На бирже курсовых и дипломных проектов можно найти образцы готовых работ или получить помощь в написании уникальных курсовых работ, дипломов, лабораторных работ, контрольных работ, диссертаций, рефератов. Так же вы мажете самостоятельно повысить уникальность своей работы для прохождения проверки на плагиат всего за несколько минут.

ЛИЧНЫЙ КАБИНЕТ 

 

Здравствуйте гость!

 

Логин:

Пароль:

 

Запомнить

 

 

Забыли пароль? Регистрация

Повышение уникальности

Предлагаем нашим посетителям воспользоваться бесплатным программным обеспечением «StudentHelp», которое позволит вам всего за несколько минут, выполнить повышение уникальности любого файла в формате MS Word. После такого повышения уникальности, ваша работа легко пройдете проверку в системах антиплагиат вуз, antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru. Программа «StudentHelp» работает по уникальной технологии и при повышении уникальности не вставляет в текст скрытых символов, и даже если препод скопирует текст в блокнот – не увидит ни каких отличий от текста в Word файле.

Результат поиска


Наименование:


курсовая работа Основные уровни живого

Информация:

Тип работы: курсовая работа. Добавлен: 23.10.2012. Сдан: 2011. Страниц: 8. Уникальность по antiplagiat.ru: < 30%

Описание (план):


Содержание: 

    Тема1.Основные уровни живой природы…………..…………………………………………………….2-10
    Тема2.Описание клетки как «первокирпичика»живого……………………………………………10-12
    Тема3.Клеточная теория………………….………………………….13-27
    Заключение……………………………………………………………28-29
    Список литературы………………………………………………………30
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Тема1. Основные уровни организации  живой природы: клеточный, организменный, популяционно-видовой, биогеоценотический
           Итак, в живой природе (живом материальном мире, живой материи) можно выделить 2 структурных (системных) уровня: онтогенетический (уровень особи, индивидуума) и филогенетический (уровень объединения особей: от популяций до живого вещества, или биострома), которые различаются рядом существенных особенностей. В каждом из них можно выделить ряд подуровней структурной (системной) организации.
     Рассмотрим  отдельные подуровни онтогенетической организации, начав с низшей ступени, на которой смыкаются биологический  и химический уровни организации  природы (материального мира, материи).
       Основные термины и понятия , проверяемые в экзаменационных работах: уровень жизни, биологические системы, изучаемые на данном уровне, молекулярно-генетический, клеточный, организменный, популяционно – видовой, биогеоценотический, биосферный. 
     Уровни  организации живых систем отражают соподчиненность, иерархичность структурной организации жизни. Уровни жизни отличаются друг от друга сложностью организации системы. Клетка устроена проще по сравнению с многоклеточным организмом или популяцией.
     Уровень жизни – это форма и способ ее существования. Например, вирус существует в виде молекулы ДНК или РНК, заключенной  в белковую оболочку. Это форма  существования вируса. Однако свойства живой системы вирус проявляет, только попав в клетку другого  организма. Там он размножается. Это  способ его существования.
     Молекулярно-генетический уровень представлен отдельными биополимерами (ДНК, РНК, белками, липидами, углеводами и другими соединениями); на этом уровне жизни изучаются явления, связанные с изменениями (мутациями) и воспроизведением генетического материала, обменом веществ.
     Клеточный – уровень, на котором жизнь существует в форме клетки – структурной и функциональной единицы жизни. На этом уровне изучаются такие процессы, как обмен веществ и энергии, обмен информацией, размножение, фотосинтез, передача нервного импульса и многие другие.
     Организменный – это самостоятельное существование отдельной особи – одноклеточного или многоклеточного организма.
     Популяционно-видовой  – уровень, который представлен группой особей одного вида – популяцией; именно в популяции происходят элементарные эволюционные процессы – накопление, проявление и отбор мутаций.
     Биогеоценотический – представлен экосистемами, состоящими из разных популяций и среды их обитания.
     Биосферный – уровень, представляющий совокупность всех биогеоценозов. В биосфере происходит круговорот веществ и превращение энергии с участием организмов. Продукты жизнедеятельности организмов участвуют в процессе эволюции Земли.
     Системно-структурные  уровни организации многообразных  форм живого достаточно многочисленны: молекулярный, субклеточный, клеточный, органотканевый, организменный, популяционный, видовой, биоценотический, биогеоценотический, биосферный. Могут быть определены и другие уровни. Но во всем многообразии уровней выделяются некоторые основные.
     Критерием выделения основных уровней выступают  специфические дискретные структуры  и фундаментальные биологические  взаимодействия. На основании этих критериев достаточно четко выделяются следующие уровни организации живого: молекулярно-генетический, организменный, популяционно-видовой, биогеоценотический.
     Знание  закономерностей этого уровня организации  живого — необходимая предпосылка  ясного понимания жизненных явлений, происходящих на всех остальных уровнях  организации жизни. На данном уровне организации жизни элементарной единицей являются гены, несущие в  себе коды наследственной информации. В XX в. развитие хромосомной теории наследственности, анализ мутационного процесса, изучение строения хромосом, фагов и вирусов, развитие молекулярной биологии, биохимии позволили раскрыть основные черты организации элементарных генетических структур и связанных  с ними явлений.
     Выяснено, что основные структуры на этом уровне представлены молекулами ДНК, дифференцированными  по длине на элементы кода — триплеты азотистых оснований, образующих гены. Основные свойства генов: способность  их к конвариантной редупликации, локальным структурным изменениям (мутациям), способность передавать хранящуюся в них информацию внутриклеточным  управляющим системам.
     Молекула  ДНК представляет собой две спаренные, закрученные в спирали нити, каждая из которых соединяется с другой водородными связями. Конвариантная  редупликация происходит по матричному принципу: сначала разрываются водородные связи двойной спирали ДНК  с участием фермента ДНК-поли-меразы; затем каждая нить на своей поверхности  строит соответствующую нить; после  этого новые нити комплементарно соединяются между собой. Пиримидиновые  и пуриновые основания комплементарных  нитей «сшиваются» между собой  ДНК-поли-меразой. Этот процесс осуществляется очень быстро. Так, на самосборку ДНК примерно из 40 тыс. пар нуклеотидов требуется всего 100 с.
