какое преимущество дает клеточное строение живым организмам
Какие преимущества дает клеточное строение живым организмам?
Следует понимать, что этот вопрос в некоторой степени философский. Мы не знаем никакого иного строения живых организмов, кроме клеточного и, следовательно, можем видеть лишь его преимущества. Однако можно предположить, что какое-либо иное строение имело бы также какие-либо преимущества. Но возможно также, что клеточное строение наилучшая или единственная реализованная возможность природы для существования жизни.
Эволюционно клетка возникла на этапе одноклеточного организма, для которого клеточный и организменный уровни организации живой природы совпадают. Это значит, что все наиболее значимые преимущества клеточного строения идут оттуда. Для многоклеточных же организмов возможно более правильно говорить не о преимуществах клеточного строения, а об особенностях строения и функционирования организма, вытекающих из клеточного строения.
Что же дает клеточное строение одноклеточному организму? Даже одноклеточный организм – это сложная система, как с точки зрения строения, так и функционирования. Сложные системы обычно должны включать множество компонент, функционирующих как единое целое. Размещение этих «компонент» в замкнутой области, обеспечивает возможность их взаимодействия. Следует полагать, что это и есть основное преимущество клеточного строения для одноклеточных организмов.
Таким образом, клеточное строение дало возможность существованию таких сложных процессов (свойств живого) как размножение, обмен веществ и энергии, раздражимость и т. п.
Хотя с другой стороны понятно, что в эволюции именно зарождение основных свойств живого в конечном итоге привело к появлению клетки. Т. е. клетка – это результат формирования ряда наиболее важных свойств живого.
Для многоклеточного организма можно выделить следующие преимущества клеточного строения:
Какое преимущество дает клеточное строение живым организмам
Подробное решение страница стр.31 по биологии для учащихся 9 класса, авторов Сапин М.Р., Сонин Н.И. 2014
1. Какой формы бывают клетки? От чего это зависит?
Форма клеток нашего организма весьма разнообразна: плоские, круглые, веретенообразные, извитые, иметь один или несколько отростков или жгутиков, что зависит от расположения клеток в организме и функций, выполняемых этими клетками.
2. Назовите роль ядра; цитоплазмы; клеточной мембраны.
Роль ядра см. вопрос 3
Цитоплазма является живым содержимым клетки и состоит из органоидов, включений и гиалоплазмы. Гиалоплазма образует внутреннюю среду клетки и обеспечивает взаимодействие всех частей клетки между собой; состав гиалоплазмы определяет осмотические свойства клетки. Органеллы (эндоплазматическая сеть, комплекс Гольджи, митохондрии, лизосомы) обеспечивают нормальное функционирование клеток в частности и организма в целом (см. вопросы 7,8,9,10).
Клеточная мембрана служит внешним каркасом клетки, ограничивает клетку от внешней среды; основные функции: защитная и транспортная, также мембрана обеспечивает связь между клетками, участвует в восприятии сигналов из окружающей среды и передаче их в клетку (рецептор), участвует в построении специальных структур клетки (жгутиков, отростков и др.)
3. Каковы функции ядра? В каких клетках человека его нет?
Ядро отвечает за хранение и передачу наследственной информации в виде неизменной структуры ДНК; регуляцию всех процессов жизнедеятельности посредством системы белкового синтеза. Большинство клеток человека имеет одно ядро, встречаются и многоядерные клетки, безъядерными являются эритроциты.
4. Сколько хромосом в половых и в соматических клетках человека?
5. Что собой представляет цитоплазма? Какова её роль в клетке?
6. Объясните значение для клетки такого свойства мембраны, как полупроницаемость?
Полупроницаемость – способность живых клеток пропускать одни вещества и не пропускать другие. В клетку по градиенту концентрации проникают вода с некоторыми растворенными веществами, необходимыми для питания клеток, наружу выводятся отходы жизнедеятельности, что обеспечивает поддержание постоянства ионного и молекулярного состава в клетке.
