5. Клеточная теория

— одно из общепризнанных биологических обобщений, утверждающих единство принципа строения и развития мира растений и мира животных, в котором клетка рассматривается в качестве общего структурного элемента растительных и животных организмов. Маттиас Шлейден, Теодор Шванн и Рудольф Вирхов сформулировали клеточную теорию, основываясь на множестве исследований о клетке.

Современная клеточная теория включает следующие основные положения:

1.Клетка — основная единица строения и развития всех живых организмов, наименьшая единица живого.

В сложных многоклеточных организмах клетки дифференцированы по выполняемой ими функции и образуют ткани; из тканей состоят органы, которые тесно связаны между собой и подчинены нервным и гуморальным системам регуляции.

2.Клетки всех одноклеточных и многоклеточных организмов гомологичны по своему строению, химическому составу, основным проявлениям жизнедеятельности и обмену веществ.

3.Размножение клеток происходит путем их деления. Положения о генетической непрерывности относится не только к клетке в целом, но и к некоторым из ее более мелких компонентов — к генам и хромосомам, а также к генетическому механизму, обеспечивающему передачу вещества наследственности следующему поколению.

4.Многоклеточный организм представляет собой новую систему, сложный ансамбль из множества клеток, объединенных и интегрированных в системе тканей и органов, связанных друг с другом с помощью химических факторов, гуморальных и нервных (молекулярная регуляция).

5.Клетки многоклеточных тотипотенты, т. е. обладают генетическими потенциями всех клеток данного организма, равнозначны по генетической информации, но отличаются друг от друга разной экспрессией (работой) различных генов, что приводит к их морфологическому и функциональному разнообразию - к дифференцировке.

6. Химическая организация клетки

В состав клетки входит около 70 химических элементов периодической системы Д.И. Менделеева. В живых организмах приблизительно 98% массы составляют 4 элемента: водород, кислород, углерод, азот. Такое различие обусловлено особенностями химических свойств перечисленных элементов, вследствие чего они оказались наиболее подходящими для формирования молекул, выполняющих биологические функции. Водород, кислород, углерод, азот способны образовывать прочные ковалентные связи посредством спаривания электронов, принадлежащих двум атомам. Кислород, углерод и азот образуют и одинарные и двойные связи, благодаря чему получаются самые разнообразные соединения. Особенно важна способность атомов углерода взаимодействовать друг с другом путем возникновения ковалентных углерод-углеродных связей. Каждый углеродный атом может установить ковалентные связи с четырьмя атомами углерода. Ковалентно связанные атомы углерода могут формировать каркасы бесчисленного множества различных органических молекул. Атомы углерода легко вступают в ковалентные связи с кислородом, азотом, серой, органические молекулы достигают исключительной сложности и разнообразия строения.

В заметных количествах в клетке содержатся натрий, калий, кальций, хлор, фосфор, сера, железо, магний. Каждый из них выполняет важную функцию в клетке. Ионы K+, Na+, Cl- обеспечивают проницаемость клеточных мембран для различных веществ и проведение импульса по нервному волокну. Кальций и фосфор участвуют в формировании костной ткани. Кальций является одним из факторов, влияющих на процесс свертывания крови. Железо входит в состав гемоглобина - белка эритроцитов, связывающего кислород. Магний в клетках зеленых растений - компонент хлорофилла - пигмента, обеспечивающего преобразование солнечной энергии в энергию химических связей (фотосинтез), в клетках животных находится в составе ряда ферментов.

Остальные элементы (цинк, медь, йод, фтор и др.) содержатся в живых организмах в очень малых количествах - в общей сложности до 0,02% и встречаются главным образом в специализированных клетках, где участвуют в образовании биологически активных веществ. Цинк входит в молекулу гормона поджелудочной железы инсулина, регулирующего углеводный обмен, йод - компонент гормона щитовидной железы тироксина, регулирующего интенсивность обмена веществ и рост организма в процессе развития.

Все химические элементы находятся в организме либо в виде ионов, либо входят в состав тех или иных соединений - молекул неорганических и органических веществ.