     В синтезе белков важная роль принадлежит  также РНК. Синтез белка происходит в особых областях клетки — рибосомах (иногда их образно называют «фабрики белка»). Существуют по крайней мере три типа РНК: высокомолекулярная, локализующаяся в рибосомах; информационная, образующаяся в ядре клетки; транспортная.
     В ядре генетический код переносится  с молекул ДНК на молекулу информационной РНК. Генетическая информация о последовательности и характере синтеза белка  переносится из ядра молекулами информационной РНК в цитоплазму к рибосомам  и там участвует в синтезе  белка. Перенос и присоединение  отдельных аминокислот к месту  синтеза осуществляются транспортной РНК. Белок, содержащий тысячи аминокислот, в живой клетке синтезируется  за 5—6 мин.
     Таким образом, как при конвариантной  редупликации, так и при внутриклеточной  передаче информации используется единый матричный принцип: исходные молекулы ДНК и РНК являются матрицами, рядом с которыми строятся соответствующие  макромолекулы. Молекулы ДНК играют роль кода, который «зашифровывает»  все синтезы белковых молекул  в клетках организма. Характерно, что все биологические организмы  на Земле используют одинаковый тип  генетического кода. Редупликация, основанная на матричном копировании, делает возможным сохранение не только генетической нормы, но и отклонений от нее — мутаций (основа процесса эволюции).
     Центральная проблема современной молекулярной биологии — изучение строения и  функций органических макромолекул, прежде всего иерархии их структурной  организации, которую представляют следующим образом: первичная структура (последовательность мономеров в  биополимерах), вторичная структура (биополимерная спираль), третичная  структура (организация молекул  белка), четвертичная структура (макромолекулярные  комплексы молекул белков). В настоящее  время молекулярной биологией успешно  дешифруется заложенный в структуре  нуклеиновых кислот код, служащий матрицей при синтезе специфических белковых структур.
     Следующий, более сложный, комплексный уровень  организации жизни на Земле —  организменный. Он связан с жизнедеятельностью отдельных биологических особей, дискретных индивидов. Индивид, особь  — неделимая и целостная единица  жизни на Земле.
     В многообразной земной органической жизни особи имеют различное  морфологическое содержание: одноклеточные, состоящие из ядра, цитоплазмы, множества  органелл и мембран, макромолекул и  т.д. Здесь и многоклеточная особь, образованная из миллионов и миллиардов клеток. Сложность многоклеточных особей неизмеримо выше сложности одноклеточных. Но и одноклеточная, и многоклеточная особи обладают системной организацией и выступают как единое целое.
     Причем  важно то, что характеристика особи  не может быть исчерпана рассмотрением  физико-химических свойств макромолекул, входящих в его состав. Невозможно разделить особь на части без  потери «индивидуальности». Это позволяет  назвать организменный уровень  особым уровнем организации жизни. Таким образом, на организменном  уровне единицей жизни служит особь  — с момента ее рождения до смерти.
     Развитие  особи, последовательность морфологических, физиологических и биохимических  преобразований, претерпеваемых организмом от образования зародышевой клетки до смерти, составляет содержание процесса онтогенеза. Онтогенез — это рост, перемещение отдельных структур, дифференциация и усложнение интеграции организма. По сути, онтогенез —  это процесс реализации наследственной информации, закодированной в управляющих  структурах зародышевой клетки, а  также испытания, проверки согласованности  и работы управляющих систем во времени  и пространстве, присособления особи  к среде и др.
     Причины развития организма в онтогенезе являются предметом обстоятельного и интенсивного изучения эмбриологами, биохимиками, генетиками. Многие отрасли  биологии изучают процессы и явления, происходящие в особи, согласованное  функционирование ее органов и систем, механизм их работы, взаимоотношения  органов, поведение организмов, приспособительные  изменения и т.п. Пока не создана  общая теория онтогенеза, не ясны все  причины и факторы, определяющие строгую организованность этого  процесса. Имеющиеся результаты позволяют  понять только отдельные процессы, обеспечивающие индивидуальное развитие организма. Прежде всего это касается изучения дифференциации, т.е. образования  разнообразных, специализированных для  выполнения определенных функций частей организма. Онтогенез определяется деятельностью механизмов саморегуляции, согласованно реализующих наследственные свойства и работу управляющих систем в пределах особи.
     Вместе  с тем до сих пор не известно, почему в онтогенезе строго определенные процессы происходят в должное время  и в должном месте. Одна из важнейших  проблем современной биологии —  выявление закономерностей регуляции  внутриклеточных процессов, функций  клетки и механизма включения  генов в процессе клеточной дифференцировки, ведь в процессе развития каждой клетки в ней работают только те гены, функция  которых необходима для развития данной ткани (органа).
