05.09.14. Введение в биологию
.docxБиология клетки. Введение в биологию.
План лекций:
-
О сущности живого
-
Клетка – миниатюрная биосистема
-
Поверхностный аппарат клетки
-
Метаболический аппарат клетки. Этапы внутриклеточного транспорта
-
Ядерный аппарат клетки
Химическая сущность живого:
- Ф. Энгельс – способ существования белковых тел
- Начало ХХ в. Академик Кольцов – гипотеза «Особых «кольцевых молекул белков»
- Множество факторов о свойствах живой материи необъяснимы с точки зрения протеиновой природы животного.
- ДНК как химическое соединение идентифицирована еще в XIX веке (Мишер)
- Экспериментальные доказательства генетической роли нуклеиновых кислот (начало ХХ в.) – трансформация и трансдукция.
Феномен трансформации (опыт Гриффитса, 1928).
В феномене трансформации два участника: бактерия и чужеродная ДНК, которая изменяет свойства бактерии. ТФ-трансформирующий фактор (агент) из убитого S штамма вызвал превращение R-штамма в S-штамм.
Трансдукция – в этом процессе три участника: бактерия-донор, бактерия-реципиент, вирус (вектор), который изменяет наследственные свойства бактерии-реципиента в сторону бактерии-донора. Были получены экспериментальные доказательства генетической роли нуклеиновых кислот.
Джеймс Уотсон и Френсис Крик – в 1953 г. открывают пространственную структуру ДНК.
5 доказательств того, что РНК появился раньше ДНК:
-
Тимин образовался из урацила
-
Многим ферментам для активации необходимы небольшие РНК
-
РНК в отличие от ДНК и белков способна к саморепликации (из свободных нуклеотидов без участия ферментов).
-
В клетке все основные и реликтовые процессы протекают с участием РНК
-
РНК – катализатор многих химических реакций в т.ч. самой РНК (катализирует собственное разрезание, сшивание свободных участков, удлинение собственной цепи)
1989 г. – Томас Сеч, Сидни Альтман – нобелевская премия за открытие свойств РНК.
ДНК (дезоксирибоза – стабильная форма сахара в растворе).
Современные представления о химической сущности живого:
Это биосистемы характеризующиеся 5 признаками:
-
Открытые (обмен веществом, энергией, информацией)
-
Самообновляющиеся
-
Саморегулирующиеся (гомеостаз)
-
Самовоспроизводящиеся
-
Высокоупорядоченные
I-й закон термодинамики – энергия переходит из одного вида в другой.
II-й закон термодинамики – при каждом переходе часть энергии теряется, превращаясь в тепло.
Вирусы – неклеточные формы жизни, представляющие собой нуклеотидный комплекс.
Поверхностный аппарат клетки:
1925 г. Гортер и Грендель идея о билипидном слое
1935 г. Даниэли и Дэусон первая модель БЛС «бутерброда».
Существующие модели БЛС:
-
Модель «липопротеиновго коврика» - переплетение липидных и белковых мицелл. Система жесткая и реализуется лишь в некоторых участках жидкостных мембран.
-
Жидкостно-мозаичная модель (при низких температурах – кристаллическая решетка).
1971 г. – жидкостно-мозаичная модель БЛС.
Белки двух типов никогда не образуют сплошного слоя. Бислой образуют фосфолипидные белки.
Функции ПАК:
-
Транспортная
-
Рецепторная
-
Контактная
Активный транспорт:
Активный K+-Na+ насос – белковый комплекс, который борется с диффузией.
Метаболический аппарат клетки – органоиды, связанные с процессами анаболическими и катаболическими.
1960 е гг. – Робертсон, гипотеза унитарной мембраны.
Мембранные структуры в клетке:
-
Эндоплазматический тип – ЭПС, ядерная оболочка, наружная мембрана МТХ
-
Плазмалемма, эндосомы, лизосомы, секреторные пузырьки.
Основные положения:
-
Отличия в толщине и химическом составе
-
Переход друг в друга только в пределах данного типа
-
Может быть односторонний переход мембран эндо-типа в экзо-тип
-
Обратный переход в случае разборки мембран (экзо) на отдельные белки, а затем построение мембран.
Этапы внутриклеточного транспорта:
-
0 – введение в клетку радиоактивной метки
-
3 мин. – ЭПС (начало синтеза белка)
-
17 мин. – транспорт, пузырьки (готовый продукт)
-
37 мин. – АГ (транс-часть)
-
1.0 – 1,5 час. – секреторные пузырьки (экзоцитоз).
Современные представления о внутриклеточном транспорте:
- В клетке есть постоянные компартменты, связь между ними осуществляют транспортные пузырьки клетки.
Механизм внутриклеточного транспорта основан на взаимодействии транспортных пузырьков с донорными и акцепторными компратментами. Выявлены белковые факто0ры узнавания пузырьком своей мишени (акцептор – компартмент). На каждом этапе осуществляется сортировка.
Вывод: мембранные структуры в клетке существуют в виде компратментов, связь между ними осуществляют транспортные пузырьки по схеме донор-акцептор, причем на каждом этапе происходит сортировка.