Полезное:
Как сделать разговор полезным и приятным
Как сделать объемную звезду своими руками
Как сделать то, что делать не хочется?
Как сделать погремушку
Как сделать так чтобы женщины сами знакомились с вами
Как сделать идею коммерческой
Как сделать хорошую растяжку ног?
Как сделать наш разум здоровым?
Как сделать, чтобы люди обманывали меньше
Вопрос 4. Как сделать так, чтобы вас уважали и ценили?
Как сделать лучше себе и другим людям
Как сделать свидание интересным?
Категории:
АрхитектураАстрономияБиологияГеографияГеологияИнформатикаИскусствоИсторияКулинарияКультураМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОхрана трудаПравоПроизводствоПсихологияРелигияСоциологияСпортТехникаФизикаФилософияХимияЭкологияЭкономикаЭлектроника
|
Органические и неорганические вещества клетки. БАВ, синтезируемые в клетке и их значение для медицины.Стр 1 из 122Следующая ⇒
Понятие биологической системы. Клетка как открытая система. Организация потоков вещества, энергии и информации в клетках многоклеточного организма. Примеры процессов самообновления, самовоспроизведения и саморегуляции в клетке.
Биологическая система – это биологические объекты различной сложности (клетки, ткани, организмы, биоценозы), имеющие, как правило, несколько уровней структурно-функциональной организации. Представляя собой совокупность взаимосвязанных и взаимодействующих элементов, биологические системы обладают свойствами целостности, способности к саморегуляции, что и определяет их устойчивость, а также способность к адаптации по отношению к внешней среде, развитию, самовоспроизведению и эволюции. Любая биологическая система является динамической – в ней постоянно протекает множество процессов, часто сильно различающихся во времени. В то же время биологическая система – открытая система, условием существования которой служит обмен энергией, веществом и информацией как между частями системы, так и с окружающей средой. Важнейшая особенность биологической системы заключается в том, что такой обмен осуществляется под контролем специальных механизмов реализации генетической информации и внутреннего управления, которые позволяют избежать «термодинамической смерти» путем использования энергии, извлекаемой из внешней среды. Примером биологической системы являются все живые организмы, населяющие нашу планету, в том числе и растения. Клетка — элементарная структурная, функциональная и генетическая единица. Клетка составляет основу строения, жизнедеятельности и развития всех живых форм — одноклеточных, многоклеточных и даже неклеточных. Клетка является открытой системой, благодаря заложенным в ней механизмам клетка обеспечивает обмен в-в, использование биологической информации, размножение, св-ва наследственности и изменчивости, обуславливая тем самым присущие органическому миру качества единства и разнообразия. Все клеточные формы жизни на Земле можно разделить на два надцарства на основании строения составляющих их клеток: - прокариоты (доядерные) — более простые по строению и возникли в процессе эволюции раньше; - эукариоты (ядерные) — более сложные, возникли позже. На уровне клетки проявляются большинство основных свойств живой материи - обмен веществ и энергии, рост, развитие, раздражение, самовоспроизведение. Мы можем выделить из клетки отдельные ее компоненты или даже молекулы и убедиться, что многие из них обладают специфическими функциональными особенностями. Так, например, выделенные актин-миозиновые фибриллы могут сокращаться в ответ на добавление АТФ; вне клетки активно «работают» многие ферменты, участвующие в синтезе или распаде сложных биологически молекул; выделенные рибосомы в присутствии необходимых факторов могут синтезировать белок и т. д.
Клеточная теория Важнейшим научным доказательством единства всего живого послужила клеточная теория Т. Шванна и М. Шлейдена (1839). Основные положения: 1. Клетка - элементарная единица живого, вне клетки жизни нет. 2. Клетка - единая система, она включает множество закономерно связанных между собой элементов, представляющих целостное образование, состоящее из сопряжённых функциональных единиц - органоидов. 3. Клетки всех организмов гомологичны. 4. Клетка происходит только путём деления материнской клетки, после удвоения её генетического материала. 5. Многоклеточный организм представляет собой сложную систему из множества клеток, объединённых и интегрированных в системы тканей и органов, связанных друг с другом. 6. Клетки многоклеточных организмов тотипотентны (способность клетки путем деления дать начало любому клеточному типу организма).
