Раздел 2. Учение о клетке

тема № 2: Учение о клетке. Клеточная теория

План:

1) Многообразие живой природы.

2)Краткая история изучения клетки.

3)Положения клеточной теории

4)Методы исследования клетки.

1. Описано 2,5 млн. видов живых организмов – это 5% видового разнообразия за период существовании жизни на Земле.

С истематик а-раздел биологии, занимающийся описанием, обозначением и классификацией существующих и вымерших организмов по таксонам.

Таксон - искусственно выделенная человеком группа организмов, связанная родством. Иерархия таксонов: царство, отдел (тип),класс, порядок (отряд), семейство, род, вид.

1. Неклеточные формы. Царство Вирусы.

11. Клеточные формы.

1. Надцарство Прокариоты: ц. дробянки

1) царство Бактерии

2) царство Архебактерии

3) царство Прокариотические водоросли:

А) отдел синезеленые водоросли (цианеи)

Б) отдел Прохлорофитовые водоросли

2. Надцарство Эукариоты:

1) царство Растения

А) подцарствоБагрянки.

Б) подцарство Настоящие водоросли.

В) подцарство Высшие растения

2) царство Грибы

А) подцарство низшие грибы

Б) подцарство высшие грибы

3) царство Животные

А) подцарство простейшие

Б) подцарство многоклеточные

2. Цитология - наука о клетке. Гук 1665 открыл растительную клетку, Левенгук 1674- животную клетка, Броун 1831-ядро. В 1838-9гг. Шлейден и Шванн сформулировали клеточную теорию- клетка является структурной и функциональной единицей всех живых организмов. К.Т.- крупнейшее обобщение 19 века. Вирхов 1858 сформулировал положение «всякая клетка от клетки», обнаружил что патологический процесс связан с нарушением жизнедеятельности клетки. Бэр показал, что развитие многоклеточного организма начинается с яйцеклетки. Чистяков 1874 открыл митоз.1931-электронный микроскоп.

3. Матиас Шлейден (1838) и Теодор Шванн (1839) сформулировали

1. Все организмы состоят из одинаковых структурных единиц -клеток.

2. Клетки растений и животных сходны по строению, образуются и растут по одним и тем же законам.

Клеточная теория оказала влияние на развитие эмбриологии, гистологии, физиологии, теории эволюции, онтогенеза и т.д.

Основные положения современной клеточной теории.

1. Все живые организмы состоят из клеток. Клетка- единица строения, функционирования, размножения, и индивидуального развития живых организмов. Вне клетки нет жизни.

2. Клетки всех организмов сходны между собой по строению и химическому составу. Клетка- это функциональная единица многоклеточного организма.

3. Новые клетки появляются только из ранее существующих путем деления.

4. Клеточное строение всех существующих организмов гомологичное - это свидетельство единства их происхождения.

4. 1. Световая микроскопия- увеличение до 3000

2. Фазово-контрастная микроскопия - контрастное изображение.

3. Флуоресцентная микроскопия -красители и ультрафиолетовые люминесцентные микроскопы.

4. Электронная микроскопия- поток электронов проходящий через электромагнитные поля, увеличение более 250000.

5. Цитохимические методы- хим. реакции и окрашивание.

6. М. авторадиографии-изотопы видны на фотоэмульсии.

7. Дифференциальное центрифугирование- хим.анализ фракций.

тема № 2.2: Химическая организация клетки. Неорганические и органические вещества живых организмов.

План:

1) Неорганические макро и микроэлементы, молекулы живого вещества:

А) вода,

В) соли.

2) Органические материи. Биологические полимеры.

А) Белки - структура и свойства.

В) Углеводы - моно и полисахариды.

С) Жиры.

1. В клетках живых организмов обнаружено более 80 биогенных элементов, функции 27 из них определены. 99% углерод, водород, азот, кислород, фосфор и сера- биоэлементы, основа органических молекул. Три группы: макроэлементы, микроэлементы, ультрамикроэлементы.

1.98% кислород, углерод, водород, азот (основные)

1,9% кальций, калий, магний, натрий, железо, сера, фосфор, хлор.

2.0,1% медь, бор, кобальт, цинк, молибден, марганец, никель, бром, йод и др. (гормоны, ферменты и т.д.)

3.0,000001% уран, золото, бериллий, ртуть, цезий, селен и др.

А) Воды в клетке 70-80%, свободной 95%, связанной (белок) 5%. У взрослого человека 66%,зародыш 95%

Функции.

1. Вода как растворитель. Хим. реакции в клетке ионные идут в воде. Растворяющиеся в воде в-ва – гидрофильные (спирты, сахара, альдегиды, карбоновые кислоты, соли, основания, белки и т.д.). Не растворяющиеся- гидрофобные (жирные кислоты, целлюлоза)

2. Вода как реагент. Участвует в реакциях гидролиза, полимеризации, фотосинтезе и т.д.

3. Транспортная функция.

