биология. Законы е существования и развития. Термин биология
 Скачать 0.71 Mb.
|
|
12) Строение эукариотической клетки. Эукариотические клетки состоят из поверхностного аппарата (цитоплазматическая мембрана), цитоплазмы и ядра. 13) История развития представлений о строении клеточной мембраны. Даусон и Даниели в 1935 г. высказали предположение, что в клеточных мембранах липидный биомолекулярный слой заключен между двумя слоями белковых молекул. «Модель сэндвича». В 1972 году Сингер и Николсон создали модель жидкостно-мозаичного строения мембраны. 14) Молекулярная организация биологической мембраны (модели Даниели и Даусона, Ленарда (мозаичная)). Клеточная мембрана представляет собой двойной слой молекул липидов, большинство у которых представляет собой так называемые сложные липиды-фосфолипидов. Молекулы липидов имеют гидрофильную «головку» и гидрофобный «хвост». При образовании мембраны гидрофобные концы оказываются обращены внутрь, а гидрофильные – наружу. Биологич. мембрана включает и различные белки (интегральные или пронизывающие, полиинтегральные (погружнные), поверхностные. Некоторые из интегральных белков выполняют функцию ионных каналов, различных транспортеров и рецепторов. 15) Современная жидкостно-мозаичная модель строения биологической мембраны Сингера-Николсона. Согласно традиционной модели Даниели и Даусона 16) Химический состав плазматической мембраны. Основу мембраны составляет двойной липидный слой, в формировании которого участвуют фосфолипиды и гликолипиды. Липидный бислой образован двумя рядами липидов, гидрофобные радикалы которых спрятаны внутрь, а гидрофильные группы обращены наружу и контактируют с водной средой. Белковые молекулы как бы растворены в липидном бислое и относительно свободно «плавают в липидном море в виде айсбергов на которых растут деревья гликокаликса». 17) Функции мембраны. -отделение клеточного содержимого от внешней среды -регуляция обмена веществ между клеткой и средой -Деление клетки на компоненты(отсеки) -Место локализации “Ферментотивных конвееров” -Обеспечение связи между клетками в тканях многоклеточных организмов -Распознование сигналов +Избирательная проницаемость т.е мембраны хорошо проницаемы для одних веществ или моллекул и плохо проницаемыы для других 18) Пассивный транспорт веществ через мембрану: осмос, простая диффузия, облегченная диффузия. -Пассивный транспорт это транспорт веществ для затрат энергии-облегченный диффузия требует взаимодествия с белком-переносщиком который способствует транспорту моллекул или ионов , связываясь с ними химически и в такой форме курсируя через мембрану. -простая диффузия осуществляется за счет наличия градиентов концентрируемого определенного вещества, электрического заряда или осматического давления между сторонами клеточной мембраны -осмос это процесс односторонней диффузии через полупроницаемую мембрану молекулу растворителя сторону больше концентрации стороны большей концентрации растворенного вещества из объема с меньшей концентрацией растворенного вещества 19) Активный транспорт. Принцип работы натрий-калиевого насоса. Активный транспорт - это перенос молекул в область большей концентрации, а ионов- против силы, действующий на них со стороны электрического поля натриево-калиевый насос работает при условии сопряжения переноса ионов калия и натрия. Это означает, что если во внешней среде нет ионов калия, не будет активного переноса, и наоборот. Другими словами, ионы натрия активируют натриевого-калиевый насос на внутренней поверхности клеточной мембраны, а ионы калия на внешней. 20) Эндоцитоз. Этапы фагоцитоза. Пиноцитоз. Эндоцитоз это поглощение клеткой воды, веществ, частиц и микроорганизмов Стадии фагоцитоза: -Приближение фагоцита к объекту фагоцитоза; - Прилипание фагоцита к поверхности объекта (распознавание рецепторами фагоцита опсонических детерминант объекта); - Погружение объекта в цитоплазму фагоцита; - Переваривание (или шире –киллинг-эффект, деградация объекта). Пиноцитоз это процесс поглощения клеткой из окружающей среды жидкости. 21) Экзоцитоз. Экзоцитоз - механизм клеточных выделений: у эукариот клеточный процесс, при котором внутриклеточные везикулы (мембранные пузырьки) сливаются с внешней клеточной мембраной. Этапы: 1) Пузырьки, содержащие молекулы, транспортируются внутри клетки к клеточной мембране; 2) Везикулы прикрепляются к клеточной мембране; 3) Слияние везикул мембраны с мембраной и перемещение содержимого везикул во внеклеточное пространство. 