Загальний огляд будови і функцій організму

§ 1. Клітинна будова організму

Клітинна будова організмів була остаточно встановлена в XIX ст. Клітинна теорія була сформульована німецьким вченим Теодором Шванном у 1839 році у своїй науковій роботі, яка побачила світ під назвою „Мікроскопічні дослідження про відповідність у структурі і рості тварин і рослин”. Клітинна теорія – фундаментальне узагальнення біології, яка визначає взаємозв’язок усіх проявів життя на Землі з клітиною, характеризує клітину одночасно як цілісну самостійну одиницю біологічної активності та як складову частину багатоклітинних організмів рослин і тварин.

За цією теорією рослинні і тваринні організми складаються з величезної кількості мікроскопічно малих живих частинок — клітин, проміжки між якими заповнені міжклітинною речовиною. Клітина є мікроскопічним структурним елементом багатоклітинного організму. Лише найпростіші організми складаються з однієї клітини.

Більшість клітин, через їх дуже малі розміри, невидимі неозброєним оком. Виняток становлять «гігантські» клітини, наприклад ікра (яйцеклітини) риб і земноводних, яйця плазунів і птахів.

Форма клітин тваринного організму залежить від умов, у яких вони перебувають, та функції, яку вони виконують. Так, м’язові клітини, які виконують функцію руху, витягнуті у вигляді волокон; клітини епітеліальної тканини щільно з’єднані між собою і мають багатокутну форму; нервові клітини мають довгі відростки і т. д.

§ 2. Будова і життєві функції клітини

Хоч клітини бувають дуже різноманітні за своєю формою, величиною і функціями, проте за внутрішньою б1удовою всі вони дуже схожі. У переважній більшості клітин розрізняють такі складові частини: цитоплазму, ядро, оболонку, органоїди, різні включення.

Цитоплазма. Цитоплазма становить основу клітини. Вона являє собою безбарвну, прозору, драглисту масу. Раніш вчені намагались приписати цитоплазмі ту або іншу постійну мікроскопічну будову (структуру). Одні твердили, що вона має волокнисту або нитчасту будову, другі приписували їй зернисту структуру, треті — сітчасту, четверті — комірчасту. Але тепер установлено, що цитоплазма не має постійної і однакової у різних клітин структури, що в основі її ле­жать колоїдні структури, які зміню­ються залежно від фізіологічного стану клітини і тих умов, в яких вона перебуває.

Зовнішній шар цитоплазми має більш ущільнену консистенцію і називається ектоплазмою. Решта цитоплазми має дещо рідшу консистенцію і називається ендоплазмою.

Найважливішою складовою частиною цитоплазми є білки. Крім, білків, в її складі є нуклеїнові кис­лоти, жири, вуглеводи, ферменти, солі, вода.

Ядро. Обов’язковою складовою частиною клітини більшості організмів є ядро. Воно виникло на певному етапі розвитку живої речовини — цитоплазми. Клітинне ядро щільніше, ніж цитоплазма, і розміщене в центрі клітини або на периферії. В живих не пофарбованих клітинах ядро безбарвне і прозоре. У кожній клітині, як правило, одне ядро, але у деяких організмів, наприклад у нижчих рослин, поширені і багатоядерні клітини. Форма ядра буває різна і залежить, головним чином, від форми клітин: у кулястих і багатогранних клітин ядро звичайно кулясте або овальне, у видовжених клітин воно набуває веретеноподібної форми. Ядро оточене дуже тоненькою білковою оболонкою, яка ніби відмежовує його від цитоплазми. Вміст ядра називається каріоплазмою ,а структурі якої розрізняють одно або кілька ядерець, ядерну сітку і рідку частину ядра або ядерний сік. Ядерця мають вигляд круглих, різко окреслених тілець більшого або меншого розміру. Вміст ядра складається в основному з білків і нуклеїнових кислот — речовин, багатих на фосфор. Білки й нуклеїнові кислоти доповнюють одне одного під час життєвих процесів в організмі: обмін речовин, ріст, розвиток, розмноження і передавання спадкових ознак. Велика і складна молекула нуклеїнової кислоти може розпадатись на менш складні речовини — нуклеотиди.

Нуклеїнових кислот є два види: дезоксирибонуклеїнові (скорочено ДНК) і рибонуклеїнові (РНК)- До складу РНК входить вуглевод рибоза, а ДНК — інший вуглевод, в складі якого кисню на один атом менше.

РНК складається з одного ланцюга нуклеотидів, а ДНК — з двох, причому ці ланцюги закручені спіраллю і здатні розкручуватись і роз’єднуватись на дві поодинокі нитки ДНК. Кожна з них може потім добудувати другу половину. ДНК міститься в хромосомах — постійних, звичайно палочковидних структурах клітинного ядра, а РНК міститься як в ядрі, так і в цитоплазмі.

В ядрах клітин при їх поділі на кожній поодинокій нитці ДНК може будуватись друга, парна їй за структурою. Утворюється нова молекула ДНК, яка переходить в дочірню клітину. Отже, ознаки, характерні для даного виду, можуть передаватись потомству як при поділі клітини, так і статевим способом.

В останні роки виявлено, що молекули білка утворюються на поверхні молекул РНК, а останні — на поверхні молекул ДНК. Отже, кожна молекула РНК є своєрідним шаблоном, з допомогою якого молекула ДНК передає наказ на синтез відповідної молекули білка. Гадають, що ядро керує всіма хімічними процесами в клітині.

Оболонка. У рослинних клітин на поверхні є щільна оболонка, яка складається головним чином з клітковини. Раніше вважали, що оболонка відіграє основну роль у житті клітини. Але пізніше було виявлено, що є клітини і без оболонки і що сама оболонка є продукт життєдіяльності цитоплазми. Тваринні клітини здебільшого не мають мікроскопічне видимої оболонки. Лише в деяких тваринних клітин, наприклад у яйцеклітин, інфузорій, корененіжок та ін., вдається спостерігати поверхневе ущільнення протоплазми. Проте дослідження останнього часу показали, що поверхневий шар цитоплазми всіх тваринних клітин має якісно інші властивості, ніж решта її маси. Ці властивості мають велике значення для регулювання доступу речовин у клітину і можуть, як і оболонка, дуже змінюватись залежно від віку клітин і умов середовища.

Органоїди і включення. У цитоплазмі клітини є ще різні утворення, одні з яких дістали назву органоїдів, а інші — включень. Органоїдами прийнято називати постійні диференційовані утворення, які виконують певні життєві функції. Серед органоїдів розрізняють мітохондрії, апарат Гольджі, ендоплазматичну сітку і центросому. Всі вони відіграють важливу роль у виконанні клітиною її функцій. Включення — це несталі складові частини цитоплазми. Сюди належать запаси поживних речовин, секрети, екскрети, пігменти. Включення в цитоплазмі можуть бути у вигляді вакуолей (рідкі) або у вигляді гранул (тверді).