Все, что нужно к экзамену и не только. Все, что есть. Образования Сущность жизни. Основные свойства и уровни организации живой
 Скачать 2.07 Mb.
|
|
Раздел 2 1. Структурная организация эукариотической клетки. Строение плазмолеммы. Медицинские аспекты функций плазмолеммы. Строение и функции ядра клетки. Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk Эукариоты (эвкариоты)— организмы, обладающие, в отличие от прокариот, оформленным клеточным ядром, отграниченным от цитоплазмы ядерной оболочкой. Генетический материал заключён в нескольких линейных двухцепочных молекулах ДНК (в зависимости от вида организмов их число на ядро может колебаться от двух до нескольких сотен), прикреплённых изнутри к мембране клеточного ядра и образующих у подавляющего большинства (кроме динофлагеллят) комплекс с белками-гистонами, называемый хроматином. В клетках эукариот имеется система внутренних мембран, образующих, помимо ядра, ряд других органоидов (эндоплазматическая сеть, аппарат Гольджи и др.). Кроме того, у подавляющего большинства имеются постоянные внутриклеточные симбионты-прокариоты — митохондрии, а у водорослей и растений — также и пластиды. 1)цитоплазма ( В цитоплазме находится целый ряд оформленных структур) 2)эндоплазматическая сеть ( Эндоплазматическая сеть - это разветвлённая сеть каналов и полостей в цитоплазме клетки, образованная мембранами) 3)рибосомы (осуществляют функцию синтеза белков) 4)комплекс Гольджи 5)митохондрии (синтез АТФ) 6)лизосомы (внутриклеточное переваривание пищевых веществ) 7)центриоли ( Центриоли играют важную роль в клеточном делении: от них начинается рост микротрубочек, образующих веретено деления.) 8)хлоропласты(фотосинтез) 9)вакуоль (поддержание тургорного давления) 10)везикула (запасают или транспортируют питательные вещества) 11)клеточный центр(центросомы) (Центр организации цитоскелета. Необходим для процесса клеточного деления ) 12)мелансома (хранение пигмента) 13)миофибриллы (сокращение мышечных волокон) Плазмолемма (plasmalemma), или внешняя клеточная мембрана, среди различных клеточных мембран занимает особое место. Это поверхностная периферическая структура, не только ограничивающая клетку снаружи, но и обеспечивающая ее непосредственную связь с внеклеточной средой, а следовательно, и со всеми веществами и стимулами, воздействующими на клетку. Химический состав плазмолеммы. Основу плазмолеммы составляет липо- протеиновый комплекс. Она имеет толщину около 10 нм и, таким образом, является самой толстой из клеточных мембран. Снаружи от плазмолеммы располагается надмембранный слой — гликокаликс (glycocalyx). Толщина этого слоя около 3—4 нм. В состав гликокаликса входят углеводы. Плазмолемма выполняет следующие функции: 1. Ограничение и обособление клеток. Обособление клеток от межклеточной среды обеспечивается плазматической мембраной, защищающей клетки от механического и химического воздействий. Плазматическая мембрана обеспечивает также сохранение разности концентраций метаболитов и неорганических ионов между внутриклеточной и внешней средой. 2. Контролируемый транспорт веществ и ионов определяет внутреннюю среду клетки и обеспечивает подержание внутриклеточного гомеостаза. 3. Восприятие внеклеточных сигналов (рецепторная функция) и их передача внутрь клетки. 4. Контактное взаимодействие с межклеточным матриксом и взаимодействие с другими клетками при слиянии клеток и образовании тканей. 6. Соединение с элементами цитоскелета обеспечивает поддержание формы клеток и движение гиалоплазмы внутри клетки. Ядро Клеточное ядро содержит молекулы ДНК, на которых записана генетическая информация организма. В ядре происходит репликация — удвоение молекул ДНК, а также транскрипция — синтез молекул РНК на матрице ДНК. В ядре же Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk синтезированные молекулы РНК претерпевают некоторые модификации (например, в процессе сплайсинга из молекул матричной РНК исключаются незначащие, бессмысленные участки), после чего выходят в цитоплазму. Сборка рибосом также происходит в ядре, в специальных образованиях, называемых ядрышками. Компартмент для ядра — кариотека — образован за счёт расширения и слияния друг с другом цистерн эндоплазматической сети таким образом, что у ядра образовались двойные стенки за счёт окружающих его узких компартментов ядерной оболочки. Полость ядерной оболочки называется люменом или перинуклеарным пространством. Внутренняя поверхность ядерной оболочки подстилается ядерной ламиной, жесткой белковой структурой, образованной белками-ламинами, к которой прикреплены нити хромосомной ДНК. В некоторых местах внутренняя и внешняя мембраны ядерной оболочки сливаются и образуют так называемые ядерные поры, через которые происходит материальный обмен между ядром и цитоплазмой. 