Клеточная организация живых систем (структура клетки)

Живая клетка является мельчайшей системой, обладающей всем комплексом свойств живого, в том числе и носителем генетической информации.

Основы клеточной теории были заложены немецкими учеными Т. Шванном и М.Я. Шлейденом в XIX веке. Основное положение клеточной теории состоит в утверждении, что все растительные и животные организмы состоят из клеток, сходных по своему строению.

ПОСТУЛАТЫ КЛЕТОЧНОЙ ТЕОРИИ:

1. Все живые организмы состоят из клеток.

2. Клетки одноклеточных и многоклеточных организмов сходны по своему строению, химическому составу и выполняемым функциям.

3. Размножение клеток происходит путем деления исходной (материнской) клетки.

4. Многоклеточные организмы представляют собой сложные комплексы клеток, объединенные целостные системы тканей и органов, связанных между собой межклеточными, гуморальными, нервными формами регуляции.

Размеры клеток колеблются от одной тысячной сантиметра до 10 см, что встречается редко.

Клетки образуют ткани, несколько типов тканей — органы, группы органов - системы организма.

Клетка имеет сложную структуру. В состав клетки входят: ядро, цитоплазма и мембрана.

Существуют организмы с клеточным строением, клетки которых не имеют структурно оформленного ядра. Это так называемые ПРОКАРИОТЫ.

Считают, что они являются предшественниками ЭУКАРИОТОВ (ядерное содержимое которых заключено в ядерную оболочку), которые появились около 3 млрд. лет тому назад.

К прокариотам относятся бактерии и сине-зеленые водоросли, а к эукариотам — все остальные клетки, начиная от низших растений до человека.

Структура прокариотической клетки:

1) нуклеоид (циклическая молекула ДНК); 2) впячивания плазмолеммы; 3) ферменты на клеточных складках (выполняют синтез углеводов, липидов, фотосинтез); 4) цитоплазма; 5) рибосомы (отвечают за синтез белков); 6) мембрана; 7) клеточная стенка.

Структура эукариотической клетки:

1. Животная клетка:

1) ядро с ядрышком; 2) цитоплазматическая мембрана; 3) эндоплазматическая сеть; 4) пиноцитозная вакуоль; 5) лизосома; 6) аппарат Гольджи; 7) жировые включения; 8) центриоли; 9) митохондрии; 10) полирибосомы.

2. Растительная клетка:

1) ядро с ядрышком; 2) цитоплазматическая мембрана; 3) эндоплазматическая сеть; 4) плазмодесма; 5) пиноцитозная вакуоль; 6) аппарат Гольджи; 7) лизосома; 8) митохондрии; 9) полирибосомы; 10) вакуоль; 11) хлоропласт.

Основное отличие прокариотической клетки от эукариотической в том, что у последней молекула ДНК связана с белком и организована в хромосомы, которые располагаются в ядре. Эукариотические клетки обычно крупнее прокариотических.

 

32. Химический состав клетки (элементарный, молекулярный – неорганические и органические вещества)

Химические соединения, входящие с состав клетки разделят условно на органические и неорганические.

К органическим относятся:

БЕЛКИ - 10-20%;

ЖИРЫ - 1-5%;

УГЛЕВОДЫ - 0,2-2%;

НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ - 1-2%;

АТФ - 0,1-0,5%.

К неорганическим относятся:

ВОДА - 70-85%;

МИНЕРАЛЬНЫЕ СОЛИ - 1-1,5%.

Остановимся более подробно на функциях химических соединений, входящих в состав клетки.

Вода выполняет следующие функции:

1) является универсальным растворителем;

2) необходима для гидролиза и окисления высокомолекулярных веществ (белков, жиров, углеводов);

3) обеспечивает перенос необходимых веществ и выделение вредных продуктов;

4) теплорегулятор клетки и организма в целом;

5) осморегулятор.

Минеральные вещества выполняют функции:

1) поддерживают постоянство внутренней среды организма за счет влияния на кислотно-щелочное равновесие крови, плазмы, межклеточной жидкости;

2) обеспечивают постоянство осмотического давления, следовательно, поступление воды в клетку;

3) активация ферментов;

4) соединение с органическими веществами.

Белки - это биополимеры, мономерами которых являются аминокислоты. Белки обладают первичной, вторичной, третичной и четвертичной структурами. Белки делятся на два класса: фибриллярные и глобулярные.

Белки выполняют следующие функции:

1) ферментативную (входят в состав ферментов);

2) структурную (входят в состав мембран, рибосом, хромосом);

3) транспортную (переносят кислород- гемоглобин);

4) двигательную (обеспечивают сокращение мускулатуры, движение жгутиков, ресничек, хромосом при делении и т.д.);

5) защитную (входят в состав антител и защитных покровов: волос рогов, копыт и т.д.);

6) энергетическую (при расщеплении 1г белка выделяется 17,1 кДж энергии).

Углеводы подразделяют на моносахариды и полисахариды.

Их функции следующие:

1) основной источник энергии в клетке (окисление 1г глюкозы дает 17,1 кДж энергии);

2) структурная (строительный материал) - целлюлозная стенка у растений;

3) играют роль запасных питательных веществ: крахмал в растительных клетках, гликоген - в животных;

4) исходное органическое вещество в цепи питания.

Липиды — жироподобные вещества, у которых одна молекула жирной кислоты замещена Н3РО4.

Липиды выполняют следующие функции:

1) структурная (входит в состав мембран);

2) форма депонирования энергии (окисление 1г жира дает 39 кДж энергии);

3) защитная функция (защитный каркас для внутренних органов, теплорегуляция, подкожный жир обеспечивает эластичность);

4) компонент витаминов, растительных пигментов;

5) источник воды для животных организмов.

Нуклеиновые кислоты (ДНК и РНК). В состав нуклеиновых кислот входят: азотистое основание, углевод, остаток фосфорной кислоты.

ДНК выполняет в клетке следующие функции:

1) химическая основа хромосомного генетического материала (гена);

2) синтез ДНК;

3) синтез РНК;

4) закодированная информация о структуре белков.

Функции РНК:

1) иРНК (информационная) передает закодированную информацию о первичной структуре белковой молекулы;

2) рРНК (рибосомная) входит в состав рибосом;

3) тРНК (транспортная) переносит аминокислоты к рибосомам.

АТФ (аденозинтрифосфорная кислота). В состав АТФ входят: аденин, 3 остатка фосфорной кислоты, углевод (рибоза).

АТФ в клетке выполняет следующие функции:

1) отщепление фосфорной группы сопровождается выделением 40 кДж энергии (при разрыве обычной химической связи выделяется 12 кДж), поэтому АТФ обеспечивает энергией процессы жизнедеятельности клетки.