7. Расскажите о строении и роли в клетке эндоплазматической сети.
Эндоплазматическая сеть (ЭПС) представляет собой своеобразный лабиринт из множества мельчайших канальцев, пузырьков, мешочков различной формы и размеров, стенки которых образованы элементарными биологическими мембранами. Существует 2 типа эндоплазматической сети: агранулярную (гладкую) и гранулярную (зернистую, содержащую рибосомы на поверхности каналов и полостей). ЭПС обеспечивает разделение цитоплазмы клетки на отсеки, препятствующие смешению происходящих в них химических процессов; обеспечивает транспорт веществ как внутри клетки, так и между соседними клетками. Зернистая ЭПС накапливает, изолирует для созревания и транспортирует белки, синтезированные рибосомами на ее поверхности, синтезирует мембраны клетки; гладкая ЭПС синтезирует и транспортирует липиды, сложные углеводы и стероидные гормоны, выводит из клетки ядовитые вещества.
8. Какие функции выполняет комплекс Гольджи? Как он устроен?
Комплекс Гольджи (КГ) представляет собой систему плоских мешочков (цистерн), от которых отпочковываются пузырьки, и систему мембранных трубочек, связывающих комплекс с каналами и полостями гладкой ЭПС. В цистернах КГ накапливаются продукты синтеза, распада и вещества, поступившие в клетку, а также вещества, которые выводятся из клетки. Накопленные вещества упаковываются в пузырьки и поступают в цитоплазму, которые затем либо используются на питание клетки, либо выводятся наружу.
9. Почему митохондрии называют «аккумулятором» клетки?
Основной функцией митохондрии является окисление органических веществ, сопровождающихся высвобождением энергии, которая идет на образования молекул АТФ, которая служит универсальным клеточным аккумулятором.
10. Какие органоиды принимают участие в разрушении и растворении частей клетки, утративших свое значение?
Такими органеллами являются лизосомы.
11. Придумайте и составьте схему «Строение животной клетки».
12. Вспомните, чем клетка человека отличается от клетки растения; гриба; бактерии.
В отличие от клеток растений клетки животных и человека не имеют клеточной стенки, хлоропластов, крупных вакуолей. Запасным углеводом клеток растений является крахмал, а клеток животных гликоген. Способ питания клеток растений автотрофный, а клеток животных гетеротрофный.
Клетки грибов имеют клеточную стенку из хитина, крупные вакуоли. Большинство клеток грибов являются многоядерными, в отличие от клеток животных, где большинство клеток одноядерные.
Клетки бактерий в отличие от клеток человека не имеют оформленного ядра и ядрышек, но имеет мезосомы, которые заменяют бактериям другие мембранные органеллы. В оболочке некоторых бактерий присутствует слизистая капсула, которой не бывает у клеток человека. В жгутиковых клетках человека (сперматозоидах) жгутики сложного строения, содержат микротрубочки, у бактерии жгутики простого строения. У бактерии клетки делятся бинарным делением, редко – почкованием и конъюгацией, у человека – митозом, мейозом, амитозом.
13. Почему клетку считают структурным и функциональным элементом тела?
Организм построен из большого количества клеток, каждая из которых выполняет свою особую функцию, но вместе они обеспечивают единое функционирование организма, как единого целого. Каждая клетка организма обладает основными свойствами живых организмов в целом: самовозобновление, саморегуляция и самовоспроизведение.
Какое преимущество дает клеточное строение живым организмам
Подробное решение параграф § 15 по биологии для учащихся 10 класса, авторов Сивоглазов В.И., Агафонова И.Б., Захарова Е.Т. 2014
В чём сходство и принципиальное отличие между одноклеточными и многоклеточными организмами?
Сходство – любой живой организм имеет клеточное строение.
Различие – к этой группе относят организмы, тело которых состоит из одной клетки, т. е. для них клеточный и организменный уровни едины. В многоклеточном организме клетки специализированы, т. е. они способны выполнять только какую-то определённую функцию, и не могут самостоятельно существовать вне целого организма. Совокупность клеток различных типов и межклеточного вещества, связанных выполнением ряда одинаковых функций, называют тканью.