4. Вода как терморегулятор. Высокая теплоемкость. Теплопроводность, теплота испарения (потоотделение, транспирация)

5. Структурная функция. Цитоплазма 60-95% (тургор, цитоскелет)

Б) Минеральные соли. Клетки содержат слабые кислоты и основания и соли. Соли диссоциируют на катионы (калия, кальция, магния, натрия, аммиак) и анионы (хлорид, сульфат, гидрофосфат, гидрокарбонат, нитрат).

Функции мин. в-в:

1. Поддержание кислотно- щелочного равновесия. Катионы и анионы солей формируют буферные системы клетки, предотвращая колебания рН (кровь 7,4).

2. Участие в создании мембранных потенциалов клеток. Внутри клетки ионы К+, в околоклеточных жидкостях Na+ Cl-, образуется разность зарядов, делает возможным передачу возбуждения по нерву или мышце.

3. Активация ферментов. Ионы являются компонентами ферментов, гормонов, витаминов.

4. Создание осмотического давления в клетке (тургор).

5. Строительная функция. Кальций- кости. Орг.вещ-ва (ДНК, Белки). Удобрения.

2. Биополимеры- это полимеры, входящие в состав клеток живых организмов и продуктов их жизнедеятельности (белки. Нуклеиновые кислоты, полисахариды).

А) Белки- это биологические гетерополимеры, мономерами которых являются аминокислоты. Аминокислота 20- соединение карбоксильной группы (COOH)- кислотные свойства и аминогруппа (NH2)- основные свойства и радикал R

NH2-CH-COOH

|

R

Аминокислоты- незаменимые и заменимые. Аминокислоты соединяются друг с другом ковалентными, пептидными связями карбоксильной группой одной аминокислоты и аминогруппой другой (100- 10000).

Четыре уровня организации белков:

1.Первичная структура-последовательность аминокислотных остатков.

2.Вторичная структура-укладка полипептидных цепей за счет водородных связей в альфа-спираль (скручивание-глобула), в бета -структуру (продольная- фибриллы). У глобул.

3. Третичная- сворачивание спирали в клубок (глобула, долмен), связи дисульфидные и гидрофобные, дисперсионные взаимодействия.

4. четвертичная – взаимодействие нескольких белковых молекул (гемоглобин).

Денатурация – утрата белковой молекулой структуры (обратимая -ренатурация, необратимая).

Простые белки – из аминокислот (фибриллярные, антитела). Сложные с небелковой частью- липопротеины, гликопротеины, фосфопротеины, металлопротеины, нуклеопротеины.

Функции белков:

1.Каталитическая. Ферменты.

2.Строительная (структурная). Волосы.

3. Транспортная. Гемоглобин

4. Гормональная (регуляторная).

5. Защитная. Иммуноглобулины, фибрин.

6. Сократительная (двигательная).

7. Рецепторная (сигнальная). Мембрана. Родопсин.

8. Энергетическая. При расщеплении 1г. Высвобождается 4,1 ккал 17,6 кДж энергии.

В) Углеводы –циклические молекулы Cn (H2O)m. В животных клетках 1-5%, в растениях 70%. Три группы: моносахариды (пентозы-рибоза, дезоксирибоза, гексозы-глюкоза, фруктоза, манноза), олигосахариды (2-10 мальтоза, сахароза, лактоза), полисахариды (гликоген, крахмал, целлюлоза, хитин).

Функции углеводов:

1. Энергетическая. 1гр.-17, 6 кДж.

2. Запасающая. Крахмал, гликоген.

3. Строительная (структурная). Целлюлоза, хитин, ДНК,РНК.

4. Рецепторная. Гликопротеиды в мембране узнают друг друга. Опухоли.

5. Защитная. Слизь - бронхи, желудок.

С) Липидов в клетке 2-90 %. Жиры (эфиры жирных кислот и ряда спиртов)- это нейтральные жиры, воска, фосфолипиды, стероиды и жироподобные вещ-ва (холестерин, каратиноиды, ментол).

Функции липидов:

1.Строительная (структурная) Фосфолипиды.

2. Гормональная (регуляторная) стероиды- тестостерон, прогестерон, кортикостеро, эстрогены.

3. Защитная. Воск у растений. Термоизоляция.

4. Энергетическая. 1 гр. 38, 9 кДж.

5. Запасающая. Источник воды 1гр.- 1,1 гр. Воды.

тема № 2.3: Нуклеиновые кислоты.

План

1) ДНК, структура, биологическая роль, генетический код.

2) РНК, структура и функции иРНК, тРНК, рРНК.

1.Нуклеиновые кислоты- фосфорсодержащие линейные нерегулярные биополимеры, мономерами которых являются нуклеотиды. Открыты в 1869 г. Швейцарским химиком Мишером. Нуклеотиды - органические соединения, включающее азотистое основание (аденин, гуанин (пуриновые), тимин, цитозин или урацил (пиримидиновые), пентозу (рибозу или дезоксирибозу) и остаток фосфорной кислоты. Нуклеотиды соединены (ковалентно)в цепь за счет остатков фосфорной кислоты, расположенных между пентозами.

