2. Основные свойства клетки. Цитофизиология

Клетка является живой целостной системой, адаптируется к условиям окружающей среды. При этом клетка растёт, развивается, выполняет различные функции, выделяет конечные продукты обмена веществ.

Биологические процессы. В ядре молекула ДНК представляет полимер, в котором мономерные единицы связаны при помощи фосфатных групп. Генетическая информация записана на этой линейной молекуле в виде определённой последовательности гетероциклических оснований: двух пиримидиновых оснований – тимина и цитозина, и двух пуриновых оснований – аденина и гуанина. Нити ДНК объединяются в двойную спираль, внутри которой основания соединяются водородными связями попарно: А-Т и Г-Ц. Каждый член пары одной цепи является дополняющим (комплементарным) к другому. Последовательность нуклеотидов одной цепи ДНК однозначно определяет последовательность нуклеотидов во второй цепи.

На матрице ДНК синтезируются макромолекулы РНК, основная биологическая функция которых состоит в участии в синтезе белка путём передачи генетической информации с матрицы РНК на строящиеся полипептидные цепи. Синтез белка на матрице мРНК, т.е. трансляция, происходит на рибосомах. Ему предшествует активация содержащихся в цитоплазме аминокислот. Молекулы тРНК доставляют активированные аминокислоты к рибосомам, где аминокислоты объединяются пептидной связью, образуя полипептидную цепь. Когда синтез белковой молекулы завершается, готовая полипептидная цепь отсоединяется от рибосом.

Энергию, необходимую для обеспечения своей жизнедеятельности клетка получает из макроэргических фосфатных соединений, при гидролизе которых выделяется много энергии. Накопление энергии и образование АТФ осуществляется двумя путями: за счёт процессов окислительного фосфорилирования в митохондриях и менее эффективным путём гликолиза в гиалоплазме и ядре клетки.

3. Жизненный цикл клетки. Клеточная теория

Жизненным (клеточным) циклом называют весь период существования индивидуальной клетки. Период между делениями, в течение которого клетка сохраняет оформленное ядро, называют интерфазой. В этом периоде в клетке протекают процессы синтеза РНК и белков, обеспечивающие репродукцию клетки и её подготовку к митозу, а также рост, дифференцировку и др. функции. В отличие от непрерывного синтеза РНК и белков, синтез ДНК осуществляется лишь в определённый период интерфазы, спустя некоторые время после митоза и заканчивается за несколько часов до начала следующего деления. Исходя из этого, жизненный цикл клетки разделяют на четыре периода:

1. Собственно митоз (М) (рис 1 а, б, в, г);

2. Пресинтетический период (G₁);

3. Период синтеза ДНК (S);

4. Постсинтетический период (G₂).

Клеточная теория – теория, объединяющая представления о клетке как основной структурной и функциональной единице всех растительных и животных организмов.

По клеточной теории все живые организмы состоят из клеток, новые клетки образуются путём деления уже существующих. Все клетки в основном сходны по химическому составу и метаболическим процессам, а жизнедеятельность организма в целом обусловлена взаимодействием составляющих этот организм клеточных элементов. В клеточной теории обобщены результаты многовекового изучения строения различных живых организмов.

В 1665 г. Р. Гук опубликовал сочинение «Микрография или некоторые физиологические описания мельчайших тел, сделанные посредством увеличительных стёкол», в котором на основании изучения строения пробки, писал, что вещество пробки в общем наполнено воздухом и что этот воздух полностью заключён в небольших коробках или клетках, отдельных друг от друга.

В 1809 г. Ж. Ламарк дал формулировку всеобщности клеточного строения: «… ни одно тело не может содержать жизнь, если составные его части не представляют собой клеточную ткань и не образованы клеточной тканью».

В 1838 г. опубликована статья М. Шлейдена «Материалы к фитогенезу», где он пришёл к заключению, что каждая клетка имеет ядро.

В 1839 г. Т. Шванн в труде «Микроскопическое исследование о соответствии в строении в росте животных и растений» показал, что клетка является элементарной структурной единицей растительных и животных тканей, что клетки животных и растений гомологичны друг другу и аналогичны по функциональному значению и что процесс образования клеток обусловливает рост, развитие и дифференцировку растительных и животных тканей.

Клеточная теория явилась одним из крупнейших обобщений естествознания 19 века.

На развитие учения о клетке оказала влияние работа Р. Вирхова «Целлюлярная патология» (1858), в которой объяснение патологического процесса связано в организме с морфологическими структурами, с определенными изменениями в структуре клеток, что новые клетки возникают только путем деления предшествующих. Исследования Р. Вирхова положило начало новой науке – патологии, которая является основой теоретической и клинической медицины.

В 1882 г. В. Флеминг впервые применил термины «кариокинез», «митоз» и «амитоз», «ядерная сеть», «хроматин». Он впервые показал продольное расщепление хромосом.

В 1884 г. О. Гартвиг и Страсбургер выдвинули идею о том, что хроматин является материальным носителем наследственности.

В 1934 г. Н.К. Кольцов выдвинул идею о хромосоме как гигантской молекуле, которая была подтверждена 20 лет спустя.

В 1962 г. Фр. Крик, Дж. Уотсон, М. Уилкинс «За открытия, касающийся молекулярной структуры нуклеиновых кислот и их значения для передачи информации в живых системах» стали Лауреатами Нобелевской премии по физиологии и медицине.

В 2002 г. С. Бреннер, Р. Хорвиц, Д. Салстон «За открытия в области генетического регулирования развития человеческих органов» им присуждена Нобелевская премия по физиологии и медицине.