строение клетки. 2 ЛЕКЦИЯ. Лекция 2 Клетка элементарная живая система и основная структурнофункциональная единица всех живых организмов. Краткая история изучения клетки
 Скачать 176 Kb.
|
|
Лекция 2 Клетка — элементарная живая система и основная структурно-функциональная единица всех живых организмов. 1. Краткая история изучения клетки. 2.Химическая организация клетки. Органические и неорганические вещества клетки и живых организмов. 1.Краткая история изучения клетки. Клетка – элементарная единица живой системы. Специфические функции в клетке распределены между органоидами – внутриклеточными структурами. Несмотря на многообразие форм, клетки разных типов обладают поразительным сходством в своих главных структурных особенностях. Клеточная теория Началом изучения клетки можно считать 1665 год, когда английский учёный Роберт Гук впервые увидел в микроскоп на тонком срезе пробки мелкие ячейки; он назвал их клетками. По мере усовершенствования микроскопов появлялись все новые сведения о клеточном строении растительных и животных организмов. С приходом в науку о клетке физических и химических методов исследования было выявлено удивительное единство в строении клеток разных организмов, доказана неразрывная связь между их структурой и функцией (схема №1) Схема №1 Формирование представлений о клетке.  Основные положения клеточной теории Клетка – основная единица строения и развития всех живых организмов. Клетки всех одно- и многоклеточных организмов сходны по своему строению, химическому составу, основным проявлением жизнедеятельности и обмену веществ. Размножаются клетки путём деления. В многоклеточных организмах клетки специализированы по выполняемым функциям и образуют ткани. Из тканей состоят органы. В качестве подтверждения некоторых из приведенных выше положений клеточной теории назовем общие черты, характерные для животной и растительной клеток (таблица №1). Общие признаки растительной и животной клетки Единство структурных систем – цитоплазмы и ядра. Сходство процессов обмена веществ и энергии. Единство принципа наследственного кода. Универсальное мембранное строение. Единство химического состава. Сходство процесса деления клеток. Таблица №1 Отличительные признаки растительной и животной клетки
Значение теории: она доказывает единство происхождения всех живых организмов на Земле (рисунок1). Рисунок 1 Схема строения животной и растительной клеток  Таблица № 2 Клеточные органеллы, их строение и функции
Важным достижением биологической науки является формирование представлений о строении и жизнедеятельности клетки как структурной и функциональной единице организма. Наука, изучающая живую клетку во всех ее проявлениях, называется цитологией. Первые этапы развития цитологии, как области научного знания, были связаны с трудами Р. Гука, А. Левенгука, Т. Шванна, М. Шлейдена, Р. Вирхова, К.Бэра. Итогом их деятельности явилось формулирование и развитие основных положений клеточной теории. В процессах жизнедеятельности клетки принимают непосредственное участие разнообразные клеточные структуры. Цитоплазма обеспечивает деятельность всех клеточных структур как единой системы. Цитоплазматическая мембрана обеспечивает пропускную избирательность веществ в клетке и защищает ее от внешней среды. В цистернах Аппарата Гольджи накапливаются продукты синтеза и распада веществ, поступившие в клетку, а также вещества, которые выводятся из клетки. В лизосомах происходит расщепление веществ, попавших в клетку. 2.Химическая организация клетки. Органические и неорганические вещества клетки и живых организмов. Неорганических веществ намного больше, ведь неорганические вещества - это и вода, и минеральные вещества. Разумеется, наибольшая часть отдела под названием "неорганические вещества клетки" отводится воде - она составляет 40-98% от всего объема клетки. Вода в клетке выполняет множество важнейших функций: она обеспечивает упругость клетки, быстроту проходящих в ней химических реакций, перемещение поступивших веществ по клетке и их вывод. Кроме того, в воде растворяются многие вещества, она может участвовать в химических реакциях и именно на воде лежит ответственность за терморегуляцию всего организма, так как вода обладает неплохой теплопроводностью. Помимо воды, в неорганические вещества клетки входят и многие минеральные вещества, делящиеся на макроэлементы и микроэлементы. К макроэлементам относятся такие вещества, как железо, азот, калий, магний, натрий, сера, углерод, фосфор, кальций и многие другие. Микроэлементы - это, в большинстве своем, тяжелые металлы, такие, как бор, марганец, бром, медь, молибден, йод цинк. Также в организме есть и ультрамикроэлементы, среди которых золото, уран, ртуть, радий, селен и другие. Все неорганические вещества клетки играют собственную, важную роль. Так, азот участвует в великом множестве соединений - как белковых, так и небелковых, способствует образованию витаминов, аминокислот, пигментов. Кальций представляет собой антагонист калия, служит клеем для растительных клеток. Молибден улучшает устойчивость растений против грибков-паразитов, способствует ускорению синтеза белка. Железо участвует в процессе дыхания, входит в состав молекул гемоглобина. Медь отвечает за образование клеток крови, здоровье сердца и хороший аппетит. Бор отвечает за процесс роста, в особенности у растений. Калий обеспечивает коллоидные свойства цитоплазмы, образование белков и нормальную работу сердца. Натрий также обеспечивает правильный ритм сердечной деятельности. Сера участвует в образовании некоторых аминокислот. Фосфор участвует в образовании огромного количества незаменимых соединений, таких, как нуклеотиды, некоторые ферменты, АМФ, АТФ, АДФ. И только роль ультрамикроэлементов пока абсолютно неизвестна. Но одни только неорганические вещества клетки не смогли бы сделать ее полноценной и живой. Органические вещества важны не менее, чем они. К органическим веществам относятся углеводы, липиды, ферменты, пигменты, витамины и гормоны. Углеводы делятся на моносахариды, дисахариды, полисахариды и олигосахариды. Моно- ди- и полисахариды являются основным источником энергии для клетки и организма, а вот нерастворяющиеся в воде олигосахариды склеивают соединительную ткань и защищают клетки от неблагоприятного внешнего воздействия. Липиды делятся на собственно жиры и липоиды - жироподобные вещества, образующие ориентированные молекулярные слои. Ферменты являются катализаторами, ускоряющими биохимические процессы в организме. Кроме того, ферменты уменьшают количество потребляемой на придание реакционной способности молекуле энергии. Витамины необходимы для регуляции окисляемости аминокислот и углеводов, а также для полноценного роста и развития. Гормоны необходимы для регулирования жизнедеятельности организма. Органические соединения составляют в среднем 20—30% массы клетки живого организма. К ним относятся биологические полимеры — белки, нуклеиновые кислоты и углеводы, а также жиры и ряд небольших молекул — гормонов, пигментов, АТФ и многие другие. В различные типы клеток входит неодинаковое количество органических соединений. В растительных клетках преобладают сложные углеводы — полисахариды, в животных — больше белков и жиров. Тем не менее, каждая из групп органических веществ в любом типе клеток выполняет сходные функции. Аминокислоты, азотистые основания, липиды, углеводы и т. д. поступают в клетку вместе с пищей или образуются внутри ее из предшественников. Они служат исходными продуктами для синтеза ряда полимеров, необходимых клетке. Белки, как правило, являются мощными высокоспецифическими ферментами и регулируют обмен веществ клетки. Нуклеиновые кислоты служат хранителями наследственной информации. Кроме того, нуклеиновые кислоты контролируют образование соответствующих белков-ферментов в нужном количестве и в нужное время. Среди органических веществ клетки белки занимают первое место, как по количеству, так и по значению. У животных на них приходится около 50% сухой массы клетки. В организме человека встречается около 5 млн. типов белковых молекул, отличающихся не только друг от друга, но и от белков других организмов. Несмотря на такое разнообразие и сложность строения, белки построены всего из 20 различных аминокислот. Все ферменты, выполняющие роль катализаторов, — вещества белковой природы, они ускоряют химические реакции, протекающие в клетке, в десятки и сотни тысяч раз. Одни молекулы ферментов могут состоять только из белка (например, пепсин) — однокомпонентные, или простые; другие содержат два компонента: белок (апофермент) и небольшую органическую молекулу — кофермент. Установлено, что в качестве коферментов в клетке функционируют витамины. Если учесть, что ни одна реакция в клетке не может осуществляться без участия ферментов, становится очевидным то важнейшее значение, которое имеют витамины для нормальной жизнедеятельности клетки и всего организма. Отсутствие витаминов снижает активность тех ферментов, в состав которых они входят. АТФ — аденозинтрифосфорная кислота, нуклеотид, состоящий из азотистого основания аденина, углевода рибозы и трех молекул фосфорной кислоты. Структура неустойчива, под влиянием ферментов переходит в АДФ – аденозиндифосфорную кислоту (отщепляется одна молекула фосфорной кислоты) с выделением 40 кДж энергии. АТФ — единый источник энергии для всех клеточных реакций (см.схему №1).  Схема №1 Превращение АТФ Остановимся более подробно на значении нуклеиновых кислот, которые в клетке выполняют очень важные функции. Особенности химического строения нуклеиновых кислот обеспечивают возможность хранения, переноса и передачи по наследству дочерним клеткам информации о структуре белковых молекул, которые синтезируются в каждой ткани на определенном этане индивидуального развития. Все это очень важно для поддержания химической стабильности организмов, имеет решающее значение для существования жизни на Земле. Контрольные вопросы: Содержание химических элементов в клетке. Вода и другие неорганические вещества, их роль в жизнедеятельности клетки. Органические вещества: липиды, АТФ, биополимеры (углеводы, белки, нуклеиновые кислоты), их роль в клетке. Ферменты, их роль в процессах жизнедеятельности. |