     Особи в природе не абсолютно изолированы  друг от друга, а объединены более  высоким рангом биологической организации. Это популяционно-видовой уровень. Он возникает там и тогда, где  и когда происходит объединение  особей в популяции, а популяций  в виды. Популяции характеризуются  появлением новых свойств и особенностей в живой природе, отличных от свойств  молекулярно-генетического и онтогенетического  уровней.
     Хотя  популяции состоят из множества  особей, они целостны. Их целостность  в отличие от целостности молекулярно-генетического  и онтогенетического уровней  обеспечивается взаимодействием особей в популяциях и воссоздается через  обмен генетическим материалом в  процессе полового размножения. Виды —  это системы популяций. Популяции  и виды как надындивидуальные  образования способны к существованию  в течение длительного времени  и к самостоятельному эволюционному  развитию.
     Популяции выступают как элементарные, далее  неразложимые эволюционные единицы, представляющие собой генетически открытые системы, так как особи из разных популяций  иногда скрещиваются и популяции  обмениваются генетической информацией. На популяционно-видовом уровне особую роль играет свободное скрещивание  между особями внутри популяции  и вида. Виды являются генетически  закрытыми системами, поскольку  в природе скрещивание особей разных видов в подавляющем большинстве  случаев не ведет к появлению  плодовитого потомства.
     Если  популяция — основная элементарная структура на популяционно-видовом  уровне, то элементарное явление на этом уровне — изменение генотипического  состава популяции, а элементарный материал — мутации. В синтетической  теории эволюции выделены элементарные факторы, действующие на этом уровне: мутационный процесс, популяционные  волны, изоляция и естественный отбор. Каждый из этих факторов может оказать определенное воздействие на популяцию и вызвать изменения в генотипическом составе популяции.
     Популяции и виды, а также протекающий  в популяциях процесс эволюции всегда существуют в определенной природной  среде, конкретной системе, которая  включает в себя биотические и  абиотические факторы. Такая система  получила название «биогеоценоз» —  элементарная единица следующего (биогеоценотического) уровня организации жизни на Земле.
     Популяции разных видов взаимодействуют между  собой. В ходе взаимодействия они  объединяются в сложные системы  — биоценозы. Биоценоз — совокупность растений, животных, грибов и микроорганизмов, населяющих участок среды с более  или менее однородными условиями существования и характеризующихся определенными взаимосвязями между собой. Совокупность растений, входящих в биоценоз, называют фитоценозом, а совокупность животных — зооценозом. Компоненты, образующие биоценоз, взаимозависимы. Изменения, касающиеся только одного вида, могут сказаться на всем биоценозе и даже вызвать его распад.
     Высокоорганизованные  организмы для своего существования  нуждаются в более простых  организмах. Поэтому каждый биоценоз неизменно содержит как простые, так и сложные компоненты. Биоценоз только из бактерий или деревьев никогда  не сможет существовать, как нельзя представить биоценоз, населенный лишь позвоночными или млекопитающими. Таким  образом, низшие организмы в биоценозе  — это не какой-то случайный пережиток  прошлых эпох, а необходимая составная  часть биоценоза.
     Биоценозы характеризуются биомассой, продукцией и структурой (пространственной, видовой, пищевой). В ходе развития биоценоза  растет его биомасса, усложняется  структура, увеличивается продукция. Только знание всех закономерностей  биоценоза позволяет рационально  использовать продукцию биоценозов без их необратимого разрушения.
     Биоценозы входят в качестве составных частей в еще более сложные системы (сообщества) — биогеоценозы. Биогеоценоз (экосистема, экологическая система) — взаимообусловленный комплекс живых и абиотических компонентов, связанных между собой обменом  веществ и энергией. Абиотическими  компонентами биогеоценозов являются атмосфера, солнечная энергия, почва, вода, химические компоненты, включенные в биотический круговорот. Биогеоценоз  — одна из наиболее сложных природных  систем, продукт совместного исторического  развития в относительно однородной абиотической среде многих видов  растений и животных, в ходе которого все компоненты приспосабливались  друг к другу.
     Биогеоценоз — это целостная система. Виды в биогеоценозе действуют друг на друга не только по принципу прямой, но и обратной связи (в том числе  посредством изменения ими абиотических условий). Выпадание одного или нескольких компонентов биогеоценоза может  привести к разрушению его целостности, что часто ведет к необратимому нарушению равновесия и гибели биогеоценоза как системы. В целом жизнь  биогеоценоза регулируется силами, действующими внутри самой системы, т.е. можно  говорить о его саморегуляции. В  то же время биогеоценоз представляет собой незамкнутую систему, имеющую  каналы вещества и энергии, связывающие  соседние биогеоценозы. Обмен веществом  и энергией между ними может осуществляться в разных формах: газообразной, жидкой и твердой, а также в форме  миграции животных.
