Лекция 2. Тема:

Лекция 2. Тема: «Структуры и функции клетки» n План. 1. Размер и форма клеток 2. Прокариотические и эукариотические клетки. 3. Особенности в строение живой и растительной клетки. 4. Химический состав клетки.

n Известно около 150 разновидностей клеток . Форма, размеры, внутренняя структура и функция клеток весьма разнообразны. n Есть клетки гиганты (яйцеклетки птиц) так и маленькие (сперматозоид петуха и др. ) n Размеры клеток человека колеблются от 5 до 100 мкм. По форме клетки могут быть округлые, кубические, призматические, веретеновидные, плоские, звездчатые. Разнообразная форма зависит от выполняемой функции.

Размеры некоторых биологических объектов Нервная клетка До 2 м в длину Соматическая животная клетка 10 -20 мкм в диам. Соматическая растительная клетка 30 – 50 мкм. в диам. Хлоропласт цветковых растений 5 – 10 мкм. в длину. Митохондрия До 7 мкм. в дл. Рибосома 25 нм. в диам. Молекула ДНК 2 нм. в толщ. Атом водорода 0, 1 нм. в диам.

Несмотря на большое разнообразие форм, размеров клеток для всех свойственно: n Генетическая индивидуальность и способность передавать ее поколениям. n Реактивность и раздражимость. n Обмен веществ и подвижность.

Строение клетки. В клетке различают 3 основные части: n Клеточную мембрану (плазмалемму). n Цитоплазму, содержащую воду, соли, органические соединения и ряд органелл. n Клеточное ядро (у бактерий – нуклеоид), где находится генетический материал.

Прокариоты и эукариоты. n Существуют 2 клеточные формы: про – и эукариоты, которые имеют и сходства (гомологию), как оболочка, цитоплазма с органоидами, так и различия. Бациллы (бактерии)

n Прокариоты – греч. Слово «карион» - ядро. n «Про» - до, т. е. доядерные. n Эукариоты – «эу» - хорошо, т. е. с настоящем ядром. n К прокариотам относятся одноклеточные организмы (бактерии, СЗВ). n К эукариотам относятся одно – и многоклеточные организмы со Сине – зеленая водоросль. сложно организованным ядром.

Общие черты (гомология). n Плазматическая мембрана (плазмалемма). n Сходны метаболические процессы (синтез белка, нуклеиновых кислот, накопление энергии и др. ) n Сходны рибосомы. n Имеются внутриклеточные мембраны. n Наличие белков фибриллярной структуры.

n У прокариот ДНК – одноцепочная и не образует сложных комплексов (хромосом). n У прокариот нет специальных органоидов (мио – тоно – нейро фибрилл). n Прокариоты мельче n Проще организованны n Более древняя группа.

Строение прокариот (бактериальная клетка). n Клеточная стенка – внешний каркас. n Под ней плазматическая мембрана. n Цитоплазма – тело клетки (пузырьки, рибосомы, мешочки, капли жира, и т. д. ). n В центре светлой зоны – тонкие фибриллы ДНК (несколько мкм длиной). Её называют бактериальной хромосомой, свернутая в компактную форму – нуклеоид. n Пластинчатое впячивание плазматической мембраны внутрь – мезосома. n У СЗВ такие мембраны – это тилакоиды содержат пигменты и участвуют в процессах фотосинтеза.

У фототрофных пурпурных бактерий – хроматофоры, тоже содержат пигмент (бактериохлорофилл) и участвуют в процессе фотосинтеза. 7. В цитоплазме огромное количество рибосом – аппаратов синтеза белка. 8. Размножаются простым делением надвое (бинарное).

Эукариоты. n Имеют оформленное ядро с ядерной оболочкой. n ДНК соединяется с белками (гистонами), образуя сложные молекулы ДНП, т. е. хромосомы. n В гиалоплазме особые белковые структуры (микротрубочки, тонофибриллы, микрофиламенты).

У про – и эукариотов наблюдается определенная гомология в табл. 2. Сравнение прокариотических и эукариотических клеток. Структура Эукариотическая клетка Прокариотическая клетка Клеточная стенка Отсутствует у животных, +(отличается по хим. составу). имеется у растений. Плазматическая + + мембрана Ядро Окружено мембраной Имеется нуклеоид, мембраной не окружен. Хромосомы Линейные, содержат белок Кольцевые, содержит мало белка. ЭПС + - Рибосомы + +, но отличаются. мельче АГ + - Лизосомы + - Митохондрии + - Вакуоли + у бол-ва раст. и у нек. - жив. Реснички и жгут. + у всех орг. за искл. выс. У некоторых бактерий, но иного рас. строения.

n Вирусы – это субмикроскопические объекты доклеточного уровня организации, способные проникать в живые клетки и воспроизводиться внутри их. «Virio» (лат. ) – яд. n В 1892 г. Д. И. Ивановский сделал открытие новых организмов – вирусов и появилась новая наука – вирусология.

n Вирус – это молекулы нуклеиновых кислот одетые белковой оболочкой – капсид. n Делятся на вирусы животных, растений и бактерий (бактериофаги). n Размеры от 15 до 1250 нм. n Вне клетки не размножаются. n Внутриклеточные паразиты.

