§ 3. Клеточная теория. Единство живой природы

Определения и обозначения

Клетка — элементарная структурная и функциональная единица живого организма. Она образует тело организма и выполняет процессы, необходимые для жизни. Поэтому клетку рассматривают не просто как часть тела, а как основу его строения и жизнедеятельности.

Клеточная теория — система обобщённых положений о клеточном строении и развитии организмов. Она объединяет сведения о том, из чего состоят организмы и как появляются новые клетки. Теория помогает увидеть общие закономерности за разнообразием живых существ.

Одноклеточный организм состоит из одной клетки, которая самостоятельно выполняет все жизненные функции. Многоклеточный организм состоит из множества клеток, обычно различающихся по строению и работе. Это различие показывает два способа организации жизни: все задачи в одной клетке или распределение задач между клетками.

Клеточная дифференцировка — специализация клеток многоклеточного организма по строению и функциям. Например, форма клетки может соответствовать её работе. Благодаря специализации разные клетки выполняют отдельные задачи, а их взаимодействие обеспечивает жизнь целого организма.

Как это устроено

Появление клеточной теории стало возможным благодаря микроскопу: он позволил увидеть объекты, недоступные невооружённому глазу. Сначала учёные описывали отдельные наблюдения, но совершенствование приборов помогало рассматривать клетки подробнее и сравнивать их. Накопление таких наблюдений показало, что клеточное строение не является случайной особенностью одного организма. Так возникла возможность сформулировать общее объяснение устройства живого.

Маттиас Шлейден изучал растения и пришёл к выводу об их клеточном строении, а Теодор Шванн исследовал животных. Сопоставив наблюдения, учёные обнаружили, что клетка лежит в основе организации обеих групп. Это объединение было важным: растения и животные внешне очень различаются, но имеют общий принцип строения. Позже клеточную теорию дополнили положением о происхождении клеток от уже существующих клеток.

К основным положениям теории относят клеточное строение организмов, роль клетки как единицы строения и жизнедеятельности, а также образование новых клеток путём деления существующих. Первое положение объясняет, из каких элементов построено тело живого существа. Второе подчёркивает, что клетка не только образует организм, но и участвует в его жизненных процессах. Третье связывает клеточную теорию с ростом и обновлением тканей: новые клетки появляются из клеток-предшественниц.

Клеточная теория связывает одноклеточные и многоклеточные организмы общим участием клетки в жизни. У одноклеточного организма одна клетка выполняет все необходимые функции, поэтому её работа равна работе целого организма. У многоклеточного клетки специализируются, и ни одна из них обычно не выполняет все задачи самостоятельно. При этом клетки взаимодействуют: совместная работа позволяет организму функционировать как единому целому.

Растения, животные и грибы отличаются образом жизни и особенностями строения, однако их клетки имеют общие черты, а в них происходят сходные процессы жизнедеятельности. Если бы каждая группа живых существ была устроена совершенно независимо, такого сходства не было бы. Общий клеточный план показывает, что разнообразные организмы подчиняются общим закономерностям. Поэтому клеточная теория служит одним из доказательств единства живой природы.

Основные положения клеточной теории и их значение

Используй таблицу, чтобы связать каждое положение с его биологическим смыслом, а не заучивать формулировки отдельно. Например, клеточное строение указывает на общий план организации, а образование новых клеток объясняет непрерывность клеточной жизни. Сравнение столбцов помогает понять, как отдельные положения вместе раскрывают единство живой природы.

Разбор задач

Задача 1. Ученик утверждает, что клетка — только часть тела многоклеточного организма, но не самостоятельная единица жизни. Нужно проверить, учитывает ли это утверждение функции клетки. Для ответа отделим роль клетки в составе организма от её способности выполнять жизненные процессы.

1. Вспомним определение: клетка является структурной и функциональной единицей живого.
2. Уточним, что в многоклеточном организме клетки работают совместно и часто специализируются.
3. Сопоставим это с одноклеточными организмами, где одна клетка выполняет функции целого организма.