     Уравновешенная, взаимосвязанная и стойкая во времени система — биогеоценоз  является результатом длительной и  глубокой адаптации составных компонентов. Устойчивость его пропорциональна  многообразию его компонентов: чем  многообразнее биогеоценоз, тем  он, как правило, устойчивее во времени  и пространстве. Например, биогеоценозы, представленные тропическими лесами, гораздо устойчивее биогеоценозов  в зоне умеренного или арктического поясов, так как они состоят  из гораздо большего множества видов  растений и животных.
     Первичной биотической основой для сложения биогеоценозов в данных абиотических условиях (почва, вода и др.) служат автотрофы  — зеленые растения и микроорганизмы, хемосинтетики, производящие органическое вещество. Автотрофные растения и  микроорганизмы представляют жизненную  среду для гетеротрофов — животных, грибов, большинства бактерий, вирусов. Поэтому границы биогеоценозов  чаще всего совпадают с границами фитоценозов. Но и животные впоследствии начинают играть важную роль в жизни растений: они осуществляют опыление, распространение плодов, участвуют в круговороте веществ и т.д. Так складывается биогеоценотический комплекс, который может существовать веками.
       Авготрофы, прежде всего фотосинтетики,  играют поистине космическую  роль на Земле. Фиксируя энергию  солнечного света в продуктах  фотосинтеза, растения выполняют  роль космического очага энергии  на Земле. Ежегодно растения  образуют до 100 млрд т органических  веществ и фиксируют до 10 16 кДж  энергии солнечной радиации. При  этом растения усваивают из  атмосферы до 170 млрд т углекислого  газа и разлагаются до 130 млрд  т воды, выделяя до 115 млрд т  свободного кислорода. Таким образом,  жизнь на Земле полностью зависит  от фотосинтеза. Учение о фотосинтезе  было создано нашим соотечественником  — великим ботаником К.А. Тимирязевым. 
     Вся совокупность связанных между собой  круговоротом веществ и энергии  биогеоценозов на поверхности нашей  планеты образуют мощную систему  биосферы Земли. Верхняя граница  жизни в атмосфере достигает  примерно 25—30 км, нижняя граница в  земной коре сосредоточена в самом  верхнем ее слое — до 10 м. (Отдельные  виды микроорганизмов встречаются  в нефтеносных слоях на глубине  до 3 км.) В гидросфере (океаны и моря) зона, богатая живыми организмами, занимает слой воды до 200 м, но некоторые организмы  обнаружены и на максимальной глубине  глубоководных океанских впадин — до 11 км. Таким образом, «пленка  жизни» на Земле достаточно тонкая — всего около 40 км. Она ограничена интенсивным потоком губительных  ультрафиолетовых лучей за пределами  озонового слоя в тропосфере и  высокой температурой земных недр (на глубине 3 км она может достигать 100 °С).
     Благодаря деятельности растений биосфера стала  аккумулятором солнечной энергии. Живые организмы представляют собой  самую важную биохимическую силу, которая преобразует земную кору. Более 90% всего живого вещества приходится на наземную растительность, которая  в свою очередь составляет 97% биомассы суши. А общая масса живого вещества в биосфере оценивается в 2 10 18 г (в  пересчете на сухое вещество). Масса  же биосферы в целом составляет 3 10 24 г.
     Масштабы  деятельности живых организмов поистине грандиозны. О них свидетельствуют  тысячеметровые толщи известняка, огромные залежи каменного угля, мощные биогенные  породы и т.п. Живые организмы  способны усваивать из среды обитания различные химические элементы: железо (железобактерии), кальций (многие моллюски и т.д.), кремний (водоросли пр.), йод (губки), ванадий (асцидии) и др. Именно живое вещество определило состав атмосферы, осадочных пород, почвы, гидросферы.
     Между неорганической и органической материей на Земле существует постоянный кругооборот  вещества и энергии, в котором  проявляется закон сохранения массы  и энергии: каждое живое существо благодаря следующим цепям питания (особенно бактериям) после окончания  жизненного цикла возвращает природе  все, что взяло от лее в течение  жизни. Именно кругооборот вещества и энергии обеспечивает продолжительность  существования жизни, потому что  иначе на Земле запасы необходимых  элементов были бы очень быстро исчерпаны. Рассматривая биосферу Земли как  единую экологическую систему, можно  убедиться, что живое вещество Земли  существенно не уменьшается и  не увеличивается в массе, а только переходит из одного состояния в  другое.
     В современную эпоху преобразующая  деятельность человека по своей мощности сравнилась с геологическими процессами. На Земле практически не осталось таких мест, где бы не сказывалось  влияние практической деятельности человека. При этом использование  природных ресурсов обычно происходит без учета закономерностей функционирования биосферы. Это влечет за собой загрязнение  среды обитания, уничтожение лесов, эрозию почв, вымирание видов животных и растений и др. Под угрозой  оказывается развитие биосферы —  человечество вступает в период глобального  экологического кризиса. Выход из него возможен только на пути изучения законов  биосферы и строгого следования им в деятельности человека.
     Раздел  биологии, изучающий экологические  системы (биоценозы, биогеоценозы) называется биогеоценология. Основателем ее был  выдающийся отечественный ученый В.Н. Сукачев, учение о биосфере создал наш  великий мыслитель В.И. Вернадский. 