Дезоксирибонуклеиновая кислота (расшифрована структура американцем Уотсоном и англичанином Криком в 1953г) локализуется в хромосомах(99%) в митохондриях, центриолях и хлоропластах. ДНК – это двуцепочечная спираль, закрученная вокруг собственной оси. В полинуклиотиде до 30000 нуклеотидов, у человека длина 40 мм.

Аденин образует 2 водородные связи с тимином, а гуанин- 3 связи с цитозином – эти пары комплементарные.

Комплементарность - это пространственное и химическое соответствие между парами нуклеотидов, способность к избирательному соединению (Репликация). Последовательность нуклеотидов одной цени комплементарна последовательности другой цепи.

Репликация (редупликация) ДНК- процесс удвоения ДНК. ДНК раскручивается с помощью ДНК –полимеразы на небольшом отрезке и на матричной цепи достраивается дочерние цепи. ДНК может повреждаться.

Репарация – способность ДНК исправлять нарушения последовательности нуклеотидов. Когда изменения ДНК не удалены возникают мутации, приводящие к патологии.

Функции ДНК: хранение, передача и воспроизведение в ряду поколений генетической информации. В ДНК клетки закодирована информация о всех белках данного организма, о том, какие белки и в какой последовательности и в каком количестве будут синтезироваться.

Информация о структуре белков закодирована в ДНК в виде последовательности нуклеотидов. Определенному сочетанию нуклеотидов соответствует определенная аминокислота – это генетический код. Каждой аминокислоте соответствует три нуклеотида объединенных в триплет (кодон). 4 типа нуклеотидов объединяясь по 3 в триплет, дают 64 варианта (61 кодируют 20 аминокислот, 3 стоп кодоны).

Свойства кода:

1. Код триплетен.

2. Код универсален.

3. Код специфичен (однозначен).

4. Код избыточен, аминокислоты код. от 1 до 6 триплетов.

5. Код не перекрывается.

2.РНК - рибонуклеиновая кислота одноцепочечный биологический полимер, мономерами которого являются нуклеотиды содержащие рибозу, а вместо тимина урацил.

иРНК 5%(мРНК)- незамкнутая цепь. Служит в качестве матриц для синтеза белков, перенося информацию об их структуре с ДНК к рибосома.

тРНК 10-15%(трансферная)- 70-90 нуклеотидов имеет вторичную структуру. Доставляет аминокислоты к месту синтеза белка.

рРНК 80% - в комплексе с белками образует рибосомы.

мяРНК –малые ядерные- ферменты сплайсинга (редактирование иРНК).

Функции РНК: участие в биосинтезе белков.

тема № 2.4. Вирусы. Прокариотические клетки.

План

1) Вирусы. Бактериофаги. Заболевания, вызываемые вирусами.

2) Прокариотические клетки: форма и размеры. Строение цитоплазмы бактерий, генетический аппарат, спорообразование, размножение.

1. Вирусы открыты Ивановским 1892- неклеточные формы жизни, являющиеся паразитами эукариотических клеток на генетическом уровне. СПИД, гепатиты, бородавки, полимиелит, свинка и т.д. Проявляют свойства живых только попав внутрь клетки.

Отличия вирусов от не живой природы:

1)способность к размножению;

2)наследственность и изменчивость

Отличия вирусов от клеточных организмов:

1)не имеют клеточного строения;

2)не проявляют обмена веществ и энергии;

3)могут существовать только как внутриклеточные паразиты;

4)не растут;

5)имеют особый способ размножения;

6)имеют только одну ДНК или РНК.

Две формы: покоящейся (внеклеточной) и внутриклеточной (размножаются).

Состоят из молекулы ДНК (РНК) и белковой оболочки- капсида (могут быть липопротеины, углеводы, ферменты). 10-300 нм.

Форма палочковидная, нитевидная, сферическая и т.д.

ДНК содержащие – аденовирусы, герпес, оспа. РНК грипп, корь, бешенство, клещевой энцефалит, краснуха.

Размножение- прикрепился вибрион проник внутрь, нуклеиновая кислота включается в обмен в-в и заставляет клетки продуцировать вирусы, которые выходят из клетки, после нескольких циклов клетка гибнет или становиться опухолью(грипп 30ч 5-6 циклов-100в)

Бактериофаги (Гамалея1899)вирусы паразитирующие на бактериях (сложнее) впрыскивает нуклеиновую кислоту в бактерии.

Лечат дизентерию, холеру, брюшной тиф и т.д.

2. Прокариоты- царство Дробянки (бактерии и синезеленые водоросли). Нет ядра.

Выделяют 3 группы: архебактерии, эубактерии, цианобактерии.

Бактерии 1-10 мкм. Кольцевая ДНК-нуклеоид. Клеточная стенка с гликопептидом (муреин), снаружи слизистый слой, рибосомы мелкие, впячивания плазматической мембраны- мезосомы.

Делятся перетяжкой, реже почкованием (20 мин).

По форме: шаровидные- кокки, палочковидные -бациллы, дугообразные -вибрионы, спиралеобразные -спириллы и спирохеты. Некоторые движутся за счет жгутиков.

