Клеточная теория строения организмов

Водные одноклеточные

Морские одноклеточные животные, например фораминиферы и радиолярии, имеют внешний скелет в виде известковой раковины.
К высокоорганизованных одноклеточных животных относятся инфузории. Органоидами движения в них выступают реснички, тело покрыто прочной эластичной оболочкой, которая предоставляет ему постоянной формы. Большинство инфузорий имеет два ядра: большое и малое. Большое вегетативное ядро — регулирует процессы движения, питания, выделения, а также бесполое размножение, осуществляемое поперечным делением клетки пополам. Малое ядро — генеративное, оно выполняет важную функцию в половом процессе.

Среди водных одноклеточных организмов также выделяют миксотрофы — организмы, которые могут питаться как с помощью фотосинтеза, так и гетеротрофно. Например, эвглена зеленая.

Живет эвглена в пресноводных водоемах и плавает с помощью единого жгутика, расположенного на переднем конце тела. В цитоплазме эвглены имеются хлоропласты, содержащие хлорофилл, позволяет эвглену питаться фототрофные. Если нет света, она переходит на гетеротрофное питания. Благодаря этому свойству эвглена сочетает в себе признаки растения и животного, что свидетельствует об эволюционном единстве растительного и животного мира.

Эпителиальная ткань

Эпителиальная ткань выполняет функции защиты, секреции, всасывания и восприятия раздражений. Она обладает способностью к регенерации (восстановлению). В зависимости от выполняемой функции различают два вида эпителия: железистый и покровный.

Железистый эпителий образует железы, в клетках которых вырабатываются различные секреты: гормоны, ферменты, слизь, слюна. Железы, не имеющие выводных протоков и выделяющие свои секреты (гормоны) в кровь или тканевую жидкость, называются эндокринными или железами внутренней секреции (гипофиз, надпочечники). Если же секреты через выводные протоки поступают в полый орган или на поверхность тела, то вырабатывающие их железы называются экзокринными или железами внешней секреции (слюнные, потовые, сальные, молочные). Железы смешанной секреции сочетают в себе признаки желез внутренней и внешней секреции (поджелудочная, половые).

Проводящая ткань

Мало синтезировать питательные вещества, нужно еще благополучно доставить их к месту назначения. К тому же нужно как-то транспортировать воду и минеральные вещества. Эту проблему растения решают с помощью проводящих тканей.

Проводящие ткани растений бывают двух видов. Первый вид проводящих тканей транспортирует питательные вещества от листьев вниз к корням. По проводящим тканям второго типа вода и минеральные соли движутся от корней вверх. Вместе оба типа проводящих тканей формируют проводящие элементы. При этом расположение тканей может быть разное. Например, тип I – внутри, тип II – снаружи и наоборот.

Открытие одноклеточных

Микроскоп Левенгука

Еще 3 тысячи лет назад великий древнегреческий целитель Гиппократ выдвинул гипотезу, что инфекционные заболевания вызываются живыми микроорганизмами.  Но изучение простейших началось значительно позже, чем изучение большинства других групп животного мира. Оно стало возможным лишь после изобретения микроскопа, что произошло в начале XVII века. Голландец Антони Левенгук, владелец магазина оптики, увлёкся изучением образцов через микроскоп при ярком дневном свете, и в 1675 г., рассматривая каплю воды, впервые открыл в ней множество микроскопических, ранее неведомых организмов, среди которых были и простейшие. Это было первое документальное свидетельство наблюдения микромира, недоступного для обнаружения невооружённым глазом.

Наблюдения Левенгука вызвали большой интерес к изучению этого нового мира живых существ. В конце XVII и первой половине XVIII в. появляется большое число работ, посвященных изучению микроскопических организмов. Однако исследований, соответствующих современному представлению о простейших как одноклеточных организмах тогда не существовало, так как само определение клетки было сформулировано позднее.

