Наиболее общие представления о жизни. Клетка Лекция 4
План лекции 1. Понятие «жизнь» . Основные признаки живого. 2. Понятие «организм» . Уровни организации живой природы. 3. 4. Клетка – единица строения и жизнедеятельности организма. Обмен веществ и превращение энергии в клетке. 5. Молекула ДНК – носитель наследственной информации. 6. Эволюция живого. Движущие силы эволюции. 7. Разнообразие живых организмов, принципы их классификации.
Биология (от греч. «биос» – жизнь, «логос» – учение) – наука о живой природе. Биология изучает живые организмы – вирусы, бактерии, грибы, животных и растения. В настоящее время на Земле описано около 3 млн. видов живых организмов (более 100 тыс. видов грибов, около 500 тыс. видов растений и более 2 млн. видов животных). Современный видовой состав – это лишь около 5% от видового разнообразия жизни за период ее существования на Земле.
Биологическое разнообразие – результат взаимодействия двух процессов – видообразования и вымирания. В современной систематике живых организмов существует следующая иерархия таксонов: q царство q отдел или тип (в систематике животных) q класс q q порядок или отряд (в систематике животных) q семейство q род q вид q
Научная классификация Царство Животные Тип: Хордовые Подтип: Позвоночные Класс Млекопетающие Отряд: Приматы Подотряд: Антропоиды Секция Узконосые Надсемейство: Человекообразные обезьяны Семейство: Гоминиды Род: Люди Вид: Человек разумный
Основные признаки живого Объект относится к живым, если он обладает всеми следующими признаками живого: üединство химического состава, üклеточное строение (уровень организации), üрост и развитие, üпитание , обмен веществ, üдыхание, энергии üвыделение, üраздражимость, üподвижность, üразмножение (самовоспроизведение) üрегенерация. Объект можно считать живым только в том случае, если он обладает всей совокупностью данных свойств.
Признаки живого 1. Единство химического состава. Живые организмы состоят из тех же химических элементов, что и объекты неживой природы. 2. Уровень организации. Живые организмы характеризуются сложной упорядоченной структурой. Их уровень организации значительно выше, чем у неживой материи. 3. Регенерация. Это способность к восстановлению недостающих частей тела. Чем ниже уровень развития живых организмов, тем сильнее способность к регенерации. 4. Движение. Различают свободноживущие организмы, прикрепленные, ведущие сидячий образ жизни и не способные к передвижению организмы (растения).
6. Обмен веществ и энергии. Важный признак живых систем – использование внешних источников энергии в виде пищи, света и др. Живые организмы используют энергию, полученную из окружающей среды, для поддержания своей высокой упорядоченности. Питание гидры 5. Способность к росту и развитию присуща любому живому организму. Расти – значит увеличиваться в размерах и массе с сохранением общих черт строения. Рост сопровождается развитием, в результате которого возникает качественно новое состояние объекта. Основу обмена веществ составляют процессы ассимиляции (процессы синтеза веществ в организме) и диссимиляции, в результате которых сложные соединения распадаются на простые, и выделяется энергия, необходимая для реакций биосинтеза. Обмен веществ обеспечивает относительное постоянство состава всех частей организма.
7. Раздражимость. Это свойство выражается реакциями живых организмов на внешнее воздействие. Благодаря свойству раздражимости организмы избирательно реагируют на условия окружающей среды. 8. Самовоспроизведение. Половое размножение Самовоспроизведение тесно связано с явлением наследственности: любое живое существо рождает себе подобных. В основе этого процесса лежит образование новых молекул и структур, которое обусловлено информацией, заложенной в ДНК. Почкование гидры (бесполое размножение)
9. Изменчивость связана с приобретением организмом новых признаков и появлением более приспособленных к конкретным условиям существования, новых форм жизни. Гидры и медузы - кишечнополостные 10. Дискретность – всеобщее свойство материи. Любая биологическая система (клетка, организм, вид) состоит из отдельных частей, взаимодействующих друг с другом и образующих структурно-функциональное единство.
Гигантские медузы (кишечнополостные)
Вселенная Галактика Звездная система Уровни организации природы Иерархия природных систем Биосферный (космическое тело представлена в виде пирамиды, Земля) в основании которой лежит Надорганизменный (экосистемный неживая природа, из которой возникла живая природа. и популяционный) Все уровни взаимосвязаны, Организменный т. к. природа постепенно (многоклеточные и одноклеточные усложнялась в процессе организмы) эволюции. Тканевый и органный Клеточный Молекулярный Атомарный Элементарные частицы Четкой границы нет между отдельным организмом и экосистемой: v организм, изолированный от экосистемы, не может жить долго, v так же как изолированный орган не может жить долго без тела, в котором он изначально зародился.