В неблагоприятных условиях образуют споры.

Есть анаэробы (брожение- спиртовое, молочнокислое, уксусное, маслянокислое) и аэробы(О2).

По питанию автотрофные (фототрофы – синезеленые, зеленые и пурпурные б (без О2)и хемотрофы- нитрофицирующие, азотфиксирующие, серобактерии, железобактерии(окисляют)и гетеротрофные – сапрофиты и паразиты (чума, холера, дифтерия, дизентерия, туберкулез и т.д.)- стерилизация, пастеризация, вакцинация, дезинфекции.

Существуют в воде, воздухе, почве, живых организмах.

Образовывали нефть, уголь, торф, газ, почвообразование, круговорот азота, фосфора, серы, др.

Сапрфитные б. участвуют в разложении останков растений и животных их минерализации- редуценты. Клубеньковые – азот.

Используют в биотехнологии(лекарства, спирты, уксус, ацетон, биозащита, оружие и т.д.).

тема № 2.5.Структурно - функциональная организация эукариотических клеток

План

1) Строение и функции эукариотической клетки. Цитоплазма и клеточная мембрана.

2) Органеллы цитоплазмы их структура и функции:.

а) ЭПС - структура и функция.

б) Комплекс Гольджи, лизосомы.

В) митохондрии,пластиды.

1. Все клетки состоят из трех основных частей:

1) клеточная оболочка

2) цитоплазма

3) ядро

1) Клеточная оболочка из плазматической мембраны.

Все био. Мемраны 2 слоя липидов с плавающими в них белками (самозалечивание).

У животных клеткок снаружи гликокаликс (гликопротеины и гликолипиды)- сигнальная и рецепторная функция (ткани).

У растений целлюлоза –опора и защита.

Функции к.о.:

1.определяет и поддерживает форму клетки.

2. защищает и отграничивает (электрическая).

3. регулирует метаболизм(транспортная, секреторная)

4. узнает сигналы (гормоны).

5. межклеточные контакты (ткани- выросты, реснички)

Механизм проникновения в клетку.

- пассивный транспорт- по градиенту концентрации(диффузия, осмос) без затрат энергии

- активный транспорт перенос белками – переносчиками, против градиента концентрации, затраты энергии

- эндоцитоз – поглощение в-в выростами мембраны с образованием пузырьков

- экзоцитоз -выделение в-в из клетки в мембранных пузырьках(сок)

- фагоцитоз- поглощение твердых и крупных частиц (лейкоциты)

- пиноцитоз- поглощение жидких в-в

2) Цитоплазма – внутренняя среда клетки, окруженная плазматической мембраной.

Состоит из основного в-ва (гиалоплазмы) и внутриклеточных структур (включения и органоиды).

Обеспечивает взаимодействие органоидов.

Гиалоплазма (матрикс) – это водный р-р неорганических и органических в-в, способный изменять свою вязкость и находящийся в постоянном движении.

Включения - непостоянные структуры виде гранул (крахмал, гликоген, белки) и капель (жиры).

Включения- не постоянные компоненты, расходуются и синтезируются, источник гормонов и т.д.

Трофическая функция: запас питательных веществ- капли жира глыбки гликогена, белки и углеводы в виде зерен, кристаллические (органические соли щавелевой кислоты и неорганические соли кальция).

Секреторная: подготовка к выведению различных в-в.

Органоиды- постоянные компоненты клеток. Имеющие специфическую структуру и выполняющие жизненно важные функции.

2. Одномембранные органоиды - эндоплазматический ретикулум (ЭПС), пластинчатый комплекс Гольджи, лизосомы, вакуоли- единая мембранная система клетки.

А) ЭПС- система полостей, трубочек и каналов, ограниченных одним слоем мембраны и разделяет цитоплазму клетки на пространства (параллельно хим реакции).

2 типа шероховатая (гранулярная- рибосомы белок) и гладкая(агранулярная- синтез липидов и углеводов).

Ф- транспортная, синтез, хранение в-в, образует вакуоли.

Б) Аппарат Г. - стопка (сеть) из 5-20 мембранных полостей, трубочек отшнуровывающихся микропузырьков.

Ф.- трансформация (процессинг- модификация), накопление, транспорт в-в – секреты, лизосомы.

Лизосомы - мембранные пузырьки. Содержащие литические ферменты.

Ф.перевариваются в-ва из вне и части клеток (автолиз).

Вакуоли - наполненные жидкостью(клеточный сок) мембранные (тонопласт) мешки.

Участвуют в регуляции водно-солевого обмена, тургор, накопление в-в и выведение токсинов.

В) Двумембранные органеллы представлены митохондриями и пластидами.

А) Митохондрии - палочковидной, спиральной, округлой формы (в печени 1000). Наружная мембрана гладкая, внутренняя имеет кристы. В матриксе находится кольцевая ДНК, рибосомы, ферменты, фосфатные гранулы.

В митохондриях окисляются органические соединения (внутриклеточное дыхание), освободившаяся энергия синтезирует АТФ, которая транспортируется ко всем участкам клетки. Синтез белков митохондий.

