Клеточное строение живых организмов

НЕКЛЕТОЧНЫЕ ФОРМЫ ЖИЗНИ. Вирусы и фаги (бактериофаги)

Ключевые слова конспекта: неклеточные формы жизни, царство вирусы, фаги (бактериофаги)

Вирусы являются неклеточной формой жизни и занимают пограничное положение между неживой и живой матерней. Вирусы — внутриклеточные паразиты и могут проявлять свойства живых opганизмов, только попав внутрь клетки.

Отличия вирусов от неживой природы:

1.  способность к размножению;
2.  наследственность и изменчивость

Отличия вирусов от клеточных организмов:

1.  не имеют клеточного строения;
2.  не проявляют обмена веществ и энергии (метаболизма);
3.  могут существовать только как внутриклеточные паразиты;
4.  не увеличиваются в размерах (не растут);
5.  имеют особый способ размножения;
6. имеют только одну нуклеиновую кислоту — либо ДНК, либо РНК.

Вирусы существуют в двух формах:

• покоящейся (внеклеточной), когда их свойства как живых систем не проявляются,
• внутриклеточной, когда осуществляется размножение вирусов.

Простые вирусы (например, вирус табачной мозаики) состоят из молекулы нуклеиновой кислоты и белковой оболочки капсида. Некоторые более сложные вирусы (гриппа, герпеса и др.) помимо белков капсида и нуклеиновой кислоты могут содержать липопротеиновую мембрану, углеводы и ряд ферментов. Белки защищают нуклеиновую кислоту и обусловливают ферментативные и антигенные свойства вирусов. Форма капсида может быть палочковидной, нитевидной, сферической и др.

В зависимости от присутствующей в вирусе нуклеиновой кислоты различают РНК-содержащие и ДНК-содержащие вирусы. Нуклеиновая кислота содержит генетическую информацию, обычно о строении белков капсида. Она может быть линейная или кольцевидная, в виде одно- или двуцепочечной ДНК, одно- или двуцепочечной РНК.

Проникновение в клетку

При проникновении вируса внутрь клетки специальные белки вирусной частицы связываются с белками-рецепторами клеточной оболочки. В животную клетку вирус может проникать при процессах пино- и фагоцитоза, в растительную клетку — при различных повреждениях клеточной стенки.

Вирус подавляет существующие в клетке процессы транскрипции и трансляции. Он использует их для синтеза собственных нуклеиновой кислоты и белка, из которых собираются новые вирусы. После этого клеточные оболочки разрушаются и новообразованные вирусы покидают клетку, которая при этом погибает.

Бактериофаги (вирусы, паразитирующие на бактериях), как правило, не попадают внутрь клетки, так как этому препятствуют толстые клеточные стенки бактерий. Внутрь клетки проникает только нуклеиновая кислота вируса.

Полагают, что происхождение вирусов связано с эволюцией каких-то клеточных форм, которые в ходе приспособления к паразитическому образу жизни вторично утратили клеточное строение.

Вирусы — возбудители заболеваний

Вирусы способны поражать различные живые организмы. Первым открытым вирусом был вирус табачной мозаики, поражающий растения. Вирусную природу имеют такие заболевания животных и человека, как натуральная оспа, бешенство, энцефалиты, лихорадки, инфекционные гепатиты, грипп, корь, бородавки, многие злокачественные опухоли, СПИД и др. Кроме того, вирусы способны вызывать генные мутации.

Заболевания у животных	• Бруцеллез
• Лейкоз
• Ящур
• Инфекционная анемия лошадей
• Рак крови кур
• Чума у свиней и птиц. И другие
Заболевания у растений	• Табачная мозаика
• Карликовость
• Желтая сеть
• Пятнистая мозаика
Заболевания у человека	• Оспа
• Гепатит
• Энцефалит
• Краснуха
• Бешенство
• Грипп
• Корь
• Полиомиелит
• Паротит (свинка)
• СПИД и др.

Вирус, вызывающий заболевание СПИДом (синдром приобретённого иммунодефицита), поражает клетки крови, обеспечивающие иммунитет организма. В результате больной СПИДом может погибнуть от любой инфекции. Вирусы СПИДа могут проникнуть в организм человека во время половых сношений, во время инъекций или операций при несоблюдении условий стерилизации. Профилактика СПИДа заключается в избегании случайных половых связей, использовании презервативов, применении одноразовых шприцев.

