Процессы жизнедеятельности растительной клетки

Содержание

Каждая клетка растения зачем-то нужна. И каждая клетка выполняет какую-то важную функцию. В этом уроке мы узнаем, какие процессы происходят в растительной клетке.

Клетки растений

Давайте вспомним и укажем главные части клетки и выполняемые ими функции:

Часть клетки	Функции
Клеточная стенка	Защищает клетку, поддерживает ее форму и обеспечивает взаимодействие клеток
Цитоплазматическая мембрана	Поддерживает внутреннее постоянство клетки
Цитоплазма	Объединяет органеллы и части клетки в единую систему
Ядро	Хранит наследственную информацию и передает ее дочерним клеткам, управляет процессами жизнедеятельности, происходящими в клетке
Пластиды	Синтезируют органические вещества, запасают питательные вещества и пигменты (красящие вещества)
Вакуоль	Содержит запасные питательные вещества и продукты обмена

Как части клетки тесно взаимосвязаны, так и клетки одного растения взаимодействуют друг с другом, чем обеспечивают целостность организма.

Это помогает ему, к примеру, слаженно реагировать на изменения условий. Закрывать цветы на ночь, открывать их утром, поворачивать листья к солнцу, выделять вещества, которые отпугивают насекомых и др.

Обмен веществ в растительной клетке

У клетки есть все признаки живого. Она дышит, потребляет питательные вещества и выделяет продукты жизнедеятельности. Растительная клетка реагирует на внешние раздражения. Она растет и размножается.

Все это (плюс свои непосредственные функции) она делает благодаря обмену веществ.

Обмен веществ включает в себя все процессы (химические реакции), которые протекают в организме, и во время которых сложные вещества распадаются на простые, а из простых веществ синтезируются (образуются) сложные.

Обмен веществ – главное проявление жизнедеятельности клетки и всего организма, так как в процессе обмена образуются одни вещества и распадаются другие.

Корни растения поглощают воду (H₂O) и минеральные вещества из почвы, а листья поглощают углекислый газ (CO₂) из воздуха.

Эти органические вещества (углекислый газ и вода) используются растением во время фотосинтеза, который протекает в хлоропласте (зеленый на рисунке).

В процессе фотосинтеза с помощью энергии Солнца образуются органические вещества – углеводы (сахара) и выделяется кислород (O₂).

Из углеводов растения потом синтезируют необходимые им для развития белки, жиры, витамины, крахмал, целлюлозу и другие вещества.

Часть органических веществ запасается. А часть отправляется в митохондрию (красная на рисунке). Там эти вещества расщепляются и при этом выделяется энергия, а также углекислый газ и вода.

Расщепление (окисление) органических веществ с выделением энергии, протекающее в митохондрии, называется дыханием.

Клетка – единица строения растительного организма, потому что она обладает всеми признаками живого: растет, размножается, питается, выделяет продукты обмена, дышит, реагирует на раздражения

Рост и деление клетки

Размножается растительная клетка путем деления. Оно происходит в несколько этапов.

Вначале удваивается число молекул ДНК. Они очень плотно упаковываются, образуются Х-образные хромосомы, которые выстраиваются в центре клетки. Оболочка ядра при этом разрушается.

Затем хромосомы расходятся к полюсам. Половина из них к одному полюсу клетки, другая половина – к другому. То есть разделяется каждая пара копий, и одинаковые хромосомы оказываются на разных полюсах.

Далее в центре клетки возникает перегородка, а вокруг хромосом образуются ядерные оболочки. И таким образом из одной родительской (материнской) клетки получаются две маленькие дочерние клетки.

Растет клетка благодаря тому, что вакуоль наполняется все большим количеством клеточного сока, увеличивается в размерах и увеличивает клетку.

Соответственно увеличивается и объем цитоплазмы. А клеточная стенка при этом растягивается.

За счет увеличения количества клеток происходит рост всего организма.

Деление требует затрат большого количества энергии и ресурсов. Поэтому оно происходит в благоприятных условиях. А когда условия плохие, то растение не растет или вырастает карликовым и плоды имеет небольшие.

Процессы жизнедеятельности клетки и их значение:

• Питание – поглощение веществ из внешней среды для нужд клетки.
• Выделение – удаление из клетки ненужных веществ.
• Фотосинтез – синтез органических веществ из неорганических.
• Дыхание – получение энергии необходимой для жизни.
• Обмен веществ – синтез и распад веществ.
• Деление – увеличение числа клеток.
• Рост – увеличение размера клетки.