Пластиды- только у фотосинтезирующих эукариотов.

Хлоропласты - зеленые пластиды осуществляют фотосинтез. Наружная мембрана гладкая, внутренняя формирует систему плоских пузырьков (тилакоидов), которые собраны в стопки (граны), содержат хлорофиллы, каратиноиды.

Хромопласты - в фотосинтезе не участвуют, содержат каратиноиды- красные, желтые, оранжевые- цветы, плоды.

Лейкопласты - бесцветные пластиды, содержаться в клетках корней, клубней, корневищ, семенах – накапливают запасные питательные вещества (крахмал, липиды, белки).

Лейкопласты могут превращаться в хлоропласты (картофель), а хлоропласты в хромопласты (созревание плодов)

тема № 2.6. Органоиды клетки.

План

1)Структура и функции органоидов цитоплазмы:

а) рибосомы

б) клеточный центр

в) цитоскелет

г) жгутики и реснички

2)Структура и функции клеточного ядра

3)Хромосомы.

1. Органоиды не имеющие мембранного строения: рибосомы, клеточный центр(у животных), микротрубочки и микрофиламенты.

А) Рибосомы - мелкие органеллы, глобулярной формы, состоящие из белков и рРНК. Рибосомы представлены двумя субъединицами: большой и малой. Находятся в цитоплазме, либо ЭПС (в митохондриях, пластидах, у прокариот).

На рибосомах происходит синтез белка.

Б) Клеточный центр (центросома) вблизи ядра, состоит из двух центриолей, расположенных перпендикулярно. Центриоль полый цилиндр, стенка которого образована 9 триплетами микротрубочек.

Участвуют в делении клетки, образуют веретена деления, лежат в основании жгутиков и ресничек.

в ) Цитоскелет. Гиалоплазма состоит из двух фаз жидкой (коллоидный р-р белков, аминокислот, нуклеотидов, углеводов, ионов и т.д.) и твердой (тонкие белковые нити – микротрабекулярная система) вместе с микротрубочками и микрофиламентами формируют цитоскелет.

Обуславливают циклоз (ток), внутриклеточные перемещения органелл, образуют веретено деления.

Микротрубочки и микрофиламенты- нити из белков- двигательная функция клетки. Микротрубочки и цилиндры из турбулинов. Микрофиламенты тоньше из актина и миозина.

г) Жгутики 15мкм и реснички 10мкм – это органоиды движения, выросты цитоплазмы клеток, цилиндры по периметру 9 пар микротрубочек, а в центре- 2 одиночные (сперматозоиды, носовая полость).

2. Большинство клеток имеют одно ядро, есть многоядерные (мышцы), без ядра эритроциты и ситовидные трубки.

Ядро- шарообразное, в состав входит ядерная оболочка и кариоплазма, содержащая хроматин и ядрышки.

Ядерная оболочка образована двумя мембранами из двойного слоя липидов, между ними перинуклеарное пространство в котором имеется не постоянное количество ядерных пор, через них осуществляется транспорт и обмен в-в. Оболочка связана с ЭПС.

Ядерный сок (кариоплазма)- р-р белков, фибриллярных белков, нулеотидов, углеводов, ионов, более вязкий, чем гиалоплазма. Находятся ядрышки и хроматин.

Я.с. обеспечивает нормальное функционирование генетического материала.

Ядрышки - шарообразные в интерфазе 1-10, состав РНК и белок, синтез РНК, рибосом, сплайсинг.

Хроматин- неспирализованная ДНК в комплексе с белками (гистонами). Эухроматин – диффузный генетически активный хроматин. Гетерохроматин- грыбки конденсированного хроматина, неактивные (ХэХг).

Функции ядра:

- хранение генетической информации и передача ее дочерним клеткам в процессе деления.

- контроль жизнедеятельности клетки, регулирует ее активность, ядро определяет специфичность белков, синтезируемых в клетке и синтез РНК.

3. Хромосома – спирализованная молекула ДНК, связанная с белками в нуклеопротеид (ДНП).

Спирализуется перед делением, не активна. На стадии метафазы состоит из двух хроматид (результат удвоения ДНК), соединены центромерой (перетяжкой)- два плеча. На центромере находятся кинетохоры к которым в митоз крепятся веретена деления.

Типы хромосом:

- телоцентрические- центромера отсутствует либо расположена на конце хромосомы;

- акроцентрические (палочковидные)- центромера смещена к концу плеча хромосомы;

- субметациклические (неравноплечие)- центромера делит хромосому на два не равных плеча;

- метациклические (равноплечие) – центромера делит хромосому на два равных плеча.

У некоторых есть вторичная перетяжка – ядрышковый организатор (ДНК- синтез рРНК).

Плечи заканчиваются теломерами, не соединяются с другими хромосомами.

Число, размер и форма хромосом в наборе у разных видов различаются.

Кариотип - совокупность признаков хромосомного набора. Он специфичен и постоянен. У человека 46.

В соматической клетке хромосомы парные (гомологичные) – диплоидный набор хромосом.