22) Строение эукариотической клетки. - Цитоплазма внутреннее содержимое клетки Цитозоль (гиалоплазма) основное вещество, коллоидный раствор белков. - Одномембранные органоиды: ЭПС- система цистерн и каналов (широховатая-биосинтез белков; гладкая-синтез углеводов и жиров) КГ- накопление, упаковка, сортировка и секреции веществ, формирование лизосом Мизосомы- внутреклеточные пещеворение Вакуоли (пищеварительная и сократительная)- пространство в центральной части клетки, заполнена клеточным соком; Пероксисомы-это органеллы освобождающие клетки от перекисей - Двумембранные органоиды Метохондрии – на кристах митохондрий расположены сферические тельца на ножках- АТФ-сомы; Пластиды Ядро -Немембранные органоиды Рибосомы Клеточный центр (У животных клеток). Образован 27 микротрубочками Реснички и жгутики. 23) Цитоплазма и ее компоненты: гиалоплазма, органоиды, включения. Классификации органоидов цитоплазмы. Цитоплазма это внутреннее содержимое клетки, состоящая из основного вещества, органелл и включений - Гиалоплазма (цитозоль) это основное вещество цитоплазмы, содержит 90% воды и различные белки, аминокислоты, нуклеотиды, ионы неорганических соединений. Функции гиалоплазмы заключается в том, что это среда объединяет все клеточные органоиды и обеспечивает химические взаимодействия их друг с другом. Через неё осуществляется транспорт веществ. -Органеллы – это постоянные и обязательные для всех клеток микроструктуры, обеспечивающие выполнение жизненно важных функций (мембранные и немембранные); - Включение – это необязательные компоненты цитоплазмы, они возникают и исчезают в зависимости от состояния клетки: а) Трофические – это резервные запасы питательных веществ (капельки жиров, гранулы полисахаридов) б) Секреторные и экскреторные включения – это обычно мембранные пузырьки, содержащие вещества, подлежащие выведению из клетки в) Пигментные включения – эти включения имеют определённый цвет (билирубин, меланин) - Органоиды клетки: а) Немембранные (Рибосомы, клеточный центр, микротрубочки, микрофиламенты) б) Мембранные – одномембранные ( ЭПС, КГ, Мизосомы, вакуоли) и двумембранные( митохондрии, пластиды, ядро) 24) Строение и функция одномембранных органоидов: ЭПС, комплекс Гольджи, лизосомы (виды), пероксисомы, вакуоли растительных клеток. - ЭПС – это родственная система мембран, которая пронизывает цитоплазму. ЭПС – мембранная органелла, состоящая из плоских мембранных мешочков – цистерн, каналов и трубочек. Благодаря своему строению больше внутренней поверхности клетки и делит клетку на секции. ЭПС открывается в перенуклеарное пространство (полость между двумя кариолеммы). ЭПС бывает гладкая (синтез углеводов и жиров) и шероховатая (синтез белков). - Комплекс Гольджи – одномембранный органоид, представляет собой стенки уплощенных «цистерн» с расширенными краями. Функции: накопление органических веществ; модификация органических веществ; «упаковка» в мембранные пузырьки; секреция; синтез углеводов и липидов; место образования мезосом. - Мезосомы – это одномембранные органоиды, мелкие пузырьки, содержащие гидролитические ферменты: а) Первичные мезосомы это мезосомы, отшнуровавшиеся от КГ. Первичные мезосомы обеспечивают экзоцитоз ферментов из клеток. б) Вторичные мезосомы это мезосомы, образовавшиеся в результате слияния первичных мезосом с эндоцитозными вакуолями. Функции: 1) Внутриклеточное переваривания органических веществ; 2) Уничтожение ненужных клеточных и не клеточных структур; 3) Участие в процессах реорганизации клеток. - Вакуоли – это одномембранные органоиды, пузырьки, заполненные водными растворами органических и неорганических веществ (клеточным соком) В растительных клетках – одна центральная вакуоль. В животных – мелкие пищеварительные аутофагические вакуоли (у одноклеточных животных – есть сократительные вакуоли) Функции: 1) Накопление и хранение воды 2) Регуляция водно-солевого 3) Поддержание тургорного давления 4) Запас питательных веществ 5) Окрашивание цветов -Пероксисомы одномембранные органоиды, содержащие большое количество ферментов, катализирующих …. Функции: 1) Окисление жирных кислот 2) Фотодыхание 3) Разрушение таксичных соединений 25) Строение и функция двумембранных органоидов: митохондрии, пластиды (хлоропласты, хромопласты, лейкопласты). - Митохондрии – двумембранные органоиды клетки, являются (энергостанциями клетки). Строение: 1) наружная мембрана 2) внутренняя мембрана 3) матрикс Функции: синтез АТФ - Плистиды – это двумембранные органоиды, синтезирующие органические вещества. а) Хлоропласты – содержат фотосинтезирующий пигмент б) Хромопласты – пластиды,содержащие каротиноиды в) Лейкопласты – это бесцветные пластиды, основная функция – запасающая. 