Меню

Почему клетки разные по цвету



Какого цвета наши клетки? Ответы на вопросы детей по биологии

В ходе интерактивной беседы под названием «День клетки» ученые из Национального института охраны здоровья США отвечали на вопросы детей среднего и старшего школьного возраста о клетках и направлениях биологических исследований. Приведем самые частые вопросы и ответы.

Сколько существует видов клеток?

Наше тело содержит триллионы клеток, организованных более чем в 200 основных видов.

Все клетки имеют одинаковую структуру?

Нет. У разных клеток различные размеры и формы, а также, конечно, функции. Например, красные кровяные тельца в нормальном состоянии круглые, тогда как нервные клетки очень вытянутые. Некоторые бактериальные клетки имеют жгутики для передвижения. Некоторые клетки крупные (как, к примеру, яйцеклетки млекопитающих), а другие гораздо меньше (как сперматозоиды).

Имеют ли клетки особенный цвет, или они могут быть любого оттенка?

В природе большинство клеток прозрачные и бесцветные. Животные клетки с большими объемами железа, такие как красные кровяные тельца, насыщенного красного цвета. Клетки, содержащие меланин, часто коричневые. А вот отсутствие меланина делает людей голубоглазыми. Используя флуоресцентные красители, ученые заставляют отдельные части клеток светиться. Эти цвета искусственные, но красивые.

Мы состоим из клеток, а из чего же состоят клетки?

В клетки входят органические молекулы, такие как липиды, углеводы, нуклеотиды и аминокислоты. Клетка использует химическую энергию для формирования полимеров из этих молекул, например, для создания цепочек ДНК и РНК из нуклеотидов и белков из аминокислот. Клетки также содержат небольшие объемы неорганических молекул, таких как соль и металлы, а также много воды.

Может ли клетка животного «дать течь», и если да, то как она самовосстанавливается?

Клетки должны регулировать входящий и исходящий поток молекул. Этот процесс обычно проходит под четким контролем. Однако бывают такие условия, которые вызывают «течь» в клетке (например, нарушение баланса концентрации молекул внутри и снаружи клетки). Некоторые подобные проблемы клетка может решить самостоятельно, но слишком обильная течь фатальна.

Сколько живут клетки?

По-разному. Клетки, которые создают оболочку пищеварительного тракта, сменяются очень быстро. Клетки мозга живут необычайно долго. Ученые даже считали, что как только мозг прекращает расти, то получившийся набор клеток остается до конца жизни. Лишь несколько лет назад специалисты выяснили, что мозговые клетки все же обновляются. Это открытие изменило наше мнение о возможностях мозга восстанавливаться после повреждений и заболеваний.

Когда организм гибнет, все клетки тоже сразу же умирают?

Нет, некоторые клетки, например, те, что формируют волосяной покров, живут еще долгое время после смерти человека. В этот пример можно включить еще клетки ногтей.

Почему упражнения полезны для наших клеток?

Упражнения приносят пользу клеткам и тканям, заставляя их «тренироваться», благодаря чему они могут лучше выполнять свои функции. Например, мышечные клетки смогут лучше производить энергетические молекулы, а клетки легких обучатся эффективнее использовать кислород. Также упражнения хороши для здоровья, так как они повышают выработку молекул, укрепляющих иммунную систему организма.

Мои клетки думают?

Отдельные клетки не думают так, как весь мозг. Да, они реагируют на окружающие условия и изменяют поведение в соответствии с программами, заложенными в гены, но это не является мышлением как таковым. Оно требует сложного и специально организованного функционирования сотен миллиардов нервных клеток в мозге.

Как специалисты изучают клетки, ведь они такие маленькие?

Для современных средств клетки не так уж и малы. У нас даже есть инструменты для изучения отдельных молекул и атомов. Обычно размеры клеток варьируются от 10 до 300 микрон (1 микрон равняется одной миллионной метра). А вот размер молекулы, также изучаемой биологами, лишь несколько миллиардных метра. Клетки исследуются под оптическими микроскопами и при помощи других инструментов, в частности, в сочетании с молекулами, вызываемыми свечение клеток.

Для чего мы изучаем клетки?