Открытие живой клетки связано еще с одним исследователем — Робертом Гуком, автором знаменитого закона, известным изобретателем и эрудитом. С помощью усовершенствованного им микроскопа Гук изучал структуру растений и сделал точные зарисовки, впервые показавшие клеточное строение обычной пробки. Ученый обнаружил, что пробка состоит из множества очень маленьких ячеек, напоминавших ему монашеские кельи в монастырях. Эти ячейки он в своей работе «Микрография» назвал клетками. Гук подробно зарисовал и описал клетки моркови, бузины, укропа, привел изображения весьма мелких объектов, таких как глаз мухи, комара и его личинки, детально описал клеточное строение пробки, крыла пчелы, плесени, мха.

Основное отличие — одноклеточные против многоклеточных организмов

Одноклеточные и многоклеточные организмы — это два типа организмов, найденных на Земле. Одноклеточные организмы часто являются прокариотами, простыми по организации и небольшими по размеру. Следовательно, они обычно микроскопические. Большинство эукариот многоклеточные, содержат дифференцированные типы клеток в организме, чтобы выполнять различные функции отдельно. главное отличие между одноклеточными и многоклеточными организмами является то, что одноклеточные организмы содержат одну клетку в своем теле, тогда как многоклеточные организмы содержат многочисленные клетки в своем теле, дифференцируясь на несколько типов.

Эта статья объясняет,

1. Что такое одноклеточные организмы      — определение, структура, характеристики, примеры2. Что такое многоклеточные организмы      — определение, структура, характеристики, примеры 3. В чем разница между одноклеточными и многоклеточными организмами

Разновидности тканевых структур

Из определения видно, что тканевой структурной единицей является клетка. Клеточное строение — это характеристика, свойственная как растениям, так и животным организмам. Однако сходство на этом не заканчивается. На картинках, изображающих растительные и животные клетки, видно, что они имеют аналогичный план строения.

Различные органы организма животного состоят из тканевых структур следующих классов:

• эпителиальная;
• соединительная (которая, в свою очередь, бывает рыхлой и плотной);
• мышечная;
• нервная.

Разнообразие структур организма обусловлено разновидностями основных видов тканей, представленных в классификации.

Внутри каждого тканевого типа существуют подтипы и разновидности тканей. Данное явление обусловлено спецификой местонахождения той или иной ткани в организме и выполнением различных функций.

Особенности и признаки многоклеточных организмов

Существует масса признаков, по которым можно с легкостью определить, является ли организм многоклеточным или нет. Среди можно выделить следующие:

• У них достаточно сложная организация тела.
• Специализированные функции выполняют различные клетки, ткани, органы или системы органов.
• Разделение труда в организме может быть на клеточном уровне, на уровне тканей, органов и уровне систем органов.
• В основном это эукариоты.
• Травмы или гибель некоторых клеток глобально не влияет на организм: пораженные клетки будут заменены.
• Благодаря многоклеточности организм может достигать больших размеров.
• По сравнению с одноклеточными у них большая продолжительность жизненного цикла.
• Основной тип размножения — половой.
• Дифференциация клеток свойственна только многоклеточным.

Методы исследования

В цитологии применяются различные методы исследования. С их помощью можно: изучать морфологию клеток и их компонентов (световая, люминесцентная и электронная микроскопия), устанавливать химический состав и локализацию химических веществ в клетке (гистохимические методы), изучать химический состав и протекание биохимических реакций в клетках (биохимические методы), выделять отдельные компоненты клеток для дальнейшего изучения (дифференциальное центрифугирование), устанавливать пространственную конфигурацию и физические свой‘ ства макромолекул (рентгеноструктурный анализ), изучать процессы деления клеток и ход реакций матричного синтеза (авторадиография).