2.Структурная организация эукариотической клетки. Гиалоплазма клетки. Строение и функции немембранных органоидов клетки Структурная организация эукариотической клетки см. в вопросе 1 Гиалоплазма (или матрикс цитоплазмы) составляет внутреннюю среду клетки. Состоит из воды и различных биополимеро в (белков, нуклеиновых кислот, полисахаридов, липидов), из которых основную часть составляют белки различной химической и функциональной специфичности. В гиалоплазме содержатся также аминокислоты, моносахара, нуклеотиды и другие низкомолекулярные вещества. Биополимеры образуют с водой коллоидную среду, которая в зависимости от условий может быть плотной (в форме геля) или более жидкой (в форме золя), как во всей цитоплазме, так и в отдельных ее участках. В гиалоплазме локализуются и взаимодействуют между собой и средой гиалоплазмы различные органеллы и включения. Немембранные органоиды К немембранным органоидам эукариотической клетки относятся органоиды, не имеющие собственной замкнутой мембраны, а именно:рибосомы и органоиды, построенные на основе тубулиновых микротрубочек – клеточный центр и органоиды движения (жгутики и реснички). Рибосомы – это немембранные органоиды, обеспечивающие биосинтез белков с генетически обусловленной структурой. Рибосомы – это компактные частицы, состоящие из двух субъединиц (большой и малой) с соотношением масс примерно 2:1. Объединение субъединиц в целостную рибосому происходит при инициации биосинтеза белка. Большая часть рибосом эукариотической клетки находится в цитоплазме, меньшая часть – в митохондриях и пластидах (у растений). Клеточный центр (центросома)– это органоид, контролирующий образование микротрубочек цитоскелета, органоидов движения, веретена деления. Клеточный центр обнаружил и описал В. Флемминг (1875), но подробно его структура была изучена с помощью электронного микроскопа. Основу клеточного центра составляют центриоли. Одиночная центриоль представляет собой полый цилиндр диаметром около 0,15 мкм и длиной 0,3...0,5 мкм (реже – несколько мкм). Стенки центриолей состоят из 9 триплетов микротрубочек. Органоиды движения. К органоидам движения относятся жгутики и реснички. Эти органоиды устроены сходным образом, однако между ними имеются некоторые различия. Жгутики заметно длиннее ресничек, их длина достигает 150 мкм и более. Количество жгутиков на клетку обычно невелико (1..7, редко – несколько десятков или сотен), количество ресничек, как правило, значительно больше (до 10...15 тысяч, реже несколько сотен). 3.Структурная организация эукариотической клетки. Цитоскелет. Строение и функции мембранных органоидов клетки. Классификация и медицинское значение включений клетки. Структурная организция эукариотической клетки см. в вопросе 1 Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk Цитоскелет совокупность нитевидных белковых структур – микротрубочек и микрофиламентов, составляющих опорно-двигательную систему клетки. Цитоскелетом обладают только эукариотические клетки, в клетках прокариот (бактерий) его нет, что является важным различием этих двух типов клеток. Цитоскелет придаёт клетке определённую форму даже при отсутствии жёсткой клеточной стенки. Он организует движение органоидов в цитоплазме (т.н. течение протоплазмы), лежащее в основе амёбоидного движения. Цитоскелет легко перестраивается, обеспечивая в случае необходимости изменение формы клеток. Способность клеток изменять форму обусловливает перемещение клеточных пластов на ранних стадиях зародышевого развития. Мембранные органоиды клетки: одно- и двухмембранные Одномембранные органоиды (органеллы) К одномембранным органоидам относятся: эндоплазматическая сеть, аппарат Гольджи, лизосомы, пероксисомы, сферосомы, вакуолии некоторые другие. Все одномембранные органоиды образуют единую вакуолярную систему, которая обеспечивает разделение цитоплазмы на компартменты – отсеки, в которых протекают различные реакции. Эндоплазматическая сеть (ЭПС), или эндоплазматический ретикулум (ЭПР) – это система цистерн и трубочек, связанных между собой в единое внутриклеточное пространство, отграниченное от остальной части цитоплазмы замкнутой внутриклеточной мембраной. ЭПС открыл К. Портер (1945 г.) с помощью электронного микроскопа. Эндоплазматическая сеть (эндоплазматический ретикулум) имеется у всех эукариот и существует в виде двух типов: гранулярного (шероховатого) эндоплазматического ретикулума и агранулярного (гладкого) эндоплазматического ретикулума Основной функцией ЭПС является биосинтез и транспортировка различных веществ Аппарат Гольджи (комплекс Гольджи, пластинчатый комплекс). Назван в честь К. Гольджи, который в 1898 г. обнаружил его в нервных клетках. Основой аппарата Гольджи является диктиосома – стопка