{"questions":[{"content":"Какова биологическая роль процесса деления клетки?[[choice-1]]","widgets":{"choice-1":{"type":"choice","options":["Размножение клеток и рост организма","Поддержание обмена веществ","Удвоение хромосом","Растяжение клеточной стенки"],"answer":[0]}}}]}

Растительная клетка как живая система

Все процессы жизнедеятельности протекают в разных частях клетки, в разных ее органеллах. Но они очень взаимосвязаны. Все части клетки взаимодействуют друг с другом и согласованно работают.

Это происходит во многом благодаря подвижности цитоплазмы, которая перемещает вещества от одних органелл к другим.

Не только части клетки, но и все процессы обмена веществ также связаны друг с другом.

Вещества, синтезированные во время фотосинтеза, используются в процессе дыхания. Энергия, образованная во время дыхания, используется для роста и размножения. И так далее.

Такое слаженное взаимодействие процессов и частей клетки друг с другом обеспечивает ее жизнедеятельность и вообще ее существование.

Если нарушить хоть одну связь, хоть один процесс, может погибнуть вся растительная клетка.

Поэтому клетку и называют живой системой (биосистемой). Ведь система – это множество взаимосвязанных элементов.

{"questions":[{"content":"Соедините пары[[matcher-1]]","widgets":{"matcher-1":{"type":"matcher","labels":["Бесцветную часть клетки, в которой находятся все ее компоненты, называют","Плотное образование, являющееся основным компонентом клетки, называют","Цитоплазма представляет собой","Полости с клеточным соком, содержащие сахара, другие органические вещества и соли, называют"],"items":["цитоплазма","ядро","часть клетки","вакуоли"]}}}]}

Основные процессы жизнедеятельности растений

1. Обмен веществ и энергии
2. Питание и фотосинтез
3. Дыхание растений
4. Саморегуляция
   • Испарение воды растением
   • Листопад
5. Рост растений

Растение является живым организмом. Каково бы не было его строение и на каком бы этапе своего развития оно не находилось, в нем протекают процессы, которые могут быть только у живого организма.

Обмен веществ и энергии

Наличие обмена веществ  у растения давно доказано наукой. Это явление проявляется в виде множества способов взаимодействия растения с окружающей средой. Растение берет из окружающей среды необходимые вещества и энергию, перерабатывает их внутри себя, усваивает, а те продукты переработки, что не идут ему на рост и развитие, выделяет в окружающую среду.

Это взаимодействие с окружающей средой идет в растении постоянно.  Оно имеет два направления:

• внутри себя растение из простых веществ, взятых из воздуха, земли, образует сложные вещества, которые называются органическими, то есть образованными органами растения;
• и также внутри себя сложные вещества, из которых состоит растение, распадаются на простые.

Оба направления обмена веществ существуют в растении одновременно, взаимосвязаны между собой. И если одно из направлений этого обмена веществами прекратится, то растение погибнет.

Питание и фотосинтез

Для своего развития растение с помощью корней берет из земли необходимые для его роста вещества – минералы. Это составная и важная часть обмена веществ у растения. Растению нужны почти все простые вещества, существующие на земле. Но особенно ему нужны такие вещества, как азот, калий и фосфор.

Клетки корня растений пропускают через себя не все вещества из земли, а только те, которые ему нужны, и нужны в данный момент времени. Например, весной растению нужно больше азота, а летом необходимость в азоте снижается, и ему нужно больше калия и фосфора.

Всем известно, что люди, работающие руками непосредственно с землей, обязательно руки запачкают. Это происходит потому, что в земле всегда есть вода, и земля влажная. Если земля рук не пачкает, то она сухая. И если в ней посажены растения, то их нужно срочно полить.

На каждом, даже самом маленьком корешке растения есть участок, покрытый корневыми волосками. Это, так называемая, зона всасывания. Кожица корня на этой зоне покрыта слизью, и к ней прилипают частицы земли. Минеральные вещества  в этих частичках, растворенные водой, которая всегда есть в земле, всасываются корнем и по корню поступают в сосуды стебля, которые передают воду и минеральные вещества  листьям, цветкам и плодам.

