молбио 8 сроп. Группа 108б Молекулярная биология клетки
 Скачать 343.7 Kb.
|
|
Молекулярная биология клетки Выполнил:Сеильбай Жансен Группа: 108б Молекулярная биология клетки Молекулы ДНК (дезоксирибонуклеиновой кислоты) - это самые крупныебиополимеры, их мономером является нуклеотид. Он состоит из остатковтрех веществ: азотистого основания, углевода дезоксирибозы и фосфорнойкислоты. Известны четыре нуклеотида, участвующие в образовании молекулы ДНК.Они отличаются друг от друга азотистыми основаниями.Два азотистых основания цитозин и тимин - производные пиримидина. Аденин и гуанин - относят к производным пурина. В названии каждого нуклеотида отражено название азотистого основания. Различают нуклеотиды: цитидиловый (Ц), тимидиловый (Т), адениловый (А), гуаниловый (Г). Согласно модели ДНК, предложенной Дж. Уотсоном и Ф. Криком (1953 г.), молекула ДНК представляет собой две спирально обвивающие друг друга нити. Обе нити вместе закручены вокруг общей оси. Две нити молекулы удерживаютсярядом водородными связями, которые возникают между их комплементарнымиазотистыми основаниями. Аденин комплементарен тимину, а гуанин - цитозину.Между аденином и тимином возникают две водородные связи, между гуанином ицитозином - три.ДНК находится в ядре, где она вместе с белками образует линейныеструктуры - хромосомы. Хромосомы хорошо видны при микроскопировании в периодделения ядра; в интерфазе они деспирализованы.ДНК имеется в митохондриях и пластидах (хлоропластах и лейкопластах), гдеих молекулы образуют кольцевые структуры. В клетках доядерных организмов такжеприсутствует кольцевая ДНК.ДНК способна к самоудвоению (редупликации). Это имеет место в определенном периоде жизненного цикла клетки, называемом синтетическим. Редупликация позволяет сохранить постоянство структуры ДНК. Если под воздействием различных факторов в процессе репликации в молекуле ДНК происходят изменения в числе, порядке следования нуклеотидов, то возникают мутации. Основная функция ДНК - хранение наследственной информации, заключенной в последовательности нуклеотидов, образующих ее молекулу, и передача этой информации дочерним клеткам. Возможность передачи наследственнойинформации от клетки к клетке обеспечивается способностью хромосом к разделению на хроматиды с последующей редупликацией молекулы ДНК. В ДНК заключена вся информация о структуре и деятельности клеток, о признаках каждой клетки и организма в целом. Эта информация называется генетической. В молекуле ДНК закодирована генетическая информация о последовательности аминокислот в молекуле белка. Участок ДНК, несущий информацию об одной полипептидной цепи, называется геном. Передача иреализация информации осуществляется в клетке при участии рибонуклеиновыхкислот. РИБОНУКЛЕИНОВАЯ КИСЛОТА Рибонуклеиновые кислоты бывают нескольких видов. Есть рибосомальная,транспортная и информационная РНК. Нуклеотид РНК состоит из одного изазотистых оснований (аденина, гуанина, цитозина и урацила), углевода - рибозы иостатка фосфорной кислоты. Молекулы РНК - одноцепочковые. Рибосомальная РНК (р-РНК) в соединении с белком входит в состав рибосом. Р-РНК составляет 80% от всей РНК в клетке. На рибосомах идет синтез белка. Информационная РНК (и-РНК) составляет от 1 до 10% от всей РНК в клетке. По строению и-РНК комплементарна участку молекулы ДНК, несущему информацию о синтезе определенного белка. Длина и-РНК зависит от длины участка ДНК, с которого считывали информацию. И-РНК переносит информацию о синтезе белка из ядра в цитоплазму.Транспортная РНК (т-РНК) составляет около 10% всей РНК Она имееткороткую цепь нуклеотидов и находится в цитоплазме. Т—РНК присоединяетопределенные аминокислоты и подвозит их к месту синтеза белка к рибосомам. Т-РНК имеет форму трилистника. На одном конце находится триплет нуклеотидов(антикодон), кодирующий определенную аминокислоту. На другом конце имеетсятриплет нуклеотидов, к которому присоединяется аминокислота. При комплементарности триплета т-РНК (антикодона) и триплета и-РНК(кодона), аминокислота занимает определенное место в молекуле белка РНК находится в ядрышке, в цитоплазме, в рибосомах, в митохондриях и пластидах. В природе есть еще один вид РНК. Это вирусная РНК. У одних вирусов она выполняет функцию хранения и передачи наследственной информации. У других вирусов эту функцию выполняет вирусная ДНК. Структура и функции основных компонентов клетки. Теоретической базой