26) Строение и функция немембранных органоидов: рибосомы, клеточный центр, компоненты цитоскелета (микротрубочки, микрофиламенты, промежуточные филаменты). - Рибосомы – это не мембранные органоиды ,состоящие из малой и большой субъедениц. Функция – синтез белков. - Микротрубочки – это тончайшие трубочки , стенки которых образованны белком тубулином. Функция – участвует в образование цитоскелета. - Микрофиламенты – тонкие белковые нити состоящие из белка актина. Функции – цитоскелет. - Клеточный центр – располагается возле ядра и состоит из парных центриолей и цинтросферы. Цинтреоль состоит из 27 микротрубочек. Функция – образование нитей веретена деления. Синтетический период центриоли х2 - Промежуточные филаменты – нитевидные структуры из особых белков, один из трех основных компонентов цитоскелета клеток эукариот. Содержатся как в цитоплазме, так и в ядре большинства эукариотических клеток. 27) Органоиды специального назначения: микроворсинки, реснички, жгутики, миофибриллы, нейрофибриллы. Реснички, жгутики и микроворсинки – органеллы передвижения. Представляют собой тонкие цилиндрические выросты цитоплазмы, покрытые плазматической мембраной. Жгутики отличаются от ресничек длиной. Микроворсинки формируются только на одной поверхности клетки. 28) Включения: трофические, секреторные, специальные, пигментные. Включения - это относительно непостоянные (временные) компоненты цитоплазмы, которые не имеют мембраны и представляют собой продукты, подлежащие выведению из организма (секреторные (например, инсулин в клетках поджелудочной железы), экскреторные (например, мочевая и щавелевая кислоты)); запасные питательные вещества (гликоген, крахмал, белки, жиры, углеводы); пигменты (меланин, гемоглобин). 29) Организация потоков веществ, энергии и информации в клетке. Поток энергии у представителей разных групп организмов обеспечивается механизмами энергоснабжения —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, а также использование выделяемой энергии для образования высококалорийного клеточного «топлива» в виде аденозинтрифосфата (АТФ). Энергия АТФ, непосредственно или будучи перенесена на другие макроэргические соединения (например, креатинфосфат), в разнообразных процессах преобразуется в тот или иной вид работы — химическую (синтезы), осмотическую (поддержание перепадов концентрации веществ), электрическую, механическую, ре-гуляторную. Макроэргическим называют соединение, в химических связях которого запасена энергия в форме, доступной для использования в биологических процессах. Универсальным соединением такого рода служит АТФ. Основное количество энергии заключено в связи, присоединяющей третий остаток фосфорной кислоты. Среди органелл животной клетки особое место в дыхательном обмене принадлежит митохондриям, выполняющим функцию окислительного фосфорилирования, а также матриксу цитоплазмы, в котором протекает процесс бескислородного расщепления глюкозы — анаэробный гликолиз. Из двух механизмов, обеспечивающих жизнедеятельность клетки энергией, анаэробный гликолиз менее эффективен. В связи с неполным (в отсутствие кислорода) окислением, прежде всего глюкозы, в процессе гликолиза для нужд клетки извлекается не более 10% энергии. Недоокисленные продукты гликолиза (пируват) поступают в митохондрий, где в условиях полного окисления, сопряженного с фосфорилированием АДФ до АТФ, отдают для нужд клетки оставшуюся в их химических связях энергию. Из преобразователей энергии химических связей АТФ в работу наиболее изучена механохимическая система поперечно-полосатой мышцы. Она состоит из сократительных белков (актомиозиновый комплекс) и фермента аденозинтрифосфатазы, расщепляющего АТФ с высвобождением энергии. Особенность потока энергии растительной клетки состоит в наличии фотосинтеза — механизма преобразования энергии солнечного света в энергию химических связей органических веществ. Поток информации - клетка на основе многовекового эволюционного опыта предков приобретает структуру, отвечающую критериям живого, поддерживает ее во времени, а также передает в ряду поколений. В потоке информации участвуют ядро (конкретно ДНК хромосом), макромолекулы, переносящие информацию в цитоплазму (мРНК), цитоплазматический аппарат трансляции (рибосомы и полисомы, тРНК, ферменты активации аминокислот). На завершающем этапе этого потока полипептиды, синтезированные на полисомах, приобретают третичную и четвертичную структуры и используются в качестве