Половые клетки гаплоидный набор хромосом.

Одна хромосома материнская, другая отцовская. Каждая пара в наборе индивидуальна.

Хромосомы из разных пар негомологичные.

В кариотипе различают половые хромосомы (ХХ и ХУ) и аутосомы.

тема № 2.7.Жизненный цикл клетки. Митоз

План

1) Жизненный цикл клеток. Размножение клеток.

2) Митотический цикл. Митоз и его значение

1.В течении жизни клетки растут, дифференцируются (процесс специализации клетки на выполнение определенных функций, который заключается в приобретении соответствующего строения и синтезе конкретных белков), выполняют определенные функции, размножаются, гибнут.

В организме высших позвоночных клетки отличаются по особенностям и продолжительности жизненного цикла.

Есть клетки потерявшие способность к делению (нейтрофилы, базофилы, эозинофилы, нервные клетки).

Другие постоянно делятся (эпителий, кроветворные органы).

Некоторые не размножающиеся и начинают делится, после повреждения органа (печень, эндокринные ж.).

Жизненный (клеточный) цикл клетки- жизнь клетки от момента ее возникновения в результате деления материнской клетки до следующего деления или смерти.

К. Ц. включает митотический цикл, подготовку клетки к делению (интерфаза) и само деление (митоз) и период покоя Go в ходе которого клетка выполняет свойственные ей функции.

Продолжительность к. ц. зависит от типа клетки, ее состояния и условий среды.

Три способа деления эукариотов:

- амитоз – прямое (редкое) деление клетки. Ядро интерфазное, делится путем перетяжки (неравномерно). Встречается в зародышевых оболочках, фолликулах. В стареющих при воспалении, онко и др.

- митоз – непрямое деление клетки.

- мейоз- редукционное деление.

2. Митотический цикл – это интерфаза и митоз.

Интерфаза- подготовка клетки к делению.

Три периода:

- пресинтетический (8-10ч. До суток)- рост клеток синтез белков и РНК (2п2с)

- синтетический (6-12ч)- удвоение ДНК, синтез белка, превращение каждой хромосомы в две хроматиды (2п4с)

- постсинтетический (3-6ч)- синтез РНК,АТФ, белка удвоение митохондрий, пластид, центриолей (2п4с)

Раковые G1-8,5, S-6,2, G2-4,6, митоз- 0,6, клеточный цикл 19,9 ч.

Митоз- тип клеточного деления, в результате которого дочерние клетки получают генетический материал, идентичный материнскому.

Четыре фазы:

- профаза – хромосомы спирализуются, центриоли к полюсам, исчезают ядрышки и ядерная оболочка, появляется веретено деления.

- метафаза – хромосомы прикрепляются центромерами к веретенам деления, выстраиваются по экватору (метафазная пластинка)

- анафаза- веретена деления растаскивают к полюсам хроматиды (дочерние хромосомы)

- телофаза –хромосомы деспирализуются, образуются ядра. Цитокинез – 2 дочерние клетки.

Био. Значение:

- генетическая стабильность;

- увеличивается число клеток в организме (рост, развитие);

- регенерация;

- бесполое размножение

тема № 2.8.Обмен веществ и превращения энергии в клетке

План

1)Обмен веществ и превращение энергии в клетке.

2)Этапы энергетического обмена.

3)Пластический обмен. Фотосинтез. Хемосинтез.

1. Метаболизм - совокупность всех химических реакций, протекающих в живом организме. Значение метаболизма -создание необходимых организму веществ и обеспечение его энергией.

Процесс потребления веществ и энергии называется питанием. Химические вещества необходимы для построения тела, энергия для осуществления процессов жизнедеятельности.

По источнику энергии организмы делятся на фототрофов(световая энергия) и хемотрофы (э. при окислении химических соединений). По источнику углерода – автотрофы (углекислый газ) и гетеротрофы (орган.в-ва)

Катаболизм (или энергетический обмен, или диссимиляция)- совокупность реакций расщепления в результате которых освобождается энергия.

У аэробов три этапа катаболизма (при нехватке О2 -2)

1.Подготовительный. в ЖКТ сложные в-ва распадаются на простые с выделением тепла. Белки- аминокислоты, жиры до глицерина и жирных кислот, полисахариды до моносахаридов, нукл. Кис. До нуклеотидов.

Идут на построение или окисляются.

2.Неполное окисление (бескислородный)- анаэробный в цитоплазме расщепление в-в. Бескислородное, неполное окисление глюкозы- гликолиз. В результате из1 глюкозы образуется по2 ПВК, АИФ и воды, а атомы Н запасаются в виде НАД(молекула переносчик)-Н. Далее ПВК и НАД-Н перерабатываются в этиловый спирт(спиртовое брожение растений и дрожжей), либо в молочную кислоту- мол.брожение (в клетках животных). Гликолиз-2 АТФ.

При О2расщепляются.

3.Полное окисление(дыхание- аэробный процесс)- окисление ПВК до СО2 и Н2О- в митохондриях.

