Биология клетки Ковалева М И Биология клетки

Биология клетки Ковалева М. И. Биология клетки

Вопросы 1. 2. 3. 4. Клетка – структурная и функциональная единица живого. Клеточная теория. Строительные блоки клетки. Поток вещества в клетке. Обмен веществ в клетке. Поток информации в клетке. Ковалева М. И. Биология клетки

¡ Клетка – является основной структурной и функциональной единицей живых организмов. Клетка – элементарная живая система. Жизнь на земле во всех своих проявлениях представлена клетками, похожими и различными, но все они имеют единый план строения и принцип организации. ¡ Ковалева М. И. Биология клетки

цитология (citos греч. – клетка) – наука , которая изучает строение и функционирование клеток биология клетки – комплекс цитологических и смежных наук, изучающих фундаментальные биологические процессы на клеточном уровне. В значительной мере носит экспериментальный характер Ковалева М. И. Биология клетки

Микроскоп Два века шло накопление фактического материала ¡ 1590 году оптический матер Янсен (Голландия) сконструировал первый микроскоп. ¡ 1831 г. – Роберт Броун (английский ботаник) описал ядро раст. клетки ¡ 1840 г. – Ян Е. Пуркинье (1787 – 1869, чешский физиолог и психолог) – протоплазма – живое содержимое клетки ¡ 1650 - 1700 г. А. Ван Левенгук (1632 -1723 гг. Голландия) изучал все подряд, наблюдал зародыши одноклеточных, открыл мир простейших, инфузории, сперматозоиды, 1676 г. - описание бактерий, клетки крови, чешуйки кожи и пр. ¡ 1665 г. - английский естествоиспытатель Роберт Гук впервые увидел «клетку» в сконструированном им самим микроскопе и Ковалева М. И. Биология употребил это название cellula. ¡ клетки

Клеточная теория Теодор Шванн (1810 -1882) Ковалева М. И. Биология клетки Маттиас Шлейден (1804 -1881)

Клеточная теория ¡ Исследования немецкого ботаника Маттиаса Шлейдена (1804 -1881) (считается соавтором клеточной теории) ¡ В 1838 -1839 гг. Немецкий физиолог, гистолог, зоолог Теодор Шванн (1810 -1882) обобщил свои и данные других авторов указал на общий принцип клеточного строения и роста тканевых структур растений и животных. В 1838 он опубликовал 3 предварительных сообщения, а в 1839 — классическое сочинение, в самом заглавии которого отражена сущность клеточной теории: «Микроскопические исследования о соответствии в структуре и росте животных и растений» . «Клетка является единицей структуры и функции живых организмов» . «Клетки растений и животных сходны между собой …. » Ковалева М. И. Биология клетки

1855 г. немецкий патолог Рудольф Вирхов (1859 г. "Целлюлярная патология"): - дочерние клетки образуются путем деления материнских и другого способа образования клеток не существует, - клетка является и единицей размножения всех организмов (растений и животных). ¡ ¡ После открытия яйцеклетки К. М. Бэром (нач. 19 века) клетка считается сейчас не только единицей строения, но единицей развития организмов. Ковалева М. И. Биология клетки

Основные положения клеточной теории: ¡ Клетка является наименьшей, элементарной структурной и функциональной единицей живого. Вне клетки нет жизни. ¡ Все организмы состоят из клеток. Клетки всех одноклеточных и многоклеточных организмов сходны по своему строению, химическому составу, обмену веществ и другим основным проявлениям жизненных процессов. (клетка – ед. строения) ¡ У многоклеточных организмов клетки дифференцируются, специализируясь по выполнению определенной функции, Клетки объединены в ткани и органы. Дифференцировка клеток определяется тем, что в разных органах, в разных клетках активированы (работают) разные гены. (клетка – ед. функции) ¡ Клетки образуются только в результате деления исходной (родительской) клетки. Все организмы развиваются из одной клетки или группы клеток. (клетка – ед. размножения и развития живого). Ковалева М. И. Биология клетки

