II. Клеточный уровень организации живого.

1. Клеточная теория как доказательство единства всего живого. Основные положения и современное состояние клеточной теории.

Клетка – основная структурная, функциональная, генетическая единица организации живого, элементарная живая система. Клетка может существовать как отдельный организм (бактерии, простейшие), или в составе тканей многоклеточных организмов. Термин «клетка» был предложен английским исследователем Робертом Гуком в 1665 г.

Основные положения клеточной теории сформулировали ботаник М. Шлейден (1838) и физиолог Шванн (1839). В 1858 г. Р. Вирхов дополнил положения утверждением о делении клеток.

Основные положения современной клеточной теории:

1. Все живые организмы состоят из клеток. Клетка – единица строения, функционирования, размножения и индивидуального развития живых организмов. Вне клетки нет жизни.

2. Клетки всех организмов сходны между собой по строению и химическому составу.

3. Клеточное строение всех ныне живущих организмов – свидетельство единства происхождения.

4. Клетки многоклеточных организмов специализированы: они выполняют разные функции и образуют ткани.

5. Клетка является открытой системой, через которую проходят и преобразуются потоки веществ, энергии и информации.

6. Клетки могут образовываться только из клеток путем деления.

Согласно современному определению клетка – это открытая биологическая система, ограниченная полупроницаемой мембраной, состоящая из ядра и цитоплазмы, способная к саморегуляции и самовоспроизведению.

Клеточное строение имеют прокариоты (бактерии и сине-зеленые водоросли) и эукариоты.

2. Типы клеточной организации. Структурно-функциональная организация про- и эукариотических клеток.

Клеточные организмы включают два надцарства: Прокариоты и Эукариоты.

Эукариоты включают три царства: Грибы, Растения и Животные, которые могут относится к подцарству одноклеточные или многоклеточные.

Клетка – основная структурная, функциональная, генетическая единица организации живого, элементарная живая система.

Клеточное строение имеют два типа организмов – прокариоты (бактерии и сине-зеленые водоросли) и эукариоты.

Прокариоты - это доядерные организмы малых размеров, не имеющие мембранных органоидов. Их наследственный материал представлен единственной кольцевой молекулой ДНК. Прокариоты первыми появились на Земле более 2 млрд. лет назад. С их эволюцией связано появление, во-первых, механизма фотосинтеза и, во-вторых – организмов эукариотического типа.

Эукариоты появились около 1,5 млрд. лет назад. Эукариотические клетки включают три основных компонента: цитоплазматическая мембрана, цитоплазма и ядро.

3. Мембранный принцип строения клетки. Структура биологической мембраны. Основные функции биомембран.

Цитоплазматическая мембрана – это поверхостный аппарат клетки. В состав мембран входят липиды, белки и углеводы. Имеется множество гипотез строения мембраны. В настоящее время за основу принята жидкостно-мозаичная модель, авторами которой являются Сингер и Николсон (1972 г.). Согласно этой модели в состав мембран входит бимолекулярный (двойной) слой фосфолипидов, в который включены молекулы белков.

Липиды - это водонерастворимые вещества. Они имеют полярную заряженную гидрофильную головку (глицерол), с которой соединяются длинные неполярные гидрофобные цепи жирных кислот (хвосты) и остаток фосфорной кислоты. Молекулы фосфолипидов обращены друг к другу хвостами, а головки остаются снаружи, образуя гидрофильные поверхности.

Белки мембран можно разделить на три группы: периферические (наиболее слабо связаны с мембраной), погруженные (полуинтегральные) и пронизывающие или трансмембранные (интегральные), формирующие поры и каналы мембраны. В функциональном отношении белки мембран подразделяются на ферментативные, транспортные, структурные и регуляторные.

На внешней поверхности плазматической мембраны белковые и липидные молекулы связаны с углеводными цепями, образуя гликокаликс – рецепторный аппарат. Гликопротеины выполняют роль рецепторов, клетка приобретает способность специфически реагировать на воздействия извне. Так, взаимодействие гормона со «своим» рецептором снаружи вызывает изменение структуры интегрального белка, что приводит к запусканию клеточного ответа. В частности, такой ответ может проявиться в образовании «каналов», по которым растворы некоторых веществ начинают поступать в клетку или выводятся из нее.

Гликолипиды обеспечивают одну из важных функций мембраны –контакты между клетками в составе органов и тканей.

Под плазматической мембраной со стороны цитоплазмы имеются белковые фибриллы – опорно-сократительный комплекс клетки.

У растительных клеток кнаружи от мембраны расположена плотная структура – клеточная оболочка, состоящая из полисахаридов (целлюлозы).

Цитоплазматические мембраны выполняют ряд важных функций: барьерную (отграничивающую), регуляторную (осуществляют регуляцию метаболических потоков), транспортную (обеспечение избирательной проницаемости веществ путем пассивного и активного транспорта), структурную, обменную.