Саморегуляция — свойство биологических систем автоматически устанавливать и поддерживать на определённом, относительно постоянном уровне те или иные физиологические или других биологические показатели. Примером саморегуляции на молекулярном уровне могут служить те ферментативные реакции, в которых конечный продукт, определенная концентрация которого поддерживается автоматически, влияет на активность фермента.
Самообновление, то есть способность сохранять неизменный фенотип после деления (без дифференцировки). Самообновления — разрушение лизосомами поврежденных органоидов, в замен которых образуются новые; Самовоспроизведение — способность живого организма, его органа, ткани, клетки или клеточного органоида, или включения к образованию себе подобного. Самовоспроизведение у живых организмов происходит за счет размножения. Органические и неорганические вещества клетки. БАВ, синтезируемые в клетке и их значение для медицины.
У всего живого, в составе клеток есть органические и неорганические вещества. Неорганических веществ - это вода (40-98% от всего объема клетки) и минеральные вещества. 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, 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. Минеральные вещества делятся на макроэлементы и микроэлементы, также в организме есть и ультрамикроэлементы, - Макроэлементы - 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. - Ультрамикроэлементы - золото, уран, ртуть, радий, селен и другие. Органические вещества — составляют 20-30% состава клетки. Они могут быть простыми (аминокислоты, глюкоза, жирные кислоты) и сложными (белки, полисахариды, нуклеиновые кислоты, липиды). К органическим веществам относятся биологические полимеры — белки, нуклеиновые кислоты и углеводы, а также жиры и ряд небольших молекул - гормонов, пигментов, АТФ и многие другие. 1) Углеводы — одна из основных групп органических веществ клеток. Они представляют собой первичные продукты фотосинтеза и исходные продукты биосинтеза других органических веществ в растениях (органические кислоты, спирты, аминокислоты и др.), а также входят в состав клеток всех других организмов. В животной клетке содержится I— 2% углеводов, в растительных в некоторых случаях — 85—90%. Выделяют: моносахариды, или простые сахара; олигосахариды — соединения, состоящие из 2—10 последовательно соединенных молекул простых сахаров; полисахариды, состоящие более чем из 10 молекул простых сахаров или их производных. 2) Белки - высокомолекулярныеорганические вещества, мономерами которых являются аминокислоты. В строении молекул белков различают 4 уровня организации: первичная структура, вторичная структура, третичная структура, четвертичная структура. Нарушение природной структуры белка называют денатурацией, возникает под воздействием высокой температуры, химических веществ, лучистой энергии и др. факторов. Функции белка в жизни клеток и организмов: строительная (структурная), каталитическая функция, опорнодвигательная, транспортная, защитная, энергетическая, регуляторная и гормональная, рецепторная 3) Липиды - нерастворимые в воде жиры и жироподобные вещества, состоящие из глицерина и высокомолекулярных жирных кислот. Животные жиры содержатся в молоке, мясе, подкожной клетчатке. У растений - в семенах, плодах. Кроме жиров в клетках присутствуют и их производные - стероиды (холестерин, гормоны и жирорастворимые витамины А, D, К, Е, F). Функции липидов: структурная, энергетическая, запасательная, защитная, влияют на функционирование нервной системы, источник воды для организма. 4) Нуклеиновая кислота -высокомолекулярное органическое соединение, биополимер (полинуклеотид), образованный остатками нуклеотидов. Нуклеиновые кислоты ДНК и РНК присутствуют в клетках всех живых организмов и выполняют важнейшие функции по хранению, передаче и реализации наследственной информации. Существует два вида нуклеиновых кислот - дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) и рибонуклеиновая кислота (РНК).
