограничивает клетку и отделяет её от внешней среды. Она не просто образует границу: мембрана участвует в обмене веществ между клеткой и окружением. Благодаря этому внутрь клетки поступают необходимые вещества, а наружу могут выходить продукты её деятельности.

Цитоплазма — содержимое клетки, заполняющее пространство между мембраной и ядром. В цитоплазме находятся внутренние структуры клетки, каждая из которых выполняет определённые задачи. Поэтому цитоплазма не пустое место, а среда, где расположены части клетки и происходят важные процессы.

Ядро — часть клетки, в которой хранится наследственная информация, то есть сведения, передаваемые от клетки к её потомкам. Ядро также участвует в управлении жизненными процессами клетки. Это помогает согласовывать её работу и сохранять важные сведения о признаках организма.

Как это устроено

Клетку считают общей для живых организмов единицей, потому что все организмы имеют клеточное строение. Одни состоят из одной клетки, другие — из множества, но в обоих случаях именно на клеточном уровне происходят основные процессы жизни. Если бы клетки были лишь деталями, из которых собран организм, но сами не работали, это не объяснило бы, откуда берутся обмен веществ и использование энергии. Поэтому клеточное строение связывает устройство организма с его жизнедеятельностью.

Части клетки расположены не случайно и не действуют по отдельности. Мембрана образует границу с внешней средой, цитоплазма занимает внутреннее пространство, а в ней размещаются ядро и другие структуры. Такое расположение помогает каждой части выполнять свою роль, не отделяясь от работы клетки в целом. Если нарушается работа одной части, это может отразиться на связанных с ней процессах.

Клетке нужно получать из окружающей среды вещества и использовать их для поддержания своей жизни. Мембрана участвует в обмене, а внутри клетки поступившие вещества используются, в том числе при процессах, связанных с энергией. Одновременно клетка должна сохранять внутреннюю упорядоченность: её структуры занимают определённое место и выполняют свои задачи. Совместная работа частей позволяет клетке не просто существовать, а поддерживать жизненные процессы.

Клетки одного организма могут иметь разную форму, размеры и особенности строения, потому что они специализируются на разных функциях. Строение клетки связано с тем, какую работу она выполняет: для разных задач могут быть нужны разные особенности. Поэтому внешнее несходство клеток само по себе не означает, что одна из них не является клеткой. Общие признаки клеточного строения сочетаются с разнообразием, необходимым организму.

Многие клетки слишком малы, чтобы человек мог рассмотреть их невооружённым глазом. Увеличительные приборы, например микроскоп, делают мелкие объекты видимыми и позволяют изучать их строение. Наблюдая клетку, важно различать её основные части и понимать, что схема показывает их условно. Так можно связать увиденное с функциями мембраны, цитоплазмы и ядра, а не просто запомнить названия.

Основные части клетки и их роль

В таблице собраны признаки основных частей клетки и их функции. При разборе схемы сначала определите, где находится часть, а затем сопоставьте её расположение с ролью. Помните, что части клетки действуют совместно, поэтому функция одной из них связана с работой остальных.

Разбор задач

Задача 1

Назовите три основные части клетки на схеме и укажите, где расположена каждая. Подписи и обозначения на конкретной схеме могут отличаться, поэтому нужно опираться на признаки частей. Сначала найдите внешнюю границу, затем внутреннее содержимое и ядро.

1. Определите тонкую внешнюю границу клетки: это клеточная мембрана.
2. Найдите пространство внутри мембраны, окружающее внутренние структуры: это цитоплазма.
3. Найдите ядро внутри цитоплазмы; оно содержит наследственную информацию.

Ответ: мембрана расположена по границе клетки, цитоплазма занимает пространство внутри неё, а ядро находится в цитоплазме. Не путайте цитоплазму с одной отдельной структурой: это внутреннее содержимое клетки вместе с расположенными в нём структурами. Если на схеме есть условные обозначения, соотнесите их с этими признаками.