Вирус гриппа. Вирус СПИДа. n Более десяти групп вирусов патогенны для человека. Среди них имеются как ДНК-вирусы (вирус оспы, группа герпеса, аденовирусы (заболевания дыхательных путей и глаз), паповавирусы (бородавки), гепаднавирусы (гепатит B)), так и РНК-вирусы (пикорнавирусы (гепатит A, полиомиелит, ОРЗ), миксовирусы (грипп, корь, свинка), (пикорнавирусы арбовирусы (энцефалит, желтая лихорадка)). К вирусным заболеваниям относится и обнаруженный в 1981 году вирус иммунодефицита человека, вызывающий СПИД. n Из-за высокой мутабельности вирусов лечение вирусных заболеваний довольно сложно. Гораздо успешнее применять вакцинацию, заключающуюся во введении аттенуированных (то есть ослабленных) микроорганизмов или умеренных (близкородственных, но не патогенных) штаммов. В 1796 году Эдуард Дженнер изобрел оспопрививание (сейчас вирус оспы остался только в нескольких научных лабораториях), а в 1885 году Луи Пастер сделал первую прививку от бешенства. Также практикуют пассивную иммунизацию, то есть введение уже готовых антител из крови животных. n Попытки использовать вирусы на пользу человечеству довольно немногочисленны. Так, в середине XX века вирус кроличьего миксоматоза использовали в Австралии, чтобы уменьшить поголовье этих чрезвычайно расплодившихся животных. Благодаря успехам генетики в будущем, возможно, искусственные вирусы смогут уничтожать больные клетки, не затрагивая при этом здоровые, или излечивать их, добавляя необходимый ген.

Химический состав клетки. O 2 65 – 75% C 15 – 18% H 8 – 10% Mg 0. 02 – 0. 03% n Из 87 химических элементов в клетках отмечается 27 важных, остальные 53 элемента не участвуют в жизнедеятельности. n Содержание некоторых химических элементов в клетке (в % на сухую массу).

Содержание химических элементов в клетке. По содержанию химических элементов в клетке можно разделить на 3 группы: 1. Макроэлементы – 99% всей массы. Высокая концентрация 4 элементов – O, C, N и H – 98% всех макроэлементов. 2. Микроэлементы – от 0, 001 до 0, 000001%. Такие как: бор, кобальт, медь, молибден, цинк, ванадий, йод, бром и др. 3. Ультра микроэлементы – не превышает 0, 000001%. Физиологическая роль не установлена. Это – уран, радий, золото, ртуть и др.

Содержание химических соединений в клетке (в % на сырую массу). Вода 75 – 85% Белки 10 – 20% Жиры 1 – 5% Углеводы 02 – 2, 0% Нуклеиновые кислоты 1 – 2% Низко мол. Орг. вещества 0, 1 – 0, 5% Неорган. вещества 1, 0 – 1, 5%

Роль воды в живой системе – клетке. 1. Реакции в клетке идут в водном растворе. 2. Расщепление углеводов, белков под действием воды – гидролиз. 3. Поддерживает тепловое равновесие. 4. Среда для биохимических реакций. 5. Источник кислорода и водорода. 6. Это средство для передвижения.

n Белки или протеины (protos – первый главный) – полимеры, мономером которых является аминокислоты. n Биологическая функция белков: n Белки – ферменты n Белки – регуляторы физиологических процессов (гормоны) n Белки – транспортеры (гемоглобина) n Белки – средства защиты организма (антитела) n Двигательная (сократительные) n Строительная (во всех мембранах и органоидах) n Энергетическая (из 1 г. Белка – 17 к. Дж)

n Углеводы – Cn (H 2 O)n моно – и полисахариды. n Функции: n Энергетическая n Структурная (крахмал и гликоген) n Запасающая (слизь в бронхах, кишечнике) n Механическая (от проникновения бактерий и вирусов).

n Липиды (греч. Lipos – жир) – эти жиры и жироподобные вещества. n Функции: n Структурная (в мембранах) n Энергетическая (25 – 30% всей энергии) n Запасающая ( «энергетические консервы» ) n Терморегуляционная n Поставщик эндогенной воды (из 100 г жира выделяется 107 мл. воды) n Защитная от ударов нежные органы

n Нуклеиновые кислоты (ДНК, РНК) – высокомолекулярные органические соединения обеспечивающие хранение и передачу наследственной информации. n Состоят из: n Пиримидиновых и пуриновых оснований. n Дезоксирибозы или рибозы n Фосфорной кислоты Днк – двуцепочная, двойная спираль. Рнк – одноцепочная, бывает 3 вида РНК (по функциям) – n Т – РНК – транспортная n Р – РНК – рибосомальная n И – РНК - информационная