3 стадии

А) образование ацетилкоэнзима А;

Б) окисление ацетилкоэнзима А в цикле Кребса;

В) окислительное фосфорилирование в электронотранспортной цепи.

В результате 36 молекул АТФ в ходе клеточного дыхания, в целом при полном окислении глюкозы 38 АТФ.

2. Анаболизм (или пластический обмен, или ассимиляция)- совокупность реакций синтеза, сложных орг.в-в из более простых с расходом энергии.

Гетеротрофная ассимиляция у гет. Орг. Построение собственных орг.в-в из пищи. Аминокислоты, жирные кислоты, моносахариды – белки, жиры, углеводы.

Автотрофные организмы синтезизируют орг.в-ва из неорг.молекул в процессе фото и хемосинтеза.

Фотосинтез синтез- органических соединений из неорганических за счет энергии света. Суммарное уравнение

6СО2! 6Н2О—С6Н12О! 6 О2

1.Световая фаза фотосинтеза на свету в мембране тилакоидов граны. 3 процесса: образование кислорода в следствии разложения воды, синтез АТФ и образование атомов водорода в форма НАДФ-Н2. Кислород диффундирует в атмосферу, а АТФ НАДФ-Н2 участвуют в темновой фазе.

2.Темновая фаза протекает в матриксе хлоропласта и на свету и в темноте. Преобразуется СО2 в цикле Кальвина с энергией АТФ. СО2 связывается с Н и образует глюкозу(аминокислоты, глицерин, жирные кислоты)- все живое с О2 и еда.

Хемосинтез (хемоавтотрофия)- процесс синтеза орг. В-в из неоорганических за счет хим энергии окисления неорг.в-в (серы, сероводорода, железа, аммиака, нитрита и др).

Хемосинтезирующие бактерии (облигатные анаэробы). Нитрофицирующие б. окисляют соединения азота, железоб превращают закисное железо в окисное, Водородные б. окисляют свободный Н до воды. Высвобождающаяся энергия запасается б. виде АТФ и использунтся для синтеза орг. Соед. Очищают сточные воды, накапливают в почве минералы.

Миксотрофы- жгутиковые у которых есть хлорофилл (эвглена)

тема № 2.9.Биосинтез белка.

План

1.Биологический синтез органических молекул в клетке.

Этапы синтеза белка.

2. Ген. Генетический код.

1.Генетическая информация храниться в ДНК. Кодирующими участками ДНК являются гены.

Ген- участок молекулы ДНК, кодирующий синтез одной макромолекулы. Участок где расположен ген называется локус.

Совокупность генов клеточного ядра- генотип, совокупность генов гаплоидного набора- геном, совокупность генов внеядерных ДНК (митохондрии, пластиды)- плазмон.

Реализация информации, записанной в генах, через синтез белков называется экспрессией (проявлением) генов. Генетическая информация храниться в виде последовательности нуклеотидов, а реализуется в виде последовательности аминокислот в белке.

ДНК—РН—белок

Процесс в 2 этапа

1) Транскрипция

2) Трансляция

Транскрипция (переп ись)- синтез РНК с использованием ДНК в качестве матрицы. В результате возникает м.и.РНК. Много АТФ, осуществляется РНК-полимеразой. Транскрибируется отрезок ДНК- транскриптон. Т.(ген) начинается промотором- участок ДНК куда присоединяется РНК –полимераза и начинается транскрипция, а заканчивается терминатором –участок ДНК с сигналом окончания. Транскрипция по комплементарности. ДНК разрывается и синтез РНК идет по одной цепи. мРНК- матрица в синтезе белка.

Трансляция (перевод)- перенос информации с иРНК на белок во время его синтеза.

В трансляции участвуют мРНК- информационная матрица, тРНК доставляют аминокислоты узнают кодоны, рРНК вместе с белками образует рибосоы, которые удерживают мРНК, тРНК и белок и осуществляют синтез полипептидной цепи

Этапы синтеза белка:

1) Инициация- малая субчастица рибосомы соединяется с инициаторной мет т РНК, затем с мРНК и большой субчастицей.

2) Элонгация- рибосома перемещается вдоль мРНК и присоединяет аминокислоты к белку

3) Терминация- рибосома достигает стоп кодона, мРНК отделяется.

2. Ген- это участок молекулы ДНК(рнк вирусы), кодирующий первичную структуру полипептида, молекулы т.РНК и рРНК или взаимодейст вующий с регуляторным белком.

Общее число генов 50-200 тыс.

Состоят из нескольких элементов:

-регуляторная зона (активизирует ген)- промотор- узнает РНК полимеразу –транскрипция,

-структурный ген имеет кодирующие участки- экзоны, некодирующие вставки –интроны (20-30),

-сигнал остановки- терминатор.

После транскрипции из мРНК интроны вырезаются ферментами- процессинг, экзоны сливаются- сплайсинг РНК.

Этапы синтеза белка

Цепь ДНК- транскрипция- Пре- мРНК- сплайсинг- мРНК- трансляция-белок.

Генетический код система записи информации о последовательности расположения минокислот в молекуле белка с помощью аналогичного в иРНК.

