Тема 4 Наследственность и Генетика

1. Какие основные элементы и вещества слагают живую клетку?

Клетка любого организма представляет собой целостную живую систему. Она состоит из трех неразрывно связанных между собой частей: оболочки, цитоплазмы и ядра. Оболочка клетки осуществляет непосредственное взаимодействие с внешней средой и взаимодействие с соседними клетками.

АТФ – универсальный хранитель и переносчик энергии в клетке.

АДФ – аденозиндифосфат

АМФ – аденозинмонофосфат

Витамины

Вода

Белки

Жиры

Углеводы

Оболочка клетки. Оболочка клеток имеет сложное строение. Она состоит из наружного слоя и расположенной под ним плазматической мембраной. Клетки животных и растений различаются по строению их наружного слоя. У растений, а также и у бактерий, сине – зеленых водорослей и грибов на поверхности клеток расположена плотная оболочка, или клеточная стенка. У большинства растений она состоит из клетчатки.

Клеточная стенка играет исключительно важную роль: она представляет собой внешний каркас, защитную оболочку, обеспечивает тургор растительных клеток; через клеточную стенку проходит вода, соли, молекулы многих органических веществ.

Наружный слой поверхности клеток животных в отличие от клеточных стенок растений очень тонкий, эластичный. Он не виден в световой микроскоп и состоит из разнообразных полисахаридов и белков. Поверхностный слой животных клеток получил название гликокаликс.

Гликокаликс выполняет прежде всего функцию непосредственной связи клеток животных с внешней средой, со всеми окружающими ее веществами. Имея незначительную толщину, наружный слой клетки животных не выполняет опорной роли, какая свойственна клеточным стенкам растений. Образование гликокаликса, так же как и клеточных стенок растений, происходит благодаря жизнедеятельности самих клеток.

Мембрана клетки. Каждая клетка покрыта плазматической (цитоплазматической) мембраной, имеющей толщину 8-12 нм. Эта мембрана построена из двух слоев липидов (билипидный слой, или бислой). Каждая молекула липида образована гидро­фильной головкой и гидрофо6ны м хвостом. В биологических мембра­нах молекулы липидов располагаются головками наружу, а хвостами внутрь (друг к другу). Двойной слой липидов обеспечивает барьерную функцию мембраны, не давая содержимому клетки растекаться и препятствуя проникновению в клетку опасных для нее веществ. В 6и­липидный слой мем6раны погружены многочисленные молекулы бел­ков. Одни из них находятся на внешней стороне мембраны, другие - на внутренней, а третьи пронизывают всю мембрану насквозь. Мемб­ранные белки выполняют целый ряд важнейших функций. Некото­рые белки являются рецепторами, с помощью которых клетка вос­принимает различные воздействия на свою поверхность. Другие белки образуют каналы, по которым осуществляется транспорт различных ионов в клетку и из нее. Третьи белки являются ферментами, обеспе­чивающими процессы жизнедеятельности в клетке. Как вы уже знае­те, пищевые частицы не могут пройти через мембрану; они проника­ют в клетку путем фагоцитоза или пиноцитоза. Общее назва­ние фаго- и пиноцитоза - эндотцитоз. Существует и обратный эндоцитозу процесс - экзоцитоз, когда вещества, синтезированные в клетке (например, гормоны), упаковываются в мембранные пузырьки, которые подходят к клеточной мембране, встраиваются в нее, и содержимое пузырька выбрасывается из клетки. Таким же образом клетка может избавляться и от ненужных ей продуктов обмена.

Цитоплазма. Отграниченная от внешней среды клеточной оболочкой, цитоплазма представляет собой внутреннюю полу жидкую среду клетки, в которой располагаются ядро, а также все органоиды, включения и вакуоли. К числу органоидов относятся эндоплазматическая сеть, рибосомы, митохондрии, пластиды, лизосомы, комплекс Гольджи, клеточный центр .Цитоплазма Клеток растений и животных пронизана сетью мельчайших трубочек, которые выполняют функцию ее скелета, что обеспечивает сохранение относительно постоянной формы клетки. В цитоплазме содержится большое количество воды с растворенными солями и разнообразные органические вещества, среди которых преобладают белки. Цитоплазма объединяет в одно целое ядро и все органоиды, обеспечивает их взаимодействие.

Рибосомы. Обнаружены в клетках всех организмов. Это микроскопические тельца округлой формы диаметром 15-20 нм. Каждая рибосома состоит из двух неодинаковых по размерам частиц, малой и большой. Функции рибосом – это синтез белка.

Митохондрии. В цитоплазме большинства клеток животных и растений содержатся маленькие тельца (0,2-7 мкм) – митохондрии. Их основная функция – синтез аденозинтрифосфорной кислоты. Эта кислота синтезируется в митохондриях клеток всех организмов и представляет собой универсальный источник энергии, необходимый для осуществления процессов жизнедеятельности клетки и целого организма.

Пластиды. В цитоплазме клеток всех растений находятся пластиды. В клетках животных пластиды отсутствуют. Различают три основных типа пластид: 1) зеленые - хлоропласты; 2) крас­ные, оранжевые и желтые - хромопласты; 3) бесцветные - лей­копласты.

Хлоропласты - это наиболее широко распространенные пластиды, которым принадлежит важная роль в живой природе. Зеленый цвет хлоропластов зависит от находящегося в них пигмента - хлорофилла. Хлоропласты содержатся в клетках листьев и других зеленых органов растений. Именно благодаря хлорофиллу зеленые растения способны использовать световую энергию Солнца и за счет солнечной энергии синтезировать органические вещест­ва из неорганических. Хлоропласты имеют чаще всего овальную форму, их размеры 4-6 мкм. У высших растений в одной клетке обычно бывает не­сколько десятков хлоропластов. Хлоропласт отграничен от цитоплазмы двумя мембранами ‑ наружной и внутренней. Каждая из этик мембран имеет такое же строение, как и плазматическая мембрана клетки. Внут­ри хлоропласт заполнен полужидким веществом, в котором распо­лагаются особые структуры - граны. В гранах распо­ложены молекулы хлорофилла. Именно в гранах происходит син­тез углеводов.

Хромопласты находятся в цитоплазме клеток разных частей растений: в цветках, плодах, стеблях, листьях. Форма хромо­пластов разнообразна, и часто они имеют вид многогранных кри­сталлов или тонких иголочек, достигающих в длину 5-6 мкм. Присутствием хромопластов объясняется желтая, оранжевая окраска.

Комплекс Гольджи. Во многих клетках животных, например в нервных, комплекс Гольджи имеет форму сложной сети, располо­женной вокруг ядра. В клетках растений и простей­ших комплекс Гольджи представлен отдельными тельцами сер­повидной или палочковидной формы. Строение этого органоида сходно в клетках растительных и животных организмов, не­смотря на разнообразие его формы.

В комплекс Гольджи входят: 1) полости, ограниченные мем­бранами и расположенные группами (по 5--10); 2) крупные и мелкие пузырьки, расположенные на концах полостей. Все эти элементы составляют единый комплекс.

Комплекс Гольджи выполняет много важных функций. По каналам эндоплазматической сети к нему транспортируются про­дукты синтетической деятельности клетки - белки, углеводы и жиры. Все эти вещества сначала накапливаются в комплексе Гольджи, а затем в виде крупных и мелких пузырьков поступают в цитоплазму и либо используются в самой клетке в процессе ее жизнедеятельности, либо выводятся из нее и используются в организме. Например, в клетках поджелудочной железы млеко­питающих синтезируются пищеварительные ферменты, которые накапливаются в полостях комплекса Гольджи. Комплекс Гольджи обнаружен во всех клетках животных и растений, что служит доказательством важнейшего значения этого органоида в процессе жизнедеятельности каждой клетки и организма.

Лизосомы (греч. «лизео» - растворяю, «сома» - тело) пред­ставляют собой небольшие округлые тельца, диамет­ром примерно 1 мкм. От цитоплазмы каждая лизосома отгра­ничена мембраной. Внутри лизосомы находятся ферменты, способные расщеплять белки, жиры, углеводы, нуклеиновые кислоты.К пищевой частице, поступившей в цитоплазму, подходят лизосомы, сливаются с ней, и образуется одна пищеварительная вакуоль, внутри которой находится пищевая частица, Окруженная ферментами лизосом. Вещества, образовавшиеся в результате переваривания пищевой частицы, поступают в цитоплазму и используются клеткой.

Обладая способностью к активному перевариванию пищевых веществ, лизосомы участвуют в удалении отмирающих в процессе жизнедеятельности частей клеток, целых клеток и органов. На­пример, исчезновение хвоста у головастика лягушек происходит под действием ферментов лизосом.

Органоиды движения клеток. К ним прежде всего относятся реснички и жгутики - миниатюрные, в виде волосков выросты клетки, приспособленные к передвижению в жидкой среде. Реснички и жгутики широко распространены как у одноклеточных, таки у многоклеточных животных. Среди простейших с помощью жгутиков передвигаются жгутиконосцы. У много­клеточных животных с помощью жгутиков передвигаются сперматозоиды. Реснички служат органоидами движения инфузорий. Напри­мер, на поверхности тела инфузории-туфельки расположено около 15 000 ресничек, с помощью которых она быстро передви­гается в воде. Тысячи ресничек покрывают клетки воздухоносных путей дыхательной системы позвоночных животных и человека: Эти реснички движутся в одном направлении и создают ток жид­кости, с которым из организма удаляются твердые частички, например пылинки.

Все многоклеточные животные и человек движутся с помощью мышечных сокращений. Сократительными структурами мышеч­ного волокна служат миофибриллы, Т. е. тонкие нити диаметром примерно 1 мкм, длиной до 1 см и больше. Миофибриллы распо­ложены по длине мышечного волокна.

Целый ряд одноклеточных организмов и клеток животных пе­редвигаются с помощью ложноножек. К ним отно­сятся амебы среди простейших, лейкоциты, некоторые клетки соединительной ткани, а также многие другие клетки животных.

Ядро. Каждая клетка одноклеточных и многоклеточных живот­ных, а также растений содержит ядро.

Форма и размеры ядра зависят от формы и размера клеток. В большинстве клеток имеется одно ядро, и такие клетки назы­вают одноядерными. Существуют также клетки с двумя, тремя, с несколькими десятками и даже сотнями ядер. Это - многоядер­ные клетки; встречаются они, например, у простейших, а также в печени, костном мозге, в мышцах и соединительной ткани позво­ночных животных. Все организмы, которые имеют ядро, называют ядерными или эукариотами (от греч. «карион» - ядро). Организмы, в клет­ках которых нет оформленного ядра, называют доядерными ор­ганизмами или прокариотами. К прокариотам относятся бактерии и сине-зеленые водоросли. Все остальные одноклеточные и мно­гоклеточные организмы относятся к эукариотам.

Жизнь клетки включает два периода: 1) деление, в результа­те которого образуются две дочерние Клетки; 2) период между двумя делениями, который носит название интерфазы.

Строение и функции ядра в разные периоды жизни клетки различны. В ядре неделящейся клетки различают: ядерную оболочку, ядерный сок, ядрышко, хромосомы.

В ядре находятся молекулы ДНК, в которых хранятся информация в подавляющем большинстве признаков клетки и организма в целом. ДНК образуют комплексы с гистонами – белками, содержащие большое количество лизина и аргинина. {2, c113-120}