Клетка: строение и жизнедеятельность

Хлеб полежал в пакете несколько дней — и на корке появился пушистый налёт. Это плесень: если отскоблить крупинку и посмотреть под микроскопом, увидишь нити, а каждая нить собрана из клеток. Твоё тело построено так же — из клеток, счёт которых идёт на триллионы. Поэтому в биологии всё начинается с клетки, маленького «кирпичика» живого.

Строение клетки: части и их работа

Снаружи клетку ограждает мембрана: она пропускает внутрь нужное и держит лишнее снаружи. Под ней — цитоплазма, желеобразное содержимое, по которому перемещаются вещества. Ядро хранит наследственную информацию и руководит работой всей клетки. У растительных клеток сверху есть ещё плотная оболочка — вот почему стебель крепкий, — а в зелёных частях сидят пластиды, которые на свету создают питание. Клетка живёт по-настоящему: дышит, питается, растёт и когда-то делится надвое. Так растёт весь организм и зарастает содранная коленка.

Как люди увидели клетки

Первым клетки увидел Роберт Гук в 1665 году на срезе пробки — и назвал увиденные ячейки клетками. А живые клетки впервые показал голландец Антони ван Левенгук: он торговал тканями, а в свободное время шлифовал линзы, пока не добился увеличения в двести-триста раз. В капле воды он разглядел живых «зверьков», в зубном налёте — собственных бактерий, и тридцать лет слал описания своих открытий в Лондонское королевское общество. Школьный микроскоп сегодня увеличивает в сотни раз, а электронный — в сотни тысяч: на нём видны мелкие детали даже внутри клетки.

Как живёт клетка: от питания до деления

Клетка живёт как маленький хозяин: дышит, питается, растёт и удаляет лишнее. Питательные вещества заходят через мембрану, цитоплазма разносит их по клетке, а ядро командует, что строить и когда делиться. Деление — главное событие в жизни клетки: из одной получаются две, и каждой достаётся ядро с полным набором наследственной информации. Так растёт проросток, заживает содранная коленка и обновляется кожа — её верхний слой полностью сменяется примерно за месяц.

Клетке, как и заводу, нужны поставки сырья и вывоз отходов. У животных кислород и питание приносит кровь, а лишнее забирают органы выделения. У растений воду с солями доставляет корень, а готовое питание разносит по стеблю проводящая ткань. Если поставки прекращаются, клетка погибает: цветок, который неделю не поливали, вянет именно потому, что клетки теряют воду и вакуоли спадают. Восстановишь полив — вода вернётся, вакуоли снова станут упругими, и листья поднимутся.

Клетка дышит так же, как ты: поглощает кислород и выделяет углекислый газ. Лёгкие ей не нужны — газ проходит прямо через мембрану, а кислород расходуется на получение энергии из питательных веществ. Чем активнее работает клетка, тем больше ей нужно воздуха: в мышцах бегуна дышащих клеток больше, чем в дремлющей руке.

Чтобы рассмотреть клетки, готовят препарат: каплю воды с объектом накрывают тонким стеклом и рассматривают сначала при малом увеличении, потом при большом. Классика школьной лаборатории — кожица чешуи лука: её клетки плотно уложены рядами, и в каждой видно ядро. Из таких препаратов родилась целая наука — цитология, наука о клетке.

Растительная и животная клетка: в чём разница

Возьми лист герани и каплю слизи изо рта: под микроскопом обе картинки покажут клетки, но не одинаковые. У растительной клетки снаружи плотная оболочка из целлюлозы, внутри зелёные пластиды и большая вакуоль с клеточным соком — вот почему надрезанный огурец «плачет» водой. У животной клетки такой стенки нет: она держит форму мембраной, и пластид в ней тоже нет — собака не зеленеет на солнце. Зато обе клетки дышат, питаются и хранят наследственную информацию в ядре.

