Лизосомы

Лизосома — небольшое тельце, ограниченное от цитоплазмы одинарной мембраной. В ней находятся литические ферменты, способные расщепить все биополимеры. Основная функция — автолиз — то есть расщепление отдельных органоидов, участков цитоплазмы клетки.

Цитоскелет

К элементам цитоскелета относят белковые фибриллярные структуры, расположенные в цитоплазме клетки: микротрубочки, актиновые и промежуточные филаменты. Микротрубочки принимают участие в транспорте органелл, входят в состав жгутиков, из микротрубочек строится митотическое веретено деления. Актиновые филаменты необходимы для поддержания формы клетки, псевдоподиальных реакций. Роль промежуточных филаментов, по-видимому, также заключается в поддержании структуры клетки. Белки цитоскелета составляют несколько десятков процентов от массы клеточного белка.

Центриоли

Центриоли представляют собой цилиндрические белковые структуры, расположенные вблизи ядра клеток животных (у растений центриолей нет). Центриоль представляет собой цилиндр, боковая поверхность которого образована девятью наборами микротрубочек. Количество микротрубочек в наборе может колебаться для разных организмов от 1 до 3.

Вокруг центриолей находится так называемый центр организации цитоскелета, район в котором группируются минус концы микротрубочек клетки.

Перед делением клетка содержит две центриоли, расположенные под прямым углом друг к другу. В ходе митоза они расходятся к разным концам клетки, формируя полюса веретена деления. После цитокинеза каждая дочерняя клетка получает по одной центриоли, которая удваивается к следующему делению. Удвоение центриолей происходит не делением, а путём синтеза новой структуры, перпендикулярной существующей.

Центриоли, по-видимому, гомологичны базальным телам жгутиков и ресничек.

Митохондрии

Митохондрии — особые органеллы клетки, основной функцией которых является синтез АТФ — универсального носителя энергии. Дыхание (поглощение кислорода и выделение углекислого газа) происходит также за счёт энзиматических систем митохондрий.

Внутренний просвет митохондрий, называемый матриксом отграничен от цитоплазмы двумя мембранами, наружной и внутренней, между которыми располагается межмембранное пространство. Внутренняя мембрана митохондрии образует складки, так называемые кристы. В матриксе содержатся различные ферменты, принимающие участие в дыхании и синтезе АТФ. Центральное значение для синтеза АТФ имеет водородный потенциал внутренней мембраны митохондрии.

Химический состав клетки

1 группа (до 98 %) (макроэлементы)

• Углерод Белки – 10-20%

• Водород Углеводы 0,2-2%

• Кислород Жиры 1-5%

• Азот Нуклеиновые кислоты 1-2%

• АТФ (аденозин-три-фосфорная кислота) 0,1-0,5%

2 группа (1,5—2 %)

• Калий

• Натрий

• Кальций

• Магний

• Сера

• Фосфор

• Хлор

• Железо

3 группа (>0,01 %) (микроэлементы)

• Цинк

• Медь

• Фтор

• Йод

• Кобальт

• Молибден

4 группа (>0,00001 %) (ультра микроэлементы)

• Уран

• Радий

• Золото

Из всех элементов периодической системы Менделеева всеми необходимыми свойствами для формирования структурных компонентов живого вещества – белков – обладают только соединения углерода. Это обусловлено способностью углерода создавать углерод-углеродные связи, образовывать полимерные цепи и кольца, включающие как одинарные, так и кратные химические связи. Это позволяет образовывать огромное количество разнообразных химических соединений.

В состав организма постоянно входят более 70 элементов, которые необходимы для жизнедеятельности. Больше всего в клетках – около 98% массы – углерода, водорода и кислорода. Кроме того, в клетках всех организмов присутствуют – азот, кальций, калий, фосфор, магний, сера, хлор, натрий (около 2% массы). Более 30 элементов присутствуют в суммарной массе около 0.01% (микроэлементы). В следовых количествах (до 0,00001%) присутствуют тяжелые металлы, в т.ч. уран (ультрамикроэлементы)

Обмен веществ и энергии.

Между живым веществом и средой происходит непрерывный обмен веществами и энергией, которая необходима организму для поддержания всех его жизненных функций. Энергия в организме выделяется за счет окисления компонентов пищи, т.е. белков, жиров и углеводов. Накопление энергии происходит в молекулах АТФ (аденозинтрифосфорная кислота), которая является универсальным источником энергии в организме. Высвобождение энергии происходит при разрыве макроэнергетической химической связи концевой фосфатной группы. Часть этой энергии выделяется в виде теплоты, часть идет на совершение работы.

Структура аденозин-три-фосфорной кислоты

Химически АТФ представляет собой трифосфорный эфир аденозина, который является производным аденина и рибозы.

АТФ относится к так называемым макроэргическим соединениям, то есть к химическим соединениям, содержащим связи, при гидролизе которых происходит освобождение значительного количества энергии. Гидролиз макроэргических связей молекулы АТФ, сопровождаемый отщеплением 1 или 2 остатков фосфорной кислоты, приводит к выделению, по различным данным, от 40 до 60 кДж/моль.

АТФ + H₂O → АДФ + H₃PO₄ + энергия

АТФ + H₂O → АМФ + H₄P₂O₇ + энергия

Высвобожденная энергия используется в разнообразных процессах, протекающих с затратой энергии.

Обмен веществ – фундаментальное свойство живых организмов.

(вопросы обычны на тестировании)!!!!!!!!!!!

Из окружающей среды клетка получает различные вещества (кислород, воду, пищу), которые затем подвергаются превращениям, ведущим к выделению энергии, необходимой для клеточной активности.