Читайте: Железы внутренней секреции человека #44

Нервная ткань

Нервная животная ткань является основой нервной системы организма. Она состоит из клеток нейронов, способных принимать и обрабатывать электрические сигналы, чтобы передавать их органам. Они имеют сложную структуру, состоящую из ядра и многочисленных отростков различной длины, которые связывают их между собой.

Нервная ткань присутствует в мозге, нервных узлах и рецепторах. Она является главным проводником информации, связующим звеном между всеми системами организма, который обеспечивает их бесперебойную работу. Чувствительные клетки в коже и других органах реагируют на внешние и внутренние раздражители и передают информацию нейронам в головном и спинном мозге. Они обрабатывают ее и преобразуют в ответную реакцию в виде сокращения мышц или расслабления мышц.

Эволюционная роль одноклеточных

Жизнь получила свое начало с появлением простейших форм жизни – одноклеточных организмов. Первыми одноклеточными организмами были прокариоты. Эти организмы появились первыми после того, как Земля стала пригодной для начала жизни, около 3,5 млрд. лет назад. Возможно, они представляли собой одноклеточные существа, сходные с современными бактериями, например клостридиями, живущими на основе брожения и использования богатых энергией органических соединений, возникающих абиогенно под действием электрических разрядов и ультрафиолетовых лучей. Этим организмам был не обязателен кислород для своего существования, но они могли вырабатывать его в процессе жизнедеятельности.

Гигантский шаг на пути эволюции жизни был связан с повышением концентрации кислорода в атмосфере и возникновением основных биохимических процессов обмена — фотосинтеза и дыхания и с образованием клеточной организации, содержащей ядерный аппарат (эукариоты).

По сравнению с архейским временем в протерозое толщина биосферы увеличилась. В растительном царстве господствовали сине-зеленые водоросли, а животное царство было менее обильным. Наиболее многочисленной группой были бактерии, которые принимали активное участие в процессах разложения, окисления и аккумуляции неорганических соединений.

Происхождение многоклеточных организмов

Появление первых многоклеточных организмов было связано с постепенным увеличением в атмосфере и гидросфере кислорода. Переход от брожения к кислородному дыханию сопровождался огромным выигрышем энергии и усилением обменных реакций.

Дальнейшая эволюция биосферы приводила к усложнению ее структуры в результате появления многоклеточных организмов и прогрессивного развития различных групп растений и животных. При этом в процессе эволюции соотношение различных групп организмов отражало их взаимозависимость. Например, с расцветом покрытосеменных растений связан взрыв видообразования насекомых. Крупнейшим событием в истории биосферы было появление наземных позвоночных животных, и особенно теплокровных, резко изменивших уровень трансформации энергии. Каждый шаг в эволюции жизни определял и развитие биосферы.

Эпителиальная

Эпителий кожи многослойный, клетки верхних слоев более плоские и плотно прилегают друг к другу

Эпителий — это ткань, образующая покровы тела, оболочки внутренних органов, выстилающая внутренние полости. Кроме того, эпителий формирует основную массу печени и поджелудочной железы. Эпителиальная ткань защищает нижележащие клетки от повреждений, но она может выполнять и другие функции. Например, эпителий кишечника обладает всасывающей функцией; эпителий почечных канальцев выводит продукты распада; клетки эпителия дыхательных путей снабжены ресничками, биение которых удаляет пыль; обонятельный эпителий носовой полости воспринимает запахи; железистый эпителий молочных желез выделяет молоко. Клетки эпителия, особенно покровные, постоянно обновляются.

Оптимальная площадь поверхности

Почему большой организм состоит из мелких клеток лучше, чем большая клетка? Ответ на этот вопрос связан с площадью поверхности.

Поверхность клетки должна быть способной опосредовать обмен молекулами изнутри клетки во внешнюю среду. Если клеточная масса разделена на мелкие единицы, площадь поверхности, доступная для метаболической активности, увеличивается.