Какие одноклеточные организмы вам известны?
Вопросы для повторения и задания
1. Что такое организм? Постарайтесь дать определение этого понятия.
Особь, или индивидуум (от лат. individuum — неделимое), — это неделимая единица жизни. Самый главный признак любого живого организма — строгая взаимозависимость отдельных его частей. Разделение особи на части приведёт к потере её целостной уникальной индивидуальности. Человек, птица, дерево — это особи, но печень, мозг, крыло, клюв, лист или ветка не обладают признаками целого организма. Организм — это не простая сумма клеток, тканей и органов. Лишь строгое соподчинение и взаимодействие формируют новое единство и придают особи черты и свойства, отсутствующие у отдельных её компонентов.
2. Что такое одноклеточный организм? Приведите примеры.
Одноклеточные прокариоты — это бактерии и синезелёные водоросли (цианобактерии). Одноклеточные эукариоты встречаются во всех трёх царствах эукариот. У грибов — это одноклеточные дрожжи, в царстве растений — одноклеточные зелёные водоросли (например, хламидомонада и хлорелла), среди животных — более 40 тыс. видов простейших, например амёбы и инфузории, споровики и фораминиферы (рис. 51). Клетки одноклеточных обладают всеми признаками самостоятельных организмов и способны осуществлять все функции, необходимые для жизнедеятельности. В отличие от клеток многоклеточных организмов, у одноклеточных существуют органоиды специального назначения, помогающие им выполнять все необходимые функции. Способность к движению и захвату пищи обеспечивают ложноножки, жгутики и реснички. Для реализации выделительной функции существуют сократительные вакуоли. Свойство живых организмов — раздражимость обеспечивают специализированные внутриклеточные структуры, например светочувствительный глазок у эвглены зелёной позволяет ей определять направление движения к источнику света. Клетки одноклеточных устроены гораздо более сложно, нежели клетки, входящие в состав многоклеточного организма.
3. Какие особенности строения клетки могут обеспечить выполнение функций, свойственных целостному организму?
Клетка – это целостная система, где каждый компонент взаимосвязан с другим. Такая взаимосвязь органоидов обеспечивает упорядоченность клетки как системы. Клеточная оболочка отделяет клетку от внешней среды, она прочная, в нее входят целлюлоза (у растений), хитин (у грибов). Клеточная оболочка придает форму, и служит не просто механическим каркасом. Оболочка участвует в поглощении и выведении веществ клетки, являясь противоинфекционным барьером. У животной клетки нет клеточной оболочки, она имеет цитоплазматическую мембрану. Для любого организма характерны все признаки живого: обмен веществ и превращение энергии, рост, развитие и размножение, наследственность и изменчивость. Всеми этими свойствами обладает и клетка.
Обмен веществ и энергии – осуществляется на уровне клетки – это синтез белков, липидов, углеводов, нуклеиновых кислот за счет специальных органоидов: рибосомы, лизосомы, комплекс Гольджи, митохондрии.
Рост, размножение, наследственность и изменчивость – за счет деление клетки – митоз, мейоз – осуществляется с помощью ядра, ДНК, или нуклеоида (в прокариотах).
4. Объясните, какое значение для эволюции жизни на Земле имело появление многоклеточности.
Специализация клеток у многоклеточных организмов повышает эффективность работы всего организма в целом, обеспечивает более сложные формы поведения и увеличивает продолжительность жизни, повышается приспособленность организмов к постоянно меняющимся условиям среды.
5. Представьте, что перед вами — человек, незнакомый с биологией. Объясните ему преимущество многоклеточности.
Много клеток – много тканей – много функций – разнообразие органов – разнообразие систем органов – усложнение организмов – сложные и изощрённые приспособления на все различные условия среды – разнообразные ответные реакции – совершенство организма.
Подумайте! Вспомните!