Это конспект по теме «НЕКЛЕТОЧНЫЕ. Вирусы и фаги». Выберите дальнейшие действия:

• Перейти к следующему конспекту: Прокариоты: ЦАРСТВО БАКТЕРИИ
• Вернуться к списку конспектов по Биологии.
• Проверить знания по Биологии.

Основные положения теории Шванна и Шлейдена

Большой вклад в развитие клеточной теории на этом этапе был сделан немецкими учеными Т. Шванном и М. Шлейденом, которые в частности сформулировали основные постулаты клеточной теории, вот они:

• Все без исключения организмы состоят из маленьких одинаковых частей – клеток, которые растут и развиваются по одним и тем же законам.
• Общий принцип развития элементарных частей организма – клеткообразование.
• Каждая клетка представляет собой сложный биологический механизм и является своего рода отдельным индивидом. Совокупность же клеток образует ткани.
• В клетках происходят разные процессы, такие как возникновение новых клеток, увеличение клеток в размерах, утолщение их стенок и так далее.

Пожалуй, тут заключена основная суть клеточной теории.

Кто же сделал первый в мире микроскоп?

XVII век считается «золотым веком» в развитии микроскопов. В 1619 году другой голландский изобретатель по имени Корнелиус Дреббель создал первый микроскоп с выпуклой линзой. Вскоре его соотечественник Кристиан Гюйгенс представил более сложную модель устройства с возможностью регулировки окуляров.

Поэтому точно ответить на вопрос, кто сделал первый микроскоп, невозможно. Простое человеческое любопытство — начало всего

Евклид был одним из первых, кто обратил внимание на уникальные свойства стекла, а после него, на протяжении веков, различные естествоиспытатели постепенно открывали новые горизонты в оптике и способствовали созданию и совершенствованию первых оптических микроскопов

Многие считают, что изобретателем микроскопа является Энтони ван Левенгук.

Конструктор микроскопов Энтони ван Левенгук.

Неслучайно первое использование микроскопа связано с именем Левенгука. Он был первым, кто создал устройство с большим объективом, что позволило ему добиться очень высокого для того времени качества изображения.

Интересен факт, что Левенгука поначалу сложно было назвать ученым. Его основная профессия заключалась в продаже текстиля в магазине шерсти. Левенгук определил качество своего имущества с помощью большого увеличительного стекла, внимательно изучив структуру холста. Рассказывают, что однажды купец направил свой бокал на каплю росы и, увидев на ней «стадо зверюшек», серьезно испугался и удивился. Однако любопытство взяло верх над страхом и недоумением, и Левенгук стал регулярно наблюдать за жизнью этих живых существ. Он подробно описал их и сообщил о своем открытии представителям Королевского общества в Лондоне.

Так человечество узнало о мельчайших микроорганизмах, которые впоследствии были названы бактериями. Специалисты прониклись к талантливому суконнику большим уважением и приняли его в свое сообщество, полностью изменив его жизнь. Исходя из этого, мы можем с уверенностью сказать, что Левенгук — первый ученый, который наблюдал за жизнью микроорганизмов через микроскоп.

Симбиогенез. История о том, как съеденная жертва стала звеном эволюции

Между живой клеткой и большинством высокоупорядоченных небиологических систем, таких как кристалл или снежинка, существует пропасть настолько обширная и абсолютная, как только можно представить»

Майкл Дентон, британско-австралийский биохимик

Миллионы лет назад, когда начала зарождаться жизнь, Землю населяли одноклеточные безъядерные создания. Они жили, питались и размножались. Крупные особи пожирали мелких. Однажды кроха, проглоченная «хищником», выжила внутри его организма и поселилась там. Поскольку внутри одноклеточного прокариота была лишь цитоплазма, кроха прижилась в ней. Спустя годы эволюции съеденные микроскопические организмы превратились в митохондрии и хлоропласты. На самом деле все происходило не так быстро, как может показаться.

Кто придумал первый сложный микроскоп?