Невозможно поддерживать оптимальное соотношение поверхности к массе, просто увеличивая размер одной ячейки. По этой причине многоклеточность — это адаптивная черта, которая позволяет организмам увеличиваться в размерах.

Отличие мейоза от митоза

1. При митозе происходит только однократное деление, а при мейозе — двукратное.
2. Митоз характерен для соматических клеток, а мейоз — для клеток половых.
3. Митоз участвует в таких процессах, как рост и развитие любого живого организма. Мейоз отвечает за образование половых клеток.
4. При делении митозом возникают две клетки диплоидные, а при делении мейозом возникают четыре клетки гаплоидные.
5. В результате деления путем митоза новые клетки будут идентичны и генетически схожи с материнскими. При мейозе благодаря случайному расхождению хромосом и кроссинговеру дочерние клетки на генетическом уровне различны.

Как растут многоклеточные организмы?

Все существа, от маленьких растений и насекомых до больших слонов, жирафов и даже людей, начинают свой путь как единичные простые клетки, называемые оплодотворенными яйцами. Чтобы вырасти в большой взрослый организм, они проходят через несколько определенных этапов развития. После оплодотворения яйца начинается процесс многоклеточного развития. На протяжении всего пути происходит рост и многократное деление отдельных ячеек. Эта репликация в конечном итоге создает конечный продукт, который является сложным, полностью сформированным живым существом.

Разделение клеток создает ряд сложных моделей, определяющихся геномами, которые являются практически идентичными во всех клетках. Это разнообразие приводит к экспрессии генов, которая контролирует четыре стадии развития клеток и эмбрионов: пролиферацию, специализацию, взаимодействие и движение. Первая включает в себя репликацию многих клеток из одного источника, вторая имеет отношение к созданию клеток с выделенными, определенными характеристиками, третья включает в себя распространение информации между ячейками, а четвертая отвечает за размещение клеток по всему телу для образования органов, тканей, костей и других физических характеристик развитых организмов.

Нервная ткань

Нервная ткань выполняет функцию восприятия, передачи, переработки и хранения информации, поступающей из окружающей среды или от органов организма. Из нее состоят головной и спинной мозг, нервные узлы, сплетения и нервы. Основными свойствами нервной ткани являются возбудимость и проводимость. Возбудимость — способность нервной ткани генерировать нервный импульс в ответ на действие раздражителя, проводимость — способность передавать этот нервный импульс другой клетке (нервной или клетке ткани рабочего органа).

Нервная ткань состоит из нервных клеток — нейронов и клеток нейроглии. Клетки нейроглии выполняют трофическую, защитную и опорную функции. Структурными элементами нейронаявляются тело, дендриты и аксон. Тела нейронов образуют серое вещество спинного и головного мозга, а также формируют периферические нервные узлы (ганглии). Дендриты — короткие, сильно ветвящиеся отростки, которые воспринимают раздражение и передают нервный импульс в тело нейрона. Аксон — длинный неветвящийся отросток, передающий нервный импульс из тела нейрона другой клетке. Он покрыт миелиновой (липидной) оболочкой, играющей роль защиты и изоляции, и называется нервным волокном. Конец аксона разделяется на аксонные окончания, которые в области контакта с другими клетками формируют синапсы, обеспечивающие передачу нервного импульса через синаптическую щель с помощью медиатора (ацетилхолина или норадреналина). В центральной нервной системе (ЦНС) аксоны образуют белое вещество спинного и головного мозга. За пределами ЦНС нервные волокна с помощью соединительной ткани объединяются в пучки, которые называются нервами. С помощью нервов осуществляется связь между ЦНС и органами.

Определение и описание

К подцарству Одноклеточных, или Простейших, относят животных, тело которых состоит из одной клетки. Размеры простейших в среднем 0,1—0,5 мм. Бывают особи ещё меньшей величины — около 0,01 мм. Встречаются и довольно крупные организмы, длиной в несколько миллиметров и даже сантиметров. Форма тела простейших разнообразна. Оно может быть постоянным, иметь лучевую, двустороннюю симметрию (жгутиковые, инфузории) или вообще не иметь постоянной формы (амеба).