Пластический обмен (ассимиляция) – совокупность реакций синтеза органических молекул, идущих на построение тела клетки. Процессы ассимиляции протекают с поглощением энергии. В клетках зеленых растений, органические вещества могут синтезироваться из неорганических (двуокись углерода, вода) с использованием энергии света и химической энергии. В клетках животных ассимиляция может идти только за счет органических соединений.

Энергетический обмен (диссимиляция) – совокупность реакций в результате которых освобождается необходимая для клетки энергия.

Биосинтез белков.

Любая клетка организма синтезирует свои специфические белки. Эта способность обусловлена генетически и передается по наследству из поколения в поколение. Белки – это сложные пептиды мономерами которых является 20 аминокислот, т.е. каким бы сложным не был конкретный белок в его составе можно выделить не более 20 отдельных структурных единиц. Химические формулы стандартных аминокислот:

Информация о структуре белков содержится в ДНК (дезоксорибонуклеиновой кислоте)

(обратите внимание на широкое химическое разнообразие кислот:

К обязательным для аминокислот группам – СООН и --NH2 оставшиеся две свободные валентности могут присоединять: водород, алкилы, ароматические группы, спиртовые группы, бензольные кольца

Геном называется участок молекулы ДНК, содержащей информацию о первичной структуре конкретного белка (у человека около 20000-25000 генов).

Геном человека — это геном биологического вида Homo sapiens. В нормальной ситуации в большинстве клеток человека должно присутствовать 46 хромосом: 44 из них не зависят от пола (аутосомные хромосомы), а две — X-хромосома и Y-хромосома — определяют пол (XY — у мужчин или ХХ — у женщин), эти 46 хромосом составляют один геном. Хромосомы в общей сложности содержат приблизительно 3 миллиарда пар оснований нуклеотидов ДНК, в которых по оценкам содержится 20000-25000 генов. ^[1] До 90% ДНК клетки сосредоточено в хромосомах.

Синтез белка начинается с транскрипции – процесса списывания информации о структуре белка с участка ДНК на информационную РНК (рибонуклеиновую кислоту).

Рибонуклеи́новые кисло́ты (РНК) — нуклеиновые кислоты, полимеры нуклеотидов, в состав которых входят остаток ортофосфорной кислоты, рибоза (в отличие от ДНК, содержащей дезоксирибозу) и азотистые основания — аденин, цитозин, гуанин и урацил (в отличие от ДНК, содержащей вместо урацила тимин). Эти молекулы содержатся в клетках всех живых организмов, а также в некоторых вирусах.

Клеточные РНК образуются в ходе процесса, называемого транскрипцией, то есть синтеза РНК на матрице ДНК, осуществляемого специальными ферментами — РНК-полимеразами. Затем матричные РНК (мРНК) подвергаются сплайсингу и принимают участие в процессе, называемом трансляцией. Трансляция — это синтез белка на матрице мРНК при участии рибосом. Другие РНК после транскрипции подвергаются химическим модификациям, и после образования вторичной и третичной структур выполняют функции, зависящие от типа РНК.

В ядре клетки находятся ДНК, а синтез белка происходит в цитоплазме на рибосомах. Перенос информации о первичной структуре белка к месту синтеза обеспечивает информационная РНК. Аминокислоты, необходимые для сборки белковых молекул, доставляются к рибосомам цитоплазмы транспортными РНК. Биосинтез протекает в присутствии катализаторов всех реакций процессов с участием АТФ, при распаде которой выделяется энергия, необходимая для осуществления процессов.

Мутация – качественные, внезапно появляющиеся изменения генов, передаваемые из поколения в поколение. Мутации могут быть связаны с изменениями во внешней среде!

После обзора изложенного сложного биохимического материала выделим моменты важные для понимания влияния окружающей среды и ее загрязнений на организмы человека. Проведем оценки некоторых показателей:

- За время существования современного человека (40 тыс. лет) сменилось около 2 тыс. поколений, в течение которых организм сформировался, как химическая субстанция, в т.ч. в части обмена веществ с объектами окружающей среды.

- Сильное загрязнение объектов окружающей среды от техногенной деятельности началось около 200 лет назад, т.е. оказало влияние примерно на 10 поколений и имеет тенденцию к резкому усилению.

- Загрязнение объектов окружающей среды приводит к поступлению в организм человека разных по химическому составу веществ. Причем, в одном случае поступают вещества, которые в объектах среды содержатся (например, уран), в другом вещества которые в окружающей среде отсутствуют и появились в результате техногенной деятельности (например препараты сельхозхимии).

- Загрязняющие вещества оказывают множественное негативное воздействие на организм живых существ посредством нарушения обмена вещества и энергии, синтеза белка, возникновением мутаций.

- Упрощенные оценки показывают, что общее количество ультрамикроэлементов в организме человека массой 100 кг (0,00001% вес) составляет около 10 мг. Т.о. вес в таком человеке тяжелых металлов (например урана), не превышает долей миллиграмма. Необходимо учитывать, что уран, помимо химической токсичности как тяжелый металл, радиоактивен с выделением альфа-частиц. Повышение поступления в организм даже таких малых количеств ряда тяжелых металлов, при загрязнении ими объектов окружающей среды выше естественного уровня, может привести к серьезному влиянию на организм.

Нормирование ПДК должно учитывать все эти особенности существования организмов, как в естественной среде обитания, так и с учетом техногенного воздействия.

Рассмотрим основные законы экологии, которые часто включаются в состав тестов и будут в вопросах 13-й недели!!!!!