Уровни организации живой материи Название уровня Молекулярный или Молекулярногенетический Клеточный Организменный Элементарный состав и роль уровня в органическом мире Взаимодействие биологических макромолекул – основа любой биосистемы. На этом уровне осуществляются важнейшие процессы жизнедеятельности организмов. Клетка – структурная и функциональная единица жизни. Организм как целостная одноклеточная или многоклеточная система способен самостоятельно существовать Популяционногенетический Происходит процесс видообразования, осуществляющийся под действием эволюционных факторов Экосистемный В экосистемах осуществляется круговорот веществ и энергии Осуществляются все вещественно- энергетические круговороты, связанные с жизнедеятельностью всех живых организмов Биосферный, или глобальный
Количество в % Киcлород 65— 75 Магний 0, 02— 0, 03 Углерод 15— 18 Натрий 0, 02— 0, 03 Водород 8— 10 Кальций 0, 04— 2, 00 Азот 1, 5 — 3, 0 Железо 0, 01— 0, 015 Калий 0, 15— 0, 4 Цинк 0, 0003 Сера 0, 15— 0, 2 Медь 0, 0002 Фосфор 0, 20— 1, 00 Иод 0, 0001 Хлор 005— 0, 1 Фтор Элементы Количество в %. 0, 0001
Химический состав клеток Неорганические вещества Вода – среднее содержание в клетках большинства организмов составляет около 70%. Функции воды: универсальный растворитель, q среда для протекания биохимических реакций, q терморегулятор, q осуществляет транспорт веществ, q определяет осмотическое давление, q вода – источник кислорода, выделяющегося при фотосинтезе. q Минеральные вещества – составляют до 1, 5% сырой массы клетки. Наиболее важны H+, Na+, K+, Ca 2+, Mg 2+, HPO 42–, PO 43 -, Cl-, HCO 3 Функции неорганических веществ: q q q образуют заряд мембраны, поддерживают р. Н в клетке, образуют скелет позвоночных, раковины моллюсков.
Химический состав клеток. Органические Белки – полимеры, состоящие из вещества. 20 аминокислот. Структуры белка: n Первичная структура – последовательность чередования аминокислотных остатков (все связи ковалентные, прочные) n Вторичная структура – полипептидная цепь закручена в спираль (за счет множества водородных связей) n Третичная структура – реальная трехмерная конфигурация, которую принимает в пространстве закрученная спираль (за счет гидрофобных связей), у некоторых белков – S–S-связи (бисульфидные связи) n Четвертичная структура – соединенные друг с другом макромолекулы белков образуют комплекс.
Углеводы (сахариды) • Cn(H 2 O)m, В клетке от 0, 2 до 2% в расчете на сухую массу. Выделяют три группы углеводов: Ø моносахариды, или простые сахара; Ø олигосахариды (дисахариды) — соединения, состоящие из 2— 10 последовательно соединенных молекул простых сахаров; Ø полисахариды, состоящие более чем из 10 молекул простых сахаров или их производных. Липиды – группа органических веществ, входящих в состав всех живых клеток, включающая жиры и жироподобные вещества. Липиды выполняют разнообразные функции в клетке, нерастворимы в воде, содержание в клетках от 1%, в жировых до 90%.
Типы клеточной организации Различают два типа клеточной организации: Ø прокариотический Ø эукариотический. Прокариоты – одноклеточные организмы, не имеющие ядра. (единственная хромосома образована кольцевой ДНК и находится в цитоплазме, органоиды отсутствуют, их функцию выполняют различные впячивания плазматической мембраны). Эукариоты – это одноклеточные или многоклеточные организмы, имеющие оформленное ядро и различные органоиды.
Клетка. Строение клетки Роберт Гук Клетка – основная единица строения и развития всех живых организмов, наименьшая единица живого. n Эукариотическая клетка состоит из четырех компонентов: n оболочки, n цитоплазмы, n органоидов, n ядра.
Снаружи клетка окружена оболочкой, основу которой составляет плазматическая мембрана (плазмолемма). Мембраны состоят из белков и липидов (бимолекулярный слой). Мембраны, обладают свойством избирательной проницаемости (способны пропускать одни веществ и не пропускать другие). Углеводный компонент в составе клеточных оболочек разных клеток выражен в различной степени: • в животных клетках он относительно тонок и называется гликокаликсом, • в растительных клетках углеводный компонент сильно выражен и представлен целлюлозной клеточной стенкой.