В доказательство такого перемещения воды с минеральными веществами по растению можно проделать простой опыт: поставить веточку любого дерева в воду, подкрашенную чернилами. Дать ей постоять в этой воде несколько десятков минут, а затем нужно разрезать веточку вдоль ее ствола. Срез будет окрашен чернилами на определенную длину, куда вода успела подняться.

У растений существует такое явление, как корневое давление. Благодаря этому явлению и происходит всасывание воды с веществами, растворенными в ней. В жизни можно часто видеть, как на срезе у растения довольно быстро начинают выступать капельки растительного сока, сок поступает под действием корневого давления. Это же явление дарит сок березы весной почитателям этого напитка.

Но растения обладают одним удивительным свойством, которого нет ни у одного другого живого существа на земле. Они являются настоящими фабриками по производству питательных веществ, которыми, конечно, пользуются сами. В этом производстве они используют энергию солнечного света, воду и углекислый газ из воздуха. И все это превращают внутри себя в крахмал. Правда, крахмал они не употребляют в питании, а сразу превращают его в глюкозу и другие вещества, более сложные и необходимые растению, например белки и жиры.

Процесс этого удивительного превращения носит название фотосинтеза. Слово «фото» означает свет, а слово «синтез» — соединение. Происходит это превращение в клетках, имеющих зеленые пластиды, называемые хлоропластами. В хлоропластах образуется под действием света из углекислого газа крахмал. В подавляющем большинстве клетки с хлоропластами находятся в листьях растений. В изучение этого процесса внес большой вклад  русский ученый К.А.Тимирязев.

Процесс образования крахмала достигает максимума к 10 часам утра и затем плавно снижается, а  к 17 часам вечера он возрастает еще раз. На образование крахмала большое влияние оказывают климатические условия. Все замечали, что от холода и недостатка влаги листья растений желтеют, и, наоборот, когда тепло и влажно – растения выглядят ярко зелеными и сочными. У многих растений этот процесс прекращается при температуре +2°С, а у других и при более высокой температуре.

Опыт, показывающий, что крахмал образовывается в листьях растений на свету, можно провести даже в домашних условиях. Комнатное растение с листьями нужно поставить в темное место на 2 -3 суток. Затем с растения нужно срезать один лист и опустить его в кипящую воду на пару минут. Затем лист нужно поместить в горячий спирт. Там зеленая окраска листа исчезает, так как хлорофилл растворяется в спирте. Затем лист нужно промыть в воде и положить в чашку и залить его слабым раствором йода. Лист лишь слегка пожелтеет, не изменяя окраски. Это значит, что растение, находясь в темноте, крахмала в листьях не образовало. А значит, процесс фотосинтеза возможен только при свете.

Опыт можно продолжить. На этом же растении, на одном из листьев нужно закрепить кусочек бумажной ленточки. Растение требуется поместить на освещенное солнцем место. Через сутки лист можно срезать. Далее нужно повторить с обработку листа кипятком, горячим спиртом и слабым раствором йода. После обработки йодом та часть листа, которая была не закрыта кусочком бумаги, посинеет, а та, что была закрыта, пожелтеет.

Опыт подтвердит, что только на свету в растениях может образовываться крахмал, так как именно крахмал синеет под воздействием раствора йода.

Убедиться в том, что растение для образования крахмала поглощает углекислый газ, поможет следующий опыт. Берется два растения с листьями. Оба помещаются в шкаф, в темноту на несколько суток. Затем оба растения нужно поставить на лист стекла и над ними размесить по стеклянному колпаку. Под колпак с одним из растений помещается небольшая емкость с щелочью. Щелочь имеет способность поглощать углекислый газ из воздуха. Под другой колпак устанавливается такая же емкость, но с раствором соды, которая станет источником образования углекислого газа. Места соприкосновения колпаков с листом стекла нужно промазать вазелином, который перекроет доступ воздуха к растениям. Через сутки с каждого растения нужно срезать по листу и обработать их кипятком, горячим спиртом и раствором йода. Посинеет тот лист, растение, с которого он был срезан, стояло под колпаком вместе с емкостью с содовым раствором. То есть, у растения был в доступе углекислый газ. Углекислый газ попадает в листья вместе с воздухом через устьица.