Тема2.Описание клетки как «первокирпичика» живого
     нейшей  обЦитология – наука о клетках – элементарных единицах строения, функционирования и воспроизведения живой материи. Объектами цитологических исследований являются клетки многоклеточных организмов, бактериальные клетки, клетки простейших. У многоклеточных форм клетки входят в состав тканей, их жизнедеятельность подчинена координирующему влиянию целостного организма. У бактерий и простейших понятия "клетка" и "организм" совпадают; мы вправе говорить о клетках-организмах, ведущих самостоятельное существование.
     Подавляющее большинство клеток не видимы невооруженным  глазом; поэтому изучение клеток тесно  связано с развитием техники  микроскопирования. Первые микроскопы были сконструированы в начале XVII в.
     Впервые клетки в срезах пробки описаны в 1665г. английским естествоиспытателем  Робертом Гуком, применившим для  их наблюдения построенную им усовершенствованную  модель микроскопа. Он видел, что все  вещество пробки состоит из большого числа маленьких отделений, разграниченных тонкими диафрагмами, или полостей, наполненных воздухом. Эти полости, или ячейки, он назвал "клетками" (от греч. kytos – полость). Термин "клетка" утвердился в биологии, несмотря на то что Роберт Гук наблюдал, собственно, не клетки, а лишь целлюлозные оболочки растительных клеток и что клетки в действительности не полости.
     В дальнейшем клеточное строение многих частей растений видели и описали  М. Мальпиги и Н. Грю, а также А  Левенгук.
     В целом уровень знаний о клетке, достигнутый в XVII веке, почти не изменился  до начала XIX века. К этому времени  явилось общепризнанным существование  только одной из частей клеток, а  именно целлюлозной оболочки растительных клеток, которая составляла клетку Гука или пузырек Грю и Мальпиги. Внутреннее содержимое этих полостей продолжало ускользать от наблюдения большинства исследователей.
     В 1831 г . Р. Браун в "клеточном соке" орхидных открыл ядро, которое является одним из важнейших постоянных компонентов  клетки. Представления о клеточном  строении растений в окончательном  виде были сформулированы М. Шлейденом (1838).
     В 1839 г . Т. Шванн распространил представление  о клеточном строении на животных, постулировав, что клетки являются элементарной структурой всех тканей животных. Он установил также, что  клетки животных и растений гомологичны  по развитию и аналогичны по функциональному  значению, и сделал вывод, что "клетки представляют собой организмы, а  животные, как и растения, - это  сумма этих организмов, расположенных согласно определенным законам". Т. Шванн впервые применил термин клеточная теория, а его данные послужили убедительным ее обоснованием. Он подчеркнул также не только морфологическое, но и физиологическое значение клеток и ввел понятие о клеточном метаболизме.
     Клеточная теория быстро распространилась и на простейших, которых стали рассматривать  как животных, состоящих из одной  клетки, и к середине XIX века клеточное  учение стало охватывать не только анатомию и физиологию, но и патологию  человека, животных и растений.
     В момент возникновения клеточной  теории вопрос о том, как образуются клетки в организме, не был окончательно выяснен. М. Шлейден и Т. Шванн  считали, что клетки в организме  возникают путем новообразования  из первичного неклеточного вещества. Это представление было опровергнуто к середине XIX в., что нашло отражение  в знаменитом афоризме Р. Вирхова: " omnis cellula a cellula " (всякая клетка происходит только от клетки). Дальнейшее развитие цитологии полностью подтвердило, что и клетки животных, и клетки растений возникают только в результате деления предшествующих клеток и  никогда не возникают de novo – из "неживого" или "живого" вещества.
     Во  второй половине XIX и в начале XX вв. Были выяснены основные детали тонкого  строения клетки, что стало возможным  благодаря крупным усовершенствованиям  микроскопа и техники микроскопирования  биологических объектов.
     Параллельно с усовершенствованием микроскопа были разработаны оптимальные приемы подготовки биологических объектов для микроскопического исследования. Вместо наблюдений за живыми тканями  или тканями, находящимися на начальных  этапах предсмертных изменений, исследования стали проводиться почти исключительно  на фиксированном материале. В употребление были введены такие широко известные  в настоящее время фиксаторы, как хромовая кислота (1850),пикриновая кислота (1865), формалин и т. д., а также  сложные фиксаторы, состоящие из двух и более ингредиентов.
     Для получения достаточно тонких срезов были разработаны методы уплотнения биологических объектов путем заливки  их в парафин, желатин, целлоидин  и т. д. и созданы микротомы, позволяющие  получать срезы точно заданной толщины.
     Коренное  улучшение всей техники микроскопирования  позволило исследователям к началу XX столетия обнаружить основные клеточные  органоиды, выяснить строение ядра и  закономерности клеточного деления, расшифровать механизмы оплодотворения и созревания половых клеток. В 1876г. был открыт клеточный центр, в 1894г. – митохондрии, в 1898г. – аппарат Гольджи.
     Крупный вклад в развитие учения о клетке второй половины XIX – начала XX вв. Внесли отечественные цитологи И. Д. Чистяков (описание фаз митотического деления), И. Н. Горожанкин (изучение цитологических основ оплодотворения у растений) и особенно С. Т. Навашин, открывший  в 1898г. явление двойного оплодотворения у растений.
     Успехи  в изучении клетки приводили к  тому, что внимание биологов все  больше концентрировалось на клетке как основной структурной единице  живых организмов. Становилось все  более очевидным, что в особенностях строения и функций клетки лежит  ключ к решению многих фундаментальных  проблем биологии. Вместе с тем  изучение клетки породило собственные  проблемы, как методические, так  и теоретические. Все это и  привело в конце XIX в. К выделению  цитологии в самостоятельный  раздел биологии.
     Широкое использование новейших методов  физики и химии обусловило прогресс, достигнутый в последнее десятилетие  в развитии основных направлений  цитологических исследований – в  изучении строения, функционирования и воспроизведения клетки. Например, изучение морфологии клетки в настоящее  время почти целиком базируется на использовании электронной микроскопии, при помощи которой были открыты  такие важнейшие клеточные органоиды, как эндоплазматическая сеть, рибосомы, лизосомы.
     Применение  методов молекулярной биологии привело  к открытию роли ДНК как носителя наследственной информации в клетке и к расшифровке генетического  кода. Благодаря молекулярно-генетическим и биохимическим методам анализа  выяснены основные этапы синтеза  белка в клетке.
     Лишь  один постулат клеточной теории оказался опровергнутым. Открытие вирусов показало, что утверждение "вне клеток нет  жизни" ошибочно. Хотя вирусы, как  и клетки, состоят из двух основных компонентов – нуклеиновой кислоты  и белка, структура вирусов и  клеток резко различна, что не позволяет  считать вирусы клеточной формой организации материи. Вирусы не способны самостоятельно синтезировать компоненты собственной структуры – нуклеиновые  кислоты и белки, - и их размножение  возможно только при использовании  ферментативных систем клеток. Поэтому  вирус не является элементарной единицей живой материи.
     Значение  клетки как элементарной структуры  и функции живого, как центра основных биохимических реакций, протекающих  в организме, как носителя материальных основ наследственности делает цитологию  важнейшей биологической дисциплиной.