1. Как вы считаете, почему до сих пор науке неизвестно точное число видов организмов, живущих на нашей планете?
На планете есть неисследованные места – глубоководные и высокогорные места, и пока неизвестно, сколько еще там живет организмов. Постоянно происходит гибель и рождение особей, популяций. Есть виды, которые размножаются быстро (грызуны), есть, у которых сроки полового созревания длительные (крупные млекопитающие – слон).
2. В клетках каких организмов существуют органоиды специального назначения? Какие функции они выполняют?
Это органоиды движения. Есть у простейших эукариотических (инфузория, плазмодий), у прокариотических (бактерии – вибрионы), а также в специальных клетка многоклеточных эукариот – сперматозоиды, ресничный эпителий.
Реснички и жгутики. Это специальные органоиды движения, встречающиеся в некоторых клетках различных организмов. В световом микроскопе эти структуры выглядят как тонкие выросты клетки. В основании ресничек и жгутиков в цитоплазме видны мелкие гранулы — базальные тельца. Длина ресничек 5—10 мкм, а длина жгутиков может достигать 150 мкм. Реснички и жгутики представляют собой тонкие выросты цитоплазмы,
от основания до самой вершины покрытые плазматической мембраной. Внутри выроста цитоплазмы по кругу расположены микротрубочки — 9 пар (дуплетов). Дуплеты связаны друг с другом при помощи молекул белка. Кроме периферических дуплетов микротрубочек, образующих цилиндр, в центре реснички располагается пара центральных микротрубочек. В основании органоидов движения, в цитоплазме, расположены базальные тельца — одно у ресничек и два у жгутиков. Базальное тельце по своей структуре очень сходно с центриолью. Оно тоже состоит из 9 триплетов микротрубочек. Реснички и жгутики структурно связаны с базальным тельцем и составляют вместе единое целое. Жгутики характерны для ряда простейших (класс Жгутиконосцы), зооспор и сперматозоидов. Реснички — это органоиды движения инфузорий, свободноплавающих личинок многих морских животных и мужских гамет некоторых папоротников. Имеют реснички и клетки мерцательного эпителия у многоклеточных животных (до 500 ресничек на клетку).
3. Могут ли у многоклеточных организмов отсутствовать ткани и органы?
Да, например, у паразитических червей – плоских – отсутствуют органы дыхания и кровообращения, неразвиты осязательные органы, это связано с образом жизни – питание, дыхание за счет тела хозяина.
4. Объясните, почему появление многоклеточности привело в дальнейшем к образованию тканей и органов.
Большое количество клеток привело к появлению несколько слоев, слои дифференцировались по функциям – образовались ткани, разнообразие тканей дало начало образованию многих органов с единым тканевым функционалом, так образовывались органы и их системы.
5. Сравните колонии одноклеточных организмов и колонии многоклеточных животных, например морских котиков. В чём их принципиальное отличие? Есть ли у них черты сходства? Рассмотрите вместо котиков колонию кишечнополостных — коралловых полипов.
Колониальные организмы — это совокупность одноклеточных особей, ведущих совместный образ жизни. Типичным представителем таких организмов является вольвокс — заполненный слизью шар, поверхность которого образована тысячами клеток. Двухжгутиковые клетки колонии связаны друг с другом цитоплазматическими мостиками, что позволяет вольвоксу согласованно работать жгутиками и плыть в направлении источника света. Отдельные клетки вольвокса уходят внутрь шара, образуя там «дочерние» молодые колонии. Новые колонии растут, порой образуя внутри себя уже «внучатые» колонии. Спустя некоторое время материнская колония лопается и погибает, а «дочерние» и «внучатые» колонии выходят наружу.