уплощенных одномембранных цистерн. Количество диктиосом в клетке может достигать 20. Если диктиосомы расположены независимо друг от друга, то такая структура аппарата Гольджи называется диффузной. Если диктиосомы связаны между собой каналами в единую трехмерную систему, то такая структура называется сетчатой. В зоне аппарата Гольджи наблюдается множество мелких вакуолей Таким образом, функции аппарата Гольджи сводятся к накоплению разнообразных веществ, их модификации и сортировке, упаковке конечных продуктов в одномембранные пузырьки, выведению секреторных вакуолей за пределы клетки и формированию первичных лизосом. Лизосомы – это одномембранные пузырьки диаметром 0,1...0,5 мкм, содержащие гидролитические ферменты (протеазы, нуклеазы, липазы и кислые фосфатазы). Лизосомы открыл биохимик Де Дюв принимающие участие в процессах переваривания фагоцитированной пищи и автолиза (саморастворение органелл) одномембранная большинство эукариот Секреторные вакуоли (или секреторные гранулы) – это короткоживущие одномембранные пузырьки. Запас,поддержание гомеостаза и тургорного давления. Пероксисомы (микротельца) – это одномембранные пузырьки. Пероксисомы заполнены гранулярным матриксом и содержат разнообразные ферменты, например, каталазу, разлагающую пероксид водорода Сферосомы – это одномембранные пузырьки диаметром около 1 мкм, которые образуются путем отшнуровывания от эндоплазматической сети. Сферосомы Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk характерны для клеток растений. Первичная сферосома (просферосома) накапливает липиды, увеличивается в размерах, затем утрачивает мембрану и превращается в масляную каплю. Вакуоли – это заполненные жидкостью крупные одномембранные полости. Настоящие вакуоли имеются только у растений. Функции вакуолей разнообразны: регуляция водно-солевого режима, накопление пигментов (например, антоциана), накопление алкалоидов, таннидов, латекса, минеральных солей, некоторых отходов жизнедеятельности. Двумембранные органоиды (органеллы) К двумембранным органоидам относятся митохондрии и пластиды. В состав этих органоидов входит две мембраны: внешняя и внутренняя. Эти органоиды называются полуавтономными, поскольку они содержат собственные ДНК, все типы РНК, рибосомы и способны синтезировать некоторые белки. Митохондрии и пластиды способны к самовоспроизведению и никогда не образуются из других компонентов клетки. Вне клеток они существовать не могут. Митохондрии – это двумембранные органоиды, главная функция которых – аэробное дыхание (терминальное окисление, или окислительное фосфорилирование). Внутренняя (активная) мембрана митохондрий образует кристы – гребневидные впячивания разнообразной формы, которые увеличивают поверхность внутренней мембраныСодержимое митохондрии, отграниченное внутренней мембраной, заполнено основным веществом – внутренним матриксом (или просто матриксом). В матриксе содержатся: митохондриальные ДНК, РНК, рибосомы и включения. Пространство между внутренней и внешней мембранами заполнено межмембранным матриксом.. Пластиды – это двумембранные органоиды растений, выполняющие разнообразные функции. Хлоропласты – это пластиды, в которых протекают все реакции фотосинтеза: фотофосфорилирование и фиксация углекислого газа. Форма и количество хлоропластов в клетках относительно постоянны Дополнительные функции хлоропластов – те же, что и у митохондрий: регуляция водно-солевого режима, хранение питательных веществ, хранение части генетической информации и биосинтез некоторых белков. Включения клетки все структуры цитоплазмы клетки. Обычно Включения клетки подразделяют на 3 группы: постоянные, или органоиды, осуществляющие общие функции клетки (например, митохондрии, Гольджи комплекс, хлоропласты); временные, или параплазматические, образования, появляющиеся и исчезающие в процессе обмена веществ (например, секреторные гранулы, питательные вещества, жир, крахмал и др.); специальные, или метаплазматические, образования, имеющиеся в некоторых специализированных клетках, где они выполняют частные функции, например сокращения (миофибриллы мышечных клеток), опоры (тонофибриллы в клетках эпидермиса). 4.Клетка как биологическая открытая система. Поток вещества и энергии в эукариотической клетке. Понятие об ассимиляции и диссимиляции. Классификация организмов по способу питания и пути получения энергии. Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk Основные положения современной клеточной теории: 1. Все простые и сложные организмы состоят из клеток, способных к обмену с окружающей средой веществами, энергией, биологической информацией. 2. Клетка – элементарная структурная, функциональная и генетическая единица живого. 3. Клетка – элементарная единица размножения и развития живого. 