Следующий опыт докажет, что крахмал образуется только в хлоропластах. Есть растения с пестрыми листьями, например зеленые с белыми участками. Таким растением является хлорофитум. Нужно взять один лист и обработать его, как в предыдущих опытах. В результате неокрашенными останутся светлые участки листа, а те, что были зелеными, окрасятся в синий цвет.

Полученный в листьях крахмал растение преобразует в глюкозу. Глюкоза – простой сахар и хорошо растворяется в воде, и в таком виде она передается для питания всем органам растения. Глюкоза и минеральные вещества участвуют в превращениях в другие, необходимые растению вещества. Они идут на питание тканей растения, способствуют его росту и откладываются про запас.

Во время фотосинтеза вместе с органическими веществами растение образует кислород, который выводится из растения в окружающую среду. Кислород нужен большинству живых организмов планеты. Поэтому количество растений на планете Земля должно быть соответствующим для поддержания количества кислорода в атмосфере на одинаковом уровне. Сейчас в атмосфере чуть меньше 21% кислорода от ее объема. И это количество поддерживается исключительно растительным миром планеты. Других источников кислорода у нее нет.

Дыхание растений

Как и всем живым организмам на земле, растениям для дыхания нужен кислород. Они забирают его из воздуха, а также пользуются и тем кислородом, который вырабатывают сами. Как и все живые существа, растения дышат круглосуточно, только днем они используют кислород из атмосферы, а ночью – тот, который вырабатывают сами. При этом устьица растений ночью закрыты.  Растению для дыхания нужно совсем немного кислорода. Но сами они вырабатывают и выделяют в воздух кислорода гораздо больше, чем потребляют.

Кислород нужен растениям для превращения глюкозы в воду и углекислый газ. Во время этого превращения выделяется энергия, та, что была потрачена растением на образование крахмала из воды и углекислого газа. Углекислый газ, как и кислород, выделяется растением через устьица в атмосферу. Если под стеклянный колпак поставить растение, а рядом с ним расположить емкость с известковой водой, и поместить все это в темное место, то через сутки вода в стакане станет мутной. Это говорит о наличии в воздухе углекислого газа, выделенного растением.  Дышат все части растения, даже семена. Если убрать в стеклянные банки корни, побеги, корнеплоды, семена, закрыть банки полиэтиленовыми крышками и поставить их в темное место, а потом через сутки опустить в каждую банку горящую свечу, то можно увидеть, как гаснет в каждой банке свеча. А гасит ее углекислый газ, который не поддерживает горение. То есть процесс дыхания у растений происходит также, как и у всех других живых существ: поглощается кислород и выделяется углекислый газ.

При выращивании культурных растений почву под ними рыхлят, особенно после дождей, которые ее уплотняют. Это делают не только для того, чтобы улучшить структуру почвы, но и для того, чтобы воздух, а вместе с ним и кислород , проходил к корням растений.

При хранении семенного зерна в хранилищах очень следят за влажностью воздуха и самих семян. Влажные семена дышат больше, при этом выделяется больше тепла. Зерно разогревается, и зародыши в нем погибают.

Очень мешает дыханию растений пыль и загрязненный городской воздух. Многие декоративные растения просто не выдерживают городской атмосферы, поэтому для города подбирают породы деревьев, которые наиболее неприхотливы к состоянию воздуха. Это тополя, черемуха, липы.

Саморегуляция

Испарение воды растением

Вода играет огромную роль в жизни растений, ведь они состоят из нее почти на 90%. Они постоянно поглощают воду из земли. Лишняя вода тут же удаляется из растения. Кроме того, растение, испаряя воду, охлаждается в жаркий день. Испарение воды выполняется листьями растения. Например, капуста в день забирает из почвы 1л воды и испаряет за это же время почти столько же. Среди растений средней полосы рекордсмен по испарению воды – береза. За день она испарит около 60л воды. Именно по этой причине в березовых лесах невысокая трава.  Дерево просто отнимает воду у всех близлежащих больших и малых растений. Вода выводится через устьица листьев в виде водяного пара. Растение регулирует испарение воды из себя, открывая устьица полностью или прикрывая их.

На скорость испарения воды растением влияют климатические условия местности, в которой растение существует. Скорость зависит от температуры воздуха, освещенности, влажности воздуха и почвы, скорости ветра и яркости солнца.