Морские котики ведут себя в тесноте лежбищ по-разному: мелкие самки имеют кроткий характер и, как правило, не конфликтуют между собой, а вот нрав самцов совсем не «кошачий». Они нередко выясняют между собой отношения, причем делают это не только в брачный период. Взрослому самцу ничего не стоит укусить более мелкую самку или швырнуть детеныша в сторону, если он считает, что те мешают ему на пути. На лежбищах котики ведут себя довольно громко, места их лежки оглашены шумом в отличие от тюленей, которые практически беззвучны. Несмотря на стадный образ жизни морские котики не проявляют солидарности и не совершают организованных совместных действий: каждый зверь охотится в одиночку, по отдельности приходит и уходит с берега. Самки могут свободно перемещаться по территории лежбища, однако каждый самец ревностно следит за своими подругами и всеми силами старается не допустить уход самки на территорию соперника. Таким образом, вокруг каждого самца формируется гарем, его размер и численность зависят от статуса самца: у крупных секачей в гареме может быть до 20 самок, у мелких — всего несколько особей.
Принципиальное отличие – клетки колониальных одноклеточных не могут существовать отдельно от колонии, а многоклеточные организмы, например, котики, могут существовать одиночно.
Какое преимущество дает клеточное строение живым организмам
Подробное решение параграф § 3 по биологии для учащихся 6 класса, авторов Сонин Н.И. 2018
Вопросы и задания
Вопрос 1. Какие части обязательны для клеток всех живых организмов? Почему?
Каждая клетка имеет три главные части: наружную мембрану, которая одевает клетку, цитоплазму — полужидкую массу, которая составляет основное содержимое клетки, и ядро — небольшое плотное тельце, расположенное в цитоплазме.
Вопрос 2. Вспомните, какая наука изучает строение и функции клеток.
Цитология — наука о строении и функциях клеток.
Вопрос 3. Что такое плазматическая мембрана, каково её значение?
Любая клетка имеет плазматическую мембрану (от латинского «мембрана» — кожица, плёнка). Она защищает внутреннее содержимое клетки от воздействий внешней среды. Выросты и складки на поверхности мембраны способствуют прочному соединению клеток между собой. Мембрана пронизана тончайшими канальцами. По канальцам мембраны осуществляется перенос питательных веществ и продуктов жизнедеятельности клетки.
Вопрос 4. В чём сущность фагоцитоза? Объясните, почему фагоцитоз невозможен в растительной клетке.
Фагоцитоз (от греческого «фагео» — пожирать, «цитоз» — клетка) — поглощение клеткой крупных молекул органических веществ и даже целых клеток.
В этом процессе непосредственное участие принимает плазматическая мембрана. Путём фагоцитоза питаются многие простейшие. У позвоночных животных способность к фагоцитозу сохранили лишь некоторые клетки. Например, у человека это белые клетки крови — лейкоциты. Захватывая и «пожирая» болезнетворные микроорганизмы, они предохраняют нас от опасных инфекций.
В растительной клетке фагоцитоз не возможен, т.к. она покрыта плотной оболочкой, которая поддерживает постоянную форму клетки.
Вопрос 5. В чём состоит роль рибосом в организме?
Рибосомы обеспечивают сборку сложных молекул белков.
Вопрос 6. Как строение эндоплазматической сети связано с выполняемыми ею функциями?
Эндоплазматическая сеть представлена сетью многочисленных мелких канальцев и полостей, соединённых между собой. Такое строение позволяет ей связывать все части клетки между собой, участвовать в образовании и транспортировке различных органических веществ.
Вопрос 7. Прочитав текст на с. 19—20, объясните, как связаны между собой аппарат Гольджи и лизосомы.
Лизосомы образуются в аппарате Гольджи.
Вопрос 8. Вспомнив основные свойства живого, объясните, почему клетка, не имеющая митохондрий и рибосом, существовать не может.
Рибосомы осуществляют синтез белковых молекул. Энергия, необходимая для процессов жизнедеятельности, накапливается в митохондриях. Так, без белка и энергии не осуществлялся бы рост и развитие – важнейшее свойство живого. За счет этих процессов также осуществляется обмен веществ и энергии.
Вопрос 9. Клубень картофеля на свету зеленеет. С превращением каких органоидов в клетке это связано?