цитологии является клеточная теория. Клеточная теория была сформулирована в 1838 году Т. Шванном, хотя первые два положения клеточной теории принадлежат М. Шлейдену, который занимался изучением клеток растений. Т. Шванн - известный специалист по строению клеток животных в 1838 году, опираясь на данные работ М. Шлейдена и результаты своих собственных исследований, сделал следующие выводы: Клетка это наименьшая структурная единица живых организмов. Клетки образуются в результате деятельности живых организмов. Клетки животных и растений имеют больше сходств, чем различий. Клетки многоклеточных организмов связаны между собой структурно и функционально. Дальнейшее изучение строения и жизнедеятельности позволило узнать о ней много нового. Этому способствовало совершенство микроскопической техники, методов исследования и приход в цитологию многих талантливых исследователей. Было детально изучено строение ядра, проведен цитологический анализ таких важнейших биологических процессов как митоз, мейоз, оплодотворение. Стало известной микроструктура самой клетки. Были открыты и описаны органоиды клетки. Программа цитологических исследований 20 века поставила задачу выяснить и точнее разграничить свойства клетки. Отсюда особое внимание стало уделяться изучению химического состава клетки и механизма поглощения клеткой веществ окружающей средой. Все эти исследования позволили умножить и расширить положения клеточной теории, основные постулаты которой в настоящее время выглядят следующим образом: Клетка - основная и структурная единица всех живых организмов Клетки образуются только из клеток в результате деления. Клетки всех организмов сходны по своему строению, химическому составу, основным физиологическим функциям. Клетки многоклеточных организмов образуют единый функциональный комплекс. Клетки всех живых существ на земле можно поделить на два принципиально разных типа: ядерные (эукариотические) и безъядерные (прокариотические). Прокариотические клетки - самые древние на нашей планете, это клетки бактерий и синезеленых водорослей. Для них характерны следующие черты: Отсутствие ядра. Наличие ДНК кольцевого вида. Многократное повторение одинаковых генов в ДНК. Отсутствие самоделящихся органелл клетки: центриолей, митохондрий, пластид. Деление клетки путем амитоза (прямого деления). Из эукариотических клеток образованы организмы растений, грибов и животных. Они появились позднее прокариот. Для них характерны такие признаки как: Наличие ядра, где всегда находятся молекулы ДНК. Некоторые клетки вторично утрачивают ядро (эритроциты млекопитающих и тромбоциты). ДНК всегда в виде одной или нескольких нитей, незамкнутых на концах. Гены в каждой молекуле ДНК, как правило, не повторяются. В клетках всегда имеются самоделящиеся органеллы, обладающие собственными молекулами ДНК: центриоли, митохондрии, пластиды. Последние встречаются только в растительных клетках. Деление клетки путем митоза (непрямого деления), в результате которого все гены равномерно распределяются между новыми клетками. Эукариотические клетки в десятки и сотни раз крупнее прокариотических. Рассмотрим более подробно строение эукариотической клетки. Клетка имеет мембрану, цитоплазму и ядро. Мембрана - органелла клетки, имеющая четырехслойное строение. Наружный и внутренний слои белковые. Между ними лежат два слоя из жироподобных веществ - липоидов. Один из концов молекулы липоида имеет хорошо выраженные гидрофобные свойства. В мембране все липоиды расположены так, что своими гидрофобными концами каждый слой сориентирован в противоположную сторону от другого. В разных местах клеточной мембраны встроены особые крупные молекулы белков, которые занимают всю ее толщину. Мембраны многих клеток снаружи покрываются дополнительными защитными оболочками, состоящими либо из углеводов (например, из целлюлозы в растительных клетках), либо из сложных веществ - глюкопротеидов (пелликула инфузорий и жгутиконосцев). Здоровье клетки, длительность ее жизни во многом зависят от состояния мембраны Полная проницаемость для воды. Мембрана всегда пропускает воду внутрь клетки или наружу, в зависимости от того, где концентрация воды больше. Такое движение вещества из области высокой его концентрации в область более низкой называется диффузией. Диффузия вещества не требует затрат энергии. Избирательная проводимость растворенных веществ: Отрицательно заряженные частицы быстрее и легче