Так выглядит современный микроскоп
И наконец, в-третьих, в организме чаще всего бывает много разновидностей клеток. Они отличаются друг от друга по форме и размерам. Например, совсем по-разному выглядят клетки, образующие в теле человека мышцы, кости, нервную систему. Есть и особые клетки – половые. Они разные у мужчин и женщин. Женскую половую клетку называют яйцеклеткой, а мужские клетки – сперматозоидами. Эти клетки дают начало новому организму, проще говоря, благодаря им появляются дети. Чтобы это случилось, яйцеклетка и сперматозоид должны соединиться. Их слияние называют оплодотворением. Оплодотворённая яйцеклетка многократно делится, и из неё развивается зародыш. Развитие человека в теле матери длится 9 месяцев. Когда ребёнок рождается, трудно поверить, что жизнь ему дали всего лишь две маленькие клетки – мамина яйцеклетка и папин сперматозоид.
В организме человека примерно 200 разновидностей клеток. А их общее количество – около 100 трлн. Это число записывают так: 100 000 000 000 000.
Большой мир маленьких клеток*
Мы уже знаем, что в организме любого растения, животного, человека есть органы. Клетка тоже имеет «органы». Они располагаются в цитоплазме и называются органоиды, т. е. «подобные органам». Некоторые из них вы видите на рисунке. Митохондрии отвечают за дыхание клетки, лизосомы – за пищеварение. А сеть каналов напоминает кровеносные сосуды – по ним разные вещества попадают из одной части клетки в другую.
Почти все клетки очень малы. Их не увидишь без микроскопа. А яйцеклетку курицы все вы не раз видели: это желток яйца. Огромная клетка! Ещё больше она в яйце страуса: ведь в нём могло бы поместиться около 30 куриных яиц.
Яйцеклетки рыб и лягушек – икринки – гораздо меньше птичьих. Но и они намного крупней большинства других клеток.
Яйцеклетки такие крупные потому, что содержат большой запас питательных веществ, необходимый для развития зародыша.
Во многих клетках растения есть особые органоиды зелёного цвета – хлоропласты (от греч. «хлорос» – зелёный). Они-то и придают растению зелёный цвет. Хлоропласты очень важны для растений: именно в них на свету происходит образование питательных веществ.
Вопросы и задания
1. Что является единицей строения живых существ? Как она называется и кто ей дал такое название?
2. Как давно люди узнали, что тела живых существ состоят из клеток? Объясните, почему это не было известно раньше.
3. Есть ли клетки, которые можно увидеть без микроскопа? Если да, приведите примеры.
4. Рассмотрите рисунок. Назовите главные части живой клетки.
5. Какие особенности клеток говорят о том, что они живые?
6. Человеческий организм берёт начало от одной клетки, образующейся в результате слияния двух половых клеток. Взрослый организм состоит примерно из 100 триллионов клеток. Откуда появляется такое множество клеток?
7. Рассмотрите на рисунке клетки разных частей растения и тела человека. Как вы думаете, почему в одном организме так много разновидностей клеток? Попробуйте по их виду сказать о том, какую работу они выполняют.
8.* Объясните, почему яйцеклетки намного крупнее большинства других клеток.
Обратитесь к электронному приложению
Изучите материал и выполните предложенные задания.
Живые существа имеют клеточное строение. Главные части клетки – наружная мембрана, цитоплазма и ядро. Живые клетки дышат, питаются, растут, делятся. Они разнообразны по форме и размерам. Среди них есть половые клетки, которые дают начало новому организму.
6. Химический состав клетки
Вы уже знаете, что все живые организмы сходны по строению: они состоят из клеток. Но, оказывается, сходен и их химический состав – клетки всех организмов состоят из одних и тех же элементов. В настоящее время учёным удалось обнаружить в составе клетки более 80 химических элементов из 111 известных.
Содержание разных элементов в клетке различно. Так, углерод, кислород, азот и водород составляют основу клетки – почти 98 % её содержимого. Другие элементы присутствуют в ней в небольших количествах: сера – 0,15–0,2 %, цинк – 0,003 %, иод – 0,000001 %.