Считается, что оптическое устройство было изобретено не Левенгуком, а Робертом Гуком, который в 1661 году улучшил модель Гюйгенса, добавив к ней дополнительную линзу. Полученный тип устройства стал одним из самых популярных в научном сообществе и широко использовался до середины 18 века.
В будущем многие изобретатели приступят к разработке микроскопа. В 1863 году Генри Сорби изобрел поляризационное устройство, которое позволило изучать метеориты, а в 1870 году Эрнст Аббе разработал теорию микроскопов и открыл безразмерное число Аббе, которое способствовало созданию более сложного оптического оборудования.

Агрегатные состояния вещества

Агрегатным состоянием вещества называется состояние одного и того же вещества в газообразном, жидком и твердом виде. При изменении состояния происходит изменение плотности, энергии.

Твердые тела отличаются постоянством объема и формы. Они непроницаемые, их можно потрогать, подержать в руках, увидеть. В жидком состоянии вещества не имеют упругой формы, но имеют объем. Его можно регулировать размером сосуда, в котором находится жидкость. Газообразное состояние представляет летучее вещество, состоящее из крохотных частиц. Они незаметно распространяются в окружающей среде, могут принимать форму сосуда.

Эти свойства могут изменяться под воздействием внешних условий. Яркий пример тому вода. В обычном состоянии она жидкая.

 

При низкой температуре она превращается в твердое вещество — лед.

 

При температуре свыше 100 градусов вода превращается в пар.

 

Под влиянием различных температур агрегатное состояние и плотность воды изменяется.

С многими веществами можно познакомиться дома на кухне. В каждом доме имеется соль. Это минерал, который добывают бассейновым способом или из-под земли в шахтах. Соль находится в морях, озерах, почвах. Человек использует небольшие количества вещества для придания пище соленого вкуса.

Подсластить пищу помогает сахар. Он похож на соль внешне, но совершенно противоположен по вкусу. Это вещество добывают из растений: сахарного тростника и свеклы.

Крахмал — органическое вещество, способное сделать жидкость густой и вязкой. Этот белый порошок необходим для кулинарии. Он содержится в картофеле, кукурузе, пшенице, рисе.

В фруктах содержатся различные кислоты. На кухне используют яблочную, лимонную, уксусную кислоту. Это вещество незаменимо для создания некоторых блюд. Но очень опасно для здоровья человека в чистом виде. Кислоты разъедают кожу.

Связь живой и неживой природы

Объекты неживой природы все-таки появились раньше, поэтому они имеют первичное значение для возникновения жизни. Ведь не будь Солнца, воздуха, воды, твердой поверхности, без всего этого возникновение жизни на нашей планете было бы попросту невозможным. А значит, все виды природы, как живой, так и неживой тесно взаимосвязаны.

В принципе мы уже пересчитали 4 основных элемента, без которых была бы невозможной жизнь, это:

• Солнце, без его тепла не было бы подходящей температуры для зарождения жизни. Стоит заметить, что наша Земля находится на идеальном расстоянии от Солнца, ведь будь она ближе или дальше, то здесь было бы слишком тепло, или наоборот слишком холодно.
• Воздух, как мы писали выше – дыхание – основа жизни, и без воздуха и атмосферы оно было бы невозможным.
• Вода – также необходима для существования жизни, без нее не обойтись ни людям, ни животным, ни растениям. Более того, многие биологи считают, что зарождение жизни произошло именно в воде.
• Почва – она является главной средой для произрастания растений, которые в свою очередь необходимы для выделения кислорода, чтобы обеспечить все живое воздухом.

В свою очередь, живые существа оказывают существенное влияние на неживую природу. К примеру, жители водоемов, рек и морей способствуют поддержанию химического склада воды. После смерти гниющие растения и животные питают почву необходимыми элементами

Как видите, в природе все взаимосвязано и каждый ее элемент является важной и незаменимой частью этой сложной системы. Важно, чтобы это понимали люди, в последнее время нарушающие природный баланс, загрязняя воздух и водоемы, вырубая леса, а потом удивляясь закономерным наводнениям

Если человек будет жить в гармонии с природой, она отблагодарит его чистым воздухом, натуральными продуктами и крепким здоровьем.

