YOBA-3000 / Biologia_1_1

Биология – наука о живой природе.

Клетка – элементарная структурная и функциональная единица живого.

Биология – отрасль естествознания.

БИОЛОГИЯ

-зоология

-ботаника

-микробиология

-вирусология

-генетика

-биология индивидуального развития

-эмбриология

-антропология

-экология

-молекулярная биология

-морфология

-физиология

Биология – основополагающая наука в единой системе знаний о природе и человеке. Изучение жизнедеятельности человека, как биосоциального существа, основано на трех главных факторах: наследственность, среда обитания и образ жизни.

Биология – теоретическая основа медицины.

«необходимо, чтобы каждый врач понимал природу» Гиппократ

План:

1. Клеточная теория

2. Клетка – открытая живая система:

• Строение, свойства и функции мембраны

• Обмен энергии

• Жизненный и митотический цикл клетки. Амитоз.

• Клеточная пролиферация.

1838 – клеточная теория Маттиаса Шлейдена и Теодора Шванна явилась доказательством единства происхождения и развития всего живого на Земле:

• Все живые системы состоят из клеток и продуктов их жизнедеятельности.

• 1858 – Рудольф Вирхов – «клетка происходит от такой же исходной клетки путем ее деления». Концепция клеточной патологии.

Данные цитологии:

• Все клетки имеют общие свойства: осуществляют обмен веществ, способны к саморегуляции и передаче наследственной информации

• Клетки чрезвычайно разнообразны и высоко специализированы

• Специализированные клетки многоклеточных организмов способны к интеграции

• Клетки могут существовать как одноклеточные организмы, а также в составе многоклеточных организмов

Основные положения клеточной теории

• Жизнь, какие бы сложные или простые формы она не принимала в ее структурном, функциональном и генетическом отношении, обеспечивается в конечном итоге только клеткой.

• Способом возникновения новых клеток является деление предшествующей клетки. Клетка – единица размножения живого.

• Структурно-функциональными единицами многоклеточных существ являются клетки.

• Клетки многоклеточного организма специализированы и объединены в целостные системы тканей и органов, связаны между собой различными формами регуляции.

• Клетки всех организмов сходны по строению, химическому составу и основным проявлениям процессов жизнедеятельности.

Биологические мембраны

• 1855 г. Нем. Ботаник Карл Вильгельм Негели установил – неповрежденные клетки при изменении осмотического давления могут изменять свой объем.

• 1902 г. Овертон – мембрана имеет липидную природу

• 1912 г. Даниелли – с мембранами связаны белки

• 1972 г. Сингер и Николсон – жидкостно-мозаичная модель строения мембраны.

Мембрана (лат. