Биология. Лекция раздел Цитология
 Скачать 485.25 Kb.
|
|
Отличительные признаки про- и эукариотических клеток
Отличительные признаки животных и растительных клеток
Лекция2 Организация потока вещества и энергии Клетка - это открытая система. Постоянно через мембрану клетки осу-ществляется миграция продуктов, необходимых для ее жизнедеятельности. Вместе с тем, сохраняется определенное постоянство, как в строении, так и в химическом составе клеток. Эти гомеостатические реакции обеспечиваются за счет прежде всего осмотического давления, определяющегося суммарной концентрацией солей, растворенных в цитоплазме, а также за счет онкотического давления, связанного с содержанием белков в клетке. Более постоянным химическим составом обладают животные клетки. Так, суммарное содержание солей в клетках человека составляет 0,87 % (приблизительно 0,9 %), у земноводных - 0,65 %. Поскольку содержание солей и белков в среде существования клетки (межклеточная жидкость) может изменяться в сторону повышения или понижения, соответственно будет меняться осмотическое и онкотическое давление и направленность градиента концентрации. По физико-химическому состоянию цитоплазма представляет собой вязко - упругий гель, т.к. обладает одновременно свойствами жидкости, одно из проявлений которых – текучесть, и свойствами твердого тела - эластичность. Вязкость цитоплазмы может переходить из состояния более жидкого (золя) в более плотное (гель). Локальные процессы превращения в гель и обратно могут вызываться изменениями рН или концентрации ионов, а также различными метаболическими реакциями. Во многих клетках наружный слой цитоплазмы (эктоплазма), в котором мало органелл, постоянно находится в состоянии геля, в то время как внутренняя эндоплазма - в состоянии золя (цитозоль). Мембрана клетки Это компонент абсолютно любой клетки. Мембрана есть у клеток растений, у клеток животных, грибов и бактерий. Еще ее называют плазматической мембраной. Наружная мембрана - У животных это гликокаликс (белково-углеводный комплекс), у растений, грибов и бактерий – клеточная стенка. В состав клеточной стенки растений входит целлюлоза, грибов – хитин, бактерий – белково-полисахаридный комплекс муреин. Строение клеточной мембраны В мембране 2 слоя фософлипидов — это вещества липидной, т.е. жировой структуры с фосфатными «хвостиками» и слой белков: 1) периферические белки (расположены на наружной или внутренней поверхности липидного бислоя), 2) полуинтегральные белки (погружены в липидный бислой на различную глубину), 3) интегральные, или трансмембранные, белки (пронизывают мембрану насквозь, контактируя при этом и с наружной, и с внутренней средой клетки). Их довольно много в мембране и функции у них тоже разные. За счет такой структуры достигается избирательная проницаемость мембраны. Функции плазматической мембраны: 1) Разделение содержимого клетки и внешней среды; 2)Регуляторная. Олигосахариды, располагающиеся на поверхности плазматической мембраны выполняют роль рецепторов, воспринимающих действие различных веществ и изменяющих проницаемость мембраны; 3) Каталитическая. На поверхности мембран располагаются многочисленные ферменты, катализирующие биохимические реакции; 4) Контактная. Объединение клеток в ткани; 5)Барьерная функция. Мембрана ограничивает проникновение в клетку чужеродных, токсичных веществ; 6)Транспортная. Как уже говорилось выше, содержимое клетки отделено от окружающей среды полупроницаемой мембраной, т.е. мембраной, легко проницаемой для молекул воды и трудно проницаемой для молекул растворенных в ней веществ. Этим определяются осмотические свойства клеток. Все растворы в зависимости от осмотического давления, делятся на изотонические, гипотонические и гипертонические. 1)Изотонические – это растворы с осмотическим давлением, равным таковому в живой ткани. В медицине под изотоническими, или изоосмотическими растворами, подразумевают растворы, осмотическое давление которых равно осмотическому давлению плазмы крови и клеток. Для человека и теплокровных животных изотоническими являются 0,9% раствор №01, и 4,5-5 % раствор глюкозы – это простые растворы. Используются сложные изотонические растворы, или физиологические, близкие к плазме крови по солевому составу (соотношение концентраций различных ионов), активной реакции (рН), буферным свойствам. В изотонических растворах клетки находятся в состоянии тургора. Тургор – это упругость клетки вследствие давления клеточного содержимого на эластическую мембрану. Изотонические растворы широко применяются в медицине, например: 1) для внутривенного введения при обезвоживании организма (инфузионная терапия) в результате острой кровопотери, инфекционных кишечных заболеваний и в качестве дезинтоксикационных средств при различных отравлениях, 2) для промывания ран и слизистых оболочек, 3) в качестве растворителей медикаментозных препаратов для внутривенного введения. Применение растворов в медицине основывается на физиологических свойствах мембран. 2)Гипертоническими называются растворы, осмотическое давление которых выше осмотического давления содержимого клеток (для человека это выше 0,9 % NaCl или суммарной концентрации всех солей). При помещении растительных клеток в гипертонический раствор молекулы воды выходят в силу разницы концентраций из клетки (в сторону большей концентрации), протопласт отделяется от целлюлозной оболочки, уменьшается в объеме - это явление называется плазмолизом.При помещении таких клеток в гипотонические растворы (концентрация солей в которых ниже, чем клетке, например дистиллированная вода молекулы воды поступают в клетку по градиенту концентрации, и она снова приходит в состояние тургора – явление де-плазмолиза. Животные клетки в гипертонических растворах теряют воду и сморщиваются, в гипотонических – разбухают и лопаются (цитолиз, пример - гемолиз эритроцитов в дистиллированной воде). Гипер- и гипотонические растворы находят применение в медицинской практике. Механизм действия гипертонических растворов обусловлен процессами диффузии и осмоса. Этим объясняется их местное противомикробное и противовоспалительное действие: под влиянием этих растворов микробы теряют воду, сморщиваются и жизнедеятельность их резко снижается (ци-тостатическое действие), при воспалительных процессах уменьшается отек и другие болезненные симптомы. Гипертонические растворы, кроме наружного применения, можно вводить внутривенно или в прямую кишку, подкожное или внутримышечное введение их в связи с сильным раздражающим действием противопоказано. Гипертонические растворы глюкозы стимулируют обмен веществ, усиливают деятельность сердца, повышают диурез при внутривенном введении за счет притока жидкостей из тканей в кровяное русло и усиленное выведение ее с мочой; гипертонические растворы хлорида кальция оказывают противоаллергическое действие. 3)Гипотоническими называются растворы, осмотическое давление которых ниже осмотического давления содержимого клеток ( < 0,9 % NaCl ) например - дистиллированная вода. При помещении растительных клеток в гипотонические растворы молекулы воды поступают в клетку по градиенту концентрации, и она снова приходит в состояние тургора - явление деплазмолиза. Животные клетки в гипотонических - разбухают и лопаются (цитолиз, пример - гемолиз эритроцитов в дистиллированной воде). Гипотонические растворы при введении в сосуды могут вызвать гемолиз эритроцитов, поэтому их применяют при разведении лекарств для подкожного, внутримышечного и перорального (через рот) введения. При применении внутрь такие растворы вызывают увеличение диуреза (мочеотделения). Виды растворов 1) Истинные растворы - частицы растворенного вещества невелики и сравнимы по величине с молекулами растворителя (воды). Примером могут служить солевые растворы, растворы глюкозы. 2) Коллоидные растворы - частицы растворенного вещества велики, но не оседают под действием силы тяжести. Такими являются растворы белков, нуклеиновых кислот в клетке. 3) Суспензии и эмульсии - частицы растворенного вещества настолько велики, что оставаться в диспергированном состоянии, не оседая под дейст-вием силы тяжести, они могут лишь при непрерывном перемешивании. Если в растворителе находятся частицы твердого вещества, то такой раствор называется суспензией (пример - мелкие органоиды клетки), а если капельки жидкости то эмульсией (в клетке это капельки жира). Транспорт веществ через цитоплазматическую мембрану Клетка, будучи открытой системой, обменивается веществами с окружающей средой. Пассивныйперенос происходит за счет кинетической энергии передвигающихся частиц, а для активного транспорта необходима метаболическая энергия. Плазматическая мембрана регулирует обмен веществ. Некоторые из них она просто пропускает за счет избирательной проницаемости, а другие активно прокачивает даже против градиента концентрации. Транспорт может быть свободным, когда молекулы или ионы передвигаются пассивно в свободном виде, и с переносчиком - в комплексе с имеющимися молекулами (пассивно или активно). К пассивному транспорту относятся диффузия и осмос. Диффузия – это направленное в сторону градиента своей концентрации тепловое движение молекул и ионов в газах и жидкостях. Диффузия через мембрану происходит более медленно, т.к. липиды мембраны служат препятствием, ограничивающим скорость передвижения веществ. Но вещества, растворимые в липидах, могут диффундировать через липидный слой, в то время как остальным веществам приходится использовать крошечные поры в слое липидов. Осмос – это диффузия воды через полупроницаемую мембрану (в сторону большей концентрации растворенных в ней веществ). Примером полупроницаемой мембраны служит плазматическая мембрана клетки. К активным видам транспорта веществ в клетку и из нее относится фагоцитоз, пиноцитоз и натрий-калиевый (Nа+-К+) насос. Многие полярные молекулы небольшого размера проникают через клеточные мембраны с помощью транспортных белков, но макромолекулы (белки, полинуклеотиды и т.д.), а также частицы могут проходить в обоих направлениях посредством эндо- и экзоцитоза. Эндоцитоз – впячивание плазматической мембраны при поглощении твердых частиц (фагоцитоз) или растворенных частиц (пиноцитоз). Путем эндоцитоза осуществляется питание, защитные и иммунные реакции (с помощью фагоцитоза поглощаются микроорганизмы или обломки клеток, и делают это специализированные клетки – фагоциты), транспорт веществ (почечные канальцы всасывают белки из первичной мочи). Экзоцитоз – процесс, противоположный эндоцитозу, т.е. выброс веществ из клетки. При этом различные пузырьки (из ЭПС, аппарата Гольджи, лизосомы) сливаются с плазматической мембраной, освобождая свое содержимое наружу. Мембрана пузырька может либо встраиваться в плазматическую мембрану, либо в форме пузырька возвращаться в цитоплазму. Для того, чтобы секретировать инсулин, клетки, продуцирующие этот гормон, упаковывают его во внутриклеточные пузырьки (везикулы), которые сливаются с плазматической мембраной и открываются во внеклеточное пространство, высвобождая при этом инсулин. Таким же образом от аппарата Гольджи к плазматической мембране переносятся синтезированные продукты жизнедеятельности - шлаки. Крупные пузырьки часто называют вакуолями. Одним из видов активного транспорта веществ в клетку и из нее является натрий – калиевый насос, активно перекачивающий натрий из клетки, а калий в клетку против градиента концентрации (калия в клетке больше, натрия -меньше). Такой механизм транспорта веществ присущ плазматическим мембранам всех животных клеток, что создает мембранный потенциал на клеточных мембранах. Лекция3 Организация генома клетки человека Уровни организации наследственного материала: 1.Генный уровень представлен совокупностью генов- элементарных единиц наследственности и изменчивости. Этот уровень объясняет дискретное (независимое) наследование генов (III закон Менделя) и существование генных мутаций. 2.Хромосомный уровень- гены эукариот расположены в хромосомах. Этот уровень организации -необходимое условие сцепления генов, кроссинговера и случайного расхождения хромосом и хроматид при мейозе. На этом уровне возникают хромосомные мутации. З. Геномный уровень - вся совокупность генов в функциональном отношении представляет единое целое и образует генотип (геном). Этот уровень обуславливает внутри -и межаллельное взаимодействие генов, а также геномные мутации. Результатом функционирования генома является формирование фенотипа целостного организма. Классификация генов по выполняемой функции: структурные и функциональные: гены - модуляторы и гены- регуляторы 1. Структурные гены несут информацию о различных видах РНК, белках гистонах, ферментах и структурных белках. 2. Функциональные гены: |