Читайте также:  Как поддерживать цвет волос народными средствами

Только представьте, ведь вы сами развились из одной единственной клетки. Неужели вам не интересно узнать, как они делятся, дают вам возможность заниматься любимым делом, способствуют возникновению болезней и помогают в разработке препаратов и медикаментов, которые в один прекрасный день могут понадобиться. Зная, как работает клетка, мы можем разобраться, что в какой-то момент пошло не так.

Какая ваша любимая клетка?

Мои любимые клетки – нейроны. Они бывают разных форм и размеров, некоторые из них достигают метра в длину! Нейроны жизненно важны для мышления и ощущений. Мы многое знаем об их работе, но, по моему мнению, мы видим лишь вершину айсберга, если говорить о наших чувствах, мышлении и реагировании на медикаменты.

Что вы больше всего любите в биологии?

В биологии самое интересное – это понять, как все эти маленькие механизмы взаимодействуют для создания организма, ведь эта чудесная наука представляет собой замысловатое и многогранное сочетание компонентов.

Источник

Формы клеток

Клетка — это элементарная и функциональная единица строения всех живых организмов.

Внешний вид растительных клеток

Разнообразие форм и размеров клеток у представителей растительного мира связано с их функционалом и положением в теле организма.

Простейшая модель — шаровидная — довольно редкое явление, свойственное свободным структурным единицам, не граничащим с другими такими частицами. Большинство рассматриваемых элементов имеют вид многогранников, что обусловлено, в первую очередь, взаимным давлением. При равномерном разрастании во всех направлениях у клетки появляется 14 граней, 8 — шестиугольники, 6 — четырехугольники.

Зачастую увеличение происходит в одном направлении. В этой ситуации образуются вытянутые заостренные к концу функциональные единицы. Исходя из этих особенностей выделяют 2 вида растительных клеток:

  1. Паренихимные, то есть пропорционально равные. Длина таких частиц не превышает толщину больше, чем втрое.
  2. Прозенхимные, то есть удлиненные в одном векторе. Их длина может быть больше толщины в сотни и тысячи раз.

У представителей растительного мира зрелые частицы обладают постоянными очертаниями благодаря клеточной стенке, которая выполняет опорную функцию.

Форма животных клеток

Представители фауны состоят из клеток различного облика:

  • шарообразных;
  • цилиндрических;
  • звездчатых;
  • волокнообразных;
  • и многих других.

Фактором, определяющим фигуру функциональной частицы, является ее назначение.

В животном организме различают 4 вида тканей — сходных по строению групп клеток и межклеточного вещества:

  1. Эпителиальная ткань, главной задачей которой является защита. Элементы эпителия характеризуются малым количеством межклеточного пространства, большой скоростью деления и отличными регенерирующими свойствами. Эпителиальные элементы бывают плоские, кубические, призматические и цилиндрические.
  2. Мышечная ткань, основное предназначение которой заключается в ответной реакции на раздражение от нервной ткани (пространственное перемещение организма или сокращения органов в организме). Клетки мышц удлиненные, могут менять вид.
  3. Нервная ткань способна обеспечивать взаимодействие живых организмов с окружающей средой, а также играет регулятивную роль во всех внутренних процессах. Составляющими элементами этой ткани являются нейроны, имеющие различные формы: звездчатые, шаровидные, пирамидные, грушевидные, веретенообразные.
  4. Соединительная ткань связывает органы живого организма между собой и выполняет питательную, защитную и опорную функцию. К данному типу относятся кровь, лимфа, костная, хрящевая и жировая ткань. Структурно-функциональные единицы в этом случае также отличаются по внешности, к примеру, эритроциты выглядят, как диск; остеоциты подобны плоскому овалу с отростками; хондрома — полигональная и т.д.

Почему клетки разнообразны по размерам

Большинство многоклеточных организмов имеют в своем составе клетки размером 10–100 микрометра. Величина наиболее мелких структурных единиц достигает 2–4 мкм.

Размеры растительных клеток зависят от тургора и величины вакуолей. К примеру, мякоть арбуза и цитрусовых состоит из больших клеток, которые заметны даже невооруженным глазом.

Величина структурно-функциональных компонентов у животных имеет прямую зависимость с функцией, которую она выполняет. Допустим, эритроциты транспортируют кислород — это довольно простая задача. Лейкоциты отвечают за более сложные процессы — борьба с чужеродными частицами (инфекциями и пр.). Этим обусловлена разница в размерах: лейкоциты достигают 4–20 мкм, а эритроциты — 7–8 мкм.

Читайте также:  Как накрасить глаза красиво зеленого цвета

Размер клетки не зависит от габаритов тела. К примеру, элементарные компоненты лошадиной печени практически аналогичны составляющим печени мыши.

Какой формы и размера бывают клетки у человека

В организме человека содержится около 30 трлн. клеток. Они отличаются многообразием форм, величин и продолжительности существования. Эти характеристики находятся в прямой зависимости от выполняемого структурной единицей функционала.

К примеру, у нейронов имеются аксоны, служащие передатчиком нервных сигналов. Лейкоциты обладают гибкой мембраной, которая позволяет им становится более плоскими для прохождения сквозь тонкие капиллярные поры. У сперматозоидов существует хвост, способствующий самостоятельному движению. Сокращения мышечных клеток позволяют им изменять длину.

Функциональные свойства определяют клеточную форму:

  • яйцеклетки имеют форму овала или круга;
  • эритроциты дискообразные;
  • клетки мышц подобны волокну;
  • цилиндрической и кубической формой обладают эпителиальные ткани;
  • нейроны похожи на звезды;
  • также существуют яйцевидные, спиральные, призматические и палочкообразные формы.

Эритроциты имеют вид вогнутого с двух сторон диска. Нейроны обладают одним длинным и несколькими короткими отростками. Жировые клетки округлые, а мышечные — волокнообразные.

Величина человеческих клеток варьируется от 7 микрометров (лимфоциты) до 500 микрометров (яйцеклетка, гладкие миоциты).

Клетки бактерий, в чем особенности

Главной отличительной особенностью бактериальной клетки является отсутствие ядра. Следовательно, она является прокариотом, заполненной густой неподвижной цитоплазмой с ферментами и запасом питательных элементов. Ядерное вещество распределено в цитоплазме.

В структуре бактерии имеется клеточная стенка. Ее назначение — защищать микроорганизм, а также придать ей постоянную форму.

В отличие от растительной и животной клетки, через клеточную оболочку бактерии в нее могут проникать питательные элементы, а также выходить продукты обмена веществ. Нередки случаи образования дополнительного защитного слоя слизи поверх оболочки. Такая капсула предотвращает высыхание бактерии.

Передвижение одноклеточных микроорганизмов осуществляется с помощью жгутиков или ворсинок, расположенных на их поверхности. Количество и длина таких приспособлений может отличаться.

Наиболее частая форма рассматриваемых микроорганизмов — палочки толщиной в 0,5–1 микрометр и длиной в 2–3 микрометра. В природе существуют также бактерии-гиганты. Их длина может достигать 100 микрометров.

Работы любой сложности

Квалифицированная помощь от опытных авторов

Источник

ПОЧЕМУ МИР РАЗНОЦВЕТНЫЙ

Кандидат химических наук О. БЕЛОКОНЕВА.

Представьте, что вы стоите на залитом солнцем лугу. Сколько вокруг ярких красок: зелёная трава, жёлтые одуванчики, красная земляника, сиренево-синие колокольчики! Но мир ярок и красочен только днём, в сумерках все предметы становятся одинаково серыми, а ночью и вовсе невидимыми. Именно свет позволяет увидеть окружающий мир во всём его разноцветном великолепии.

Главный источник света на Земле — Солнце, громадный раскалённый шар, в глубинах которого непрерывно идут ядерные реакции. Часть энергии этих реакций Солнце посылает нам в виде света.

Что же такое свет? Учёные спорили об этом на протяжении столетий. Одни считали, что свет — поток частиц. Другие проводили опыты, из которых с очевидностью следовало: свет ведёт себя как волна. Правы оказались и те и другие. Свет — это электромагнитное излучение, которое можно представить как бегущую волну. Волна создаётся колебаниями электрического и магнитного полей. Чем выше частота колебаний, тем большую энергию несёт излучение. И в то же время излучение можно рассматривать как поток частиц — фотонов. Пока нам важнее, что свет — это волна, хотя в конце концов придётся вспомнить и о фотонах.

