Клетка

Защитная - антитела крови обезвреживают чужеродные вещества;

Энергетическая функция - при расщеплении белков 1 г освобождает 17,6 кДж

энергии;

Регуляторная и гормональная - белки входят в состав многих гормонов и

принимают участие в регуляции жизненных процессов организма;

Рецепторная - белки осуществляют процесс избирательного узнавания

отдельных веществ и их присоединение к молекулам.

Ферменты - белки и биополимеры. Синтезируются в рибосомах. Бывают двух

типов: однокомпонентные (состоят только из белка) и двухкомпонентные (из

белка и небелкового компонента неорганического [металла] и органического

[витамина]). Почти каждая химическая реакция в клетке катализируется

особым ферментом. Обязательным этапом в катализируемой реакции является

взаимодействие фермента с веществом, превращение которого он катализирует

- с субстратом. Образуется фермент - субстратный комплекс. Активный центр

- это участок белковой молекулы, который обеспечивает соединение фермента

с субстратом и дает возможность для дальнейших превращений субстрата (это

или функциональная группа, или отдельная аминокислота). Фермент

ориентирует функциональные группы, входящие в активный центр, чтобы

проявилась наибольшая каталитическая активность. Ферменты участвуют в

синтезе белка, ДНК и РНК. Они содержатся в слюне, в желудочном соке, в

каждой клетке.

Липиды - нерастворимые в воде жиры и жироподобные вещества, состоящие

из глицерина и высокомолекулярных жирных кислот. Жиры - сложные эфиры

трехатомного спирта глицерина и высших жирных кислот. Животные жиры

содержатся в молоке, мясе, подкожной клетчатке. У растений - в семенах,

плодах. Кроме жиров в клетках присутствуют и их производные - стероиды

(холестерин, гормоны и жирорастворимые витамины А, D, К, Е, F).

Липиды являются:

Структурными элементами мембран клеток и клеточных органелл;

Энергетическим материалом (1г жира, окисляясь, выделяет 39 кДж энергии);

Запасными веществами;

Выполняют защитную функцию (у морских и полярных животных);

Влияют на функционирование нервной системы;

Источник воды для организма (1кг, окисляясь, дает 1,1кг воды).

Нуклеиновые кислоты. Название "нуклеиновые кислоты" происходит от

латинского слова "нуклеус", т. е. ядро: они впервые были обнаружены в

клеточных ядрах. Биологическое значение нуклеиновых кислот очень велико.

Они играют центральную роль в хранении и передаче наследственных свойств

клетки, поэтому их часто называют веществами наследственности.

Нуклеиновые кислоты обеспечивают в клетке синтез белков, точно таких же,

как в материнской клетке и передачу наследственной информации. Существует

два вида нуклеиновых кислот - дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) и

рибонуклеиновая кислота (РНК).

Молекула ДНК состоит из двух спирально закрученных цепей. ДНК -

полимер, мономерами которого являются нуклеотиды. Нуклеотиды -

соединения, состоящие из молекулы фосфорной кислоты, углевода

дезоксирибозы и азотистого основания. У ДНК четыре типа азотистых

оснований: аденин (А), гуанин (Г), цитозин (Ц), тимин (Т). Каждая цепь

ДНК - полинуклеотид, состоящий из нескольких десятков тысяч нуклеотидов.

Удвоение ДНК - редупликация - обеспечивает передачу наследственной

информации от материнской клетки к дочерним.

РНК - полимер, по структуре сходный с одной цепочкой ДНК, но меньших

размеров. Мономеры РНК - нуклеотиды, состоящие из фосфорной кислоты,

углевода рибозы и азотистого основания. Вместо тимина в РНК присутствует

урацил. Известны три вида РНК: информационная (и-РНК) - передает

информацию о структуре белка с молекулы ДНК; транспортная (т-РНК) -

транспортирует аминокислоты к месту синтеза белка; рибосомная (р-РНК) -

содержится в рибосомах, участвует в поддержании структуры рибосомы.

АТФ. Очень важную роль в биоэнергетике клетки играет адениловый

нуклеотид, к которому присоединены два остатка фосфорной кислоты. Такое

вещество называют аденозинтрифосфорной кислотой (АТФ). АТФ -

универсальный биологический аккумулятор энергии: световая энергия солнца

и энергия, заключенная в потребляемой пище, запасается в молекулах АТФ.

АТФ - неустойчивая структура, при переходе АТФ в АДФ (аденозиндифосфат)

выделяется 40 кДж энергии. АТФ образуется в митохондриях клеток животных

и при фотосинтезе в хлоропластах растений. Энергия АТФ используется для

совершения химической (синтез белков, жиров, углеводов, нуклеиновых

кислот), механической (движение, работа мышц) работ, трансформации в

электрическую или световую (разряды электрических скатов, угрей, свечение

насекомых) энергии.

ПРОИСХОЖДЕНИЕ ЭУКАРИОТИЧЕСКОЙ КЛЕТКИ

Все организмы (кроме бактерий, сине-зеленых водорослей, вирусов и

фагов) от одноклеточных зеленых водорослей и простейших до высших

цветковых растений и млекопитающих имеют сложно устроенные клетки,

которые называют ядерными (эукариотическими).

Основные признаки эукариот:

Клетка разделена на цитоплазму и ядро;

Большая часть ДНК сосредоточена в ядре. Именно ядерная ДНК отвечает за

большую часть процессов жизнедеятельности клетки и за передачу

наследственности дочерним клеткам;

Ядерная ДНК расчленена на несколько нитей, не замкнутых в кольцо;

Эти нити линейно вытянуты внутри хромосом, отчетливо видных в процессе

митоза;

Всегда есть митохондрии (у зеленых растений есть еще и пластиды);

Есть митоз;

Свойственен половой процесс;

Перекомбинация наследственного материала обеспечивается мейозом и половым

процессом;

Образуются гаметы;

Есть настоящие жгутики;

Характерны пищеварительные вакуоли;

Не способны к фиксации свободного азота.

Эукариоты делятся на три царства: растений, грибов, животных.

Еще в начале XX в. русские ботаники А. С. Фаминцин и К. С. Мережковский

выдвинули гипотезу о том, что клетка зеленых растений (эукариот) получила

пластиды в результате симбиоза бесхлорофилльной клетки с клетками сине-

зеленых. Эта гипотеза симбиогенетического происхождения клетки эукариот

вновь привлекла внимание в середине XXв. Помимо ядерной ДНК небольшое ее

количество обнаружено в митохондриях, пластидах, центриолях, в основании

жгутиков.

Электронно-микроскопическое сравнение строения жгутиков и центриолей

говорит о несомненности их родства. В основе этих органелл всегда

находится одиннадцать трубочек, девять из которых расположены по

окружности и две лежат в центре. Установлено, что внеядерная ДНК жгутиков

и центриолей способна самостоятельно редуплицироваться. Оказалось, что

ДНК митохондрий, пластид, по-видимому, и жгутиков, а также центриолей

имеет нитчатую структуру, связанную в кольцо, как у типичных прокариот.

Все эти факты позволили в конце 60-х годов вновь вернуться к гипотезе

симбиогенетического происхождения клетки эукариот.

Названную гипотезу разработала американская исследовательница Л.

Маргулис. Согласно этой гипотезе первичная клетка крупной

прокариотической бактерии, вступив в симбиоз с клетками сине-зеленых,

приобрела пластиды. Симбиоз с гетеротрофными прокариотическими клетками

привел к их преобразованию в митохондрии. Симбиоз со спирохетоподобными

бактериями мог привести к возникновению жгутиков и т. д. Биохимические,

генетические, электронно-микроскопические данные последних лет делают

гипотезу Л. Маргулис все более обоснованной. В любом случае, двойственная

природа ДНК ядра и ДНК цитоплазматических органелл и удивительное

сходство последней с ДНК прокариот свидетельствует о том, что симбиоз

сыграл выдающуюся роль в возникновении клетки эукариот.

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ КЛЕТКИ

Современная цитология располагает многочисленными и разнообразными

методами исследования, без которых было бы невозможно накопление и

совершенствование знаний о строении и функциях клеток.

Световая микроскопия

Современный световой микроскоп представляет собой весьма

современный прибор, который до сих пор имеет первостепенное значение в

изучении клеток и их органоидов. С помощью светового микроскопа

достигается увеличение в 2000 – 2500 раз. Увеличение микроскопа зависит

от его разрешающей способности, т. е. наименьшего расстояния между двумя

точками, которые видны раздельно. В настоящее время создано много

разнообразных моделей световых микроскопов. Они обеспечивают возможность

многостороннего исследования клеточных структур и их функций.

Электронная микроскопия

С изобретением электронного микроскопа в 1933 году началась новая

эпоха в изучении строения клетки.

С помощью современного электронного микроскопа удалось рассмотреть

много новых важных органоидов клетки, которые при изучении в световом

микроскопе казались просто бесструктурными участками.

Основное отличие электронного микроскопа от светового в том, что в

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8