Розділ «Тема 10. ОРГАНІЗАЦІЯ КЛІТИН»

Клітинний рівень організації життя

Клітина – структурно-функціональна одиниця живих організмів

Клітина – елементарна біологічна система, основна структурна та функціональна одиниця живого, єдине ціле із структурних компонентів, основними властивостями якої є саморегуляція, самовідтворення і самовідновлення. Отже, саме клітина є елементарною біологічною системою, оскільки є межею подільності клітинних організмів, найменшою одиницею їхньої будови, яка наділена життям і всіма основними життєвими властивостями. Клітина є основною структурною одиницею живого, тому що лежить в основі будови і розвитку клітинних про- та еукаріотичних організмів. Вона ж є основною функціональною одиницею живого, тому що лежить в основі виконання життєвих функцій організмів. Клітина є єдиним цілим, тому що всі органели клітини функціонально пов'язані між собою і будь-яка органела не може існувати позаклітинно, навіть у поживному середовищі. Якщо клітина зазнає певних шкідливих впливів, то у відновленні цілісності клітини також беруть участь всі органели клітини. Найважливішими чинниками, які роблять клітину єдиним цілим, є:

а) обмін речовин та перетворення енергії; 2) розвиток за внутрішньоклітинною спадковою програмою; 3) взаємодія з довкіллям та пристосування до його змін; 4) тривала еволюційна історія.

Жива клітина може існувати і як окремий організм, і входити до складу багатоклітинних організмів. За кількістю клітин розрізняють:

а) одноклітинні організми – складаються з однієї клітини, яка виконує всі життєві функції (див. мал. бактерії (2), діатомова водорість навікула (3), одноклітинна водорість ацетабулярія (4), інфузорія (8), джгутиконосець (11) та ін.);

б) колоніальні організми – складаються з багатьох подібних клітин, які здебільшого функціонують незалежно від інших (наприклад, вольвокс, евдоріна, зоотамнії);

в) багатоклітинні організми – складаються з багатьох клітин, які відрізняються за будовою та функціями й утворюють тканини, органи, системи органів (наприклад, кишковопорожнинні).

Клітини відрізняються одна від одної, що зумовлено виконанням різних функцій:

• розміром – більшість клітин мають діаметр від 10 мкм до 150 мкм, трапляються дрібні клітини (наприклад, лімфоцити в 4-5 мкм, сперматозоїди в 2-4 мкм) і дуже великі (яйцеклітини птахів до кількох сантиметрів, нейрони з відростками понад 1 м).

• формою, яка обумовлена фізичними чинниками: поверхневим натягом і в'язкістю цитоплазми, розташуванням цитоскелету, механічною дією сусідніх клітин (наприклад, призматичні еппепюцнін (1), дископодібні еритроцити (9), кулясті яйцеклітини, зірчасті нейрони (5), веретеноподібні міоцити (6), плоскі клітини епідерми (10)). На форму клітин, насамперед, впливає їх функціональна адаптація, наприклад, м'язові клітини мають видовжену форму для

виконання скоротливої функції, у нервових є відростки для проведення нервових імпульсів. Для рослин характерною є більш геометрично правильна форма, зумовлена наявністю в них клітинної стінки, яка забезпечує їх визначену кубічну або призматичну форму. Клітини можуть змінювати свою форму при активному переміщенні (лейкоцити крові);

• функціями (наприклад, еритроцити – транспорт газів, гамети – статеве розмноження та ін);

• співідношенням лінійних розмірів – паренхімні (7, 10) та прозенхімні (6) та ін.

Незважаючи на різноманітну форму, усі клітини рослин і тварин мають однаковий загальний план будови, зумовлений подібністю функцій, спрямованих на підтримання життя клітин та їх відтворення. Іншими словами, клітини мають спільні ознаки, що пояснюється єдністю їх походження. Такими ознаками є: а) єдність структурних систем – цитоплазми і ядра; б) подібність процесів обміну речовин і енергії; в) універсальна мембранна будова; г) єдність хімічного складу; д) подібність процесів поділу клітин тощо.

Вивчення клітинного рівня життя

У XX столітті вивчення клітини набуло значною мірою експериментального характеру, і на сьогодні розвинулася велика галузь науки, що називається біологія клітини. Біологія клітини – комплекс наук, що вивчають структурно-функціональну організацію прокаріотичних та еукаріотичних клітин, молекулярні механізми регуляції клітинних функцій, процесів, які визначають онтогенез клітин і формування міжклітинних зв'язків, репродукцію, диференціювання та старіння клітин у нормі й патогенезі.

Основною і найдавнішою наукою про клітини є цитологія. Цитологія (від грец. китос – клітина, логос – наука) – наука про клітину, Ті будову, функції, життєдіяльність та відтворення. Цитологія як наука має зв'язки з органічною та біологічною хімією, генетикою, зоологією, ботанікою, біологією людини, екологією тощо. Розпочалося становлення цієї науки про клітину з відкриття клітинної будови рослин, яке зробив Р. Гук у 1665 році. Великий внесок у дослідження клітини зробили А. ван Левенгук, К. Бер, Р. Броун та ін.

Історія вивчення клітини