Одноклеточные организмы выполняют те же функции, что многоклеточные: питаются, двигаются и размножаются. Их клетки должны быть невероятно многофункциональны, чтобы делать все то, за что у других животных отвечают особые органы. Одноклеточные животные настолько непохожи на остальных, что их выделяют в отдельные подцарство простейших.

Строение эвглены зеленой

Тело простейших состоит из цитоплазмы и ядра. Снаружи клетка защищена особой мембраной, или пелликулой — обычно эластичной, более или менее толстой оболочкой, включающую в себя помимо клеточной мембраны ряд опорных структур. Цитоплазма ограничена наружной цитоплазматической мембраной, в ней находятся органоиды — митохондрии, рибосомы, эндо-плазматическая сеть, аппарат Гольджи. Помимо типичных органоидов, характерных для животной клетки, в клеточном теле простейших имеются специализированные органоиды, характерные только для одноклеточных:

• Органоиды передвижения – ложноножки (псевдоподии), жгутики или реснички;
• Органоиды, отвечающие за питание – пищеварительные вакуоли, клеточный рот, клеточная глотка, анальная пора (порошица);
• Органоиды выделения (экскреции) и регуляции осмотического давления – сократительные вакуоли;
• Органоиды размножения — за это отвечает ядро, у некоторых богатых одноклеточных их несколько;
• Органоиды защиты и нападения – трихоцисты (особые стрекательные образования, находящиеся по краю цитоплазмы).

Простейшие способны передвигаться с помощью ложноножек, жгутиков или ресничек, они также реагируют на различные раздражения: свет — фототаксис, химические вещества — хемотаксис, температуру — термотаксис и др. Питаются простейшие самыми разнообразными мельчайшими животными, растительными организмами и гниющими органическими веществами. Паразитические формы обитают как на поверхности тела своих хозяев, так и в полостях их тела или тканях организмов хозяев.

Особенность одноклеточных организмов переносить неблагоприятные условия окружающей среды заключается в способности инцистироваться, т.е. образовывать цисту. При образовании цисты органоиды движения исчезают, объем животного уменьшается, оно приобретает округлую форму, клетка покрывается плотной оболочкой. Животное переходит в состояние покоя и при наступлении благоприятных условий возвращается к активной жизни.

Отличие от вирусов

Несмотря на схожесть между одноклеточными организмами и вирусами, между ними существуют принципиальные отличия. Вирусы не считаются живым организмом, это внеклеточная форма жизни, обладающая собственным геномом и способностью воспроизводиться только в живых клетках. По содержанию нуклеиновых кислот вирусы отличаются от живых систем, тем, что у них одна кислота (РНК или ДНК), а у других организмов их две. По сути, вирус, это только ДНК (или РНК) в оболочке. У него нет никаких механизмов репликации, транскрипции, нет ферментов для проведения реакций. Все это за него делают механизмы клеток-хозяев, в которые он внедряется. Вне клетки хозяина вирусные частицы ведут себя как химические вещества. В настоящее время известны вирусы, размножающиеся в клетках растений, животных, грибов и бактерий (последних обычно называют бактериофагами). Обнаружены также вирусы, поражающие другие вирусы (вирусы-сателлиты).

Колониальные организмы

Некоторые одноклеточные организмы объединяются в сообщество, которое существует как единое целое, подобно многоклеточному организму. Такие сообщества являются колониями. Некоторые колонии состоят из одинаковых одноклеточных организмов. Есть и такие колонии, в которые входят одноклеточные организмы разных видов и выполняют разные функции. Колонии колониальных организмов размножаются с помощью бесполого размножения.