4. В многоклеточных организмах клетки дифференцированы по строению и функциям. Они объединены в ткани, органы и системы органов. 5. Клетка представляет собой элементарную, открытую живую систему, способную к саморегуляции, самообновлению и воспроизведению. Поток энергии Поток энергии у представителей разных групп организмов представлен внутриклеточными механизмами энергообеспечения — брожением, фото- или хемосинтезом, дыханием. Центральная роль в биоэнергетике клеток животных принадлежит дыхательному обмену. Он включает реакции расщепления низкокалорийного органического «топлива» в виде глюкозы, жирных кислот, аминокислот и использования выделяемой энергии для синтеза высококалорийного клеточного «топлива» в виде АТФ. Среди органелл такой клетки особое место в дыхательном обмене принадлежит митохондриям, с внутренней мембраной которых связаны ферменты дыхательной цепи, а также матриксу цитоплазмы, в котором протекает процесс бескислородного расщепления глюкозы — анаэробный гликолиз. Механизмы энергообеспечения клетки высокоэффективны. Коэффициенты полезного действия хлоропласта достигают 25%, а митохондрии — 45— 60%, существенно превосходя аналогичный показатель паровой машины (8%) или двигателя внутреннего сгорания (17%). Реакции дыхательного обмена не только поставляют энергию, но и снабжают клетку строительными блоками для синтеза разнообразных молекул. Особая роль в этом принадлежит центральному звену дыхательного обмена — циклу Кребса, осуществляемому в митохондриях Поток вещества в клетке. Клетка – элементарная функциональная единица многоклеточного организма, поэтому поток веществ в ней следует рассматривать во взаимосвязи с особенностями функционирования целого организма. В потоке веществ можно выделить следующие стадии: 1. Поступление органических веществ животного или растительного происхождения в организм, расщепление экзогенных веществ ферментами желудочно-кишечного тракта и всасывание образовавшихся продуктов в кровеносные или лимфа-тические капилляры кишечника. 2. Транспорт веществ к клеткам и их проникновение через плазматическую мембрану внутрь клетки. 3. Дальнейший ферментативный распад соединений поступивших в клетку: продукты расщепления окисляются до СО 2 и воды или являются исходными соединениями для синтеза собственных веществ клетки. Учитывая разнообразия веществ, которые должны поступать или выводиться из клетки, существуют различные механизмы транспорта. С основы разделения механизмов положены следующие принципы: наличие или отсутствие переносчика, использование для транспорта АТФ (транспорт без затрат АТФ – пассивный, с затратами АТФ – активный), изменение конформации мембраны Транспорт веществ Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk Непосредственный (без переносчика) Опосредованный (с переносчиком) С изменением конформации мембраны Облегченная диффузия (без затрат АТФ) Активный (с затратами АТФ) Эндоцитоз Экзоцитоз Ассимиляция и Диссимиляция – взаимно противоположные процессы, обеспечивающие в единстве непрерывныйпроцесс жизнедеятельности живых организмов; протекают в организме непрерывно, одновременно, в тесной взаимосвязи и составляют две стороны единого процесса обмена веществ. Д и с с и м и л я ц и я – процесс расщепления в живом организме органич. веществ на более простые соединения – ведет к освобождению энергии, необходимой для всех процессов жизнедеятельности организма. А с с и м и л я ц и я – процесс усвоения органич. веществ, поступающих в организм, и уподобления их органич. веществам, свойственным данному организму, идет с использованием энергии, высвобождающейся при процессах диссимиляции. При этом образуются (синтезируются) соединения, обладающие высокой энергией (макроэргические), к-рые становятся источником энергии, освобождающейся при диссимиляции. Классификация организмов по способу питания и получения энергии: По способу питания живые организмы можно разделить на две большие группы:автотрофы и гетеротрофы. Автотрофы (от греческих слов autos - сам и trophe - пища) — живые организмы, синтезирующие органические соединения из неорганических. Фототрофы Организмы, для которых источником энергии служит солнечный свет, называются фототрофами. Такой тип питания называется фотосинтезом. Хемотрофы Остальные организмы в качестве внешнего источника энергии используют энергию химических связей пищи или восстановленных неорганических соединений - таких, как сероводород, метан, сера. двухвалентное железо и др. Такие организмы называются хемотрофы Гетеротрофы организмы, которые не способны синтезировать органические вещества из неорганических. Для синтеза необходимых для своей жизнедеятельности органических веществ им требуются органические вещества, произведённые другими организмами |