Чем жарче, ярче солнце, сильнее ветер, суше воздух, тем больше приходится растению испарять своей воды, чтобы поддерживать свою жизнедеятельность. В сухих местностях растения обзаводятся особыми органами и свойствами, защищающими от интенсивного испарения воды. Это и толстая кожица стеблей и листьев, и восковой налет у растений из сухих тропиков, и множество волосков, прикрывающих кожицу от перегрева и задерживающих утреннюю росу, и совсем крохотные листочки, как у пустынных растений.

Листопад

В умеренных широтах люди в осенние месяцы наслаждаются необыкновенно красивым зрелищем. Леса и городские парки одеваются в золотой и багряный наряд. Но проходит несколько недель, и злой предзимний ветер срывает золотые и красные листья с кустов и деревьев и укладывает их ковром на дорожках и лужайках. Так заканчивается листопад у деревьев в умеренном климате.

Сигнал к разрушению зеленой окраски листьев дает уменьшение светового дня. Деревьям и кустам нужно сбросить листья, чтобы зимой не шел процесс испарения воды, так как корни на зиму всасывание воды из почвы прекращают.

Листопад еще и уберегает деревья и кустарники от летних накоплений вредных веществ. Растения расстаются с ними вместе с листьями. В умеренном климате сбрасывают листья почти все растения, кроме брусники. Она является вечнозеленым растением. Если у листопадных растений лист живет 5 месяцев, то у брусники – 1 год.

Существует немало растений, которые из-за климатических условий очень быстро вырастают, цветут и плодоносят, и успевают все это сделать, пока климат благоприятный. В основном это растения пустынь и полупустынь. Среди таких растений очень много однолетников, например однолетние маки-самосейки, но есть и многолетние растения. Как правило, это растения из семейства  Лилейных, имеющие луковицы. Например, гиацинты, тюльпаны, хохлатки, ветреницы. Летом верхняя часть таких растений отмирает.

Рост растений

То, как растут растения, всегда хорошо видно. Подавляющее большинство их делает это очень быстро. Например, очень быстро растут бамбуки. Некоторые виды дают метровые приросты за сутки. У растений увеличивается не только длина, но и толщина. Они увеличивают свои размеры в течение всего времени вегетации, забирая из почвы питательные вещества, воду, а из воздуха углекислый газ при достаточном количестве солнечного света.

Рост в длину обеспечивается делением клеток верхушечных и вставочных тканей. Другие клетки преобразовывают одни виды тканей в другие, например, почки в побеги, листья – в колючки, цветки – в плоды. Развиваясь, растение не просто растет, но и преобразовывается.

Ткани выполняют разную роль, у них появляются серьезные отличия в строении и назначении. Влияет на рост растения скорость деления его клеток. Клетки образовательных тканей растут и делятся и снова растут. Однако, спустя некоторое время часть таких  клеток утрачивает способность делиться. Такие клетки получают другую, более плотную оболочку и выполняют другие функции, то есть образуется ткань другого назначения, а само растение преобразовывается.

Национальный институт общих медицинских наук

Другие информационные бюллетени PDF-версия

Что такое клетки?

Клетки обеспечивают структуру и функции всех живых существ, от микроорганизмов до человека. Ученые считают их самой маленькой формой жизни. В клетках находится биологический механизм, который делает белки, химические вещества и сигналы ответственными за все, что происходит внутри нашего тела.

Как выглядят клетки?

Клетки бывают разной формы — круглые, плоские, длинные, звездообразные, кубические и даже бесформенные. Большинство клеток бесцветны и прозрачны. Размер клетки также варьируется. Одними из самых маленьких являются одноклеточные бактерии, которые слишком малы, чтобы их можно было увидеть невооруженным глазом, размером в 1 миллионную часть метра (микрометра) в поперечнике. У растений одни из самых крупных клеток, 10–100 микрометров в поперечнике. Человеческая клетка с самым большим диаметром – яйцеклетка. Он примерно такого же диаметра, как прядь волос (80 микрометров).

Сколько существует различных типов клеток человека?

