Клеточная теория строения организмов

Определения и обозначения

Клетка — элементарная структурная и функциональная единица живого. Это значит, что из клеток построены организмы, а внутри клеток идут основные процессы жизнедеятельности: обмен веществ, рост и получение энергии. Понятие помогает увидеть связь между строением организма и тем, как он живёт.

Клеточная теория — система положений о клеточном строении организмов, единстве клеток и их происхождении. Она обобщает результаты наблюдений и объясняет, что общего у живых существ и как появляются новые клетки. С ней удобно связывать знания о строении клетки с изучением организмов в целом.

Одноклеточный организм — организм, состоящий из одной клетки, которая самостоятельно выполняет все жизненные функции. Такая клетка одновременно является и частью строения, и целым организмом. Это понятие показывает, что для жизни не всегда нужно множество клеток.

Многоклеточный организм — организм, состоящий из множества клеток, обычно различающихся строением и функциями. Разделение функций позволяет клеткам специализироваться, но им необходимо взаимодействовать и работать согласованно. Поэтому организм нельзя считать просто набором независимых клеток.

Как это устроено

Клетки слишком малы, чтобы подробно рассмотреть их невооружённым глазом, поэтому важную роль в развитии клеточной теории сыграл микроскоп. Роберт Гук наблюдал срез пробки и ввёл в употребление термин «клетка», а Антони ван Левенгук описывал микроскопические организмы. Позже Маттиас Шлейден и Теодор Шванн обобщили сведения о клетках растений и животных. Рудольф Вирхов сформулировал принцип, согласно которому каждая клетка происходит от другой клетки.

Клеточное строение обнаруживается у организмов, сильно различающихся по сложности. У одноклеточных, например бактерий, одна клетка выполняет все функции, необходимые для самостоятельной жизни. У многоклеточных таких клеток много, и они часто образуют группы, выполняющие разные задачи. Следовательно, число клеток и их специализация различаются, но клеточная основа объединяет обе формы организации жизни.

Клетку называют элементарной единицей строения, потому что организм можно рассматривать как систему, составленную из клеток. Она является и единицей жизнедеятельности: в ней происходят процессы, поддерживающие жизнь, а в одноклеточном организме эти процессы обеспечивают существование всего организма. В многоклеточном организме отдельная клетка обычно не может выполнять все функции самостоятельно. Она действует как часть целого, поэтому жизнедеятельность организма зависит от согласованной работы его клеток.

Клетки разных организмов не обязаны быть полностью одинаковыми, чтобы иметь общие основные признаки. Их сходство в строении и жизненных процессах объясняют общностью происхождения живого. При этом клетки могут отличаться формой, размерами и набором структур: например, бактерии не имеют многих структур, характерных для клеток животных и растений. Значит, единство клеточного строения не отменяет разнообразия клеток.

Принцип преемственности означает, что новая клетка образуется из уже существующей в результате деления. Это положение объясняет, откуда берутся клетки при росте организма: их количество увеличивается, а ткани развиваются и обновляются. Деление также важно для восстановления повреждённых тканей. Представление о возникновении клеток из предшествующих не оставляет места идее об их самопроизвольном появлении.

Основные положения клеточной теории и их значение

Используйте таблицу, чтобы соотнести каждое положение с тем, что оно утверждает, и понять его значение для биологии. Сначала найдите в среднем столбце основную мысль, затем объясните своими словами, какой вопрос она помогает решить.

Разбор задач

Задача 1. Объясните, почему бактерию относят к одноклеточным организмам, хотя она не имеет многих структур, характерных для клеток животных и растений. Нужно решить, что важнее для отнесения организма к одноклеточным: наличие всех возможных клеточных структур или способность одной клетки обеспечивать жизнь. Разберём условие по шагам.

1. Уточним, что бактерия состоит из одной клетки, а не из множества специализированных клеток.
2. Проверим, выполняет ли эта клетка необходимые функции самостоятельно. Да: она обеспечивает жизнедеятельность бактерии.
3. Отделим два признака: клеточное строение и сходство набора структур с клетками растений и животных. Эти признаки не тождественны.

Ответ: бактерия — одноклеточный организм, потому что одна её клетка самостоятельно обеспечивает жизнедеятельность. Отсутствие некоторых структур не меняет этого вывода: клетки разных групп организмов могут различаться.

Задача 2. В организме обнаружены специализированные клетки, отличающиеся формой и выполняемыми функциями. Противоречит ли это клеточной теории? Здесь нужно сопоставить различия клеток с положением об их общих основных признаках. Сам факт специализации ещё не означает, что клетки устроены и действуют совершенно несходным образом.

1. Определим, о чём говорит наблюдение: клетки имеют разную форму и выполняют разные функции.
2. Вспомним, что многоклеточный организм состоит из клеток, способных специализироваться и взаимодействовать.
3. Различим общие признаки и особенности: общность клеточной основы не требует полного совпадения каждой клетки.

Ответ: наблюдение не противоречит клеточной теории. Различия объясняются специализацией клеток, а общие основные признаки сохраняются.

Задача 3. В культуре клеток после нескольких делений появились новые клетки. Какое положение теории подтверждается и почему это важно для понимания роста организма? Проследим, как наблюдаемое событие соотносится с образованием клеток и изменениями организма.

1. Установим, что новые клетки появились после деления клеток, уже находившихся в культуре.
2. Свяжем наблюдение с положением о происхождении новых клеток от предшествующих.
3. Применим этот принцип к организму: увеличение числа клеток участвует в росте, а деление также помогает обновлять ткани.

Ответ: опыт подтверждает, что новые клетки образуются из уже существующих при делении. Этот процесс объясняет увеличение числа клеток при росте организма и обновление тканей.

Типичные ошибки

Ошибочно считать, что все клетки полностью одинаковы. Так думают, потому что клеточная теория подчёркивает общие признаки, но из этого не следует совпадение формы, функций и всех структур. Проверка: спросите себя, может ли клетка сохранять общие основные признаки и при этом быть специализированной.

Неверно называть клетку единственной единицей живого. Клетка — именно элементарная единица строения и жизнедеятельности организма, а сам организм может быть одноклеточным или многоклеточным. Ошибку допускают, сокращая определение; проверьте себя, назвав оба аспекта клетки — структурный и функциональный.

Многоклеточный организм нельзя считать просто набором независимых клеток. Такое представление возникает, если забыть о разделении функций и взаимодействии клеток. Чтобы проверить ответ, подумайте, работают ли специализированные клетки изолированно или совместно поддерживают организм.

Новые клетки не возникают самопроизвольно: согласно клеточной теории, они образуются из уже существующих клеток при делении. Ошибка появляется, когда замечают только факт появления клеток и не учитывают их происхождение. Проверяйте объяснение вопросом: из какой предшествующей клетки возникла новая?

Связь с другими темами

Для понимания клеточной теории нужно знать основные признаки живого и уметь различать одноклеточные и многоклеточные организмы. Тема опирается на представления о клетке и микроскопе, полученные при изучении биологии раньше: они помогают понять, почему учёные смогли описывать строение клеток. Позже эти знания пригодятся при изучении строения клетки, размножения, наследственности, развития организмов и тканей. Клеточная теория связывает эти темы общим представлением о клетке как основе живого.

Что запомнить

• Клетка — элементарная единица строения и жизнедеятельности живого.
• Организмы бывают одноклеточными и многоклеточными.
• Клетки разных организмов имеют общие основные признаки.
• Клетки многоклеточного организма могут специализироваться.
• Новые клетки образуются при делении предшествующих клеток.
• Клеточная теория обосновывает единство клеточного строения живого.