проникают через мембрану. Вещества растворимые в жирах легче проникают через мембрану, чем вещества растворимые в воде. Мелкие молекулы легче проникают через мембрану, чем крупные. Функции мембран: Фагоцитоз - захват ложноножками твердых частичек пищи. В результате образуется пищеварительная вакуоль, плавающая в цитоплазме. Пиноцитоз - поглощение растворенных веществ. Защитная. Мембрана защищает клетку от проникновения в нее чужеродных, опасных веществ. Дыхательная. Через мембрану в клетку поступает кислород, а выделяется углекислый газ. Гомеостатическая. Гомеостаз - это способность поддерживать относительно постоянным свой состав. Благодаря своим свойствам (избирательному поглощению веществ и активному транспорту) мембрана обеспечивает клетке постоянство своего состава. Интегративная. Клетки контактируют между собой при помощи мембран. Через мембрану одна клетка может передавать различную информацию другой клетке. Эта информация может передаваться как при помощи электрических импульсов, так и при помощи химических веществ (гормонов, медиаторов). Цитоплазма - клеточный сок, клеточная жидкость. Содержит воду, растворенные в ней неорганические и органические вещества, а также различные обособленные структуры, называемые органеллами: Рибосомы - органеллы клетки, состоящие из двух частиц крупной и мелкой. Каждая частица образована белками и рибосомальной РНК. Рибосомы осуществляют синтез белка. Синтезируются в ядре. Эндоплазматическая сеть (ЭПС) - мембранная органелла клетки, представляющая многочисленные каналы и полости из мембран, по структуре сходной с мембраной клетки. По строению и функциям делится на два типа: шероховатая ЭПС - содержит на поверхности рибосомы и является местом синтеза белков; гладкая ЭПС - не содержит рибосом, является местом синтеза углеводов, липоидов и жиров. Снаружи ЭПС контактирует с мембраной клетки, внутри - с мембраной ядра. Аппарат Гольджи - по расположению является участком эндоплазматической сети. Имеет мембранную структуру. Выглядит как скопление многочисленных мешочков, полостей, вакуолей. Выполняет множество функций: Доводит белки до окончательной рабочей формы, некоторые белки в крупные белковые комплексы, присоединяет к некоторым белкам необходимые ионы металлов. Образует мембранные пузырьки, которые, покидая комплекс Гольджи либо реставрируют клеточную мембрану, либо превращаются в лизосомы. Лизосомы - мембранные органеллы клетки, представляющие микроскопические пузырьки, наполненные пищеварительными ферментами. Выполняют пищеварительную и защитную функции. Могут слипаться с пищеварительной вакуолью, изливая в нее пищеварительные ферменты. При контакте клетки с чужеродным веществом или с чужой клеткой лизосомы слипаются с клеточной мембраной, выделяя свои ферменты во вне клетки. Ферменты лизосом могут также принимать участие в запрограммированной смерти собственной клетки Митохондрии - мембранные самоделящиеся органеллы. Образованы двумя слоями мембран: наружной гладкой и внутренней, имеющей многочисленные выросты внутрь митохондрии. Такие выросты внутренней мембраны называются кристами. В них протекает процесс окисления молочной кислоты, в результате которого выделяется энергия, запасаемая в виде АТФ (окислительное фосфорилирование). Следовательно, важнейшая функция митохондрий - энергетическая. Митохондрии имеют собственные молекулы ДНК, которые по строению не отличаются от ДНК бактерий. Размножаются митохондрии, как и бактерии, прямым делением. Пластиды - мембранные самоделящиеся органеллы клеток. В отличие от всех органелл, рассмотренных выше, пластиды встречаются только в растительных клетках. По строению напоминают митохондрии: образованы двумя мембранами наружной гладкой и внутренней, образующей многочисленные плоские выросты - тилакоиды. Все тилакоиды расположены стопками наподобие стопок монет. Каждая стопка называется граной. Между гранами находится внутренняя жидкость пластида называемая стромой . В ней находится собственная ДНК, строением напоминающая бактериальную. Размножаются пластиды подобно бактериям прямым делением. Центриоли - самоделящиеся органеллы клеток животных и некоторых низших растений. Каждая центриоль состоит из короткого полого цилиндра, стенки которого образованы микротрубочками, расположенными вдоль оси цилиндра. Центриоли содержат белки и небольшое количество РНК. В клетке имеется две пары центриолей. Спасибо за внимание!!! |