Клетка- структурная и функциональная единица живого

Клетка- структурная и функциональная единица живого. Клетка является мельчай-шей системой, обладающей всей совокупностью свойств живого, в том числе способ-ностью передавать информа-цию.

История учения о клетке 1664г. Р.Гук. Первое использование микроскопа для биологического исследования. Понятие «Клетка» 1672 г. Марчелло Мальпиги. Описание микроскопического строения растений 1838 г. Т.Шванн и М.Шлейден. Создание клеточной теории – крупнейшее достижении биологии Х1Х века. 1855 г. Рудольф Вирхов. Новые клетки возникают путем строгого упорядоченного деления исходных клеток 1879 г. В.Флемминг. Определение центральной роли ядра при делении. Понятие «митоз». 1930-е годы В.Зворыкин. Изобретение электронного микроскопа. Рассмотрение ультратонких структур.

Положения клеточной теории: Все живые организмы состоят из клеток, сходных по своему строению. ( кроме прокариотов, которые не имеют типичных для большинства клеток структур). Клетки размножаются путем деления. Все процессы, происходящие в клетках на молекулярном уровне, сходны у всех живых организмов.

Самые простые - прокариотические клетки - безъядерные клетки. В цитоплазме находятся молекулы ДНК, рибосомы и различные включения в виде гранул липидов и других веществ. Однако прокариотические клетки - это уже одноклеточные организмы, например, бактерии и сине-зеленые водоросли.

Бактерия

Строение эукариотической клетки

Размеры клеток варьируют в значительных размерах. Диаметр яйцеклетки страуса – 75 мм, микоплазменная клетка имеет размеры 0.1-0.25 мкм. Формы клеток также могут быть различными.

1- яйцеклетка, 2- эпителиальная клетка полости рта, 3-замыкающие клетки устьиц, 4-эпителий мыши, 5- сосудистая клетка древесины, 6- клетка мерцательного эпителия, 7- клетка гладких мышц, 8- нервная клетка спинного мозга, 9- пигментная клетка кожи лягушки.

Трехмерная фотография клетки

Состав клетки Входит более 70 элементов, но лишь 12 из них (кислород, углерод, водород, азот, кальций, фосфор, кремний, сера, натрий, хлор, калий, железо) встречаются в большом количестве. Вода - 70% массы протоплазмы. Основные органические соединения клетки - углеводы, липиды, белки, нуклеиновые кислоты и стероиды.

Углеводы (углеводороды) - соединения углерода, водорода и кислорода с общей формулой Cn(HO)n. К углеводам относятся, например, моносахариды и полисахариды .

Моносахариды: малые молекулы, сладкий вкус, растворимость, кристаллизация. Рибоза и дезоксирибоза - сахара, входящие в состав мономеров нуклеиновых кислот РНК и ДНК. Глюкоза (виноградный сахар) и фруктоза, галактоза. Главными углеводами протоплазмы являются глюкоза (у животных), и крахмал (у растений)

Полисахариды - целлюлоза и клетчатка - содержат около 50% всего углерода биосферы. Функции углеводов: строительная, энергети-ческая.

Липиды - соединения, получающиеся из высших жирных кислот и глицерина: - Жиры - Масла - Воск - Стероиды - Терпены Липопротеины. Функции: строительная, энергетическая.

Белки - наиболее сложные химические соединения в клетках. Белки простые (только из аминокислот)- альбумин, глобулин, кератин). Белки сложные – фосфопротеин (казеин), гликопротеин ( плазма крови), хромопротеин (гемоглобин), металло-протеин (ферменты). Функции: структурные, каталитические, защитные, транпортные, энергетические.

Нуклеиновые кислоты - помимо углеводов, содержат кислород, водород, азот и фосфор. В клетках находятся дезоксирибонуклеиновая и рибонуклеиновая кислоты (ДНК и РНК). ДНК и РНК являются носителями генетической информации.

Деление клеток (митоз, мейоз) Интерфаза Ее часто неправильно называют стадией покоя. Продолжи тельность интерфазы различна и зависит от функции данной клетки. Это период, во время которого клетка обычно синтезирует органеллы и увеличивается в раз мерах. Ядрышки хорошо видны и активно синтезируют рибосомный материал. Непосредственно перед клеточ ным делением ДНК и гистоны каждой хромосомы реплици руются. Каждая хромосома представлена теперь парой хроматид, соединенных друг сдругом центромерой. Вещество хромосом окрашивается и носит название хроматина, но сами эти структуры увидеть трудно

Ядерная оболочка Нити хроматина Ядрышко Центриоли Цитоплазма Клеточная мембрана

Профаза Самая продолжительная фаза клеточного деления. Хроматиды укорачиваются (до 4% своей первоначальной длины) и утолщаются в результате их спирализации и конденсации. При окрашивании хроматиды четко видны, но центромеры не выявляются. От каждой центриоли в виде лучей расходятся короткие микротрубочки. К концу профазы ядерная мембрана распадается и образуется веретено деления.

Звезда Центриоли Ядерная оболочка Ядрышко Пара хроматид Центромера

Метафаза Пары хроматид прикрепляются своими центромерами к нитям веретена (микротрубочкам) и перемещаются вверх и вниз по веретену до тех пор, пока их центромеры не выстроятся по экватору веретена перпендикулярно его оси.

Нити веретена Центромеры на экваторе веретена

Анафаза Это очень короткая стадия. Каждая центромера расщепляется на две, и нити веретена оттягивают дочерние центромеры к противоположным полюсам. Центромеры тянут за собой отделившиеся одна от другой хроматиды, которые теперь называются хромосомами.

Расхождение по полюсам Пара центриолей Ядрышко Нити хроматина Ядерная оболочка

Телофаза Хромосомы достигают полюсов клетки, деспирализуются, удлиняются, и их уже нельзя четко различить. Нити веретена разрушаются. Вокруг хромосом на каждом из полюсов образуется ядерная оболочка. Вновь появляется ядрышко. За телофазой может сразу следовать цитокинез (разделение всей клетки на две).

Обмен веществ или метаболизм- сложный, многоступенчатый процесс. Он включает доставку в клетку исходных продуктов, получение из них энергии, синтез белков, выведение из клетки в окружающую среду выработанных полезных продуктов, энергии и « вредных отходов».

Метаболизм также обеспечивает сохранение устойчивости, стабильности внутренней среды клетки. Это свойство клеток, а также всего организма называется «гомеостаз».

Особая роль в управлении всеми процессами в клетке приходится находящимся в ядре клетки нуклеиновым кислотам. Однако, исчерпывающего ответа, как именно обеспечивается управление многоступенчатыми процессами, происходящими в клетке пока не имеется.

Свойство объекта не совпадать со своим зеркальным отображением называется хиральностью. Понятие правого и левого объектов (резьба болта, рука человека) Объекты, совпадающие со своим зеркальным отображением, называют зеркально симметричными, или ахиральными.

"Жизнь, каковой она предстает перед нами является функцией асимметрии Вселенной и следствий этого факта". Луи Пастер Луи Пастер (1848) впервые внимание на то, что живые организмы не обладают зеркальной симметрией: в них преобладают либо правые (D- Dextro), либо левые (L- Levo) молекулы-изомеры, т.е. они асимметричны. Для всех аминокислот (за исключением глицина) существуют L- и D- изомеры. Однако почти все белки построены  из L- аминокислот (за исключением специальных пептидов). В нуклеиновых кислотах присутствует только правый изомер сахара и поэтому, как правило, ДНК образует правую спираль. Таким образом, асимметричность – свойство, которое отличает живое от неживого.