Задача 2

В клетке нарушена работа мембраны. Объясните, какие процессы могут измениться. Для ответа нужно вспомнить не только, где находится мембрана, но и что она делает. Затем свяжите нарушение её функции с потребностями клетки.

1. Мембрана отделяет клетку от внешней среды, поэтому её повреждение может нарушить границу между ними.
2. Мембрана участвует в обмене веществ, значит, может измениться поступление веществ в клетку и выход веществ из неё.
3. Из-за нарушенного обмена клетке может стать сложнее получать необходимые вещества и поддерживать внутренний порядок.

Ответ: могут измениться отделение клетки от окружающей среды и обмен веществ через мембрану. В результате нарушается поступление нужных веществ и удаление продуктов деятельности. Это способно повлиять на другие процессы, поскольку части клетки работают совместно.

Задача 3

У двух клеток одного организма различаются форма и размеры. Можно ли заключить, что одна из них не является клеткой? Сравнение внешнего вида само по себе не даёт такого основания. Нужно учесть, что клетки организма могут быть приспособлены к разным задачам.

1. Установите, на чём основано сомнение: клетки не похожи по форме и размеру.
2. Вспомните, что клетки могут специализироваться и выполнять разные функции.
3. Отделите признаки разнообразия от общих признаков клеточного строения: различие формы не отменяет принадлежности к клеткам.

Ответ: нет, по одной лишь разнице формы и размеров нельзя решить, что одна из клеток не является клеткой. Эти особенности могут быть связаны с разными функциями. Для вывода нужно учитывать клеточное строение, а не требовать, чтобы все клетки выглядели одинаково.

Типичные ошибки

Ошибка: представлять клетку только как «кирпичик» организма. Такое сравнение подчёркивает, что организм построен из клеток, но скрывает, что в каждой клетке идут жизненные процессы. Ошибку допускают, когда запоминают лишь строение и забывают о работе клетки. Проверьте себя: можете ли вы назвать процессы, которые происходят внутри клетки?

Ошибка: путать клеточную мембрану и клеточную стенку. Их легко смешать, потому что обе связаны с наружной границей клетки, но мембрана есть у клеток, а стенка имеется не у всех организмов. Если считать их одним и тем же, можно ошибочно приписать стенку любой клетке. Проверьте себя: помните ли вы, что стенка не заменяет мембрану?

Ошибка: считать цитоплазму пустым пространством. Так думают, если представляют клетку как оболочку с отдельным ядром внутри. На самом деле в цитоплазме расположены внутренние структуры и происходят важные процессы. Проверьте себя: можете ли вы назвать, где находятся структуры клетки и какое место занимает цитоплазма?

Ошибка: считать все клетки одинаковыми по форме, размеру и строению. Такое представление возникает, если внимание сосредоточено только на общих частях клетки. Однако особенности клеток связаны с тем, какие функции они выполняют. Проверьте себя: различаете ли вы общие признаки клеточного строения и специализацию клеток?

Связь с другими темами

Перед изучением клетки полезно понимать, что организмы могут иметь ткани и органы, а органы выполняют определённые функции. Клеточный уровень помогает разобраться, из каких более мелких единиц построены ткани и органы. Это не отменяет различий между уровнями организации: клетка, ткань и орган — связанные, но не одинаковые понятия.

Знание о клетке понадобится при изучении тканей и органов, а также различий между растениями, животными и другими организмами. Оно помогает понимать, как отдельные части организма связаны с жизненными процессами. При сравнении организмов важно учитывать и общие черты клеточного строения, и особенности, связанные с выполняемыми функциями.

Что запомнить

• Клетка — основная единица строения и жизнедеятельности живого.
• Клеточная мембрана отделяет клетку от внешней среды и участвует в обмене веществ.
• Цитоплазма заполняет внутреннее пространство клетки.
• Внутри клетки находятся структуры, выполняющие разные функции.
• Клетки одного организма могут различаться по строению и функциям.
• Клетки изучают с помощью увеличительных приборов.