Человеческий глаз (к сожалению, а может быть, и к счастью) способен воспринимать электромагнитное излучение только в очень узком диапазоне длин волн, от 380 до 740 нанометров. Этот видимый свет излучает фотосфера — относительно тонкая (менее 300км толщиной) оболочка Солнца. Если разложить «белый» солнечный свет по длинам волн, получится видимый спектр — хорошо известная всем радуга, в которой волны разной длины воспринимаются нами как разные цвета: от красного (620—740 нм) до фиолетового (380—450 нм). Излучение с длиной волны больше 740 нм (инфракрасный) и меньше 380—400 нм (ультрафиолетовый) для человеческого глаза невидимо. В сетчатке глаза есть специальные клетки — рецепторы, отвечающие за восприятие цвета. Они имеют коническую форму, поэтому их называют колбочками. У человека три типа колбочек: одни лучше всего воспринимают свет в сине-фиолетовой области, другие — в жёлто-зелёной, третьи — в красной.

Читайте также:  Костяника ягода какого цвета

Что же определяет цвет окружающих нас вещей? Для того чтобы наш глаз увидел какой-либо предмет, нужно, чтобы свет сначала попал на этот предмет, а уже затем на сетчатку. Мы видим предметы, потому что они отражают свет, и этот отражённый свет, пройдя через зрачок и хрусталик, попадает на сетчатку. Свет, поглощённый предметом, глаз, естественно, увидеть не может. Сажа, например, поглощает почти всё излучение и кажется нам чёрной. Снег, напротив, равномерно отражает почти весь падающий на него свет и потому выглядит белым. А что будет, если солнечный свет упадёт на выкрашенную синей краской стену? От неё отразятся только синие лучи, а остальные будут поглощены. Поэтому мы и воспринимаем цвет стены как синий, ведь у поглощённых лучей просто нет шанса попасть на сетчатку глаза.

Разные предметы, в зависимости от того, из какого вещества они сделаны (или какой краской покрашены), поглощают свет по-разному. Когда мы говорим: «Мячик красный», то имеем в виду, что отражённый от его поверхности свет воздействует только на те рецепторы сетчатки глаза, которые чувствительны к красному цвету. А это значит, что краска на поверхности мячика поглощает все световые лучи, кроме красных. Предмет сам по себе не имеет никакого цвета, цвет возникает при отражении от него электромагнитных волн видимого диапазона. Если вас попросили отгадать, какого цвета бумажка лежит в запечатанном чёрном конверте, вы нисколько не погрешите против истины, если ответите: «Никакого!». И если красную поверхность осветить зелёным светом, то она покажется чёрной, потому что зелёный свет не содержит лучей, отвечающих красному цвету. Чаще всего вещество поглощает излучение в разных частях видимого спектра. Молекула хлорофилла, например, поглощает свет в красной и голубой области, а отражённые волны дают зелёный цвет. Благодаря этому мы можем любоваться зеленью лесов и трав.

Почему одни вещества поглощают зелёный свет, а другие — красный? Это определяется структурой молекул, из которых вещество состоит. Взаимодействие вещества со световым излучением происходит таким образом, что за один приём одна молекула «заглатывает» только одну порцию излучения, иначе говоря, один квант света или фотон (вот нам и пригодилось представление о свете как о потоке частиц!). Энергия фотона напрямую связана с частотой излучения (чем выше энергия — тем больше частота). Поглотив фотон, молекула переходит на более высокий энергетический уровень. Энергия молекулы повышается не плавно, а скачком. Поэтому молекула поглощает не любые электромагнитные волны, а только те, которые подходят ей по величине «порции».

Вот и получается, что ни один предмет не окрашен сам по себе. Цвет возникает из выборочного поглощения веществом видимого света. А поскольку способных к поглощению веществ — и природных, и созданных химиками — в нашем мире великое множество, мир под Солнцем расцвечен яркими красками.

Частота колебаний ν, длина волны света λ и скорость света c связаны между собой простой формулой:

Cкорость света в вакууме постоянна (300млнм/с).

Длину волны света принято измерять в нанометрах.

1 нанометр (нм) — единица измерения длины, равная одной миллиардной доле метра (10 -9 м).

В одном миллиметре содержится миллион нанометров.

Частоту колебаний измеряют в герцах (Гц). 1 Гц — это одно колебание в секунду.

Источник