Клетки разных тканей тела человека

Клетки считаются самыми маленькими частицами нашего тела. Они входят в состав волос; ногтей, костей и всех остальных органов. Внутри каждого из нас находится огромное количество клеток. Клетки крови разносят по организму кислород. Клетки мышц расслабляются и сокращаются — именно поэтому мы может двигаться. Жировые клетки накапливают в нашем организме энергию и сохраняют тепло. Клетки кожи образуют вокруг тела защитную оболочку.

 

Организм человека состоит из 220 млрд клеток. Ученые разделили их на две большие категории: наряду с 20 млрд бессмертных клеток, которые сопровождают человека на протяжении всей его жизни, в его организме находятся 200 млрд постоянно замещаемых и обновляемых клеток. Например, клетки кишечника живут 3—5 дней, печени — 480 дней, а вот нервные и мышечные клетки могут жить 100 и более лет.

Ученые предположили, что если все клетки человеческого организма выложить в одну линию, то ее протяженность составит 15 000 км!

Раздражимость и саморегуляция

Живые организмы обладают свойством в определенных пределах изменять свое состояние в зависимости от условий как внешней, так и внутренней среды. В процессе эволюции у видов выработались различные способы регистрации параметров среды (среди прочего посредством органов чувств) и ответной реакции на разные раздражители.

Раздражимость живых организмов избирательна, то есть они реагируют только на то, что важно для сохранения их жизни. Раздражимость лежит в основе саморегуляции организма, которая, в свою очередь, имеет приспособительное значение

Так при повышении температуры тела у млекопитающих расширяются кровеносные сосуды, отдавая в окружающую среду тепло в большем количестве. В результате температура животного нормализуется

Раздражимость лежит в основе саморегуляции организма, которая, в свою очередь, имеет приспособительное значение. Так при повышении температуры тела у млекопитающих расширяются кровеносные сосуды, отдавая в окружающую среду тепло в большем количестве. В результате температура животного нормализуется.

У высших животных многие реакции на внешние раздражители зависят от достаточно сложного поведения.

Первый микроскоп Роберта Гука

Изучение клеточного строения стало возможным лишь после изобретения в XVII столетии микроскопа. Одним из первых изобретателей микроскопа был английский естествоиспытатель и изобретатель Роберт Гук. Когда оригинальная модель микроскопа была им сконструирована, перед изумлённым взором учёного открылся новый, доселе невиданный мир. С помощью своего микроскопа Гук исследовал всё, что попадалось под руку.

Первый микроскоп Гука

Микроскоп Гука был очень несовершенным инструментом. Он давал расплывчатое, неясное изображение. Несовершенны были также увеличительные приборы XVIII столетия. Вот почему до середины XIX века строение открытых Гуком мельчайших частиц продолжало оставаться для учёных неясным.

Совершенствование микроскопа Гуком

Прежде всего, Гук сделал трубу — трубу — наклонную. Чтобы не зависеть от солнечных дней, которых в Англии мало, он установил перед светильником масляную лампу оригинального дизайна. Однако солнце все равно светило намного ярче. Поэтому пришла мысль усилить и сконцентрировать световые лучи от лампы. Так появилось следующее изобретение Гука: большой стеклянный шар, наполненный водой, и специальная линза за ним. Такая оптическая система увеличивала яркость освещения в сотни раз.

Предприимчивый Гук легко справился со всеми возникающими на его пути трудностями. Например, когда ему нужно было сделать очень маленькую линзу идеально круглой формы, он окунул кончик иглы в расплавленное стекло, а затем быстро удалил его — на кончике иглы блестела капля. Гук немного отшлифовал, и линза была готова. А когда возникла необходимость улучшить качество изображения в микроскопе, Гук вставил третью, коллективную, между двумя традиционными объективами — объективом и окуляром, и изображение стало четче, а поле зрения увеличилось.

Когда микроскоп был готов, Гук начал наблюдать. Свои находки он описал в своей книге «Микрография», изданной в 1665 году. За 300 лет она переиздавалась десятки раз. Помимо описаний, он содержал прекрасные иллюстрации — гравюры самого Гука.

Клетки: история открытия

На протяжении довольно длительного периода истории ученые слишком мало знали о живых организмах и их строении. И только в середине XVII в. английский ученый Роберт Гук первым увидел клетки и дал им название. Ему удалось усовершенствовать примитивный микроскоп и рассмотреть в него тонкий срез пробкового дерева. Гук увидел ячейки, похожие на пчелиные соты, и назвал их клетками.