Значение клеточной теории ¡ В настоящее время клеточная теория является одной из базовых теорий биологии, на которой держатся и строятся новые исследования и теории. ¡ клетка является наименьшей системой, для которой характерны все свойства живых систем ¡ клетки растений и животных, клетки разных тканей одного организма очень сходны: в них сходства намного больше, чем различий. Это сходство в единстве организации, протекании главных процессов жизнедеятельности, регуляции этих процессов, размножении, хранении и реализации наследственной информации ¡ она доказывает единство происхождения всех живых организмов на Земле. Ковалева М. И. Биология клетки

Типы клеточной организации Живые системы Неклеточная организация Клетки Без ядра (прокариоты) С ядром (эукариоты) бактерии цианобактерии Ковалева М. И. Биология клетки грибы животные растения

Ковалева М. И. Биология клетки

Вирусы - мельчайшие живые организмы, размеры которых варьируют от 20 до 30 нм. Они способны проникать в определенные живые клетки и размножаться только внутри этих клеток. Вирусы являются внутриклеточными паразитами на генетическом уровне, т. к. используют для размножения биосинтетические и энергетические системы клетки-хозяина. Открыты вирусы Д. И. Ивановским в 1892 г. Ковалева М. И. Биология клетки

Общее: ¡ ¡ ¡ 1. 2. 3. Единый план строения, Компартментализация (наличие органоидов и структур клетки для реализации функций), Единые механизмы функционирования, а именно: Поток (превращение) вещества, Поток (превращение) энергии Поток (реализация) информации Различия существуют…. Ковалева М. И. Биология клетки

Организация клетки клетка ЦПМ (плазмалемма) ядро Протоплазма (протопласт) пласты митохондрии Клеточная стенка цитоплазма пластиды микрофиламенты цитозоль (гиалоплазма) органоиды матрикс вода Ковалева М. И. Биология клетки Растворенные и коллоидные вещества

Строительные блоки клетки Мембраны и микротрубочки Обеспечивают ¡ Целостность органоидов и самой клетки ¡ функционирование Ковалева М. И. Биология клетки

Ковалева М. И. Биология клетки

Мембраны клетки Триацилглицеролы Ковалева М. И. Биология клетки

Фосфолипиды Ковалева М. И. Биология клетки

Холестерол ХОЛЕСТЕРИН (5 -холестен-З Ковалева М. И. Биология клетки -ол),

Мембрана - билипидный слой Ковалева М. И. Биология клетки

Строение мембран жидко-мозаичная модель 5 -10 нм Фосфолипиды Гликолипиды Холестерол Гликопротеиды Белки: Поверхностные Погруженные Интегральные Ковалева М. И. Биология клетки

Главное свойство Избирательная проницаемость Ковалева М. И. Биология клетки

Функции мембран: ¡ ¡ ¡ ¡ Обеспечивают отдельные реакционные объемы – компартаменты, Ограничивают протоплазматическое пространство Барьерная Транспортная Рецепторная Энергетическая … Кроме того: «течение» мембран, перемещение из одной структуры в другую в процессе жизни клетки Ковалева М. И. Биология клетки

Мембранные органоиды клетки 2 мембраны 1 мембрана Ядро Вакуоли Митохондрии АГ Пластиды ЭПС Лизосомы Ковалева М. И. Биология клетки

Где образуются элементы мембран и происходит их сборка? ЭПС Ковалева М. И. Биология клетки

Немембранные органоиды и структуры клетки ¡ ¡ ¡ ядрышко, рибосомы, клеточный центр, цитоселет реснички, жгутики Ковалева М. И. Биология клетки

Микротрубочки Ковалева М. И. Биология клетки

Тубулин обратимо ассоциируется и диссоциируется, Самосборка на затравке В клетке 1 -2 микротрубочкоорганизующих центра (мтоц) Белок - тубулин α, β Ковалева М. И. Биология клетки

Колхицин ¡ ¡ Ковалева М. И. Биология клетки алкалоид трополонового ряда Колхицин выделяется из растений родов Colchiceae, Merendera и Gloriosa сем. мелантиевых (Melanthiaceae), например: безвременник осенний (зимовник) Colchicum autumnale L.