Триллионы клеток, составляющих человека, организованы примерно в 200 основных типов. Все клетки человека содержат одинаковый набор генов (см. подробнее о генах). Однако каждый тип клеток «включает» свой набор генов, и это определяет, какие белки вырабатывает клетка. Уникальный набор белков в разных типах клеток позволяет им выполнять специализированные задачи. Например, эритроциты переносят кислород по всему телу. Белые кровяные тельца убивают микробов-захватчиков. Клетки кишечника выделяют молекулы, которые помогают переваривать пищу. Нервные клетки посылают химические и электрические сигналы, которые вызывают мысли и движения. И клетки сердца сокращаются в унисон, чтобы перекачивать кровь.

Клетки фибробластов с ядрами (синие, круглые, в центре), энергетическими фабриками (зеленые, окружающие ядро) и актиновым цитоскелетом (красные, крайние). Авторы и права: Дилан Бернетт и Дженнифер Липпинкотт-Шварц, Юнис Кеннеди Шрайвер Национальный институт детского здоровья и развития человека, Национальные институты здравоохранения.

Исследователи использовали флуоресцентные метки, чтобы осветить сложную сеть волокон микротрубочек (желтые, центральные филаменты) и актиновых филаментов (фиолетовые, крайние), которые составляют структуру клетки. Авторы и права: Торстен Виттманн, Исследовательский институт Скриппса.

Что такое эукариотические и прокариотические клетки и чем они отличаются?

Распределяя клетки по категориям, ученые могут отличить эукариотические клетки от прокариотических, потому что они выглядят по-разному. Эукариотические клетки составляют животные, растения, грибы и некоторые одноклеточные организмы. И у них есть ряд структур внутри них, называемых органеллами. Наиболее заметной органеллой является ядро, содержащее генетический материал клетки, или ДНК (см. подробнее о ДНК). Прокариотические клетки не имеют ядра или других органелл. Это одноклеточные микроорганизмы, которые, как правило, меньше эукариотических клеток. Существует два типа прокариотических клеток — бактерии и археи.

Какие органоиды являются основными в клетке человека?

Помимо ядра, к наиболее известным органеллам относятся следующие:

• Митохондрии, электростанции клетки, преобразуют энергию пищи в основной источник энергии организма — аденозинтрифосфат (АТФ).
• Рибосомы — это молекулярные фабрики, производящие белки.
• Эндоплазматический ретикулум (ЭР), сеть взаимосвязанных мешочков, перерабатывает новообразованные секретируемые и мембранные белки и производит жировые вещества, называемые липидами.
• Комплекс Гольджи получает белки и липиды из ЭР, упаковывает их и отправляет в конечные пункты назначения внутри клетки, внутри клеточной мембраны или вне клетки.
• Лизосомы, свалки клеточного мусора, расщепляют отходы и избавляются от них или перерабатывают.

Как двигаются клетки?

Многие типы клеток могут двигаться. Одноклеточные организмы перемещаются в поисках пищи. И даже клеткам внутри многоклеточных организмов, возможно, придется передвигаться. Например, клетки иммунной системы должны двигаться к захватчикам. А сперматозоидам нужно «плавать», чтобы оплодотворить яйцеклетку.

Клетки перемещаются несколькими способами. Некоторые просто плавают в воде или других жидкостях. Некоторые продвигаются вперед с помощью длинных тонких белков, называемых жгутиками, и ресничек, которые торчат за пределами клеточной мембраны и колеблются. Некоторые «ползут» вперед, используя так называемые амебоидные движения, при которых заполненные цитоплазмой выпячивания толкают клетку вперед.

Внутри клеток питательные вещества и органеллы перемещаются, выполняя различные клеточные функции. Этот вид внутреннего движения называется циклозом или цитоплазматическим потоком. Внутренняя структура клеток, называемая цитоплазмой, создает направленный поток, раздвигающий содержимое клеток вокруг себя.

Ученые изучают движение клеток, чтобы лучше понять, как они работают, в том числе то, как раковые клетки перемещаются из одной ткани в другую и как лейкоциты перемещаются, чтобы залечивать раны и атаковать захватчиков.

Тонкие, похожие на волосы биологические структуры, называемые ресничками, крошечные, но мощные. Работая вместе, реснички играют важную роль в здоровье человека, например, удаляя мусор из легких. Предоставлено: Звонимир Догич, Университет Брандейса.

Это клетка свиньи в процессе деления. На изображении показаны хромосомы (фиолетовые, более короткие, в центре) и клеточный скелет (зеленые, волокнистые, внешние). Предоставлено: Насер Русан, Национальный институт сердца, легких и крови, Национальные институты здравоохранения.