Свойства:

1. Триплетность- одну аминокислоту кодирует кодон.

2. Выраженность—каждая а. зашифрована более, чем одним кодоном- 61-20.

3. Универсальность –все живые на Земле

4. Спецефичность- один и тот же триплет не может соответствовать нескольким а.

5. Колинеарность- последовательность аминокислот в белке совпадает с триплетами иРНК.

6. Неперекрываемость- последовательно расположеные кодоны являются последовательно расположенныими триплетами нуклеотидов

Кодоны ЦУУ ГУА

Аминокислоты лейцин валин

тема № 2.10. Обмен веществ в организме

План

1) Понятие о гетеротрофном питании.

а) обмен белков.

б) обмен жиров.

в) обмен углеводов.

г) водно-солевой обмен.

д) витамины.

1.Гетеротрофная ассимиляция у гетеротрофных организмов (грибы, животные, некоторые бактерии). Организмы синтезируют орг.в-ва своего тела из готовых орг. в-в из пищи. Энергию получают в результате окисления орг. соединений. Аминокислоты, жирные кислоты, моносахариды – белки, жиры, углеводы. Чужой белок – аминокислоты – синтез в клетке, энергия, ферменты – свой белок.

Между организмом и окружающей средой постоянный обмен в-в и энергии. Обмен в-в – это совокупность всех химических превращений (ассимиляция и диссимиляция) в живом организме, обеспечивающих его жизнедеятельность. Регуляцию обеспечивает нервная и эндокринная системы.

А) Белки расщепляются до аминокислот в жкт, в клетках синтезируются белки свойственные организму. Конечные продукты распада белка- углекислый газ, вода, мочевина, мочевая кислота выводятся с потом и мочой. Для синтеза белков нужно 20 аминокислот. Заменимые могут синтезироваться в организме, незаменимые (лейцин, изолейцин, метионин, треонин,фенилаланин, триптофан, валин, лизин) должны поступать с пищей. Белки содержащие все незаменимые аминокислоты – полноценные (молоко, яйца, мясо, рыба и т.д.), неполноценные растительного происхождения(нарушения в метаболизме). Суточная потребность 80-150г. При избытке превращаются в жиры и углеводы. См. №4

Б) Жиры расщепляются до глицерина и жирных кислот – жир орг. Продукты распада углекислый газ и вода. 30% на энергию, депо, защита, вода, гомоны, мембраны и т.д. Суточная потребность 70-80г. Избыток- атеросклероз, ожирение и т.д.

В) Углеводы расщепляются до фруктозы, глюкозы, галактозы – основной источник энергии. Продукты распада углекислый газ и вода. В крови 0,08-0,12 инсулин. В печени гликоген – мозг. Могут образовываться из жиров и белков, могут превращаться в жир. Суточная потребность -500 г

Г) Вода 70% суточная потребность 2,5-3л., 1,5 питье и 1000 с пищей – экзогенная, при окислении 500 мл эндогенная. Вода и соли переходят в кровь в неизменном состоянии. В цитоплазме 72%- внутриклеточная, 28% кровь внеклеточная. Выделение через почки, кожу, легкие и кишечник. Мин. в-ва (фосфор, кальций, калий, натрий, хлор, железо и т.д.) нужны для подержания гомеостаза, транспорта газов, возбудимости, костей.

Д) Обмен в-в невозможен без витаминов (низкомалекулярные органические соединения различной химической природы, многие из которых являются предшественниками активных центров ферментов), поступают с пищей в малых количествах(Лунин 1888г).При нехватке витаминов- гиповитаминоз (авитаминоз), избыток гипервитаминоз. Классифицируют жирорастворимые(А, Д, Е,К), водорастворимые (В,РР,С и др.).

А- зрение, рост, развитие. Г.-куриная слепота, гипер. Печень, роговица. Сливочное масло, яйца, печень, молоко, каротин- морковь.

Д- обмен кальция и фосфора. Г.- рахит, гипер. Отложение в сосудах. УФО, печень, желток, рыбий жир.

Е- белковый обмен, мембраны. Г. Дистрофия мышц, половая ф. Растительное масло, печень, молоко, зар. Пшеницы.

К- свертывание крови. Г. Кровоизлияния. Микрофлора, шпинат, томат, морковь.

В1- обмен белков, жиров, углеводов, импульсы. Г. Бери-бери. Зерновые и бобовые, печень, желтки.

В2 – клеточное дыхание. Г.задержка роста, слиз. Рта, хрусталик. Молоко, дрожжи, печень, мясо, рыба, овощи.

В6 – кроветворение, обмен белков. Г. Анемия, кожа, судороги, ЦНС. Печень, почки, бобовые и зерновые.

В12 – кроветворение. Г. – анемия. Микрофлора, печень, мясо.

С - иммунитет. Г. – цинга, углеводный, жировой, белковый о. Шиповник, смородина, лимоны, печень.

РР- клеточное дыхание, обмен. Г. пеллагра. Дрожжи, отруби, пшеница, флора.

Date: 2015-07-01; view: 1098; Нарушение авторских прав