Клетка — структурная и функциональная единица живых организмов

Определения и обозначения

Клетка — наименьшая структурная и функциональная единица живого организма, способная к основным проявлениям жизни. В ней происходят обмен веществ, рост, получение и использование энергии, а у многих организмов — размножение. Это понятие помогает понять, из каких частей построено живое и где протекают его жизненные процессы.

Клеточная теория — учение о том, что все живые организмы состоят из клеток, клетки сходны по основным процессам жизнедеятельности, а новые клетки возникают из уже существующих. Она также подчёркивает, что клетка является основной единицей строения и жизнедеятельности организма. Благодаря теории разные формы жизни рассматривают как проявления единства живой природы.

Органоид — постоянная структура клетки, выполняющая определённую функцию. Например, одни органоиды участвуют в получении энергии, другие — в хранении наследственной информации или синтезе веществ. Знание функций органоидов позволяет объяснить, как клетка работает как целостная система.

Прокариоты и эукариоты — две основные группы клеток. У прокариот нет оформленного ядра и мембранных органоидов, а у эукариот ядро отделено оболочкой и есть мембранные органоиды. Такое различие показывает два уровня сложности клеточной организации.

Как это устроено

Клетку считают структурной единицей потому, что она образует тело любого организма. У одноклеточного организма одна клетка одновременно является всем организмом: она получает вещества, реагирует на среду и размножается. У многоклеточного организма клеток много, но каждая из них входит в состав общей системы и занимает определённое место.

Клетка является функциональной единицей, поскольку именно внутри неё идут основные процессы жизнедеятельности. В ней вещества поступают из окружающей среды, изменяются и используются для получения энергии или построения новых структур. Рост клетки связан с увеличением её содержимого, а размножение — с образованием новых клеток или нового организма.

Клетки разных организмов имеют общие черты: клеточную мембрану, цитоплазму и наследственный материал. Это сходство объясняется общими принципами организации жизни и подтверждает единство живой природы. Однако клетки не полностью одинаковы: они различаются размерами, формой, набором органоидов и интенсивностью процессов.

Главное различие между прокариотической и эукариотической организацией связано с расположением наследственного материала. У эукариот он заключён в оформленном ядре, поэтому процессы хранения и использования генетической информации пространственно организованы. У прокариот ядра нет, а наследственный материал находится в особой области цитоплазмы; мембранных органоидов также нет.

В многоклеточном организме клетки специализируются, потому что одному типу клеток трудно одновременно выполнять все функции организма. Одни клетки сокращаются, другие проводят сигналы, третьи защищают поверхность или переносят вещества. Объединение специализированных клеток в ткани делает работу организма согласованной и эффективной.

Сравнение прокариотических и эукариотических клеток

Сначала по таблице определите, есть ли у клетки оформленное ядро. Затем проверьте наличие мембранных органоидов и уточните, где расположен наследственный материал. Общие признаки помогают узнать клетку, а различия — установить её тип.

Разбор задач

Задача 1

Условие: Бактерия состоит из одной клетки, а организм животного — из множества клеток. Объясните, почему в обоих случаях клетку считают структурной единицей организма.

1. Определим, из чего состоит каждый организм. Бактерия представлена одной клеткой, а тело животного образовано большим числом клеток.
2. Сравним роль клетки в обоих случаях. У бактерии она образует весь организм, а у животного является частью тканей и органов.
3. Сделаем вывод о строении. В обоих случаях клетка является элементом, из которого построен организм, поэтому её называют структурной единицей.

Ответ: клетка считается структурной единицей и одноклеточного, и многоклеточного организма, потому что в первом случае она образует весь организм, а во втором — его тело.

Задача 2

Условие: В образцах А и Б обнаружены клеточная мембрана, цитоплазма и наследственный материал; в образце А есть ядро и мембранные органоиды, а в образце Б — нет. Определите тип организации клеток.

1. Найдём главный признак сравнения. Наличие оформленного ядра является основным различием между двумя типами клеток.
2. Проанализируем образец А. В нём есть ядро и мембранные органоиды, значит, клетка имеет эукариотическую организацию.
3. Проанализируем образец Б. Отсутствие ядра и мембранных органоидов указывает на прокариотическую организацию, хотя наследственный материал в клетке сохраняется.

Ответ: образец А содержит эукариотическую клетку, образец Б — прокариотическую.

Задача 3

Условие: Одни клетки многоклеточного организма сокращаются, другие передают сигналы, третьи образуют покровы. Объясните, как эти различия согласуются с тем, что клетка — функциональная единица организма.

1. Установим, выполняют ли клетки одинаковую работу. Они различаются по функциям: сокращение, проведение сигналов и защита организма требуют разных свойств.
2. Свяжем функции со специализацией. Строение каждой группы клеток приспособлено к определённой задаче, поэтому клетки становятся специализированными.
3. Оценим работу организма в целом. Клетки выполняют не все функции сразу, а отдельные части общей работы и объединяются для поддержания жизнедеятельности.

Ответ: специализация не отменяет функциональной роли клетки, а показывает, что в многоклеточном организме разные клетки совместно выполняют функции всего организма.

Типичные ошибки

Считать все клетки одинаковыми. Общие признаки клеточной организации не означают полного совпадения строения и функций. Ошибка возникает, если не учитывать специализацию; проверить себя можно вопросом: какую конкретную работу выполняет данная клетка?

Называть клетку единственной единицей организма. Клетка является структурной и функциональной единицей, но многоклеточный организм имеет уровни организации выше: ткани, органы и системы органов. Проверяйте формулировку: клетка — основная, но не единственная часть сложного организма.

Путать отсутствие ядра с отсутствием наследственного материала. У прокариот наследственный материал есть, но он не окружён ядерной оболочкой. Чтобы избежать ошибки, отдельно отвечайте на два вопроса: есть ли генетическая информация и заключена ли она в оформленное ядро?

Приписывать отдельной клетке функции всего организма. Специализированная клетка обычно выполняет только часть общей работы. Проверить себя можно, разделив функцию организма на процессы, которые обеспечивают разные типы клеток.

Связь с другими темами

До изучения клетки нужно знать основные признаки живого и различия между одноклеточными и многоклеточными организмами. Эти знания помогают понять, почему клетка может быть самостоятельным организмом или частью сложного тела. Без них трудно определить значение клеточной организации.

Понятие клетки понадобится при изучении строения органоидов, обмена веществ и деления клетки. Каждая из этих тем объясняет отдельную сторону работы клеточной системы. Поэтому понимание функций клетки облегчает дальнейшее изучение биологии.

Клеточная организация связывает темы о тканях, органах и системах органов многоклеточных организмов. Специализированные клетки объединяются в ткани, ткани образуют органы, а органы работают в составе систем. Так прослеживается переход от простого уровня организации к более сложному.

Что запомнить

• Клетка — структурная и функциональная единица живых организмов.
• Одноклеточный организм состоит из одной клетки.
• Тело многоклеточного организма образовано клетками, выполняющими разные функции.
• Прокариоты не имеют оформленного ядра.
• Эукариотические клетки имеют оформленное ядро.
• Сходство клеточной организации отражает единство живой природы.