Поняття про клітину

Клітина – елементарна структурна, функціональна і генетична одиниця клітинних форм життя, які існують на Землі. Клітина має всі властивості живої системи: вона здійснює обмін речовин і енергії, росте, розмножується і передає спадкові ознаки, реагує на зовнішні подразники та здатна рухатися.

Залежно від кількості клітин, з яких складаються організми, останні поділяються на одноклітинні та багатоклітинні. Одноклітинні організми складаються з однієї клітини, в якій здійснюються всі необхідні для життя процеси. Прикладом одноклітинних організмів є бактерії, найпростіші (інфузорія, амеба, малярійний плазмодій), безліч водоростей (хлорела, хламідомонада, мікроцистис) (рис. 1), гриби (дріжджі, мукор та ін.). Багато хто з них (бактерії, синьо-зелені водорості) є доядерними формами (прокаріоти). Замість ядра такі організми містять його генетичний аналог у вигляді молекули ДНК, включеної безпосередньо у цитоплазму.

А Б

В Г

Рис. 1 – Одноклітинні організми. А – амеба звичайна; Б – інфузорія-туфелька: 1 – війки; 2 – травні вакуолі; 3 – велике ядро (макронуклеус); 4 – мале ядро (мікронуклеус); 5 – порошиця; 6 – скоротлива вакуоля; В – евглена зелена: 1 – джгутик, 2 – світлочутливе вічко, 3 – хлоропласти, 4 – ядро, 5 – плазматична мембрана, 6 – скоротлива вакуоля; 7 – включення; Г – хламідомонада

Рис. 2. – Форми клітин. Рослинні клітини: 1 – із зірчастої паренхіми; 2 – паренхімна; 3 – із палісадної тканини листа; 4 – клітина судини; 5 – клітина ситоподібної трубки; 6 – склеренхімне волокно; клітини людини: 7 – яйцеклітина; 8 та 10 – нервові клітини; 9 – кісткова клітина; 11 – м'язова клітина; 12 – сперматозоїд; 13 – лейкоцит. Одноклітинні тварини: 14 – амеба (СВ – скорочувальна вакуоль, ПВ – травна вакуоль); 15 – сувійка (Ма – макронуклеус, Ми – міронуклеус); 16 – евглена; 17 – різноманітні бактерії

Клітини живих організмів відрізняються за формою, розмірами, особливостями організації і функціями. За формою розрізняють клітини: кулеподібні (багато бактерій-коків, водорості), циліндричні, призматичні, кубічні (клітини листка, епітеліальні клітини), нитчасті (багато з одноклітинних організмів, клітини ниткових водоростей та осьових органів рослин), веретеноподібні (клітини деревини, гладких м’язів), дископодібні (еритроцити), зірчасті (деякі формені елементи крові, опорні клітини у листі, нервові клітини) (рис. 2).

Клітини, з яких складається живий організм, не є абсолютно ідентичними, однак усі вони побудовані за єдиним принципом і мають багато загальних ознак. Це свідчить про спільність походження живих організмів, що населяють Землю, про єдність всього органічного світу планети.

Залежно від співвідношення лінійних розмірів клітин вони розділяються на паренхімні (изодіаметричні) – ті, що мають приблизно рівні розміри у різних напрямках виміру, та прозенхімні, у яких довжина перевищує ширину більш, ніж у три рази. Рослинні організми мають структурні елементи, які відрізняються за формою: прозенхімні – волоски, залози, паренхімні – лусочки. У деяких рослин під епідермою є особлива тканина – гіподерма, яка захищає рослину від надлишкового випаровування. Епідерма – це багатоклітинна тканина, що включає високоспеціалізовані структури із двох замикаючих клітин та продихової щілини між ними (продиху) для газообміну (рис. 3).

Рис. 3 – Структурні елементи рослин. А – лусочка лоха сріблястого; Б – залозисті волоски тютюну; В – 1–3 жалючі клітини кропиви; Г – епідерма хлорофітуму з прозенхімними клітинами; Д – епідерма герані духмяної з паренхімними клітинами

Розміри клітин загалом варіюються від 10 до 100 мкм. Зрідка – 1–10 мм (клітини м'якоті кавуна, цитрусових, клітини залоз деяких молюсків) і дуже рідко від 5 до 10 см (гігантські яйця птахів гусаків, гаг, пінгвінів, страусів, що містять зазвичай запліднені яйцеклітини із запасом поживних речовин).

Оселедцева акула має яйцеклітину (ікринка) діаметром 22 см. Мікрококи мають діаметр 0, 2 мкм, нервові клітини (разом з відростками) досягають у довжину 1 м, а молочні судини рослин – навіть декількох метрів.

Кількість клітин у багатоклітинних організмів неоднакова і значно коливається. Так, у примітивних безхребетних вона складає 10²–10⁴, у високоорганізованих хребетних – 10¹⁵–10¹⁷. Лише у крові людини міститься (4–5)× 10¹² еритроцитів на 1 л. Середня маса клітини – 10^–8–10^–9 г.

Незважаючи на різноманітність, всі клітини мають багато загальних ознак. Для них характерна наявність двох найважливіших систем, що забезпечують їх життєдіяльність:

1) система, яка пов'язана з розмноженням, ростом і розвитком клітини, що включає структури, які забезпечують редуплікацію ДНК, синтез РНК і білка;

2) система енергозабезпечення процесів синтезу речовин і інших видів фізіологічної роботи клітини.

Ці системи знаходяться у тісній взаємодії. Живі клітини здатні поглинати з навколишнього середовища воду, поживні речовини і реагувати на зовнішні подразники адаптивними змінами своїх структур і процесів життєдіяльності. Крім того, клітини навіть різного походження характеризуються подібністю на різних рівнях – атомарному (карбон, гідроген, оксиген, нітроген та ін.), молекулярному (нуклеїнові кислоти, білки та ін.), надмолекулярному (мембранні структури, органели клітин).

Для клітин характерні й інші загальні функціональні властивості, серед яких найважливішою є злагодженість фізико-хімічних і біохімічних процесів: подих, використання і перетворення енергії, синтез специфічних макромолекул (нуклеїнових кислот, білків, ферментів, АТФ та ін.). Всі хімічні реакції у клітині строго упорядковані і погоджені. Вони тісно пов'язані з молекулярними структурами клітини.