Элементы, встречающиеся в живой клетке, широко распространены и в неживой природе – атмосфере, воде, земной коре. Нет таких элементов, которые встречались бы только в живых организмах.
Большинство элементов находится в клетке в виде химических соединений – веществ. Различают неорганические и органические вещества.
Самое распространённое неорганическое вещество в живом организме – вода, её содержание в среднем составляет до 80 % массы тела. Даже в эмали зубов содержится 10 % воды, а в костях – до 20 %. Это объясняется той ролью, которую вода выполняет в клетке. Прежде всего она определяет физические свойства клетки, её объём, упругость. Многочисленные химические реакции проходят именно в водной среде, так как вода – хороший растворитель. Да и сама вода участвует во многих химических реакциях.
Раковины моллюсков состоят из солей кальция
Гемоглобин содержится в эритроцитах – красных клетках крови
Крахмал накапливается в клубнях картофеля
Вода помогает удалению из организма ненужных и вредных веществ, образующихся в результате обмена, способствует перемещению кислорода, углекислого газа и питательных веществ по организму.
Входят в состав живых организмов и минеральные соли, правда, в незначительных количествах: они составляют до 1 % массы клетки. Самые распространённые – это соли натрия и калия, они обеспечивают выполнение такой важной функции организма, как раздражимость. Соли кальция придают прочность костной ткани, раковинам многочисленных моллюсков.
Органические вещества содержатся только в живых организмах. Это белки, жиры, углеводы, нуклеиновые кислоты.
Белки – это основные вещества клетки. Если из клетки удалить всю воду, то 50 % её сухой массы составят белки. Это очень сложные соединения. Белок гемоглобин переносит кислород, именно он придаёт крови красный цвет. Ни одно движение, связанное с сокращением мышц, не осуществляется без сократительных белков. Участвуют белки и в защите организма от инфекций, свёртывании крови и во многих других процессах.
Важную роль в организме играют и углеводы. Это хорошо известные всем глюкоза, сахароза (свекловичный сахар, который мы едим каждый день), клетчатка, крахмал. Основная функция углеводов – энергетическая. «Сжигая» глюкозу, организм получает энергию, необходимую для идущих в нём процессов. Живые организмы могут запасать углеводы в виде крахмала (растения) и гликогена (животные и грибы). В клубнях картофеля крахмал составляет до 80 % сухой массы. У животных особенно много углеводов в клетках печени, мышц – до 5 %.
Выполняют углеводы и другие функции, например опорную и защитную. Клетчатка входит в состав древесины, хитин образует наружный скелет насекомых и ракообразных.
Жиры выполняют в организме ряд функций. Они дают организму до 30 % необходимой ему энергии. У некоторых животных жиры накапливаются в больших количествах и предохраняют организм от потери тепла.
Большое значение имеют жиры и как внутренний резерв воды. В результате протекающего в клетках распада жиров из 1 кг жира образуется до 1,1 кг воды. Это очень важно для животных, впадающих в зимнюю спячку, – сусликов, сурков: благодаря своим жировым запасам они могут не пить до двух месяцев. Верблюды во время переходов по пустыне обходятся без питья до двух недель: необходимую организму воду они извлекают из своих горбов – вместилищ жира.
Подкожный жир предохраняет тело тюленя от переохлаждения
Нуклеиновые кислоты (от лат. «нуклеус» – ядро) ответственны за хранение и передачу наследственных признаков от родителей потомству. Они входят в состав хромосом – особых структур, расположенных в клеточном ядре.
Хромосомы передают наследственные признаки от родителей детям
Распределение веществ и отдельных химических элементов в природе неоднородно.
• Некоторые организмы активно накапливают элементы, например бурые водоросли – иод, лютики – литий, ряска – радий, моллюски – медь.
• Тело медузы состоит из воды на 95 %, клетки мозга человека – на 85 %, кровь – на 80 %. У млекопитающих потеря воды, превышающая 10 % массы тела, приводит к смерти.
• Волосы, ногти, когти, шерсть, перья, копыта почти целиком состоят из белка. Яд змеи – это тоже белок.