| Головна |
| «« | ЗМІСТ | »» |
|---|
Для вивчення унікального явища - життя використовують два методологічних підходи. Один підхід заснований на спостереженні за живим об'єктом як цілісним, єдиним і неподільним організмом. Цей напрямок багато в чому визначило розвиток екології - науки, що вивчає організми у взаємодії один з одним і оточуючими об'єктами неживої природи. Інший підхід спирається на експеримент і аналіз живого, вивчення через складові частини. Так, багатоклітинний організм складається з систем органів, які, в свою чергу, - з органів, органи - з тканин, тканини - з клітин. Науку про будову, функції і розвитку клітин називають цитологією (від гр. Cytos - клітина, logos - наука).
Відповідно до сучасної систематики жива природа - цілісна, неоднорідна система, якій властива ієрархічна організація. Ієрархічної називається система, в якій частині чи елементи живих систем розташовані в порядку від нижчих до вищих; організми розподіляються відповідно до схожістю і відмінностями по певній співпідпорядкованості категорій. Така система створена на основі певних принципів, методів і правил класифікації.
Перетворення всіх видів енергії та обмін речовин відбуваються на молекулярному рівні, який є початковим рівнем організації живого. Наступність між молекулярним і наступним за ним клітинним рівнем забезпечується тим, що біологічні молекули - це той матеріал, з якого утворюються надмолекулярні - клітинні структури (табл. 1).
Живий світ надзвичайно численний і різноманітний: на Землі налічують понад 2 млн видів і приблизно не менш 500 млн вимерло в попередні епохи.
Незважаючи на різноманіття живого світу, клітина становить основу будови, життєдіяльності, розвитку всіх форм життя (табл. 2).
|
1. Рівні організації живої природи |
||
|
рівень організації |
компоненти |
|
|
біосферний |
Біогеоценози (всі явища життя на Землі); на цьому рівні відбувається кругообіг речовин і перетворення енергії, пов'язані з життєдіяльністю живих організмів |
|
|
біогеоценотічний |
Живі організми у взаємозв'язку з чинниками довкілля |
|
|
Популяційно-видовий |
Організми одного виду (популяції), об'єднані загальним місцем проживання |
|
|
організменний |
Окрема особина певного виду, здатна до розвитку як жива система: від моменту зародження до припинення існування |
|
|
клітинний |
клітка |
|
|
молекулярний |
Молекули органічних і неорганічних речовин, що входять до складу клітин |
|
|
2. Положення еукаріот в системі живого світу |
||
|
форма життя |
||
|
некліткова |
клітинна |
|
|
віруси бактеріофаги |
Прокаріоти: Еукаріоти: бактерії рослини синьо-зелені водорості гриби тварини |
|
Розрізняють еукаріотичні (від гр. Їй - хороший, karion - ядро) клітини тварин, рослин, грибів, що мають диференційоване ядро, відокремлене ядерною оболонкою від вмісту цитоплазми, і прокариотичні (від гр. Pro - до, karion - ядро) клітини бактерій і синьо-зелених водоростей, у яких ядерно ний матеріал не відокремлений ядерної оболонкою від вмісту цитоплазми.
Численні знахідки вчених у вигляді скам'янілостей, відбитків в м'яких породах і наявність інших об'єктивних свідчень вказують на те, що життя на Землі існує не менш 3,5 млрд років. Протягом більш ніж 3 млрд років область поширення життя обмежувалася виключно водним середовищем. До моменту виходу на сушу життя була представлена різноманітними формами: прокариотами, нижчими і вищими рослинами, найпростішими і багатоклітинними еукаріотамі, включаючи ранніх представників хребетних тварин. За вказаний період відбулися еволюційні перетворення, що визначили склад сучасного органічного світу.
Сучасна наука вважає, що першими з'явилися прокаріоти, які мають невеликий обсяг спадкової інформації
(Дезоксирибонуклеїнової кислоти (ДНК) Escherichia coli утворена 4 млн пар нуклеотидів, у ссавців - 2 млрд).
Клітинам прокаріотів властиві невеликі розміри (не більше 0.5 ... 3 мкм), відсутність відокремленого ядра, так що генетичний матеріал у вигляді ДНК (нуклеотид) НЕ відмежований оболонкою від вмісту цитоплазми. У прокаріотів клітинах відсутній клітинний центр, не типові внутрішньоклітинні переміщення і амебоідное рух цитоплазми. Час, необхідний для утворення двох дочірніх клітин з материнської (час генерації), порівняно невелика і обчислюється десятками хвилин.
Прокаріоти панували на Землі понад 2 млрд років, з еволюцією цих організмів пов'язана поява механізму фотосинтезу і еукаріотичного типу клітин.
Викопні рештки клітин еукаріот виявлені в породах, вік яких обчислюється 1 ... 1,4 млрд років. Пізніше виникнення, схожість в загальних рисах основних біохімічних процесів (самоудвоение ДНК, синтез білка) дозволяють вважати, що клітини еукаріот походять від предка, що мав прокариотичний будова.
Згідно симбиотичної гіпотезі походження клеткой- господарем в еволюції клітини еукаріотичного типу був анаеробний прокариот, здатний до амебоідному руху. Перехід до аеробного дихання пов'язаний з наявністю в клітині мітохондрій, які відбулися шляхом змін симбіонтів - аеробних бактерій, що проникнули в клітку-господаря.
При переході до багатоклітинній організації велике значення мало наявність у еукаріотів еластичною оболонки, необхідної для утворення стійких клітинних комплексів. Передумовою для розвитку багатоклітинних форм, що збільшують еволюційні можливості, послужило аеробне дихання. Зокрема, еукаріотичні клітини з'явилися після того, як концентрація кисню в атмосфері досягла 1%. Дана концентрація кисню - це обов'язкова умова для аеробного дихання.
Еволюційні можливості клітин еукаріот незрівнянно вище, ніж у прокаріотів, так як геном еукаріот у багато разів перевершує за розмірами геном прокаріотів.
Завдяки зазначеним особливостям за 1 млрд років еволюції еукаріотичний тип клітинної організації розвинувся в різноманітність живих форм - від одноклітинних найпростіших до ссавців.
Клітка - елементарна генетична, структурно-функціональна одиниця, що володіє сукупністю властивостей живої системи: постійністю хімічного складу, подразливістю, возбу-
Мал. 3. Різноманіття форм і типів клітин і неклегочних структур
Мал. 4. Будова еукаріотичної клітини (по О. В. Волкової і співавт.):
а - при просвічує електронної мікроскопії; б - при скануючої електронної мікроскопії; 7 - ядро; 2-гіалоплазма; 3 первинна лизосома; 4 вторинна лизосома; 5 фагосома; 6 - шорстка ендоплазматична сітка; 7-комплекс Гольджі; 8- фібрилярні структури; 9- включення; 10 - гладка ендоплазматична сітка; 77 - мітохондрія; 72- центриоли клітинного центру
ність, сократимостью, обміном речовин і енергії, зберіганням і передачею інформації в ряді поколінь.
Клітка може бути окремим самостійним організмом з усіма основними функціями, наприклад царство Protozoa. Еукаріотичні клітини, що входять до складу тканин багатоклітинних організмів, виконують певні функції (рис. 3).
Клітка в світі живих організмів є елементарною одиницею, обумовлює властиві органічного світу якості єдності і різноманітності, відрізняється складною будовою (рис. 4).