Как ученые изучают клетки?

Клеточные биологи полагаются на множество инструментов, чтобы заглянуть в тело и изучить клетки. Методы визуализации увеличивают органеллы и отслеживают клетки, когда они делятся, растут, взаимодействуют и выполняют другие жизненно важные задачи. Биохимические или генетические тесты позволяют исследователям изучать, как клетки реагируют на стрессовые факторы окружающей среды, такие как повышение температуры или токсины. Эти тесты также могут маркировать определенные белки, используя флуоресцентные метки и другие химические вещества, которые позволяют ученым визуализировать работу белков внутри клеток. Затем сложные вычислительные инструменты интегрируют и анализируют все данные.

Как наши тела производят больше клеток?

Одна клетка делится на две в процессе, называемом митозом. Митоз дает две генетически идентичные «дочерние» клетки из одной родительской клетки. Другой тип клеточного деления, мейоз, создает четыре дочерние клетки, которые генетически отличаются друг от друга и от исходной родительской клетки. Только несколько особых клеток могут осуществлять мейоз: те, которые станут яйцеклетками у самок и сперматозоидами у самцов.

Как и почему клетки умирают?

Клетки снабжены всем необходимым для самоуничтожения. Это называется запрограммированной гибелью клеток или апоптозом. И он выполняет здоровую и защитную роль в нашем организме. Например, он помогает сформировать наши пальцы рук и ног еще до рождения и убивает больные клетки в течение жизни. Другой вид гибели клеток, называемый некрозом, является незапланированным и не защищает. Некроз может произойти после внезапной травматической травмы, инфекции или воздействия токсического химического вещества.

Что такое стволовые клетки?

Стволовые клетки могут обновляться миллионы раз. Другие клетки в организме, такие как мышечные и нервные клетки, не могут этого сделать. Эмбриональные стволовые клетки недифференцированы, то есть они могут превратиться в клетки любого типа в организме. Тканеспецифические стволовые клетки (иногда называемые взрослыми или соматическими стволовыми клетками) возникают позже в развитии. Они также могут пополнять клетки. Основная роль тканеспецифичных стволовых клеток заключается в поддержании и восстановлении ткани, в которой они находятся.

Как проблемы в клетках приводят к болезни?

Изменения в генах внутри клетки, называемые мутациями, могут изменить способность клетки делиться, вырабатывать белки, удалять отходы или выполнять другие задачи. Эти генетические мутации могут привести к врожденным дефектам, раку и другим заболеваниям. Клетки, поврежденные в результате физической травмы или инфекции, в крайних случаях могут способствовать вредному воспалению и нарушению работы органов.

Как изучение клеток помогает нам понять здоровье и болезни человека?

Изучение того, как работают клетки и что происходит, когда они не работают должным образом, позволяет нам узнать о биологических процессах, поддерживающих наше здоровье. Он также открывает новые способы лечения болезней. Клеточные исследования уже привели к созданию методов лечения рака, антибиотиков, лекарств, снижающих уровень холестерина, и улучшенных методов доставки лекарств. Однако многое еще предстоит открыть. Например, понимание того, как регенерируются стволовые клетки и некоторые другие клетки, может дать представление о том, как восстанавливать поврежденные или утраченные ткани.

На этом изображении показан неконтролируемый рост клеток второй по распространенности формы рака кожи, плоскоклеточной карциномы. Авторы и права: Маркус Шобер и Элейн Фукс, Университет Рокфеллера, Нью-Йорк, штат Нью-Йорк,

Узнать больше

Ресурсы NIGMS

• Публикации в блогах по клеточной биологии
• Связанные Статьи по клеточной биологии
• Внутри ячейки Буклет
• Буклет «Структуры жизни»
  

NIGMS является частью Национального Институты здоровья, поддерживающие основные исследования, чтобы улучшить наше понимание биологические процессы и закладывают основу для достижения в диагностике, лечении и профилактика. Для получения дополнительной информации о исследовательские и учебные программы института, посещать https://www. nigms.nih.gov.

Последнее обновление этой страницы: 11.03.2020 17:03

Функции тела и жизненный процесс

Функции тела

Функции организма – это физиологические или психологические функции систем организма. Функции организма в конечном счете являются функциями его клеток. Выживание — самое важное дело тела. Выживание зависит от поддержания или восстановления организмом гомеостаза, состояния относительного постоянства его внутренней среды.