Микротрубочки Элементы цитоскелета (микротрубочки цитоплазмы) (х1) ¡ Центриоли клеточного центра (9 х3) ¡ Нити веретена деления (х1) ¡ Базальное тельце жгутиков (9 х3) ¡ Нити ресничек и жгутиков (9 х2 + 2 х1) ¡ Ковалева М. И. Биология клетки

Функции микротрубочек ¡ ¡ ¡ Цитоскелет (форма, структура) Единство и связь клеточных компонентов Определяют направление движения органоидов в цитоплазме (н-р, пузырьков Гольджи) Расхождение хроматид во время деления клетки Движение клеток Ковалева М. И. Биология клетки

Ковалева М. И. Биология клетки

Микрофиламенты ¡ ¡ ¡ Белковые нити Диаметр 5 -7 нм Актин (до 15% от всех белков клетки), немного миозина Ковалева М. И. Биология клетки

Ковалева М. И. Биология клетки

Функции микрофиламентов Цитоскелет ¡ Движение цитоплазмы ¡ Движение хлоропластов ¡ Движение клеток ¡ Эндо – и экзоцитоз ¡ цитотомия ¡ Ковалева М. И. Биология клетки

Организация клетки клетка ЦПМ (плазмалемма) ядро Протоплазма (протопласт) пласты митохондрии Клеточная стенка цитоплазма пластиды микрофиламенты цитозоль (гиалоплазма) органоиды матрикс вода Ковалева М. И. Биология клетки Растворенные и коллоидные вещества

Поток вещества в клетке 1. 2. Проникновение в клетку? Судьба веществ в клетке? Ковалева М. И. Биология клетки

Метаболизм (обмен веществ)Совокупность взаимосвязанных и сбалансированных процессов ассимиляции и диссимиляции. ¡ ¡ ¡ Одно из свойств живых систем, Основные процессы происходят на клеточном уровне, Происходят непрерывно, Сопровождается поглощением и выделением веществ, Индивидуален, т. к. определяется генотипом. Ковалева М. И. Биология клетки

Транспорт веществ через мембрану клетки транспорт пассивный Ковалева М. И. Биология клетки активный

Ковалева М. И. Биология клетки

Пассивный транспорт пассивный транспорт (диффузия) простая 1. Жирорастворимые вещества 2. Частицы до 0, 5 нм (газы, ионы) Ковалева М. И. Биология клетки осмос диффузия воды облегченная с белком переносчиком сопряженный транспорт (независимо от концентрации аминокислоты, сахара Н+ и лактоза Н+ и натрий Na+ и глюкоза Na+ и аминокислоты

Активные транспорт Активный транспорт с использованием переносчика с образованием пузырька ионы Макромолекулы и частицы Ковалева М. И. Биология клетки

Ковалева М. И. Биология клетки

Транспорт частиц Крупные частицы Мелкие частицы Внутрь клетки (эндо-цитоз) фагоцитоз пиноцитоз Из клетки (экзо-цитоз) Обратный фагоцитоз Обратный пиноцитоз Ковалева М. И. Биология клетки

Классификация организмов по типу питания Энергия необходима для осуществления любых процессов жизнедеятельности По источнику энергии ¡ ¡ Фототрофы – используют солнечные свет Хемотрофы – используют энергию химических связей из потребленных веществ Ковалева М. И. Биология клетки

Для синтеза органических веществ необходим углерод По источнику углерода ¡ Автотрофы – используют неорганический углерод (СО 2) ¡ Гетеротрофы – используют углерод из потребленных органических соединений Ковалева М. И. Биология клетки

фото хемо авто Растения (фотосинтез) Нитрифицирующие, железоокисляющие, серные бактерии (хемосинтез) гетеро Пурпурные бактерии, гелиобактерии Животные (дыхание) Ковалева М. И. Биология клетки

Энергетический обмен (диссимиляция, катаболизм) – совокупность реакций ферментативного расщепления органических веществ и образования АТФ Примеры: гликолиз, дыхание… Пластический обмен (ассимиляция, анаболизм) – совокупность реакций, обеспечивающих синтез сложных органических соединений в клетке. Например: фотосинтез, хемосинтез, синтез белка Ковалева М. И. Биология клетки

Функции обмена веществ ¡ обеспечить клетки строительным материалом (пластический обмен) ¡ Обеспечить клетки энергией (энергетический обмен) Ковалева М. И. Биология клетки

¡ Потребление и превращение веществ неразрывно связано с потреблением и превращением энергии Ковалева М. И. Биология клетки

Ковалева М. И. Биология клетки

АТФ - соединяет энергетический и пластический обмен ¡ γ-связь 30, 6 к. Дж ¡ Количество ограничено ~ 1 млрд. молекул ¡ Время жизни ~ 1 мин. ¡ При распаде орг. веществ до 50% выделившейся энергии запасается в виде АТФ. ¡ Ковалева М. И. Биология клетки АТФ обеспечивает : ¡ реакции синтеза, ¡ градиенты концентрации, ¡ заряд мембраны, ¡ транспорт веществ, ¡ движение ¡ сокращение мышц, ¡ реакции фиксации азота, ¡ образование электричества, свечение.