Тема3. Клеточная теория

 
     Как говорилось ранее, наука о клетке – цитология, изучает строение и  химический состав клеток, функции  внутриклеточных структур, размножение  и развитие клеток, приспособления к условиям окружающей среды. Это  комплексная наука, связанная с  химией, физикой, математикой, другими  биологическими науками. Клетка - самая  мелкая единица живого, лежащая в  основе строения и развития растительных и животных организмов нашей планеты. Она представляет собой элементарную живую систему, способную к самообновлению, саморегуляции, самовоспроизведению. Но в природе не существует некой  универсальной клетки: клетка мозга  столь же сильно отличается от клетки мышц, как и от любого одноклеточного организма. Отличие выходит за рамки  архитектуры - различно не только строение клеток, но и их функции.
     И все же можно говорить о клетках  в собирательном понятии. В середине XIX столетия на основе уже многочисленных знаний о клетке Т. Шванн сформулировал  клеточную теорию (1838). Он обобщил  имевшиеся знания о клетке и показал, что клетка представляет собой основную единицу строения всех живых организмов, что клетки растений и животных сходны по своему строению. Эти положения  явились важнейшими доказательствами единства происхождения всех живых  организмов, единства всего органического  мира. Т. Шванн внес в науку правильное понимание клетки как самостоятельной  единицы жизни, наименьшей единицы  живого: вне клетки нет жизни.
     Клеточная теория – одно из выдающихся обобщений  биологии прошлого столетия, давшее основу для материалистического подхода  к пониманию жизни, к раскрытию  эволюционных связей между организмами.
     Клеточная теория получила дальнейшее развитие в трудах ученых второй половины XIX столетия. Было открыто деление клеток и сформулировано положение о  том, что каждая новая клетка происходит от такой же исходной клетки путем  ее деления (Рудольф Вирхов, 1858). Карл Бэр открыл яйцеклетку млекопитающих  и установил, что все многоклеточные организмы начинают свое развитие из одной клетки, и этой клеткой является зигота. Это открытие показало, что  клетка – не только единица строения, но и единица развития всех живых  организмов.
     Клеточная теория сохранила свое значение и  в настоящее время. Она была неоднократно проверена и дополнена многочисленными  материалами о строении, функциях, химическом составе, размножении и развитии клеток разнообразных организмов.
     Современная клеточная теория включает следующие  положения:
     Клетка  – основная единица строения и  развития всех живых организмов, наименьшая единица живого;
     Клетки  всех одноклеточных и многоклеточных организмов сходны (гомологичны) по своему строению, химическому составу, основным проявлениям жизнедеятельности  и обмену веществ;
     Размножение клеток происходит путем их деления, и каждая новая клетка образуется в результате деления исходной (материнской) клетки;
     В сложных многоклеточных организмах клетки специализированы по выполняемой  ими функции и образуют ткани; из тканей состоят органы, которые  тесно связаны между собой  и подчинены нервным и гуморальным  системам регуляции.
     Общие черты и позволяют нам говорить о клетке вообще, подразумевая некую  среднюю типичную клетку. Все ее атрибуты - объекты абсолютно реальные, легко видимые в электронный  микроскоп. Правда, эти атрибуты менялись - вместе с силой микроскопов. На схеме клетки, созданной в 1922 году с помощью светового микроскопа, всего четыре внутренние структуры; с 1965 года, основываясь на данных электронной  микроскопии, мы рисуем уже, по меньшей  мере, семь структур. Причем, если схема 1922 года более походила на картину  абстракциониста, то современная схема  сделала бы честь художнику-реалисту.
     Давайте подойдем поближе к этой картине, чтобы лучше рассмотреть отдельные  ее детали.
     Клетки  всех организмов имеют единый план строения, в котором четко проявляется  общность всех процессов жизнедеятельности. Каждая клетка включает в свой состав две неразрывно связанные части: цитоплазму и ядро. Как цитоплазма, так и ядро характеризуются сложностью и строгой упорядоченностью строения и, в свою очередь, в состав их входит множество разнообразных структурных  единиц, выполняющих совершенно определенные функции.
     Оболочка. Она осуществляет непосредственное взаимодействие с внешней средой и взаимодействие с соседними клетками (в многоклеточных организмах). Оболочка - таможня клетки. Она зорко следит за тем, чтобы в клетку не проникли ненужные в данный момент вещества; наоборот, вещества, в которых клетка нуждается, могут рассчитывать на ее максимальное содействие.
     Оболочка  ядра двойная; состоит из внутренней и наружной ядерных мембран. Между  этими мембранами располагается  перинуклеарное пространство. Наружная ядерная мембрана обычно связана  с каналами эндоплазматической сети.
     Оболочка  ядра содержит многочисленные поры. Они  образуются смыканием наружной и  внутренней мембран и имеют различный  диаметр. В некоторых ядрах, например ядрах яйцеклеток, пор очень много  и они с правильными интервалами  расположены на поверхности ядра. Количество пор в ядерной оболочке варьирует в различных типах  клеток. Поры расположены на равном расстоянии друг от друга. Так как  диаметр поры может изменяться, и  в ряде случаев ее стенки обладают довольно сложной структурой, создается  впечатление, что поры сокращаются, или замыкаются, или, наоборот, расширяются. Благодаря порам кариоплазма  входит в непосредственный контакт  с цитоплазмой. Через поры легко  проходят довольно крупные молекулы нуклеозидов, нуклеотидов, аминокислот  и белков, и таким образом осуществляется активный обмен между цитоплазмой  и ядром.