Более века назад французский физиолог Клод Бернар (1813-1878) сделал замечательное наблюдение. Он отметил, что клетки организма выживают в здоровом состоянии только тогда, когда температура, давление и химический состав окружающей их среды остаются относительно постоянными. Позднее американский физиолог Уолтер Б. Кэннон (1871-1919 гг.45), предложил название гомеостаза для относительно постоянных состояний, поддерживаемых телом. Гомеостаз является ключевым словом в современной физиологии. Оно происходит от двух греческих слов: «гомео», что означает «то же самое», и «стасис», что означает «стоять». «Стоять или оставаться прежним» — вот буквальное значение гомеостаза. Однако, как подчеркивал Кэннон, гомеостаз не означает нечто фиксированное и неподвижное, остающееся все время одним и тем же. По его словам, гомеостаз «означает состояние, которое может меняться, но остается относительно постоянным».

Гомеостаз зависит от непрерывного выполнения организмом многих действий. Его основные виды деятельности или функции реагируют на изменения в окружающей среде организма, обмениваются материалами между окружающей средой и клетками, усваивают продукты питания и объединяют все разнообразные виды деятельности организма.

Способность организма выполнять многие из своих функций постепенно меняется с годами. В целом организм хуже всего выполняет свои функции в обоих концах жизни — в младенчестве и в старости. В детстве функции организма постепенно становятся все более эффективными и результативными. Во время поздней зрелости и старости все наоборот. Постепенно они становятся все менее эффективными и действенными. В юношеском возрасте они обычно действуют с максимальной эффективностью и результативностью.

Жизненный процесс

Все живые организмы имеют определенные характеристики, отличающие их от неживых форм. К основным процессам жизни относятся организация, обмен веществ, реактивность, движения и размножение. У людей, представляющих наиболее сложную форму жизни, существуют дополнительные потребности, такие как рост, дифференцировка, дыхание, пищеварение и выделение. Все эти процессы взаимосвязаны. Ни одна часть тела, от мельчайшей клетки до целой системы организма, не работает изолированно. Все они функционируют вместе, в точно настроенном балансе, для благополучия человека и поддержания жизни. Такие болезни, как рак и смерть, представляют собой нарушение баланса в этих процессах.

Ниже приводится краткое описание жизненного процесса:

Организация

На всех уровнях организационной схемы существует разделение труда. Каждый компонент выполняет свою работу в сотрудничестве с другими. Даже отдельная клетка, если она потеряет свою целостность или организацию, умрет.

Метаболизм

Метаболизм — это широкий термин, включающий все химические реакции, происходящие в организме. Одной из фаз метаболизма является катаболизм, при котором сложные вещества расщепляются на более простые строительные блоки и высвобождается энергия.

Оперативность

Реакция или раздражительность связаны с обнаружением изменений во внутренней или внешней среде и реакцией на эти изменения. Это акт восприятия стимула и реакции на него.

Механизм

Существует много типов движений внутри тела. На клеточном уровне молекулы перемещаются из одного места в другое. Кровь движется от одной части тела к другой. Диафрагма движется при каждом вдохе. Способность мышечных волокон укорачиваться и таким образом производить движение называется сократимостью.

Репродукция

Для большинства людей репродукция означает формирование нового человека, рождение ребенка. Таким образом, жизнь передается от одного поколения к другому через размножение организма. В более широком смысле размножение также относится к образованию новых клеток для замены и восстановления старых клеток, а также для роста. Это клеточное размножение. И то, и другое необходимо для выживания человечества.

Рост

Рост относится к увеличению размера либо за счет увеличения числа клеток, либо за счет увеличения размера каждой отдельной клетки. Для роста анаболические процессы должны происходить быстрее, чем катаболические.

Дифференциация

Дифференцировка — это процесс развития, при котором неспециализированные клетки превращаются в специализированные клетки с отличительными структурными и функциональными характеристиками. В результате дифференцировки клетки развиваются в ткани и органы.

Дыхание

Под дыханием понимаются все процессы, связанные с обменом кислорода и углекислого газа между клетками и внешней средой. Он включает вентиляцию, диффузию кислорода и углекислого газа и транспорт газов кровью.