Это связано с преобразованием бесцветных пластид, в которых накапливаются запасные питательные вещества (например, крахмал в клубнях картофеля). Вместо них появляются зелёные пластиды, или хлоропласты, которые содержат пигмент хлорофилл, придающий клубням зелёный цвет.
Вопрос 10. Расскажите о значении клеточного ядра.
Важнейшая часть клетки — ядро. Обычно оно находится в центре клетки. Ядро содержит одно или несколько ядрышек. В ядре хранится наследственная информация о данной клетке и об организме в целом.
Вопрос 11. Что такое хромосомы, какова их роль в клетке? Сколько хромосом у человека?
Хромосома — это нитевидная структура клеточного ядра, несущая генетическую информацию в молекулах нуклеиновой кислоты, которая становится видной при делении клетки.
У человека 46 хромосом. В клетках хромосомы одинакового строения и размера образуют пары. Хромосомы одной пары называют гомологичными.
12. Составьте и заполните таблицу «Органоиды и их функции».
13. Составьте таблицу «Сравнение строения растительной и животной клеток» (работа в малых группах).
14. Почему вирусам для жизнедеятельности необходима клетка?
Вирус — неклеточная форма жизни. Они могут существовать только в клетках других организмов — это опасные внутриклеточные паразиты. Вирусы очень просто устроены: это молекула нуклеиновой кислоты, заключённая в защитную белковую оболочку. Вне клетки—хозяина вирусы не проявляют признаков жизни и ведут себя как обычные химические соединения.
Какое преимущество дает клеточное строение живым организмам
Раздел ОГЭ: 2.1. Клеточное строение организмов как доказательство их родства, единства живой природы. …
Раздел ЕГЭ: 2.1. … Клеточное строение организмов как доказательство их родства, единства живой природы.
Клеточная теория утверждает, что все живые организмы состоят из клеток. Клетка — это та минимальная структура живого, которая обладает всеми жизненными свойствами — способностью к обмену веществ, росту, развитию, передаче генетической информации, саморегуляции и самообновлению.
Клетки всех организмов обладают сходными чертами строения. Однако клетки отличаются друг от друга по своим размерам, форме и функциям. Яйцо страуса и икринка лягушки состоят из одной клетки. Мышечные клетки обладают сократимостью, а нервные клетки проводят нервные импульсы. Различия в строении клеток во многом зависят от функций, которые они выполняют в организмах. Чем сложнее устроен организм, тем более разнообразны по своему строению и функциям его клетки. Каждый вид клеток имеет определенные размеры и форму. Сходство в строении клеток различных организмов, общность их основных свойств подтверждают общность их происхождения и позволяют сделать вывод о единстве органического мира, является доказательством родства живой природы.
Клеточный состав и строение клеток разных живых организмов
Живые и неживые тела построены из атомов, образующих молекулы определённых веществ. В состав тел неживой природы входит более 100 элементов периодической системы Д. И. Менделеева. Практически все они встречаются и в живых организмах, но в различных количествах и соотношениях. Тем не менее биологическая роль многих элементов пока ещё не установлена.
Наследственная информация хранится и реализуется благодаря нуклеиновым кислотам. Например, белки, липиды и углеводы являются строительными материалами клеточных структур, играют роль запасных веществ. Большинство химических реакций в клетках осуществляется прежде всего под контролем и с участием белков-ферментов. Этот класс веществ выполняет также и защитные функции.
В составе различных организмов обнаруживаются одни и те же органические вещества. Практически во всех клетках можно обнаружить глюкозу, основа оболочек любых клеток построена из фосфолипидов, белки всех живых существ построены только из 20 типов аминокислот, а нуклеиновые кислоты — из 4 типов нуклеотидов и т. п. АТФ — нуклеотид, который благодаря сложному строению и наличию специфических связей выполняет в клетках всех живых организмов роль накопителя энергии. Такая общность состава является доказательством общности происхождения всех живых организмов.
Это конспект по биологии в 6-9 классах по теме «Клеточное строение организмов». Выберите дальнейшие действия: