Положения клеточной теории Шлейдена-Шванна

1.Все животные и растения состоят из клеток.

2.Растут и развиваются растения и животные путём возникновения новых клеток.

3.Клетка является самой маленькой единицей живого, а целый организм — это совокупность клеток.

Немецкий биолог Рудольф Вирхов спустя 20 лет внес очень важное дополнение в клеточную теорию. Он доказал, что количество клеток в организме увеличивается в результате клеточного деления, т.е. клетка происходит только от клетки.

Современное состояние клеточной теории:

1. Клетка – элементарная единица всех существующих биосистем.

2. Клетки возникают из клеток путем митоза, т. о. митоз есть универсальный способ клеткообразования у всех организмов на земле.

3. Все клетки у всех имеющихся в природе организмов являются гомологичными образованиями, т. к. для них характерен единый план строения и путь образования.

4. Важным доказательством гомологичности клеток является принципиальное сходство в них метаболических, энергетических процессов, а также информационной взаимодействие, в частности и генетического кода. Генетический код универсален.

5. Клетка является важным этапом в развитии биологических систем из небиологических компонентов, от неживого к живому.

6.Клетки обладают важным свойством – способностью к многоклеточности, что служит основой для возникновения организменного уровня организации.

7. В процессе фило- и онтогенеза клетки гомологичны, но постепенно перестают быть аналогичными, следствием чего является дифференциация и специализация клеток.

8. Дифференциация и специализация клеточных структур это один из основных механизмов индивидуального развития биосистем, в т. ч. организма.

9. Несмотря на дифференциацию и специализацию клеток многоклеточный организм представляет собой сложноорганизованную интегрированную систему, состоящую из функционирующих и взаимодействующих между собой клеток.

10. Организм не представляет собой простую сумму клеток, а их единство в целом. Свойства организма не объясняются свойствами составляющих его клеток.

11.В жизнедеятельности клеток принимают участие ядро и цитоплазма. Но в жизни клеток очень важная роль принадлежит компартментации ее содержимого.

12.Разнокачественные клетки в организме образуют структурно-функциональные единицы органов и тканей, выполняющих органные и тканевые функции.

13. В генетическом аппарате клетки находятся единицы наследственности (гены).

14.Существование в природе вирусов подтверждают универсальность клеточного строения организма, т. к. вирусы неспособны к самостоятельному функционированию, они ведут паразитический образ жизни.

15. Изучение общей ультраструктурной организации клеток и ее процессов, а также закономерностей клеткообразования, взаимодействия между клетками, клеточного гомеостаза существенно укрепило значение клеточной теории.

Вопрос 4 (Каков химический состав клетки):

Наибольшее количество приходится на кислород, углерод, водород и азот. Данные элементы называют основными или биогенными. На их долю приходится 95 % массы клеток, причем их относительное содержание гораздо больше, чем в земной коре. Для жизнедеятельности клеток также важны кальций, фосфор, сера, калий, хлор, натрий, магний, йод и железо. Их содержание в клетке исчисляется десятыми и сотыми долями процента. Перечисленные вещества называют макроэлементами.

Другие химические элементы: медь, марганец, молибден, кобальт, цинк, бор, фтор, хром, селен, алюминий, йод, железо, кремний — содержатся в исключительно малых количествах (менее 0,01 % массы клеток). Они образуют группу микроэлементов.

Органические вещества – это вещества органического происхождения, которые содержатся в клетке и играют очень важную роль в её жизнедеятельности, а также в жизнедеятельности все организма в целом. К органически веществам относятся:

Белки

Жиры

Углеводы

Нуклеиновые кислоты

Вопрос 5 (Как устроены про- и эукариотические клетки?):

Прокариоты: носитель информации – ДНК (кольцевая), нуклеоид. Нет гистонов, обеспечивающих нуклеосомную организацию хроматина. Нет органелл клетки, имеются лишь мелкие рибосомы, клеточная стенка - муреин.

Эукариоты: имеются ядра с оболочкой. Ядерные ДНК заключены в хромосомы. В цитоплазме есть оргоноиды.

Вопрос 6 (Какова организация универсальной биологической мембраны? Какие модели этой мембраны вам известны?):

Клеточная стенка, если таковая у клетки имеется (обычно есть у растительных клеток), покрывает клеточную мембрану.

Клеточная мембрана представляет собой двойной слой (бислой) молекул класса липидов, большинство из которых представляет собой так называемые сложные липиды — фосфолипиды. Молекулы липидов имеют гидрофильную («головка») и гидрофобную («хвост») часть. При образовании мембран гидрофобные участки молекул оказываются обращены внутрь, а гидрофильные — наружу. Мембраны — структуры инвариабельные, весьма сходные у разных организмов. Некоторое исключение составляют, пожалуй, археи, у которых мембраны образованы глицерином и терпеноидными спиртами. Толщина мембраны составляет 7—8 нм.

Биологическая мембрана включает и различные белки: интегральные (пронизывающие мембрану насквозь), полуинтегральные (погруженные одним концом во внешний или внутренний липидный слой), поверхностные (расположенные на внешней или прилегающие к внутренней сторонам мембраны). Некоторые белки являются точками контакта клеточной мембраны с цитоскелетом внутри клетки, и клеточной стенкой (если она есть) снаружи. Некоторые из интегральных белков выполняют функцию ионных каналов, различных транспортеров и рецепторов.

Рис. Молекулярная организация биологической мембраны:

1 — бимолекулярный слой липидов, 2 — белки

Модели клеточной мембраны:

а) сэндвича (бутербродная)
б) ковровая
в) жидкостно-мозаичная (динамическая) - современная:

Вопрос 7 (то такое органеллы и включения? Какова их роль в клетке?):

Органоиды и включения. Включения - относительно непостоянные компоненты цитоплазмы. ( среди них выделяют: 1) запасные питательные вещества, которые используются са­мой клеткой в периоды недостаточного поступления питатель­ных веществ извне (при клеточном голоде), — капли жира, гранулы крахмала или гликогена; 2) продукты, которые подлежат выделению из клетки, напри­мер, гранулы зрелого секрета в секреторных клетках (молоко в лактоцитах молочных желез); 3) балластные вещества некоторых клеток, которые не выпол­няют какой-либо конкретной функции (некоторые пигменты, например, липофусцин стареющих клеток). Органоиды (органеллы). классификации: I. общего назначения (присутствуют в каждой клетке) - ЭПС, аппарат Гольджи и др. специального назначения - присутствуют только в клетках определенного типа. II. по наличю мембраны: немембранные - рибосомы, клеточный центр, микробрубочки. мембранные: а) одномембранные - ЭПС, аппарат Гольджи, лизосомы, пероксисомы. б) двумембранные - митохондрии, пластиды (хлоропласты, хромопласты, лейклпласты). Строение и функции органоидов: 1.Эндоплазматическая сеть, эндоплазматический ретикулум (ЭПС, ЭПР) система канальцев и полостей, пронизывающая всю цитоплазму. различают: -шероховатую (гранулярную), с расположенными на мембранах рибосомами. Функция: биосинтез белка. -гладкую (агранулярную) - лишенную рибосом. Функция: биосинтез углеводов, липидов). Еще одна функция ЭПС - компартментация цитоплазмы клетки (т.е. разделение цитрплазмы на "отделы", в которых протекают разнонаправленные реакции (не могут осуществляться в "общем объеме" клетки одновременно). 2. Аппарат Гольджи (пластинчатый комплекс) ограниченные мембранами полости с отходящими от них трубочками и расположенными на их концах пузырьками. функции: 1) сортировка, накопление и выведение секреторных продуктов; 2) завершение посттрансляционной модификации белков ( гликозилирование , сульфатирование и т.д.); 3) накопление молекул липидов и образование липопротеидов ; 4) образование лизосом ; 5) синтез полисахаридов для образования гликопротеидов, восков, камеди, слизей, веществ матрикса клеточных стенок растений (гемицеллюлоза, пектины) и т.п. 6) формирование клеточной пластинки после деления ядра в растительных клетках; 7) участие в формировании акросомы ; 8) формирование сократимых вакуолей простейших.

3. Лизосомы - пузырьки, имеют одномембранную оболочку, которая снаружи иногда бывает покрыта волокнистым белковым слоем. Содержат набор ферментов (кислых гидролаз), которые осуществляют при низких значениях рН гидролитическое (в присутствии воды) расщепление веществ (нуклеиновых кислот, белков, жиров, углеводов). Основная функция — внутриклеточное переваривание различных химических соединений и клеточных структур.

Выделяют первичные (неактивные) и вторичные лизосомы (в них протекает процесс переваривания). Вторичные лизосомы образуются из первичных. Они подразделяются на гетеролизосомы и аутолизосомы.

В гетеролизосомах (или фаголизосомах) протекает процесс переваривания материала, который поступает в клетку извне путем активного транспорта (пиноцитоза и фагоцитоза).

В аутолизосомах (или цитолизосомах) подвергаются разрушению собственные клеточные структуры, которые завершили свою жизнь.

Вторичные лизосомы, которые уже перестали переваривать материал, называются остаточными тельцами. В них нет гидролаз, содержится непереваренный материал.

При нарушении целостности мембраны лизосом или при заболевании клетки гидролазы поступают внутрь клетки из лизосом и осуществляют ее самопереваривание (автолиз). Этот же процесс лежит в основе процесса естественной гибели всех клеток (апоптоза).

4. Пероксисомы - обязательная органелла эукариотической клетки, ограниченная мембраной, содержащая большое количество ферментов, катализирующих окислительно-восстановительные реакции (оксидазы D-аминокислот, уратоксидазы и каталазы).

Набор функций пероксисом различается в клетках разных типов. Среди них:

окисление жирных кислот, фотодыхание, разрушение токсичных соединений, синтез желчных кислот, холестерина, а также эфиросодержащих липидов, построение миелиновой оболочки нервных волокон, метаболизме фитановой кислоты и т. д.

Наряду с митохондриями пероксисомы являются главными потребителями O2 в клетке.

В пероксисоме обычно присутствуют ферменты, использующие молекулярный кислород для отщепления атомов водорода от некоторых органических субстратов (R) с образованием перекиси водорода (H2O2). Каталаза использует образующуюся H2O2 для окисления множества субстратов — например, фенолов, муравьиной кислоты, формальдегида и этанола. Этот тип окислительных реакций особенно важен в клетках печени и почек, пероксисомы которых обезвреживают множество ядовитых веществ, попадающих в кровоток. Почти половина поступающего в организм человека этанола окисляется до ацетальдегида этим способом.

5. Митохондрии

Митохондрия имеет две мембраны: наружную (гладкую) и внутреннюю (образующую выросты — кристы.

У митохондрий внутренним содержимым является матрике — коллоидное вещество, в котором кроме ферментов содержатся: митохондриальная ДНК (митДНК) и митохондриальные рибосомы.

Функция: синтез молекул АТФ ("Запас энергии")

6. Рибосомы - плотные тельца, содержащие белок и рибонуклеиновую кислоту (РНК). Они являются местом синтеза белка.

7. Клеточный центр (центросома) - обычно состоит из 2-ух центриолей. При делении клетки центриоли расходятся к полюсам клетки, образуя нити веретена деления.

8. Ядро

- кариолемма (ядерная оболочка) двумембранная и позволяет веществам проходить между ядром и цитоплазмой благодаря своей пористой структуре (ядерные поры).

-кариоплазма (ядерный сок). Светлая, вязкая жидкость, которая находится под ядерной оболочкой и в которую погружены остальные ядерные структуры. Представляет собой внутреннюю среду ядра.

-ядрышко - сферическое тельце, изолированное или в группах, участвующее в образовании рибосом.

-хроматин (раскрученные хромосомы). состоит из длинных нитей ДНК, связанной с гистоновыми белками (H 1, 2A, 2B, 3, 4).

Вопрос 8 (В чём сходство и различие растительной и животной клетки?):

Общее в строении растительных и животных клеток: клетка живая, растет, делится. протекает обмен веществ.

И в растительных, и в животных клетках имеется ядро, цитоплазма, эндоплазматическая сеть, митохондрии, рибосомы, аппарат Гольджи.

Различия между растительными и животными клетками возникли из-за разных путей развития, питания, возможности самостоятельного движения у животных и относительной неподвижности растений.

Клеточная стенка у растений есть ( из целлюлозы )

у животных - нет. Клеточная стенка придает растениям дополнительную жесткость и защищает от потерь воды.

Вакуоль есть у растений, у животных - нет.

Хлоропласты есть только у растений, в которых образуются органические вещества из неорганических с поглощением энергии. Животные потребляют готовые органические вещества, которые получают с пищей.

Резервный полисахарид: у растений – крахмал, у животных – гликоген.

Вопрос 10 (Как организован наследственный материал у про- и эукариот?):

а) локализация (в прокариотической клетке – в цитоплазме, в эукариотической клетке – ядро и полуавтономные органоиды: митохондрии и пластиды),
б) характеристика
Геном в прокариотической клетке: 1 кольцевидная хромосома – нуклеоид, состоящая из молекулы ДНК (укладка в виде петель) и негистоновых белков, и фрагменты – плазмиды – внехромосомные генетические элементы.
Геном в эукариотической клетке – хромосомы, состоящие из молекулы ДНК и гистоновых белков.ü

Вопрос 11 (Что такое ген и какова его структура?):

Ген (от греч. génos — род, происхождение), элементарная единица наследственности, представляющая отрезок молекулы дезоксирибонуклеиновой кислоты — ДНК (у некоторых вирусов — рибонуклеиновой кислоты — РНК). Каждый Г. определяет строение одного из белков живой клетки и тем самым участвует в формировании признака или свойства организма.

Вопрос 12 (Что такое генетический код, его свойства?):

Генети́ческий код — свойственный всем живым организмам способ кодирования аминокислотной последовательности белков при помощи последовательности нуклеотидов.

Свойства генетического кода:
1. универсальность (принцип записи един для всех живых организмов)
2. триплетность (считываются три, рядом расположенные нуклеотида)
3. специфичность (1 триплет соответствует ТОЛЬКО ОДНОЙ аминокислоте)
4. вырожденность (избыточность) (1 аминокислота может кодироваться несколькими триплетами)
5. неперекрываемость (считывание происходит триплет за триплетом без "пробелов" и областей перекрывания, т.е. 1 нуклеотид НЕ может входить в состав двух триплетов).

Вопрос 13 (Характеристика этапов биосинтеза белка у про- и эукариот):