Биологически активные вещества (БАВ) — химические вещества, обладающие высокой физиологической активностью при небольших концентрациях по отношению к определённым группам живых организмов (в первую очередь — по отношению к человеку, а также по отношению к растениям, животным, грибам и пр.) или к отдельным группам их клеток. Физиологическая активность веществ может рассматриваться как с точки зрения возможности их медицинского применения, так и с точки зрения поддержания нормальной жизнедеятельности человеческого организма либо придания группе организмов особых свойств (таких, например, как повышенная устойчивость культурных растений к болезням). К биологически активным веществам относятся: ферменты, витамины и гормоны. Это жизненно важные и необходимые соединения, каждое из которых выполняет незаменимую и очень важную роль в жизнедеятельности организма. Переваривание и усвоение пищевых продуктов происходит при участии ферментов, синтез и распад белков, нуклеиновых кислот, липидов, гормонов и других веществ в тканях организма представляет собой также совокупность ферментативных реакций. Впрочем, и любое функциональное проявление живого организма - дыхание, мышечное сокращение, нервно-психическая деятельность, размножение и т.д. - тоже непосредственно связаны с действием соответствующих ферментных систем. Их значение для человеческого организма не ограничивается рамками нормальной физиологии. В основе многих заболеваний человека лежат нарушения ферментативных процессов. 1) Гормоны - это продукты внутренней секреции, которые вырабатываются специальными железами или отдельными клетками, выделяются в кровь и разносятся по всему организму, в норме вызывая определенный биологический эффект. Сами гормоны непосредственно не влияют на какие-либо реакции клетки. Только связавшись с определенным, свойственным только ему рецептором вызывается определенная реакция. 2) Витамины — это органические соединения различной химической структуры, которые необходимы для нормального функционирования практически всех процессов в организме. Они повышают устойчивость организма к различным экстремальным факторам и инфекционным заболеваниям, способствуют обезвреживанию и выведению токсических веществ и т. д. 3) Ферменты - белки и биополимеры. Синтезируются в рибосомах. Бывают двух типов: однокомпонентные (состоят только из белка) и двухкомпонентные (из белка и небелкового компонента: неорг и орг). Почти каждая химическая реакция в клетке катализируется особым ферментом. Ферменты участвуют в синтезе белка, ДНК и РНК. Они содержатся в слюне, в желудочном соке, в каждой клетке.
Эукариотическая клетка — форма организации живой материи. Основные структурные компоненты эукариотической клетки. Современные представления о строении и функциях биологических мембран, Принципы компартментации. Транспорт в-в через плазмолемму.
Эукариоты — домен (надцарство ) живых организмов, клетки которых содержат ядра (ядерные). К ним относятся все высшие животные и растения, а также одноклеточные и многоклеточные водоросли, грибы и простейшие. Они могут быть одноклеточными и многоклеточными, но все имеют общий план строения клеток. В цитозоле любой (не только растительной) современной эукариотической клетки находятся следующие органеллы: ядро, ЭПС, аппарат Гольджи, цитоскелет, центриоль, митохондрии, лизосомы; растительная клетка наряду с этими органеллами обязательно содержит: пластиды, вакуоли. 1) Ядро - э то один из структурных компонентов эукариотической клетки, содержащий генетическуюинформацию (молекулы ДНК), осуществляющий основные функции: хранение, передача и реализация наследственной информации с обеспечением синтезабелка. Ядро состоит из хроматина, ядрышка, кариоплазмы (или нуклеоплазмы) и ядерной оболочки. (подробно в билете №4)
2) Эндоплазматический ретикулум (ЭПР) или эндоплазматическая сеть (ЭПС) — внутриклеточный органоид э укариотической клетки, представляющий собой разветвлённую систему из окружённых мембраной уплощённых полостей, пузырьков и канальцев. Мембраны ЭПС обеспечиваю т активный транспорт ряда элементов против градиента концентрации. Выделяют два вида ЭПР: гранулярный эндоплазматический ретикулум и агранулярный (гладкий) эндоплазматический ретикулум. На поверхности гранулярного эндоплазматического ретикулума находится большое количество рибосом, которые отсутствуют на поверхности агранулярного ЭПР. Гранулярный и агранулярный эндоплазматический ретикулум выполняют различные функции в клетке. При участии эндоплазматического ретикулума происходит трансляция и транспорт белков, синтез и транспорт липидов и стероидов. Для ЭПС характерно также накопление продуктов синтеза. Эндоплазматический ретикулум принимает участие в том числе и в создании новой ядерной оболочки (например, после митоза). Эндоплазматический ретикулум содержит внутриклеточный запас кальция, который является, в частности, медиатором сокращения мышечной клетки.
