2. Клітина - елементарна одиниця живого організму
Все живе складається з клітин як окремих одиниць і розмножується з клітин, тому клітина вважається найменшої одиницею всього живого. Клітка має всі ознаки живого, їй властиві подразливість, обмін речовин, самоорганізація і саморегуляція, передача спадкових ознак. Клітка - це складне, самоорганізується освіту органоїдів, що є микроносителей життя, так як в кожній клітині міститься генетична інформація, достатня для відтворення всього організму. Всі організми складаються з однієї або багатьох клітин. Розміри клітин варіюються від 0,1 мкм до 155 мм (яйце страуса в шкаралупі).
Життя кожної клітини підпорядкована діяльності всього організму в цілому. Клітини багатоклітинних організмів не здатні до існування у відкритому середовищі, за винятком одноклітинних організмів - бактерій, найпростіших водоростей, грибів. Складові клітку частини позбавлені життєвих здібностей. Клітини, виділені з різних тканин живих організмів і поміщені у спеціальні, можуть рости і розмножуватися. Така здатність клітин широко використовується в дослідницьких і прикладних цілях.
Незважаючи на велику різноманітність і суттєві відмінності в зовнішньому вигляді і функціях, всі клітини складаються з трьох основних частин - плазматичноїмембрани, яка контролює перехід речовини з навколишнього середовища в клітку і назад, цитоплазми з різноманітною структурою і клітинного ядра, що містить носій генетичної інформації - ДНК ( см. рис. 7.7). Всі тварини і деякі рослинні клітини містять центріолі - циліндричні структури діаметром близько 0,15 мкм, що утворюють клітинні центри. Зазвичай рослинні клітини оточені оболонкою - клітинною стінкою. Крім того, вони містять пластиди - цитоплазматичні органели (спеціалізовані структури клітин), нерідко містять пігменти, що зумовлюють їх забарвлення.
Навколишнє клітку мембрана складається з двох шарів молекул жироподібних речовин, між якими знаходяться молекули білків. Головна функція клітини - забезпечити пересування цілком певних речовин в прямому і зворотному напрямках до неї. Зокрема, мембрана підтримує нормальну концентрацію деяких солей всередині клітини і відіграє важливу роль в її житті: при пошкодженні мембрани клітина відразу гине, в той же час без деяких інших структурних компонентів життя клітини може тривати протягом деякого часу. Першою ознакою вмирання клітини є що починаються зміни в проникності її зовнішньої мембрани.
Усередині клітинної плазматичної мембрани знаходиться цитоплазма, що містить водний соляний розчин з розчинними і зваженими ферментами, (як в м'язових тканинах) і іншими речовинами. У цитоплазмі розташовуються різноманітні органели - маленькі органи, оточені своїми мембранами. До органел, зокрема, відносяться мітохондрії - мішковидні освіти з дихальними ферментами. У них перетворюється цукор і вивільняється енергія. У цитоплазмі є і невеликі тільця - рибосоми, що складаються з білка і нуклеїнової кислоти (РНК), за допомогою яких здійснюється синтез білка. Внутрішньоклітинна середовище досить в'язка, хоча 65-85% маси клітини становить вода.
У всіх життєздатних клітинах, за винятком бактерій, міститься ядро, а в ньому - хромосоми - довгі ниткоподібні тільця, що складаються з дезоксирибонуклеїнової кислоти і приєднаного до неї білка.
У багатоклітинних організмі все складні прояви життя виникають в результаті узгодженої активності складових його клітин.
Життєво важливими функціями клітини є рухливість, подразливість, метаболізм і розмноження. Рухливість клітини виражається у внутрішньоклітинної циркуляції вмісту клітини, перетікання, битті крихітних протоплазматических виростів, скоротливості. Подразливість визначається здатністю клітини сприймати стимул і реагувати на нього імпульсом або хвилею збудження. Це найбільш властиво нервовим клітинам організмів. Метаболізм включає всі перетворення речовини і енергії, що відбуваються в клітинах.
Найважливішою функцією клітини є її розмноження шляхом поділу та утворення дочірніх клітин. У міру зростання клітини погіршується харчування її окремих елементів, здатність управління внутрішніми процесами клітини знижується, клітина приходить в нестійкий стан. Далі відбувається поділ клітин на дві дочірні, як вихід з нестійкого стану, новостворені клітини знаходять стійкість до моменту наступного поділу. При розподілі дочірньої клітини передається повний набір хромосом, що несуть генетичну інформацію. Тому перед поділом число хромосом в клітині подвоюється і при розподілі кожна дочірня клітина отримує по одному їх набору. У будь-якому організмі протягом усього його життя йде процес заміни старих клітин на утворюються нові. Середній термін життя клітин людини - один-два дня, а загальна кількість клітин - приблизно 1015. Саме здатність відтворювати самих себе, а не тільки здатність рости і харчуватися і дозволяє вважати клітини найдрібнішими одиницями живого.
Основні структурні відмінності між тваринними і рослинними клітинами нечисленні. По-перше, тварини клітини, на відміну від рослинних (виключаючи нижчі рослини), містять невеликі тільця - центріолі, розташовані в цитоплазмі. По-друге, як уже говорилося, клітини рослин мають у своїй цитоплазмі білкові освіти - пластиди, яких немає у тварин. І по-третє, клітини рослин мають згаданої раніше клітинною стінкою, завдяки якій вони зберігають свою форму. Тварини клітини мають у своєму розпорядженні лише тонкою мембраною і тому здатні рухатися і змінювати форму.
Залежно від типу клітин все організми діляться на дві групи - прокаріотів і еукаріотів. До прокаріотів відносяться бактерії, а до еукаріотів - всі інші організми: найпростіші, гриби, рослини і тварини. Еукаріоти можуть бути одноклітинними і багатоклітинними. Передбачається, що першими організмами, що з'явилися близько 4-3,5 млрд. Років тому, були прокаріоти.
3. Роль клітини в еволюції живого
Поява першої примітивної клітини стало початком біологічної еволюції життя на планеті. Що послужило причиною виникнення саме живої клітини з неживого, до сих пір невідомо, існує кілька гіпотез, однак більшість з них говорить про те, що мав місце якийсь доклеточний предок - протобионтов, з якого згодом сформувалася найдавніша клітина. Механізм переходу від складних органічних речовин до простих живих організмів наукою поки не встановлено. Теорія біохімічної еволюції, запропонована вченим А.І. Опаріним в 20-х рр. пропонує лише загальну схему. Відповідно до неї між первинними згустками органічних речовин (коацерватов) могли вибудовуватися молекули складних вуглеводнів, що призводило до утворення примітивної клітинної мембрани, що забезпечує даними сгусткам стабільність. Саме з появою мембрани можна говорити про народження клітини - основний структурної одиниці життя, здатної до зростання і розмноження. Очевидно, археклетка була відокремлена від зовнішнього середовища двошаровою оболонкою (мембраною), була здатна всмоктувати через неї протони, іони і маленькі молекули, а її метаболізм грунтувався на низькомолекулярних вуглецевих сполуках. Для будови археклеткі характерна наявність клітинного скелета, який відповідав за цілісність клітини, а також забезпечував можливість її поділу.