катализаторов или структурных белков. Кроме основного по объему заключенной информации ядерного генома в эукариотических клетках функционируют также геномы митохондрий, а в зеленых растениях — и хлоропластов. Поток веществ – Реакции дыхательного обмена не только поставляют энергию, но и снабжают клетку строительными блоками для синтеза разнообразных молекул. Ими являются многие продукты расщепления пищевых веществ. Особая роль в этом принадлежит одному из этапов дыхательного обмена — циклу Кребса, осуществляемому в митохондриях. Через этот цикл проходит путь углеродных атомов (углеродных скелетов) большинства соединений, служащих промежуточными продуктами синтеза химических компонентов клетки. В цикле Кребса происходит выбор пути превращения того или иного соединения, а также переключение обмена клетки с одного пути на другой. Таким образом, дыхательный обмен одновременно составляет ведущее звено потока веществ, объединяющего метаболические пути расщепления и образования углеводов, белков, жиров, нуклеиновых кислот. 30) Структура интерфазного ядра: поверхостный аппарат ядра (оболочка ядра, поровый комплекс), кариоплазма, хроматин, ядрышки. Ядро является постоянным структурным компонентом всех клеток высших растений и животных. Оно присутствует во всех эукариотических клетках за исключением зрелых эритроцитов крови человека и некоторых животных. Биологическое значение ядра заключается в регуляции всех жизненноважных функций клетки и в передаче наследственной информации. В ядре хранится наследственная информация, заключенная в ДНК, которая при делении клетки передается дочерним клеткам. Ядро определяет специфичность белков, синтезируемых данной клеткой. В ядре синтезируется РНК. Ядро имеет ядерную оболочку, отделяющую его от цитоплазмы, кариоплазму (ядерный сок), хроматин. Внутри ядра можно увидеть темные участки – ядрышки. Ядерная оболочка состоит из двух липидных бислоѐв – наружной ядерной мембраны и внутренней ядерной мембраны. Пространство между мембранами называется перинуклеарным пространством; оно составляет единый компартмент с полостью эндоплазматического ретикулума. Обычно ширина перинуклеарного пространства составляет около 20–40 нм. Наружная ядерная мембрана непосредственно переходит в мембрану эндоплазматической сети, но при этом наружная ядерная мембрана содержит различные белки в значительно более высоких концентрациях, чем они присутствуют в ЭПС. Внутренняя мембрана ограничивает кариоплазму и изнутри покрыта ядерной ламиной, сетью промежуточных филаментов, которая поддерживает форму ядерной мембраны, обеспечивает прикрепление хроматина к оболочке ядра и участвует в регуляции экспрессии генов. Ядерная ламина состоит из белков ламинов. Хотя ЭПС и обе мембраны соединены друг с другом, многие белки, входящие в их состав, фиксированы в мембране, а не диффундируют свободно в ее пределах. Структурным компонентом ядерной оболочки является поровый комплекс. Поры – участки соединения наружной и внутренней ядерных мембран. Они занимают до 10-15% поверхности всего ядра и имеют сложную гетерогенную белковую структуру – белковые гранулы, образующие каналы для транспортировки веществ. Число ядерных пор и их размер может существенно варьировать в зависимости от размеров ядра и функционального состояния клетки. Ядерный сок (кариоплазма) – внутреннее содержимое ядра, представляет собой раствор белков, нуклеотидов, ионов, более вязкий, чем гиалоплазма. В кариоплазме находятся ядрышки и хроматин. Ядерный сок обеспечивает нормальное функционирование генетического материала. Хроматин представляет собой дезоксирибонуклеопротеин. Это комплекс молекулы ДНК с гистоновыми белками. Хроматин в электронный микроскоп выявляется в виде тонких нитей, глыбок и гранул. В процессе митоза хроматин спирализуется и образует хорошо видимые окрашенные структуры – хромосомы. Ядрышки – непостоянные образования, они исчезают при делении клеток и восстанавливаются после окончания деления. В составе ядрышка различают фибриллярный центр (рДНК), периферический фибриллярный компонент (рРНК) и гранулярный компонент (РНП). Т.о. в ядрышках происходит формирование рибосомных субъединиц, которые затем через поры выходят из ядра в цитоплазму. У высших эукариот (животных и растений) оболочка ядра разрушается в прометафазе митоза, позволяя сформироваться веретену деления. Механизм перестройки ядерной мембраны ещѐ не до конца понятен. В настоящее время обсуждаются две основные гипотезы: - путем слияния везикул ядерной мембраны; - благодаря переформировке участков ЭПС |