Почему у растения оболочка плотная, а у животной клетки её нет? Растению стена нужна как опора: у деревьев она одревесневает и превращается в древесину. Животное держит форму скелетом и мышцами, поэтому его клеткам хватает мягкой мембраны — так тело остаётся гибким. Зато растение, оставленное без воды, теряет упругость: вакуоли уменьшаются, клетки спадают, и листья обвисают. Вернёшь полив — давление внутри клеток восстановится, и растение снова встанет.

Вкус яблока, сочность помидора и сладость моркови — всё это работа клеток. В вакуолях хранится клеточный сок с сахарами, кислотами и красящими веществами, а в основной ткани откладывается запас крахмала. Когда ты грызёшь морковку, ты разрываешь сотни клеток — и их содержимое попадает на язык. Так урок биологии начинается прямо на кухне: каждая еда собрана из клеток, и каждая клетка держала в себе часть вкуса.

• начинай с малого увеличения: объект сначала ищут, потом рассматривают крупнее
• свет настраивают так, чтобы поле зрения было освещено ровно
• перенося микроскоп, держи его за ручку и не трогай линзы пальцами

Из клеток — в ткани

Одинаковые клетки собираются в бригады — ткани. Ткань — это клетки похожего строения, которые выполняют одну работу. У растений покровная ткань защищает лист и стебель от повреждений и высыхания, проводящая несёт воду от корня вверх, а основная запасает питание — вот почему разрезанная картофелина полна крахмала. У животных есть покровная ткань — кожа, мышечная, которая двигает тело, нервная, передающая сигналы, и кровь, разносящая кислород. Организм похож на город: из кирпичей-клеток складываются районы-ткани, а вместе они составляют целое тело.

Все клетки малы: их размеры измеряются сотыми долями миллиметра, поэтому в один миллиметр кожицы лука помещаются десятки клеток. Хотя рекордсмены есть и здесь: желток куриного яйца — это одна клетка, а самый крупный клеточный «гигант» планеты — яйцо страуса. Зато в твоём теле таких кирпичиков несметное множество, и каждая клетка круглые сутки что-то делает: строит белки, переносит вещества или проводит сигналы.

Живут клетки разное время. Клетки верхнего слоя кожи меняются за месяц, клетки кишечника — за считаные дни, а нервные клетки живут всю жизнь без замены. Поэтому свежая царапина затягивается быстро: клетки по краям усиленно делятся и заполняют рану. Но работа клеток зависит от тебя: без сна, еды и свежего воздуха они сбоют — вот почему режим нужен не для галочки, а для настоящих живых клеток.

Словарь урока

Мембрана#

мягкая оболочка клетки: пропускает нужное и держит лишнее

Цитоплазма#

желеобразное содержимое, по которому движутся вещества

Ядро#

хранит наследственную информацию и руководит клеткой

Оболочка#

плотная стенка растительной клетки из целлюлозы

Вакуоль#

запас воды и веществ у растительной клетки

Ткань#

группа клеток похожего строения, выполняющих одну работу

Разбор типового задания

Как это спрашивают на контрольной

• Назови части клетки и скажи, за что каждая отвечает.
• Чем растительная клетка отличается от животной? Назови не меньше двух различий.
• Объясни, зачем клетке ядро, и что случится без него.
• Расскажи, почему зарастает царапина на коже.
• Объясни, что такое ткань, и приведи пример у растения.

Образец полного ответа. Клетку ограждает мембрана, внутри — цитоплазма, где работают ядро, вакуоль и пластиды. У растительной клетки сверху ещё плотная оболочка из целлюлозы и зелёные пластиды, а у животной их нет. Ядро хранит наследственную информацию и руководит делением, поэтому без ядра клетка не растёт и не размножается. Делением клеток объясняется и рост организма, и заживление ран: новые клетки заполняют повреждённое место.

Подсказка: клавиши J — следующая тема, K — предыдущая, клик по картинке — на весь экран, ←/→ — листать, на телефоне: свайп влево/вправо — соседняя тема