3) Аппарат (комплекс) Гольджи -мембранная структура эукариотической клетки, представляет собой стопку плоских мембранных цистерн, несколько расширенных ближе к краям. В цистернах аппарата Гольджи созревают некоторые белки, синтезированные на мембранах гранулярного ЭПР и предназначенные для секреции или образования лизосом. В Комплексе Гольджи выделяют 3 отдела цистерн, окружённых мембранными пузырьками: цис-отдел (ближний к ядру); медиальный отдел; транс-отдел (самый отдалённый от ядра). Функции: сортировка, накопление и выведение секреторных продуктов; завершение посттрансляционной модификации белков; накопление молекул липидов и образование липопротеидов; образование лизосом; формирование клеточной пластинки после деления ядра в растительных клетках; участие в формировании акросомы; формирование сократимых вакуолей простейших.
4) Лизосома — небольшое тельце, ограниченное от цитоплазмы одинарной мембраной. В ней находятся ферменты, способные расщепить все биополимеры. Основная функция — автолиз — то есть расщепление отдельных органоидов, участков цитоплазмы клетки. Лизосомы формируются из пузырьков (везикул), отделяющихся от аппарата Гольджи, и пузырьков (эндосом), в которые попадают вещества при эндоцитозе. В образовании аутолизосом (аутофагосом) принимают участие мембраны эндоплазматического ретикулума. Все белки лизосом синтезируются на «сидячих» рибосомах на внешней стороне мембран эндоплазматического ретикулума и затем проходят через его полость и через аппарат Гольджи.
5) Митохондрии — двумембранная гранулярная или нитевидная органелла толщиной около 0,5 мкм. Основная функция — окисление органических соединений и использование освобождающейся при их распаде энергии в синтезе молекулАТФ, который происходит за счёт движения электрона по электронно-транспортнойцепибелков внутренней мембраны. Митохондрии отсутствуют лишь у бактерий, сине-зелёных водорослей и других прокариотов, где их функцию выполняет клеточная мембрана. Митохондрия окружена двойной мембраной: наружной — гладкой, и внутренней, — образующей впячивания, называется кристами. Дыхание (поглощение кислорода и выделение углекислого газа) происходит также за счёт энзиматических систем митохондрий. Митохондрии имеют свой собственный ДНК - геном и прокариотические рибосомы, что, безусловно, указывает на симбиотическое происхождение этих органелл.
6) Вакуоль — одномембранный органоид, содержащийся в некоторых эукариотических клетках и выполняющий различные функции (секреция, экскреция и хранение запасных веществ, аутофагия, автолиз и др.). Вакуоли и их содержимое рассматриваются как обособленный от цитоплазмы компонент. Различают пищеварительные и сократительные (пульсирующие) вакуоли, регулирующие осмотическое давление и служащие для выведения из организма продуктов распада. Вакуоли особенно хорошо заметны в клетках растений: во многих зрелых клетках растений они составляют более половины объёма клетки. Одна из важных функций растительных вакуолей — накопление ионов и поддержание тургора (тургорного давления). Вакуоль — это место запаса воды. Вакуоли развиваются из цистерн эндоплазматической сети. Мембрана, в которую заключена вакуоль, называется тонопласт. В вакуолях содержатся органические кислоты, углеводы, дубильные вещества, неорганические вещества (нитраты, фосфаты, хлориды и др.), белки и др.
