Живі системи – системи відкрито-незрівноважені

Історія вивчення клітинної будови почалася з винаходу в XVII ст. збільшуваного скла. В той час стихійно почали виникати гуртки мікроскопістів. По всій Європі гуртувалися допитливі, котрі прагнули збагнути, як улаштований світ. 16 квітня 1663 р. молодий англійський учений Р. Гук показав на авторитетному зібранні, який вигляд має тонесенький зріз кори дуба: кора, виявляється, не однорідна, а складається з малесеньких комірок, схожих на бджолині стільники. Гук не розібрався в тому, що являють собою ті стільники, однак він став першим, хто відкрив клітину – структурну одиницю, з якої побудоване все живе. Клітину, але не клітинну будову! Учені виявляли різні мікроскопічні структури, нині відомі як клітини, але об’єднати всі ці знання в одне цілі спромігся в 1838-1839 рр. німець Т. Шванн за допомогою праць свого друга М.Я. Шлейдена. Отож, Т. Шванн і М.Я Шлейден сформулювали два положення клітинної теорії:

Клітина – одиниця будови й життєдіяльності всіх організмів;

Все живе складається з клітин, і поза клітиною життя немає.

А в 1858 р. теж німець Р. Віхров доповнив клітинну теорію третім положенням:

Будь-яка клітина – з клітин.

Якщо ви подивитесь у мікроскоп на здерту з цибулини шкурку, то побачите клітину в її, так би мовити, хрестоматійному вигляді. Перепоною між умістом клітини та довкіллям і водночас постійно відчиненими в нього дверима є мембрана. Клітинна мембрана являє собою двошаровий утвір із молекул жироподібних речовин – ліпідів. Окрім зовнішньої мембрани, в клітині є ще доволі складна система внутрішніх мембран, які мають форму пухирців, трубочок, тунелів, пов’язаних між собою. Таку систему називають ендоплазматичною сіткою. На частині внутрішніх мембран розташовані крихітні тільця – рибосоми. То «цехи», де синтезується білок. Мембрани є напівпроникними структурами: крізь дуже вузькі пори можуть проходити вода й невеликі молекули або окремі йони. Всередині клітини зберігається низька концентрація йонів натрію й висока – калію: через їх переміщення в тваринних клітинах діє натрієво-калієвий насос, що транспортує потрібні речовини. Ферменти – це теж білки, в яких є ділянки, котрі прискорюють реакцію, й такі, що регулюють її. В клітині для вивільнення енергії існують спеціальні силові станції: хлоропласти – в рослин, мітохондрії – у тварин і рослин. Рослини перетворюють світлову енергію на хімічну, яка «осідає» у відповідних хімічних зв’язках органічних молекул. Цю енергію й використовує тваринна клітина, відтак усе живе на Землі залежить від рослин. Тому рослини називають первинними продуцентами. Органічні речовини утворюються в хлоропластах із вуглекислого газу і води. Провідна роль тут належить хлорофілу – пігменту зеленого кольору. Поглинувши частину світла, його молекула передавши енергію хімічному процесові, відновлює себе. При цьому, утворюються органічні речовини, й процес цей називається фотосинтезом. Щодо до мітохондрій то здебільшого – це тільця – круглі або паличкоподібні. Внутрішня мембрана мітохондрій утворює численні випинання – крісти. Саме в них і відбувається дихальний процес. Унаслідок дихального процесу у мітохондріях синтезується аденозинтрифосфорна кислота (АТФ) що нагромаджує у своїх зв’язках багато вільної енергії. Процес енергозабезпечення клітини однаковий у всіх організмів. За тим – закон єдності фізико-хімічного складу живого,який сформулював В.І. Вернадський: усе живе побудоване з одних і тих самих атомів і органічних молекул, і переважна більшість хімічних реакцій, які відбуваються в клітині, однакова для всіх живих істот – від бактерій до людини.