Контрольные вопросы к коллоквиуму по теме: «Клеточные основы жизнедеятельности организмов»

1. Клеточная теория: история создания, основные положения, современное состояние, значение для медицины.

Клеточная теория

1. История создания

Клеточная теория была сформулирована в середине 19 века. Основные вкладчики:

• Маттиас Шлейден (1838) — ботаник, который утверждал, что все растения состоят из клеток.

• Теодор Шванн (1839) — зоолог, который расширил теорию на животные клетки, предложив, что все живые организмы состоят из клеток.

• Рудольф Вирхов (1855) — патолог, который добавил положение о том, что клетки происходят только от других клеток.

2. Основные положения

Клеточная теория включает несколько ключевых положений:

• Все живые организмы состоят из одной или нескольких клеток.

• Клетка является основной структурной и функциональной единицей жизни.

• Все клетки происходят от предшествующих клеток (клетки не возникают спонтанно).

Современное состояние

1. Клеточная теория остается фундаментальным принципом в современной биологии.

2. С развитием технологий и молекулярной биологии было установлено, что клетки имеют сложную структуру и множество функций.

4. Значение для медицины

Клеточная теория имеет важное значение для медицины:

• Понимание клеточной структуры и функций помогает в диагностике и лечении заболеваний.

• Исследования стволовых клеток открывают новые горизонты для регенеративной медицины.

• Изучение клеточных процессов позволяет разрабатывать целевые терапии для различных заболеваний, включая рак и генетические расстройства.

2. Клеточная организация про– и эукариот. Гипотезы происхождения эукариот.

Клеточная организация прокариот и эукариот

1. Прокариоты

Структура: Прокариоты — это одноклеточные организмы, которые не имеют ядра и мембранных органелл. Их генетический материал представлен кольцевой молекулой ДНК, которая находится в цитоплазме (нуклеоид).

Размер: Обычно имеют размер от 0.1 до 5 микрометров.

2. Эукариоты

Структура: Эукариоты могут быть как одноклеточными, так и многоклеточными организмами. У них есть ядро, содержащее линейную ДНК, а также мембранные органеллы (митохондрии, эндоплазматический ретикулум, аппарат Гольджи и др.).

Размер: Обычно имеют размер от 10 до 100 микрометров.

Гипотезы происхождения эукариот

Существует несколько гипотез о происхождении эукариот:

1. Эндосимбиотическая гипотеза

Суть: Эта гипотеза предполагает, что эукариоты возникли в результате симбиоза между прокариотическими клетками. Предполагается, что некоторые бактерии стали эндосимбионтами в других клетках, что привело к образованию митохондрий и хлоропластов.

Доказательства: Митохондрии и хлоропласты имеют свои собственные кольцевые ДНК, похожие на прокариотические, и двуоболочковую структуру.

2. Гипотеза о клеточной фаготации

Суть: Эта гипотеза предполагает, что эукариоты возникли в результате поглощения одной прокариотической клетки другой. Поглощённая клетка могла стать органеллой.

Доказательства: Наличие сложной структуры эукариотических клеток и их особности к фагоцитозу.

3. Гипотеза о многократном происхождении

Суть: Эта гипотеза утверждает, что эукариоты могли возникнуть не единожды, а несколько раз независимо друг от друга в разных линиях прокариотов.

Доказательства: Разнообразие эукариотических организмов и их различия на молекулярном уровне.

3. Эукариотическая клетка и ее структурные компоненты, их строение и функции:

а) цитоплазматический матрикс, ЭПС, рибосомы, лизосомы, митохондрии, комплекс Гольджи, клеточный центр, пластиды;

б) клеточные мембраны, их строение и функции;

в) ядро, его структурные компоненты, роль ядра в жизнедеятельности клетки;

г) хромосомы: строение и функции, упаковка хромосом.

Эукариотическая клетка и ее структурные компоненты

а) Структурные компоненты и их функции

1. Цитоплазматический матрикс (цитозоль)

• Строение: Гелеобразная субстанция, состоящая из воды, солей, органических молекул и белков.

• Функции: Обеспечивает среду для химических реакций, транспорт веществ внутри клетки, поддерживает форму клетки.

2. Эндоплазматическая сеть (ЭПС)

• Строение: Система мембранных каналов и пузырьков. Делится на гладкую (без рибосом) и шероховатую (с рибосомами).

• Функции:

• Шероховатая ЭПС: Синтез белков.

• Гладкая ЭПС: Синтез липидов, детоксикация и хранение кальция.

3. Рибосомы

• Строение: Комплексы рибонуклеиновой кислоты (РНК) и белков. Могут быть свободными в цитозоле или прикрепленными к шероховатой ЭПС.

• Функции: Синтез белков.

4. Лизосомы

• Строение: Мембранные пузырьки, содержащие гидролитические ферменты.

• Функции: Переваривание клеточного мусора, старых органелл и чуждых веществ.

5. Митохондрии

• Строение: Двухмембранные органеллы с собственным кольцевым ДНК.

• Функции: Производство энергии в виде АТФ через клеточное дыхание.

6. Комплекс Гольджи

• Строение: Стопки мембранных пузырьков (цистерн).

• Функции: Модификация, сортировка и упаковка белков и липидов для секреции или доставки внутри клетки.

7. Клеточный центр (центриоли)

• Строение: Комплекс из двух перпендикулярно расположенных центриолей.

• Функции: Участвует в делении клетки, образуя веретено деления.

8. Пластиды (например, хлоропласты)

• Строение: Двухмембранные органеллы с собственным ДНК.

• Функции: Хлоропласты участвуют в фотосинтезе; другие пластиды (лейкопласты) хранят питательные вещества.

б) Клеточные мембраны

Строение: Состоит из фосфолипидного двуслоя с встроенными белками, углеводами и холестерином.

Функции:

• Защита клетки.

• Регулирование обмена веществ (избирательная проницаемость).

• Участие в межклеточных взаимодействиях и сигнализации.

в) Ядро

• Структурные компоненты:

• Ядерная оболочка: Двухмембранная структура с порами.

• Хроматин: ДНК в неупакованном виде.

• Ядрышко: Область, где синтезируются рибосомные РНК.

Роль ядра в жизнедеятельности клетки:

• Хранение генетической информации.

• Регуляция всех клеточных процессов через транскрипцию генов.

• Синтез рибосомных РНК.

г) Хромосомы

• Строение: Хромосомы состоят из ДНК и белков (гистонов), которые помогают упаковывать ДНК в компактную форму.

• Функции:

• Хранение и передача генетической информации.

• Участие в делении клетки (митоз и мейоз).

• Упаковка хромосом:

ДНК оборачивается вокруг гистонов, образуя нуклеосомы, которые затем упаковываются в более сложные структуры, формируя хроматин. В процессе деления клетки хроматин конденсируется в видимые хромосомы.

Эти компоненты и их функции обеспечивают жизнедеятельность эукариотических клеток, позволяя им выполнять сложные процессы и адаптироваться к различным условиям.

4. Жизненный цикл, основное содержание и значение его периодов.

Жизненный цикл клетки — это последовательность этапов, через которые проходит клетка от своего образования до деления или смерти. Основные стадии жизненного цикла клетки включают интерфазу и митоз (или мейоз). Рассмотрим их подробнее: