Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь FAQ Написать работу КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Вступ до курсу медичної біології. Біологія клітини.↑ Стр 1 из 5Следующая ⇒ Содержание книги
Поиск на нашем сайте
Вступ до курсу медичної біології. Біологія клітини. Медична біологія як наука про основи життєдіяльності людини Біологія (від грец. bios — життя, logos — наука) — наука про життя, про загальні закономірності існування і розвитку живих істот: життєві процеси, що в них відбуваються, хід їх життєвих циклів, взаємозв'язок з оточуючим середовищем, походження, історичний та індивідуальний розвиток живих організмів. Термін "біологія" був вперше вжитий в 1797 р. німецьким професором анатомії Теодором Рузом (1771-1803), пізніше в 1800 р. термін застосував професор Дерптського університету К. Бурдах (1776-1847), а в 1802 р. -Ж. Б. Ламарк (1744-1829) і Л. Тревіранус (1779-1864). Біологія як наука виникла за необхідності пізнання людиною оточуючої природи, у зв'язку з матеріальними умовами життя суспільства, розвитку виробничих відносин, медицини, практичних потреб людини. Теоретичний фундамент біології був закладений еволюційним вченням Дарвіна, клітинною теорією Шванна і целюлярною патологією Вірхова. Сучасна біологія - це складний високодиференційований комплекс фундаментальних і прикладних досліджень живої природи. Спираючись на новітні досягнення фізики, хімії, техніки, вдалося розв'язати чимало медико-біологічних проблем, проникнути у глибини клітини, отримати принципово нові відомості про процеси, що розгортаються в клітині за умов норми і при патології. Складовою біології є медична біологія - наука про людей, їх походження, еволюцію, географічне поширення, чисельність людських популяцій, структуру в просторі і часі. Медична біологія вивчає спадковість людини, її генетичну систему, генотипні та індивідуальні відмінності людей, їх екологію, фізіологію, особливості поведінки. Вплив молекулярно-генетичних, клітинних, онтогенетичних, популяційних, Екологічних факторів на здоров'я людини Генетичний апарат клітини забезпечує біохімічні, імунологічні, фізіологічні і морфологічні властивості організму. Взаємодія генотипу і середовища лежить в основі нормального функціонування біологічних систем, зумовлює різні механізми життєдіяльності і в кінцевому результаті здоров'я людини. Патологічні чинники, дії яких зазнає організм, призводять до змін нуклеотидної послідовності молекул ДНК, що супроводжується зрушенням первинної (амінокислотної) структури білка або регуляції його синтезу. Патологічні зміни, які відбуваються на молекулярному, клітинному, тканинному, органному, системному рівнях, можуть віддзеркалюватися на організмовому рівні (грубі генетично зумовлені вади розвитку, травматичні пошкодження та ін.) Проте у більшості випадків за участі захисних механізмів такі первинні молекулярні пошкодження не досягають організмового рівня. Вони або компенсуються, купіруються, нейтралізуються, або усуваються репаративними процесами, що забезпечує збереження гомеостазу та здоров'я - людина залишається практично здоровою. Коли такі компенсаторні реакції організму зазнають порушення, тоді виникає хвороба. Вивчення патологічних явищ на внутрішньоклітинному, тканинному, органному і системному рівнях сприяє формуванню клінічного мислення, опануванню принципів діагностики і лікувальної тактики практичного лікаря. Значення біологічних знань для розуміння суті хвороб, охорони здоров'я людей, науково обгрунтованого ставлення до природи та її охорони Сучасні наукові уявлення про оточуючий світ виникали внаслідок створення і використання нових методів дослідження. Завдяки запровадженню новітніх технологій вивчено гени, фізичну і хімічну будову високополімерних молекул, найдрібніші внутрішньоклітинні утворення. Стало можливим розкриття складних біологічних явищ (обміну речовин, спадковості, життєвої діяльності), виділення окремих складових цих явищ та їх аналіз. Вивчення різноманітних форм і рівнів організації живого дозволяє розкрити та поглибити знання щодо структурних, функціональних, генетичних та інших особливостей людського організму. Біологія людини пише портрет людства на тому ж полотні, на якому змальовані представники тваринного царства. Людина невіддільна від природи. З перевідкриттям законів Г. Менделя у 1900 р. виникла можливість систематизації спадкових хвороб, а успадкування моногенних хвороб безперервно підтверджує закони Г. Менделя. Вивчення геному бактерій, дрозофіли, миші сприяло їх запровадженню в генетику і реалізації програми "Геном людини", складено каталог генів людини, сформульовано поняття про генетичну гетерогенність спадкових хвороб та ін. Доведено, що мутагенні фактори (фізичні, хімічні, біологічні) викликають схожі зміни генетичного матеріалу і є етіологічними чинниками геномних, хромосомних і генних мутацій. Несприятливий вплив мутацій може призвести до загибелі на різних стадіях онтогенезу (внутрішньоутробна загибель, рання постнатальна смертність та ін.) Близько 50 % всіх спонтанних абортів зумовлено генетичними факторами. Наукові знання дозволяють розкрити взаємодію біологічних і соціальних факторів у виникненні патології людини. Людина зазнає негативного впливу нових факторів навколишнього середовища, які можуть змінити рівень мутаційного процесу або змінити прояв генів, що в кінцевому результаті призводить до появи спадкової патології. Захистити геном людини від шкідливих антропогенних впливів різного походження - одне з завдань медичної біології. Застосування методів клітинної інженерії і досягнень щодо використання генів і клітин рідкісних тварин і рослин, створення відповідних банків генетичного матеріалу дозволить зберегти унікальний живий світ нашої планети. Біологічна природа людини
У людини поєднуються риси біологічної і соціальної істоти як об'єктивний результат антропогенезу та історії людства. Біологічні процеси, які відбуваються в організмі людини, підпорядковані механізмам функціонування на всіх рівнях організації життя, забезпечують різні ланки життєдіяльності та розвитку і складають біологічну сутність людства. Крім схожості основних рис морфології, функції різних систем організму людини і тварин, зокрема ссавців, тотожність спостерігається і на рівні розвитку патологічних процесів. Так, мутації у тварин за проявами схожі на спадкові хвороби людини (гемофілія, ахондроплазія, м'язова дистрофія та ін.) Людина входить в систему органічного світу. Проте в процесі антропогенезу сформувалася соціальна сутність людей, історичні напрямки розвитку людства. У людини як соціальної істоти втратилася вирішальна роль природного добору у видоутворенні, розширилося спадкове розмаїття людських популяцій, збільшився їх поліморфізм. Масштабності таких змін серед тваринного світу не спостерігається. Поєднання соціальної сутності людини та збереження біологічних рис її будови і функцій призвело до змін індивідуального розвитку людей, до відмінності людини як істоти від інших тварин. Соціальна програма людства реалізуються в процесі виховання та навчання людини, формування соціальних груп та екологічних спільнот людей. Основні властивості життя • обмін речовин та енергії • здатність протистояти наростанню ентропії • подразливість • самооновлення • саморегуляція • самовідтворення • спадковість і мінливість • ріст та розвиток • дискретність і цілісність До складу живих організмів на атомному рівні входять ті самі хімічні елементи, що й до неживої матерії. Однак на молекулярному рівні виникають відмінності, що відмежовують живе від неживого. Живі організми мають властиві лише їм системи хімічних зв'язків і взаємодій між молекулами: ковалентні, іонні, водневі зв'язки, гідрофобні взаємодії. Молекули живих організмів здатні утворювати полімерні комплекси. Здатність утворювати ці комплекси, їх наступні перетворення, а також зруйнування, забезпечує найважливішу властивість живої системи - обмін речовин, зміст якого складають синхронізовані процеси асиміляції (процеси синтезу, анаболізм) і дисиміляції (процеси розпаду, катаболізм). Під час асиміляції створюються або оновлюються різні морфологічні структури, процес відбувається з поглинанням енергії й називається пластичним обміном. Під час дисиміляції відбувається розщеплення складних хімічних сполук до відносно простих, що супроводжується виділенням енергії. Цей процес називають енергетичним обміном. Пластичний та енергетичний обміни тісно пов'язані, складають єдиний метаболічний цикл, який відбувається у клітині. Отримані ззовні речовини в процесі пластичного обміну організми перетворюють у власні, які замінюють старі елементи й одночасно видаляють у зовнішнє середовище сполуки, які утворилися в процесі дисиміляції, а також речовини, не використані організмом. Тому живий організм є відкритою системою - відбувається неперервна взаємодія з довкіллям, під час якої здійснюється обмін із середовищем енергією, матерією (речовиною) та інформацією. Ганс Кребс (Н. Krebs) (1900-1981) – відкрив цикл трикарбонових кислот
Здатність протистояти наростанню ентропії. Небіологічні системи здатні виконувати роботу за рахунок теплової енергії. Живі системи функціонують в ізотермічному режимі, а тому для здійснення процесів життєдіяльності використовують хімічну енергію і підпорядковуються законам термодинаміки. Аутотрофні організми використовують енергію сонячного світла або розщеплення хімічних сполук (залізо- та сіркобактерії). Гетеротрофні організми отримують енергію в результаті поєднання метаболізму з процесом розпаду складних органічних молекул, які надходять ззовні. Згідно з першим законом термодинаміки, внутрішня енергія разом з її оточенням залишається сталою. За будь-яких змін системи внутрішня енергія не витрачається і не набувається. Ця енергія може переходити від однієї частини до іншої або перетворюватися з однієї форми в іншу. За другим законом термодинаміки, ентропія при самовільних процесах зростає. Ентропія є мірою невпорядкованості, хаотичності системи і досягає максимального значення, коли система переходить до стану справжньої рівноваги. У живих системах постійно відбуваються біохімічні реакції, що супроводжується виділенням тепла. Такі процеси проходять за участю ферментів самовільно і характеризуються зменшенням вільної енергії. Енергетичні процеси в клітині здійснюються впорядковано, а не хаотично. За таких умов не може бути справжньої, сталої рівноваги. Тому клітини як живі організми здатні протистояти зростанню ентропії. Високовпорядковані системи (живі організми) легко руйнуються; якщо на підтримання їх відносної сталості не витрачається енергія, вони набувають невпорядкованості (ентропії). Самооновлення. В основі самооновлення лежать реакції синтезу, тобто утворення нових молекул і структур на основі інформації, закладеної в послідовності нуклеотидів ДНК (рис. 1. 8). Саморегуляція. Саморегуляція, або ауторегуля-ція - це здатність організмів підтримувати відносну сталість хімічного складу та перебігу фізіологічних процесів - гомеостаз. Саморегуляція відбувається за участі нервової, імунної та ендокринної систем. Сигналами для корекції гомеостазу є надлишок або нестача тих чи інших речовин, виведення системи з рівноваги тощо.
Схема будови ДНК (фрагмент)
Важливим проявом життя є подразливість -здатність живих організмів реагувати на певні впливи довкілля. Характер подразників, а, отже, й адекватні реакції-відповіді організмів на них різноманітні. Вони мають свої особливості у представників тваринного і рослинного світу. Поширеною формою прояву подразливості є рухи - активні чи пасивні. У світі тварин рухи виявляються у вигляді таксисів. Це певне позитивне чи негативне переміщення відносно подразника {фототаксис, термотаксис, хемотаксис). Рослинам притаманні тропізми, насти, нутації. Рухи віддзеркалюють різні шляхи еволюційних перебудов і адаптацій організмів до середовища існування. Однією з обов'язкових властивостей життя є здатність до самовідтворення {розмноження). У процесі розмноження організми дають потомство, тобто виникають організми, схожі з батьківськими формами. Таким чином забезпечується спадкоємність між батьками і нащадками. У сучасних умовах організми можуть виникати тільки з матеріальних форм (клітин) шляхом розмноження. Самовідтворення відбувається на всіх рівнях організації живої матерії. Завдяки репродукції не тільки цілі організми, але і клітини після поділу схожі на своїх попередників. Самовідтворення забезпечується ДНК. Крім ДНК, жодна інша структура клітини, зокрема і всі білки, такою властивістю не наділена. Здатність молекул ДНК до саморепродукції має винятковий зв'язок з процесом поділу клітин і розмноженням організмів. Розмноження є необхідною умовою існування будь-якого виду рослин і тварин. Життєвим віддзеркаленням космічних процесів є еволюційно сформована біологі чна ритмічність - універсальна особливість життя. Біоритми - це кількісні й якісні зміни біологічних процесів, які відбуваються на різних рівнях організації. їх виникнення зумовлено планетарними взаємодіями, обертанням Землі навколо своєї осі й навколо Сонця. Найпоширенішим є цир-кадіанний (білядобовий) хроноритм, що випливає з фотоперіоду - зміни довжини дня і ночі. Рослинний і тваринний світ реагує на фотоперіод фотоперіодизмом -складним комплексом змін життєдіяльності. Фотоперіодизм є суттєвим компонентом таких елементів вищої нервової діяльності, як інстинкти. Спадковість і мінливість. Молекули ДНК мають виняткову стійкість. З цією властивістю ДНК пов'язана її участь в явищі спадковості - процесі відтворення організмами в ряду наступних поколінь схожих ознак і властивостей. Спадковість — це здатність організму передавати свої ознаки, властивості й особливості розвитку від покоління до покоління. При розмноженні ознаки і властивості передаються досить стійко. Проте існують і деякі відмінності. Спадковість - це не просто відтворення, копіювання. Вона завжди супроводжується мінливістю. При розмноженні організмів виникають нові властивості, це явище отримало назву мінливість. Мінливість - це здатність організмів набувати нових ознак і властивостей. При цьому виникає різноманітність, поява нових форм життя, нових видів організмів. Спадковість і мінливість - невід'ємні явища живої матерії. Вони проявляються в процесі розмноження організмів. Ріст і розвиток. Ріст зв'язаний з обміном речовин. Якщо переважає анаболізм - відбувається ріст живої системи. Ріст здійснюється на будь-яких рівнях біологічної організації: ріст клітин, ріст органів, ріст організмів, ріст популяцій тощо. Ріст супроводжується збільшенням маси органа, організму або зростанням числа особин у популяції тощо. Властивістю живої матерії є здатність до розвитку - незворотної закономірної зміни біологічної системи. В результаті розвитку зазнає змін склад або структура системи, формується нова якість. Розвиток складових організму носить назву онтогенез, або індивідуальний розвиток. Розвиток живої природи (еволюція) з утворенням нових видів, прогресивним ускладненням форм життя носить назву філогенез, або історичний розвиток. Дискретність і цілісність. Дискретність (від лат. discretus - переривчастість, розділення) означає, що біологічна система (популяція, організм, орган, клітина) складається з відособлених або обмежених у просторі складових (види, особини, тканини, органели). Проте кожна з частин тісно пов'язана з іншою, вони взаємодіють між собою, утворюють структурно-функціональну єдність, структурну впорядкованість щодо виконуваної функції. Дискретність забезпечує сталість перебігу біологічних процесів у часі і просторі. Взаємодія складових біологічної системи відбувається не ізольовано, а перебуває у зв'язку з оточуючим середовищем, вона відповідно реагує на стимули, які надходять зовні. За таких умов біологічна система розглядається як цілісна система. її складові утворюють цілісність, єдине ціле. Про це свідчать однотипність реакцій різних видів на дію подразника, взаємопе-реходи біохімічних реакцій, тотожність фізіологічних функцій тощо. Життя багатолике. Всі його властивості об'єднує єдиний процес розвитку, який охоплює неживу природу, живу речовину і людське суспільство.
Еволюція живого. Ґрунтуючись на такому припущенні, Т. Шванн висунув основні положення клітинної теорії: 1)клітина є головною структурною одиницею всіх організмів (рослин і тварин); 2) процес утворення клітин зумовлює ріст, розвиток і диференціювання рослинних і тваринних тканин. Розвиток клітинної теорії Р. Вірховим. У 1858 р. вийшла в світ основна праця німецького патолога Р. Вірхова "Целюлярна патологія". Цей твір, який став класичним, вплинув на подальший розвиток вчення про клітину й для свого часу мав велике та прогресивне значення. До Р. Вірхова основу всіх патологічних процесів вбачали у зміні складу рідини і боротьбі нематеріальних сил організму. Р. Вірхов підійшов до пояснення патологічних процесів у зв'язку з морфологічними структурами, з певними змінами в будові клітин. Це дослідження започаткувало нову науку - патологію, яка є основою теоретичної й клінічної медицини. Р. Вірхов увів у науку ряд нових уявлень про роль клітинних структур в організмі. Положення Р. Вірхова "кожна клітина - з клітини" блискуче підтвердилося подальшим розвитком біології і є третім положенням клітинної теорії. На даний час невідомі інші способи появи нових клітин, крім поділу вже існуючих. Однак ця теза не заперечує того, що на зорі життя клітини розвинулися з доклітинних структур.
Р. Л. К. Вірхов ( Rudolf Ludwig Karl Virchow) (1821 -1902). Положення Р. Вірхова про те, що поза клітинами немає життя, теж не втратило свого значення. Наприклад, у багатоклітинному організмі присутні неклітинні структури, але вони - похідні клітини. Примітивні форми - віруси - стають здатними до активних процесів життєдіяльності та розмноження лише після проникнення у клітину. Важливим узагальненням було твердження, що найбільше значення в життєдіяльності клітин має не оболонка, а її вміст: цитоплазма й ядро. Сучасний стан клітинної теорії. З часу створення клітинної теорії вчення про клітину як елементарну мікроскопічну структуру організмів набуло нового змісту. Для Т. Шванна і його сучасників клітина залишалася простором, обмеженим оболонкою. Поступово ця уява замінилася розумінням того, що основною частиною клітини є цитоплазма. До кінця минулого століття, завдяки успіхам мікроскопічної техніки, була виявлена складна будова клітини, описані органели - частини клітини, що виконують різні функції, і досліджені шляхи утворення нових клітин (мітоз). Вже на початку XX ст. стало зрозумілим першорядне значення клітинних структур у передачі спадкових властивостей. У даний час можна вважати загальновизнаним, що клітина є основною структурною і функціональною одиницею організації живого. На сучасному етапі розвитку цитології клітинна теорія включає такі положення: - клітина - елементарна одиниця будови і розвитку всіх живих організмів; - клітини всіх одноклітинних і багатоклітинних організмів подібні за походженням (гомологічні), будовою, хімічним складом, основними проявами життєдіяльності; - кожна нова клітина утворюється виключно внаслідок розмноження материнської шляхом поділу; - у багатоклітинних організмів, які розвиваються з однієї клітини - зиготи, спори тощо, - різні типи клітин формуються завдяки їхній спеціалізації впродовж індивідуального розвитку особини та утворюють тканини; - із тканин складаються органи, які тісно пов'язані між собою й підпорядковані нервово-гуморальній та імунній системам регуляції. Значення клітинної теорії для медицини. Клітина - одиниця патології. Клітину необхідно знати не тільки як одиницю будови організму, але і як одиницю патологічних змін. Практично всі хвороби пов'язані з порушенням структури і функції клітин, із яких утворюються всі тканини та органи. Порушення структури і функції одних клітин є першопричиною виникнення і розвитку хвороби, а порушення інших може бути вже наслідком несприятливих змін в організмі. Наприклад, при інфаркті міокарда порушується функціонування, а потім настає загибель кардіоміоцитів через гостру нестачу кисню. Внаслідок того, що частина серцевого м'яза не бере участі в скороченні, порушується кровопостачання в організмі, що призводить до гіпоксії і змін функції і структури клітин, у першу чергу нейронів головного мозку. Порушення нормального функціонування клітин (патологія) пов'язане з багатьма різноманітними чинниками (фізичними, хімічними, біологічними) і характеризується загальними або місцевими порушеннями організації органел клітин, зміною окремих метаболічних процесів. Несприятливими для клітини чинниками можуть бути хвильові, іонізуючі випромінювання, низькі й високі температури, різні хімічні сполуки, вірусні, бактеріальні та грибкові інфекції, нестача поживних речовин або окремих фізіологічно активних сполук (незамінні амінокислоти і жирні кислоти, вітаміни і мікроелементи), нестача кисню тощо. Негативного впливу завдають і внутрішні чинники, такі як мутації спадкового матеріалу, що призводять до природжених дефектів синтезу білків, ліпідів, надлишкової продукції гормонів, порушення утилізації токсичних метаболітів. Серед патологічних змін клітини можна відзначити порушення структури і проникності мембран мітохондрій, лізосом та інших внутрішньоклітинних утворень. Внаслідок несприятливих впливів міто-хондрії набрякають і набувають вигляду пухирців, обмежених тільки зовнішньою мембраною. Дегенерація і набряк супроводжуються порушенням окисно-відновних реакцій у мітохондріях, недостатнім утворенням високоенергетичних сполук, що негативно позначається і на гомеостазі всієї клітини. Подібні явища зустрічаються при цукровому діабеті й голодуванні у клітинах печінки, при захворюваннях серця, нирок. Патологічні зміни мембрани ендоплазматичного ретикулуму призводять до порушення синтезу білків клітини. Ці порушення зустрічаються і при нестачі в їжі незамінних амінокислот. Підвищення проникності мембран лізосом, що спостерігається, наприклад, при авітамінозі Е, або під впливом іонізуючого опромінення може посилити вихід гідролітичних ферментів у цитоплазму з лізосом, призвести до часткового або навіть повного зруйнування клітин. При багатьох інтоксикаціях ушкоджуються клітини печінки або нирок, а порушення функціонування цих органів викликає зміну інших клітин організму через продукти метаболізму. Широко розповсюдженою причиною патології клітини є проникнення й розмноження в ній вірусів. При цьому обмінні процеси у клітині порушуються -вірус змушує клітину працювати винятково "на себе". Після масового утворення і виходу вірусних часток із клітини вона гине. Деякі патогенні віруси не вбивають клітину, а викликають її переродження. Якщо чинник не цілком ушкодив клітину, то після припинення його дії клітина може відновити свою структуру і функції. Цей процес називається внутрішньоклітинною репарацією. Органели цитоплазми • мембранні • немембранні • призначення • принципи функціонування Клітинні органели - диференційовані ділянки цитоплазми, що мають специфічний молекулярний склад. Це складні, високовпорядковані біологічні системи макромолекул, що утворюють певну просторову структуру, здатні до виконання спеціальних клітинних функцій. Клітини тварин містять багато внутрішньоклітинних мембран. Тому майже половина всього об'єму клітин укладена в окремі внутрішньоклітинні відсіки (компартменти), що називаються "органелами" (рис. 1. 29). Інший внутрішньоклітинний простір зайнятий цитозолем. Класифікація органел. Клітинні органели умовно поділяють на мембранні, що оточені типовою біомембраною, і немембранні, що не мають такої оболонки. Мембранні: 1) ендоплазматична сітка: а) зерниста; б) гладенька; 2) комплекс Гольджі; 3) лізосоми; 4) пероксисоми; 5) вакуолі; 6) мітохондрії; 7) пластиди (тільки в рослинних клітинах). Клітина еукаріотів: / - ядро; 2 - гладенька ендоплазматична сітка; З - зерниста ендоплазматична сітка; 4 рибосоми. Немембранні: 1) рибосоми; 2) центріолі; 3) мікротрубочки; 4) мікрофіламенти. Відповідно до виконуваних функцій розрізняють органели загального і спеціального призначення. Органели загального призначення зустрічаються у всіх еукаріотичних клітинах і належать до загальних структур. Спеціальні органели характерні тільки для певного виду клітин, що виконують специфічну функцію. Наприклад, у деяких найпростіших - це джгутики, скоротлива вакуоля, ундулююча мембрана. У м'язових клітинах — скоротливе волокно; нейрони мають довгі відростки, сперматозоїд - акросому тощо. Ендоплазматична сітка (ЕПС). ЕПС виявлена у всіх еукаріотичних клітинах, відсутня тільки в прокаріотів, у сперматозоїдах і зрілих еритроцитах. ЕПС утворена сіткою мембранних трубочок, цистерн і овальних везикул. ЕПС структурно зв'язана з оболонкою ядра. Розрізняють два типи ЕПС: гладеньку і зернисту, хоча вони структурно пов'язані між собою. Зерниста ЕПС на своїй поверхні містить рибосоми, котрих немає на поверхні гладенької ЕПС. ЕПС утворює сітку мембранних каналів, що пронизують цитоплазму. Ендоплазматична сітка має значення в процесах внутрішньоклітинного обміну, оскільки збільшуєплощу внутрішніх поверхонь клітини, поділяє її на відсіки, що відрізня- Комплекс Гольджі: 1 - зона формування; 2 - зона дозрівання. ються за фізичним станом і хімічним складом, забезпечує ізоляцію ферментних систем, що, у свою чергу, необхідне для послідовного вступу в узгоджені реакції. Безпосереднім продовженням ендоплазматичної сітки є ядерна мембрана, що відмежовує ядро від цитоплазми, так і зовнішня мембрана (плазмолема), розташована на периферії клітини. Мембранні системи дуже лабільні і можуть змінюватися у залежності від фізіологічного стану клітини, характеру обміну, при рості та диференціюванні. Цитоплазма еукаріотичних клітин містить мембранні шари, пухирці, трубочки, що відокремлюють у сукупності значний внутрішньоклітинний простір. Мембрани ЕПС утворюють безперервні структури із зовнішньою ядерною мембраною, вони спеціалізуються на синтезі й транспорті ліпідів і мембранних білків. Зерниста ЕПС виглядає як система плоских цистерн, зовнішній бік яких вкритий рибосомами, що синтезують білки. Гладенька ЕПС, трубчастої будови, не має рибосом. Гладенька ЕПС зустрічається у клітинах, що виконують секреторну функцію, м'язових і пігментних клітинах. Зерниста ЕПС добре розвинена у клітинах печінки, підшлункової залози, секреторних клітинах, де утворюється білковий секрет. Загальні функції ЕПС. Взаємозалежна система гладенької та зернистої ЕПС працює узгоджено і виконує ряд загальних інтегральних функцій: 1) мембрани ЕПС відокремлюють свій специфічний вміст від цитозолю, утворюють спеціальний ком-партмент; 2) у матриксі ЕПС відбувається нагромадження, збереження і модифікація синтезованих речовин; 3) ЕПС є важливою складовою системи внутрішньоклітинних мембран, забезпечує транспорт синтезованих речовин по внутрішніх порожнинах або за допомогою везикул у різні ділянки клітин; 4) структура ЕПС утворює велику мембранну поверхню всередині клітини, що важливо для багатьох метаболічних реакцій; 5) мембранна система пронизує всю клітину і виступає в якості "внутрішнього скелету". Комплекс Гольджі. Комплекс Гольджі (КГ), утворений комплексом із десятків сплощених дископодібних мембранних цистерн, мішечків, трубочок і везикул, у значній кількості зустрічається в секреторних клітинах. Внутрішній міжмембранний простір заповнений матриксом, що містить спеціальні ферменти. Електронно-мікроскопічні дослідження дозволили переконатися, що КГ збудований із мембран і нагадує стовпчик з порожніх дисків, накладених один на одного. До його складу входить система трубочок із пухирцями на кінцях. Комплекс Гольджі має дві зони: зону формування, куди надходить синтезований матеріал із ЕПС за допомогою транспортних везикул, і зону дозрівання, де формується секрет і зрілі секреторні мішечки. До зони формування надходять синтезовані в ЕПС речовини, що знаходяться в мембранних везикулах. Вони зливаються з мембраною КГ, і вміст везикули надходить всередину комплексу. Речовини обробляються ферментами, після цього знову упаковуються у везикули і переносяться в зону дозрівання. У зоні дозрівання накопичується "дозрілий секрет", що відокремлюється у вигляді секреторних пухирців. У цьому компартменті утворюються також лізосоми і пероксисоми. Функції комплексу Гольджі: 1) нагромадження і модифікація синтезованих макромолекул; 2) утворення складних секретів і секреторних везикул; 3) синтез і модифікація вуглеводів, утворення гліко-протеїдів; 4) КГ відіграє важливу роль у відновленні цитоплазматичної мембрани шляхом утворення мембранних везикул і наступного злиття з клітинною оболонкою; 5) утворення лізосом; 6) утворення пероксисом. Спеціальні функції комплексу Гольджі: 1) формування акросоми сперматозоїда під час сперматогенезу; 2) вітелогенез - процес синтезу і формування жовтка в яйцеклітині. Таким чином, КГ є головним регулятором руху макромолекул у клітині, він збирає синтезовані білки, жири, вуглеводи, формує транспортні везикули і розподіляє по клітині та за її межі. Лізосоми. Лізосоми - це невеликі (0, 2-0, 8 мкм), вкриті мембраною, круглі тільця. Зустрічаються вони у всіх клітинах рослин і тварин, можуть локалізуватися в будь-якому місці клітини. Вміст лізосом складають різні класи гідролітичних ферментів, наприклад, протеази, нуклеази, ліпази, фосфоліпази та ін. Всього нараховується до 40 різних ферментів. Ці ферменти руйнують великі молекули складних органічних сполук, що надходять до клітини (білки, нуклеїнові кислоти, полісахариди). У лізосомах зазнають руйнації мікроорганізми і віруси. Ферменти лізосом перетравлюють зруйновані структури або цілі клітини. Ці процеси називаються аутофагією (від грец. сштос; - самий, фауос; - пожирання). Лізосоми відіграють також істотну роль в індивідуальному розвитку організмів. Вони руйнують тимчасові органи ембріонів і личинок, наприклад, зябра і хвіст у пуголовків жаби, перетинки між пальцями в ембріона людини та ін. Кожна лізосома вкрита щільною мембраною, що ізолює ферменти від цитоплазми. Ушкодження мембран лізосом і вихід із них у цитоплазму ферментів викликає швидке розчинення (лізис) клітини. Втрата лізосомами будь-якої ферментативної системи призводить до тяжких патологічних станів цілого організму, до спадкових хвороб. Вони одержали назву хвороб нагромадження, оскільки пов'язані з нагромадженням у клітинах "неперетравлених" речовин, що заважає нормальному функціонуванню клітини. Ці хвороби можуть виявлятися недостатнім розвитком скелета, окремих внутрішніхсферментів пов'язують розвиток атеросклерозу, ожиріння й інших. Клітина еукаріотів: 1 - лізосома. З іншого боку, патологічна активність лізосом може спричинити руйнування життєво важливих структур. Лізосоми різноманітні за своєю природою і можуть утворюватися різними шляхами. У кожному випадку формуються морфологічно різноманітні лізосоми, що розщеплюють матеріал із різних джерел. У центрі цих шляхів знаходиться "проміжний компартмент" - ендолізосома. Процес перетравлення лізосомними ферментами об'єктів, що надходять до клітини шляхом фагоцитозу, відбувається у вакуолях, які називаються фа-госомами. Продукти перетравлення потрапляють у цитоплазму, а неперетравлений матеріал залишається у фагосомах і зменшується в розмірах. Такі структури називаються залишковими тільцями. Вони можуть бути різної щільності та розміру. Ендосоми лізосом можуть зливатися з внутрішніми структурами і руйнувати їх. У клітині при цьому утворюються великі мішечки, вкриті спільною мембраною, різної форми і щільності. Такі тільця називаються аутофагосомами. Функції лізосом: 1) перетравлення речовин, що надходять до клітини з навколишнього простору (фагоцитоз), зокрема, таким способом організм бореться з мікробами і вірусами; 2) перетравлення внутрішньоклітинних макромолекул, що виконали свою функцію, і органел (аутофагоцитоз); 3) перетравлення загиблих клітин, або тих, що виконали свою функцію; 4) рециклізація органічних молекул -розщеплення використаних білків, а також вуглеводів, нуклеїнових кислот до мономерів (амінокислот, моносахаридів, нуклеотидів) і повторне їх використання клітиною для синтезу нових молекул. Цим досягається економічність (багатократність) використання внутрішніх молекул. Пероксисоми. Пероксисоми - маленькі сферичні тільця, вкриті мембраною. Виявляються майже у всіх клітинах еукаріотів. їх діаметр становить 0, 3-1, 0 мкм, утворюються в комплексі Гольджі. Пероксисоми містять в основному ферменти для руйнації пероксиду водню, Пероксид водню, що утворюється в результаті окиснення деяких органічних речовин, є токсичним для клітини і тому негайно руйнується каталазою пероксисоми: 2Н2О2 Пероксисоми беруть участь у процесі (3-окис-нення жирних кислот. До 50 % жирних кислот руйнуються в пероксисомах. Вони містять також й інші окисні ферменти. Вакуолі. Вакуолі - це порожнини в цитоплазмі, оточені мембраною та заповнені рідиною. В еукаріотичних клітинах є різні типи вакуоль. Вакуолі можуть виникати з пухирців, які відокремлюються від ендоплазматичної сітки, або комплексу Гольджі. Вони заповнені водним розчином органічних і неорганічних сполук, серед них - продуктів обміну або пігментів. Функції вакуоль різноманітні: вони підтримують тургорний тиск, зберігають поживні речовини і накопичують продукти обміну. Скоротливі вакуолі одноклітинних тварин регулюють осмотичний тиск у клітині, беруть участь у виведенні продуктів обміну, а також сприяють надходженню в клітину води. Мітохондр ії. Мітохондрії (від грец. аітос; - нитка, jov6pa; - зернятко) - це органели, в яких енергія хімічних зв'язків органічних речовин перетворюється на енергію фосфатних зв'язків АТФ. Мітохондрії-досить великі овальні органели Клітина еукаріотів: / - пероксисома, 2 - вакуолі. рюється на енергію фосфатних зв'язків АТФ. Мітохондрії-досить великі овальні органели (0, 2-2, 0 мкм), вкриті двома мембранами. Вони зустрічаються майже в усіх еукаріотичних клітинах, за винятком анаеробних найпростіших і еритроцитів. Мітохондрії хаотично розподілені по цитоплазмі, хоча частіше виявляються біля ядра або в місцях із високими потребами енергії. У м'язових клітинах вони розташовані між міофібрилами. Органе
|
||||
Последнее изменение этой страницы: 2016-09-13; просмотров: 771; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.149.29.190 (0.016 с.) |