     Цитоплазма. Основное вещество цитоплазмы, называемое также гиалоплазмой   или матриксом, - это полужидкая среда клетки, в которой располагается ядро и все органоиды клетки. Под электронным микроскопом вся гиалоплазма, располагающаяся между органоидами клетки, имеет мелкозернистую структуру. Слой цитоплазмы формирует разные образования: реснички, жгутики, поверхностные выросты. Последние играют важную роль в движении и соединении клеток между собой в ткани.
     В состав цитоплазмы входят вещества белковой природы. Во многих клетках, например у  амеб, в клетках различных эпителиев, гиалоплазма содержит тончайшие  нити, которые могут переплетаться  и образовывать структуры, напоминающие войлок. Эти нитевидные (фибриллярные) структуры связаны с выполнением  механической функции: они образуют нечто подобное внутреннему скелету  клетки. Фибриллы цитоплазмы не принадлежат  к числу постоянных структур: они  могут появляться и исчезать при  различных физиологических состояниях клетки.
     Важнейшая роль гиалоплазмы заключается в  том, что эта полужидкая среда  объединяет все клеточные структуры  и обеспечивает их химическое взаимодействие друг с другом. Именно через цитоплазму происходит диффузия различных веществ, растворенных в воде, которые постоянно  поступают в клетку и выводятся  из нее. В цитоплазму поступают также  твердые частички, попадающие в клетку путем фагоцитоза, поступают и  пиноцитозные вакуоли. Все эти вещества передвигаются в ней и повергаются  дальнейшей переработке.
     Эндоплазматическая  сеть (ЭПС). Эндоплазматическая сеть принадлежит к числу органоидов клетки, открытых совсем недавно (1945 – 1946). Расположение сетчатых структур во внутренней части цитоплазмы – эндоплазме (греч. "эндон" – внутри) – и послужило основанием для того, чтобы вновь открытому органоиду дать название эндоплазматической сети или эндоплазматического ретикулума.
     Дальнейшее  электронномикроскопическое изучение ультратонких срезов разнообразных  клеток показало, что сетчатые структуры  состоят из сложной системы канальцев, вакуолей и цистерн, ограниченных мембранами. Мембраны ЭПС имеют типичную трехслойную  структуру, такую же, как и та, что свойственна и наружной мембране клетки. Каналы, вакуоли и цистерны образуют ветвящуюся сеть, которая  пронизывает всю цитоплазму клетки.
     Форма каналов, вакуолей и цистерн эндоплазматической сети непостоянна и широко варьирует  как в одной и той же клетке в разные периоды ее функциональной деятельности, так и в клетках  различных органов и тканей. Для  каждого типа клеток характерна определенная структура ЭПС. Наибольшее развитие ЭПС характерно для секреторных  клеток с интенсивным уровнем  белкового обмена. Слабо развита  ЭПС в клетках коры надпочечников, сперматоцитах. В значительной мере степень развития эндоплазматической сети находится в зависимости  от уровня дифференцировки клеток. Например, в молодых клетках сальных  желез, претерпевающих интенсивное  деление, ЭПС развита слабо, но в  более зрелых клетках этих желез  она выражена очень отчетливо, т. е. по мере дифференцировки клеток происходит и развитие ЭПС.
     Типы  эндоплазматической сети. Детальное  изучение мембран, ограничивающих каналы, вакуоли и цистерны ЭПС, позволило  установить, что во многих клетках  на наружной поверхности этих мембран  располагаются многочисленные округлые плотные гранулы. Эти гранулы  носят название рибосом. Рибосомы часто  образуют скопления на поверхности  мембран, ограничивающих цистерны и  каналы. Однако есть участки ЭПС, где  рибосом нет. Поэтому в клетках  различаются два типа эндоплазматической сети: гранулярная, или шероховатая, т. е. несущая рибосомы, и гладкая. Интересно, что в клетках зародышей  животных наблюдается в основном гранулярная ЭПС, а у взрослых форм – гладкая. Зная, что рибосомы в цитоплазме служат местом синтеза  белка, можно предположить, что гранулярная  сеть в большей степени представлена в тех клетках, где идет активный синтез липидов. Оба вида ЭПС не только участвуют в синтезе органических веществ, но и накапливают и транспортируют их к местам назначения, регулируют обмен веществ между клеткой  и окружающей ее средой.
     ЭПС была обнаружена во всех клетках многоклеточных животных и растений, подвергавшихся электронномикроскопическому исследованию. Клетки простейших также имеют этот органоид. Отсутствует ЭПС только в цитоплазме зрелых эритроцитов, в  клетках сине-зеленых водорослей, и до сих пор не решен вопрос о наличии этого органоида  в клетках бактерий.
     Функции ЭПС. Столь широкое распространение  в клетках всех типов у огромного  большинства организмов позволяет  рассматривать ЭПС как один из универсальных клеточных органоидов, выполняющих важные и разносторонние функции 
и т.д.................


Перейти к полному тексту работы


Скачать работу с онлайн повышением уникальности до 90% по antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru


Смотреть полный текст работы бесплатно


Смотреть похожие работы


* Примечание. Уникальность работы указана на дату публикации, текущее значение может отличаться от указанного.