Первым, кто наблюдал живые клетки, стал голландский ученый Антони ван Левенгук. Его интересовали образцы крови, кожи, слюны и даже дождевой воды. Левенгук был очень удивлен, увидев однажды в капле дождевой воды подвижных маленьких «зверьков».

Это были одноклеточные организмы — амебы, инфузории, бактерии.

Одноклеточные организмы

К началу XVIII в. ученые уже имели некое представление о внутреннем строении организмов. А с усовершенствованием оптических приборов у биологов появлялось все больше и больше возможностей для изучения клеток.

Немецкий ботаник Маттиас Щлейден сделал вывод о том, что все части растений, которые он наблюдал в микроскоп, состоят из клеток.

К подобному заключению пришел еще один немецкий ученый — Теодор Шванн, изучавший внутреннее строение животных. Позже была сформирована так называемая клеточная теория. Ее основные положения сводятся к следующему:

• Все живые существа состоят из клеток.
• Клетки — основные структурные и функциональные единицы живых существ.
• Одни живые клетки происходят от других живых клеток.

Кто изобрел световой микроскоп? Немного истории

Что такое оптический микроскоп? Это лабораторная система, предназначенная для получения изображений небольших объектов в увеличенном виде с целью их изучения, изучения и практического применения. Мы начали нашу статью с истории развития микроскопа, теперь посмотрим на эту проблему с другой стороны. В настоящее время такой прибор нужен не только врачам и биологам.

Без него невозможно представить современные и современные технологии с актуальными требованиями к контролю сборки и качеству продукции.

Поговорим о цели. В 2006 году немецкие ученые Мариано Босси и Стефан Хелл разработали наноскоп — сверхмощный оптический микроскоп, который позволяет исследовать объекты сверхмалого размера (10 нм), а также получать 3D-изображения очень высокого качества.

Образование и первые открытия

Роберт Гук появился на свет в 1635 году. Отец знаменитого изобретателя, астронома, ботаника и физика был главой местной церкви. Родственники довольно долго переживали за здоровье мальчика, потому что он появился на свет слишком слабым.

В 1648 году отец умер, после чего семья отправилась жить в Лондон, где подросток начал обучаться у художника Лели. После того как Гук стал известным учёным, он с неодобрением отзывался о своих юношеских годах. Но если посмотреть на иллюстрации, которыми сопровождаются его труды, то можно сказать, что время в художественной мастерской он провёл не зря.

В 1653 году Роберт выпустился из Вестминстерской школы Башби, где отучился несколько классов. В то время он увлекался темой истории, а также успел изучить латынь (тогда этот язык был международным). Кроме того, Гук знал греческий и древнееврейский, отлично играл на органе.

После окончания школы будущий известный деятель науки переехал в Оксфорд для поступления в колледж Крайст-Черч. Именно тогда в его биографии происходят кардинальные перемены. Начало научной деятельности позволило осуществить Гуку главную заслугу (как сейчас считается) — открыть микрографию.

Биогеоценоз животных

Наиболее значимыми в процессах биогеоценоза являются насекомые, черви, ящерицы, пауки и т.д. Они выполняют одну из функций, необходимых для всего процесса биогеоценоза — переработка отмерших останков и отходов. Так же виды беспозвоночных, которые питаются корнями и клубнями растений; наземные, питающиеся листьями, цветами, семенами, корой деревьев и плотоядные или хищные беспозвоночные, которые питаются животной биомассой, соками животных, и кровососущие относятся к этим процессам.

Мыши, сурки, кроты — животные, которые живут в почве, для своей жизнедеятельности им необходимо рыть норы и ходы, за счёт чего почва рыхлится и обогащается кислородом.

За счёт поедания одними животными — других, происходит должный процесс регуляции численности тех или иных видов и сохраняется равновесие и баланс в природе.

Границы распространения оболочки

Размеры оболочки ограничены зонами, в пределах которых может развиваться органическая жизнь (биомасса). Высота и глубина обитаемой зоны составляют:

• верхняя граница проходит в тропосфере, на высоте 15-20 км от уровня земной поверхности (ограничивается озоновым слоем на уровне начала стратосферы);
• нижняя граница углубляется в литосферу, на глубину от 3,5 до 7,5 км;
• в пределах между земной поверхностью и атмосферой глубина гидросферы доходит до 10 км.