7) Пластиды — внутриклеточные органеллы цитоплазмы автотрофных растений, содержащие пигменты и осуществляющие синтез органических веществ. У высших растений различают 3 типа: зелёные хлоропласты, бесцветные лейкопласты и различно окрашенные хромопласты. Совокупность всех типов носит название пластом или пластидом. Они встречаются у всех растений, за исключением некоторых бактерий, водорослей, миксомицетов и грибов. У водорослей функции пластид выполняет хроматофор. Для этих органелл характерно наличие пигмента (хлорофилл и каротиноиды), а также способность синтезировать и накапливать запасные вещества (крахмал, жиры и белки)
Биологическая мембрана — отделяет содержимое любой клетки от внешней среды, обеспечивая её целостность, а также формируют оболочки ядер, митохондрий и пластид. Они образуют лабиринт эндоплазматического ретикулума и уплощенных пузырьков в виде стопки, составляющих комплекс Гольджи, образуют лизосомы, крупные и мелкие вакуоли растительных и грибных клеток, пульсирующие вакуоли простейших. Все эти структуры представляют собой компартменты (отсеки), предназначенные для тех или иных специализированных процессов и циклов. Следовательно, без мембран существование клетки невозможно. Клеточная мембрана представляет собой двойной слой (бислой) молекул класса липидов, большинство из которых представляет собой так называемые сложные липиды — фосфолипиды. Молекулы липидов имеют гидрофильную («головка») и гидрофобную («хвост») часть. При образовании мембран гидрофобные участки молекул оказываются обращены внутрь, а гидрофильные — наружу.
Принцип компартментации. Высокая упорядоченность внутреннего содержимого эукариотической клетки достигается путем компартментации ее объема — подразделения на «ячейки», отличающиеся деталями химического (ферментного) состава. Компартментация способствует пространственному разделению веществ и процессов в клетке. Отдельный компартмент представлен органеллой (лизосома) или ее частью (пространство, отграниченное внутренней мембраной митохондрии). В настоящее время принята точка зрения, согласно которой мембрана составлена из бимолекулярного слоя липидов. Гидрофобные участки их молекул повернуты друг к другу, а гидрофильные —находятся на поверхности слоя. Разнообразные белковые молекулы встроены в этот слой или размещены на его поверхностях. Благодаря компартментации клеточного объема в эукариотической клетке наблюдается разделение функций между разными структурами. Одновременно различные структуры закономерно взаимодействуют друг с другом.
Трансмембранный перенос (транспорт в-в через плазмолемму) Следует разделять способы помолекулярного (поионного) и мультимолекулярного трансмембранного переноса. В первом случае молекулы (ионы) вещества проходят через мембрану относительно независимо друг от друга. Во втором — за один акт переноса перемещается сразу огромное число молекул.
Способы помолекулярного переноса: (данные способы транспорта используются только для низкомолекул. в-в) - простая диффузия — самостоятельное проникновение в-в через мембрану по градиенту концентрации. Так проходят небольшие нейтральные молекулы (Н2О, СО2, О2) и низкомолекулярные гидрофобные орг вещества (жирные к-ты, мочевина) - облегченная диффузия — проходит через мембрану также по градиенту концентрации, но с помощью специального белка — транслоказы, который образует в мембране транспортные каналы. Примерами таких каналов являются ионные каналы — в частности К+ - каналы, Na+ - каналы, анионные каналы и т. д. - активный транспорт — вещества переносятся с помощью специальной транспортной системы (насоса) против градиента концентрации. Для этого требуется энергия (АТФ). Пример подобных систем: Na+, K+ - насос (или Na+, K+ - АТФаза) . Способы мультимолекулярного переноса: 1) Эндоцитоз, различают 2 разновидности: - пиноцитоз — захват и поглощение клеткой растворов веществ - фагоцитоз — перенос в клетку твердых частиц 2) Экзоцитоз, существует 2 варианта, в зависимости от растворимости выделяемых из клетки веществ: - секреция — мультимолекулярное выделение из клетки растворенных веществ - экскреция — выведение из клетки твердой части.
Существует еще одно понятие — трансцитоз (или рекреция), это перенос веществ через клетку; здесь сочетаются эндо- и экзоцитоз Date: 2016-07-25; view: 1964; Нарушение авторских прав |