Античный период в истории естествознания. Состав и строение клетки

5. Клеточное строение организмов – свидетельство того, что все живые организмы имеют единое происхождение.

Клетка – элементарная живая система – основа строения и жизнедеятельности всех животных и растений. Клетки могут существовать как самостоятельные организмы (бактерии, простейшие) или в составе тканей многоклеточных животных, растений, грибов. Размеры клеток варьируют от 0,1 – 0,25 мкм

(некоторые бактерии) до 155 мм (яйцо страуса в скорлупе).

Клетки обладают всей совокупностью свойств, необходимых для поддержания жизни: она осуществляет обмен веществ и энергии, растет, размножается и передает по наследству свои признаки, реагирует на внешние раздражители и способна двигаться. Она является низшей ступенью организации, обладающей всеми этими свойствами [4, стр.261]. Отдельные части клеток не могут выполнять весь комплекс жизненных функций, только совокупность структур, образующих клетку, проявляет все признаки живого. Поэтому только клетка является основной структурной и функциональной единицей живых организмов. У многоклеточных организмов разные клетки (например, нервные, мышечные, клетки крови у животных или клетки стебля, листьев, корня у растений) выполняют разные функции и поэтому различаются по структуре, однако они тесно и слаженно взаимодействуют друг с другом [2, стр. 30].

Несмотря на большое разнообразие и существенные различия во внешнем виде и функциях, все клетки состоят из трех основных частей – цитоплазматической мембраны, контролирующей переход вещества из окружающей среды в клетку и обратно, цитоплазмы с разнообразной структурой и клеточного ядра, содержащего носитель генетической информации. Все животные и некоторые растительные клетки содержат центриоли – цилиндрические структуры диаметром около 0,15 мкм, образующие клеточные центры. Обычно растительные клетки окружены оболочкой – клеточной стенкой. Кроме того, они содержат пластиды – цитоплазматические органоиды (специализированные структуры клеток), нередко содержащие пигменты, обусловливающие их окраску.

Окружающая клетку мембрана состоит из двух слоев молекул жироподобных веществ, между которыми находятся молекулы белков. Главная функция клетки – обеспечить передвижение вполне определенных веществ в прямом и обратном направлениях к ней. В частности, мембрана поддерживает нормальную концентрацию некоторых солей внутри клетки и играет важную роль в ее жизни: при повреждении мембраны клетка сразу гибнет, в то же время без некоторых других структурных компонентов жизнь клетки может продолжаться в течение некоторого времени. Первым признаком умирания клетки являются начинающиеся изменения в проницаемости ее наружной мембраны.

Внутри клеточной плазматической мембраны находится цитоплазма, содержащая водный солевой раствор с растворимыми и взвешенными ферментами, (как в мышечных тканях) и другими веществами. В цитоплазме располагаются разнообразные органеллы – маленькие органы, окруженные своими мембранами. К органеллам, в частности, относятся митохондрии – мешковидные образования с дыхательными ферментами. В них превращается сахар и высвобождается энергия. В цитоплазме есть и небольшие тельца – рибосомы, состоящие из белка и нуклеиновой кислоты (РНК), с помощью которых осуществляется синтез белка. Внутриклеточная среда достаточно вязкая, хотя 65 – 85 % массы клетки составляет вода.

Во всех жизнеспособных клетках, за исключением бактерий, содержится ядро, а в нем - хромосомы – длинные нитевидные тельца, состоящие из дезоксирибонуклеиновой кислоты и присоединенного к ней белка.

Не все клетки многоклеточного животного или растения одинаковы. Видоизменение клеток происходит постепенно в процессе развития организма. Каждый организм развивается из одной клетки – яйца, которое начинает делиться и в конечном итоге образуется множество отличающихся друг от друга клеток – мышечные, кровяные и др. Различия клеток определяются, прежде всего, набором белков, синтезируемых данной клеткой. Так клетки желудка синтезируют пищеварительный фермент пепсин; в других клетках, например, в клетках мозга, он не образуется. Во всех клетках растений или животных имеется полная генетическая информация для построения всех белков данного вида организмов, но в клетке каждого типа синтезируются лишь те белки, которые ей нужны [6, стр. 355].

3. Учение Вернадского о биосфере

Учение о биосфере – области существования живого вещества на планете Земля – сложилось в результате проведенного В.И. Вернадским глубочайшего анализа всех явлений жизни в их взаимной связи между собой и косным веществом планеты на всем пути их исторического развития.

В.И. Вернадский пришел к диалектическому пониманию процессов под влиянием научного анализа фактов. Свое внимание он сосредоточил на действительной истории природы, вводя разделение происходящих в ней процессов на обратимые и необратимые.

Класс обратимых явлений и процессов соответствует законам сохранения современной физики. Но наряду с законами сохранения в обратимых процессах (равновесных) и явлениях, в окружающем нас мире наблюдаются явно необратимые процессы (неравновесные). Первые не обладают свойством эволюции, т.е. существуют как бы вне времени, для процессов второго типа характерно необратимое эволюционное развитие, тем не менее, они обладают двумя противоположными тенденциями эволюции. В явлениях неживой природы – эволюция в направлении роста энтропии или уменьшения свободной энергии. В явлениях же жизни наблюдается эволюционный процесс роста свободной энергии, что в историческом развитии человеческого общества выражается ростом производительности труда.

В настоящее время в арсенале теоретической физики наряду с законами сохранения есть закон, который характеризует историческую тенденцию в развитии природы. Этот закон известен как второй закон термодинамики, согласно которому «способность физической системы к совершенствованию внешней работы с течением времени уменьшается». Иногда об этой тенденции говорят, что с течением времени свободная энергия может только уменьшаться. В.И. Вернадский использовал этот закон для объяснения эволюции живого вещества на планете Земля и в космосе. Но вся эволюция жизни демонстрировала прямо противоположную тенденцию. Свободная энергия вещества в биосфере неуклонно растет. Этот рост свободной энергии сейчас принимает фантастический характер в результате геохимической и геологической деятельности человека.

Исследования исторического процесса эволюции жизни привели В.И.Вернадского к выводу о возрастающей роли научной мысли. Он создал учение о переходе биосферы в ноосферу – в сферу разума, когда развитие жизни на Земле будет поставлено под контроль человека.

Человечество вступило в эпоху сознательного управления ходом исторического развития. То, что естествоиспытатель называл «тенденцией роста свободной энергии» проявляется в неуклонном росте энерговооруженности труда, одном из важнейших компонентов роста его производительности. В результате этого на удовлетворение каких-либо общественных потребностей расходуется меньше рабочего времени, чем раньше. А это сокращение необходимого рабочего времени и есть не что иное, как закон экономии времени.

 Скачать реферат