Наибольшая концентрация биомассы на границе тропосферы и литосферы. Ее средний суммарный объем составляет 550 млрд тонн углерода.

Жизнь на земле: царства живой природы

Чтобы понять, как живая природа развивалась, или эволюционировала, в прошлом, и как ее представители выживают и развиваются сейчас, важно знать, какие из них схожи между собой. Вначале люди делили все организмы только на две основные группы:

• растения
• животные

В течение XX столетия классификация форм жизни совершенствовалась, и сейчас наука выделяет следующие основные группы:

• вирусы – это неклеточные организмы), и их пока ещё не принято считать живыми, именно потому, что они неклеточные, но все остальные признаки живого у них есть
• бактерии, которые представляют собой одну микроскопическую клетку, не имеющую ядра (центра управления)
• археи – это тоже одноклеточные микроорганизмы, как и бактерии, они не имеют ядра, археи выделены в отдельную группу из-за наличия некоторых, только им свойственных признаков, совсем недавно, уже в 21 веке
• эукариоты – организмы, клетки которых имеют ядра

Классификация живых организмов на Земле

В свою очередь эти группы (домены) делятся на царства.

Галилей – автор первого микроскопа

Все началось с создания Галилеем очень длинной подзорной трубы. После завершения работы исследователь направил изделие на окно, чтобы оценить чистоту линз. Результат в буквальном смысле поразил исследователя. Когда Галилей посмотрел в окуляр, перед его глазами предстала серая искрящаяся масса. Повернув трубу, ученый увидел огромное чудовище. Им оказалась обычная муха.

Таким образом был создан микроскоп. Устройство включало 2 линзы для увеличения изображения небольших объектов. Член «Академиа деи линчеи» Фабер дал этому прибору название «микроскопиум». Это произошло в 1625 году. При этом сам Галилей годом ранее установил в свою конструкцию более короткофокусные линзы, что позволило уменьшить длину трубы.

Слои и оболочки биосферы

Чтобы понять масштабы обитаемой оболочки Земли, нужно знать, из чего состоит биосфера. Оболочка имеет сферическую форму и полностью окружает планету, создавая тесную связь экосистем. Морфологическая структура биосферы представлена следующими слоями:

• атмосфера;
• литосфера;
• гидросфера.

С биосферой соприкасаются внешние слои, в которые живые организмы попадают только лишь случайным образом. Под литосферой расположена метабиосфера, которая сформирована ранее существовавшими в ней живыми формами, но необитаемая в настоящем. Верхняя часть атмосферы – парабиосфера. В этом пространстве организмы могут существовать условно, не размножаясь и не доживая до естественной гибели.

В глобальном понимании, во всех этих слоях земного пространства происходит или когда-то происходило воздействие живой среды на неживую. Общее название всех оболочек – мегабиосфера. С учетом деятельности человека в околоземном пространстве (космической экспансии), конгломерат слоев называют панбиосферой.

Атмосфера (воздушная оболочка)

Газовая прослойка, в состав которой входят кислород, азот, двуокись углерода, является неотъемлемой частью биосферы. Химические соединения отвечают за дыхательные процессы и переход мертвой органики в минералы, формируют биомассу, участвуют в фотосинтезе. Атмосфера защищена озоном, слой которого защищает живые формы от воздействия губительного УФ излучения.

Литосфера (твердая оболочка)

Один из слоев биосферы – литосфера, которая объединяет земную кору и часть мантии. Жизненные формы распространены только в верхнем слое грунта. Бактерии обнаруживаются на глубине 2-3 м под поверхностью (в отдельных случаях обнаружены микроорганизмы на глубине до 4 км). Почвенный слой сформирован из минеральных и органических останков биомассы. В новом цикле роста жизненные формы получают питание из почвы, затем удобряют ее в течение жизни, а также после гибели.

Гидросфера (водная оболочка)

Гидросфера содержит в себе все водные запасы на планете, включая снеговой и ледяной покровы, водяной пар, донные отложения. Вода, из которой состоит этот слой биосферы – главное условие для существования углеродных форм жизни и растений. Большая часть животной органики поглощает и выделяет энергию именно в воде.