Пластический обмен У автотрофов происходит синтез органических соединений из неорганических (т. н. первичная продукция) 1. Фотосинтез 2. Хемосинтез У гетеротрофов ассимиляция сводится к перестройке одних органических соединений в другие – биологический синтез макромолекул из готовых аминокислот (синтез белка), моносахаров… Ковалева М. И. Биология клетки

Фотосинтезпроцесс синтеза сложных органических соединений с использованием энергии солнца В ходе фотосинтеза происходит: 1. Превращение энергии солнца в энергию хим. связей, 2. Синтез глюкозы и других органических соединений, Ковалева М. И. Биология клетки 3. Выделение О 2 в атмосферу

Ковалева М. И. Биология клетки

Суммарное уравнение фотосинтеза: ¡ ¡ Световая фаза: 1. Возбуждение ẽ в молекуле хлорофилла. 2. Фотолиз воды 2 H 2 O=4 H+ + 4ẽ + O 2 3. Синтез АТФ 4. 4 Н+ + 4ẽ=4 Н 0 Ковалева М. И. Биология (подхватывается переносчиком НАДФ+) клетки

Темновая фаза 1. 2. Синтез глюкозы из СО 2 с помощью НАДФН и энергии АТФ Синтез полисахаридов и других соединений Свет 6 CO 2 + 6 H 2 O = C 6 H 12 O 6 + 6 O 2 Ковалева М. И. Биология клетки

Значение фотосинтеза: • фотосинтез обеспечивает производство исходных органических веществ, а следовательно, пищу для всех живых существ; • в процессе фотосинтеза образуется свободный кислород, который необходим для дыхания организмов; • кислородом образован защитный озоновый экран, предохраняющий организмы от вредного воздействия ультрафиолетового излучения; • фотосинтез способствует снижению концентрации диоксида углерода в атмосфере. Ковалева М. И. Биология клетки

Хемосинтез - образование органических соединений из неорганических за счет энергии окислительновосстановительных реакций соединений азота, железа, серы. • окисление аммиака нитрифицирующими бактериями: • превращение железа железобактериями: • окисление сероводорода серобактериями: Ковалева М. И. Биология клетки

¡ Потребление и превращение веществ неразрывно связано с потреблением и превращением энергии Ковалева М. И. Биология клетки

Энергетический обмен (диссимиляция, катаболизм) Процесс потребления вещества и энергии называется Питанием Ковалева М. И. Биология клетки

Этапы энергетического обмена 1. Пищеварение (гидролиз на мономеры в лизосоме или в кишечнике), 2. Безкислородное окисление (расщепление глюкозы в клетке - гликолиз) 3. Аэробное окисление (цикл Кребса и окислительное фософрилирование) Ковалева М. И. Биология клетки

Гликолиз ¡ процесс анаэробного ферментативного негидролитического расщепления углеводов (главным образом глюкозы) в животных тканях, сопровождающийся синтезом (АТФ) C 6 H 12 O 6 2 C 3 H 4 O 3 + 2 H+ Ковалева М. И. Биология клетки ПВК

Брожение (конечный этап гликолиза) ПВК Этанол молочная кислота Ковалева М. И. Биология клетки

Аэробное дыхание Цикл Кребса Переносчики водорода НАД·H и ФАД·H Ковалева М. И. Биология клетки

Ковалева М. И. Биология клетки

Суммарное уравнение аэробного дыхания Ковалева М. И. Биология клетки

Ковалева М. И. Биология клетки

Соотношение энергетического и пластического обменов ферменты Е света Н 2 О СО 2 О 2 СО 2, Н 2 О Е, движение тепло Орг. вещество Орг. в-во Новые структуры (рост) Ковалева М. И. Биология клетки

Поток информации в клетке Ковалева М. И. Биология клетки