Одной из наиболее известных колоний является подвижная колония зеленой водоросли из рода вольвокс. Эти колонии представляют собой сферы диаметром до 2 мм. Крупная колония может насчитывать до 60 тысяч одноклеточных водорослей. На краях колонии располагаются клетки с двумя жгутиками. Они обеспечивают вольвоксу движение. Также в составе колонии имеются неподвижные репродуктивные клетки – они размножаются и образуют новые колонии. Дочерняя колония сначала развивается внутри материнской колонии, а потом выходит из неё, разрывая материнскую оболочку.

Высказываются предположения, что колониальные организмы занимают промежуточное положение между одноклеточными и многоклеточными организмами, и что многоклеточные развились из колониальных.

Что такое одноклеточные организмы

Одноклеточные организмы известны как одноклеточные. Одноклеточные организмы являются микроскопическими и содержат простую организацию в своей клетке тела. Поскольку отдельная клетка работает как тело, все клеточные процессы происходят внутри отдельной клетки. Большинство одноклеточных организмов являются прокариотами. Следовательно, они связаны мембранными органеллами, такими как ядро ​​или митохондрии. Это означает, что нет специализированных отделений, концентрирующих каждую клеточную функцию. Таким образом, все клеточные функции происходят в самой цитоплазме. Бесполое размножение заметно среди одноклеточных организмов. Механизмы полового размножения, такие как конъюгация, проявляются бактериями. Некоторые животные, растения, грибы и протисты содержат одноклеточные организмы на более низких уровнях организации. Парамеций и эвглена — одноклеточные животные. Некоторые водоросли также являются одноклеточными организмами. Простейшие, такие как амеба, и грибы, такие как пекарские дрожжи, также являются одноклеточными организмами. Большинство одноклеточных организмов поглощают вещи путем простой диффузии. Но амеба способна поглощать частицы пищи, окружая частицы пищи, образуя псевдоподии. Группа Paramecium показана в Рисунок 1.

Рисунок 1: Группа Парамеций

Одноклеточные растения и грибы

Замечание 1

В природе много не только одноклеточных животных, но и одноклеточных растений и грибов. Например, среди зеленых водорослей к представителям одноклеточных принадлежат хламидомонада и хлорелла, а среди грибов одноклеточными являются дрожжи.

Одноклеточные растения и животные являются типичными эукариотическими клетками, имеющими соответствующие органеллы:

• поверхностную мембрану,
• ядро,
• митохондрии,
• аппарат Гольджи,
• эндоплазматическую сеть,
• рибосомы.

Различия строения одноклеточных животных и одноклеточных растений связаны с различиями способа их питания. Для растительных клеток характерно наличие пластид, вакуоли, клеточной стенки и других особенностей, связанных с фотосинтезом. Для животных клеток характерно наличие гликокаликса, пищеварительных вакуолей и других особенностей, связанных с гетеротрофным питанием.

У грибов клетка имеет клеточную стенку, в этом проявляется сходство грибов с бактериями и растениями. Но грибы являются гетеротрофами, и это роднит их с животными.

Одноклеточные эукариоты размножаются преимущественно бесполым путем, но у некоторых из них (например, у инфузории-туфельки) наблюдается половой процесс — обмен генетической информацией, а в других (например, в хламидомонады) происходит половое размножение. Бесполое размножение происходит путем деления клетки пополам с помощью митоза. При половом размножении образуются гаметы, которые затем сливаются с образованием зиготы.

Роль одноклеточных эукариот в природе и жизни человека значительна. Они являются составными частями пищевых сетей и цепей, играют важную роль в процессах почвообразования, некоторые из них, отмирая, образуют залежи известковых и силициевых пород, входящих в состав земной коры.
Человек использует в своей хозяйственной деятельности одноклеточные грибы. Так, специальные штаммы дрожжей, выделяют много углекислоты, используют в хлебопекарнях для поднятия теста. Дрожжи также применяют в производстве лимонной кислоты и некоторых кисломолочных продуктов.