Органоиды Внутреннее содержимое клетки представлено цитоплазмой, включениями и органоидами. Цитоплазма – это внутренняя полужидкая среда клетки, в которой располагаются ядро, органоиды, включения и вакуоли. n Включения – непостоянные компоненты, например запасные питательные вещества (зерна крахмала, белки) или продукты, подлежащие выведению из клетки (гранулы секрета); n Органоиды – постоянные и обязательные компоненты большинства клеток, имеющие специфическую структуру и выполняющие жизненно важные функции. n
Клеточное ядро – наиболее важный компонент эукариотических клеток. Большинство клеток имеют одно ядро, но встречаются и многоядерные клетки. В состав ядра входят ядерная оболочка и кариоплазма, содержащая хромосомы. Хромосомы – молекулы ДНК в комплексе с белками. Число хромосом в клетках каждого биологического вида постоянно.
Клеточный метаболизм Пищевые вещества, попавшие в организм, вовлекаются в процессы метаболизма – обмена веществ. Существует две составные части метаболизма – катаболизм и анаболизм. Анаболизм (пластический обмен, ассимиляция) – это реакции синтеза, в результате которых из простых веществ образуются более сложные, из низкомолекулярных — высокомолекулярные. В клетке синтезируются белки, углеводы, липиды, нуклеиновые кислоты, АТФ и многие другие вещества. Все реакции синтеза идут с поглощением энергии. Синтезированные вещества используются для построения различных клеточных структур — мембран, органоидов. Некоторые вещества откладываются в запас, другие выделяются в составе секретов. Таким путем клетка сохраняет свою форму и химический состав, несмотря на непрерывные их изменения в процессе жизнедеятельности. Синтез веществ, идущий в клетке, называется биологическим синтезом или сокращенно биосинтезом.
Совокупность реакций биосинтеза называется пластическим обменом. Катаболизм (энергетический обмен, диссимиляция) – совокупность реакций, приводящих к образованию простых веществ из более сложных (гидролиз полимеров до мономеров и расщепление последних до низкомолекулярных соединений углекислого газа, воды, аммиака и др. веществ). Катаболические реакции идут обычно с высвобождением энергии. Энергия, высвобождающаяся при распаде органических веществ, не сразу используется клеткой, а запасается в форме высокоэнергетических соединений, как правило, в форме – аденозинтрифосфата (АТФ).
По характеру пластического обмена все клетки делятся Автотрофы – организмы, которые способны синтезировать органические вещества из неорганических. Главными автотрофами на Земле являются клетки растений, содержащие хлорофилл. К автотрофам относятся фототрофы и хемотрофы. Фототрофы (организмы, использующие для биосинтеза световую энергию) Хемотрофы - организмы, использующие для биосинтеза энергию химических реакций в результате окисления неор-ганических соединений
Миксотрофы (организмы, которые могут, как синтезировать органические вещества из неорганических, так и питаться готовыми органическими соединениями: насекомые, растения и др. ) n Гетеротрофы - организмы, которые получают готовые органические вещества от других организмов (животные, человек, грибы).
Эволюция Эволюция – (от латинского «развертывание» ) - историческое развитие природы. В ходе эволюции во-первых, возникают новые виды, т. е. увеличивается разнообразие форм организмов; во-вторых, организмы адаптируются, т. е. приспосабливаются к изменениям условий внешней среды; в-третьих, в результате эволюции постепенно повышается общий уровень организации живых существ: они усложняются и совершенствуются.
ТЕ В основе теории Дарвина - свойство организмов ОРИЯ Ч. ДАРВИНА повторять в ряду поколений сходные типы обмена веществ и индивидуального развития - свойство наследственности. Благодаря наследственности все особи одного вида сходны между собой. Наследственность позволяет животным и растениям сохранять из поколения в поколение характерные черты вида, породы, сорта. Изменчивость — это свойство организмов приобретать новые признаки в процессе индивидуального развития. Благодаря изменчивости особи в пределах вида различаются между собой. Следовательно, наследственность и изменчивость — два противоположных, но взаимосвязанных свойства организма. Наследственность вместе с изменчивостью обеспечивает постоянство и многообразие форм жизни и лежит в основе эволюции живой природы.
Одно из основных понятий своей теории эволюции - понятие «борьба за существование» . Ч. Дарвин употреблял его для обозначения отношений между организмами, а также отношений между организмами и абиотическими условиями, приводящих к гибели менее приспособленных и выживанию более приспособленных особей. Естественный отбор – результат борьбы за существование.
Скачать презентацию Наиболее общие представления о жизни Клетка Лекция 4
клетка.ppt