4. Клеточная теория. Единство органического мира

Представление о структурных уровнях организации живой материи сформировалось под влиянием клеточной теории строения живых тел. Клетка - это единица живого, мельчайшая система, которая обладает всеми свойствами живого и является носителем генетической информации.

В 1839 г. Т. Шванн и М.Я. Шлейден создали клеточную теорию. Ее основные положения:

• Клетки – основные элементы жизни, мельчайшие единицы, которые можно еще считать живыми.

• Все организмы состоят из одной или многих клеток, сходных по строению. Это является свидетельством единства происхождения и развития всего живого.

Современная клеточная теория дополняет эти положения следующими:

• Жизнь обеспечивается только клеткой.

• Новые клетки могут возникать из предсуществующих путем их деления.

• Целостность и системная организация многоклеточных организмов обеспечивается взаимодействием клеток.

Исследования в области цитологии показали, что клетки имеют общие свойства и в строении, и в функциях. Они реализуют обмен веществ, саморегуляцию своего состояния, передают наследственную информацию. Клетки существуют и как отдельные организмы (одноклеточные), и в составе многоклеточных организмов. Они имеют разный срок существования. Жизненный цикл клетки оканчивается делением или гибелью. Размеры клеток также очень разнообразны. Клетки образуют ткани, несколько типов тканей образуют органы. Однако в природе встречаются организмы, не имеющие клеточной структуры. Это вирусы.

Клетки делятся на два типа: безъядерные и ядерные. Безъядерные клетки называются прокариоты (бактерии, сине-зеленые водоросли) и исторически являются предшественниками вполне развитых, имеющих ядро клеток, появившихся около 3 млрд. лет тому назад, - эукариотов. Прокариоты имеют в своем составе нити молекул нуклеиновых кислот, которые выполняют функцию управления. Только расположены они в цитоплазме, а не в ядре. Безъядерные клетки выполняют все функции, свойственные типичным клеткам. У эукариотов нити управления внутриклеточным обменом находятся в ядре клетки, в очень длинных цепях молекул нуклеиновых кислот (ДНК, РНК), исходной структурной единицей которых является ген. Это природное кибернетическое устройство, которое содержит инструкцию, информацию, коды, определяющие характер деятельности клетки по обмену веществ и самовоспроизводству. Гены обеспечивают важнейшие функции жизнедеятельности и клетки, и организма в целом.

Важнейшими свойствами клетки, обеспечивающими ее главные функции, являются метаболизм (обмен веществ) и гомеостаз (сохранение стабильности условий внутренней среды клетки).

Поток информации в клетке обеспечивается нуклеиновыми кислотами. Существует два типа нуклеиновых кислот: ДНК и РНК. ДНК входит в состав ядра, в состав хромосом. Хромосомы – материальная основа наследственности, представляющая собой ряд линейно сцепленных генов. Каждый ген отвечает за какой-то элементарный признак, поэтому наследственность дискретна. Поток веществ и информации в клетке нуждается, а энергии; процессы, обеспечивающие энергетические потребности клетки составляют поток энергии. Поток энергии в клетке регулируется законами биоэнергетики В. Скулачёва. В качестве источников клеточной энергии используются простые сахара (глюкоза), процессы дыхания (образуются углекислый газ и вода) и брожения (образуются спирт или молочная кислота). Большую роль в биоэнергетике клетки играют фотосинтез и хемосинтез.

Основные понятия темы:

Витализм – объяснение специфики жизни наличием в организмах особой «жизненной силы».

Редукционизм – сведение процессов жизнедеятельности к совокупности определенных химических реакций.

Композиционизм – признание межорганизменных связей основной причиной функционирования явлений жизни.

Функционализм – такой подход к определению живого, согласно которому природа и структура живого могут различаться, сходство же будет проявляться только в функциях.

Голобиоз – методологический подход к объяснению происхождения жизни, признающий первичность структур типа клеточной, способных к элементарному обмену веществ при участии ферментов и из которых появляются нуклеиновые кислоты, кодирующие генетическую информацию.

Генобиоз – методологический подход к объяснению происхождения жизни, признающий первичность молекулярной системы («макромолекулы») со свойствами генетического кода.

Жизнь – высшая из природных форм движения материи, для которой характерны самообновление, саморегуляция, самовоспроизведение разноуровневых открытых систем, вещественную основу которых составляют белки, нуклеиновые кислоты и фосфорорганические соединения.

Гомеостаз – самоподдержание организма, способность сохранять стабильное состояние в любых ситуациях.

Клетка – единица живого, мельчайшая система, обладающая всеми свойствами живого и являющаяся носителем генетической информации.

Вирусы – организмы, не имеющие клеточной структуры.

Прокариоты – безъядерные клетки.

Эукариоты – клетки, имеющие ядра.

Ген – элементарная единица наследственности.

Хромосомы – материальная основа наследственности, представляющая собой ряд линейно сцепленных генов.