Ответ: утверждение неверно. Клетка многоклеточного организма входит в его состав, но при этом остаётся единицей, в которой происходят жизненные процессы. Самостоятельность клетки не означает, что клетка многоклеточного организма может жить отдельно от остальных.

Задача 2. Объясните, почему наличие клеток у растений, животных и грибов подтверждает единство живой природы. Одного указания на присутствие клеток недостаточно: нужно показать, что именно сравнивают. Свяжем общий план строения с общими процессами в клетках.

1. Отметим, что растения, животные и грибы относятся к разным группам организмов.
2. Сопоставим их клетки: у них есть общие черты строения и жизнедеятельности.
3. Сделаем вывод, что различия организмов сочетаются с общим клеточным принципом организации.

Ответ: клеточное строение у растений, животных и грибов подтверждает единство живой природы, потому что у разных групп есть общий план организации. Сходство клеточных процессов дополняет это свидетельство. При этом клетки и организмы могут различаться по отдельным особенностям.

Задача 3. В ткани обнаружены клетки разной формы и с разными функциями. Доказывает ли это, что они не имеют общего происхождения и не подчиняются клеточной теории? Разберём, может ли различие клеток быть объяснено их специализацией. Затем проверим, противоречит ли специализация общим положениям теории.

1. Установим, что клетки одной ткани могут выполнять разные задачи и иметь подходящую для них форму.
2. Назовём специализацию клеток многоклеточного организма клеточной дифференцировкой.
3. Сравним различия с положениями теории: клетки сохраняют общий клеточный принцип, а новые клетки происходят от существующих.

Ответ: нет, различия не доказывают отсутствия общего происхождения и не опровергают клеточную теорию. Они могут быть результатом клеточной дифференцировки. Специализация меняет особенности строения и работы клетки, но не отменяет её принадлежности к клеточной организации организма.

Типичные ошибки

Считать клетку только «кирпичиком» организма. Такое сравнение показывает лишь, что клетки образуют тело, и упускает их функции. Ошибку допускают, когда представляют клетку пассивной деталью. Проверь себя: может ли клетка участвовать в жизненных процессах? Да, поэтому она не только часть строения.

Путать клеточную теорию с утверждением, что все клетки одинаковы. Клетки могут различаться строением и специализацией, особенно в многоклеточном организме. Ошибка возникает, если общность принимают за полное сходство. Проверь себя: теория говорит об общих основах клеточной организации, а не об одинаковой форме и функциях всех клеток.

Полагать, что новые клетки возникают самопроизвольно. Такое представление не соответствует клеточной теории: новые клетки образуются из уже существующих. Ошибку могут вызвать наблюдения роста организма, когда происхождение новых клеток не видно. Проверь себя: вспомни положение о делении клетки-предшественницы.

Считать, что клеточная теория применима лишь к многоклеточным организмам. Одноклеточный организм тоже состоит из клетки, только эта клетка выполняет функции целого организма. Ошибка появляется, если отождествлять понятие «организм» только с большим телом из множества частей. Проверь себя: может ли одна клетка осуществлять жизненные процессы? У одноклеточного организма может.

Связь с другими темами

Для понимания клеточной теории полезно знать, какие признаки отличают живое от неживого и что объединяет живые организмы. Знание клетки и её строения понадобится при изучении тканей, органов и систем органов: эти уровни организации связаны друг с другом. Клеточная теория также подготавливает к темам о размножении, развитии организмов и наследственности. Она помогает проследить, как клеточные процессы связаны с жизнью целого организма.

Что запомнить

• Клетка — элементарная единица строения и жизнедеятельности живого.
• Организмы бывают одноклеточными и многоклеточными.
• Клеточная теория объединяет знания о клеточном строении организмов.
• Новые клетки возникают из существующих клеток.
• Клетки многоклеточного организма могут специализироваться и взаимодействовать.
• Общие черты клеток подтверждают единство живой природы.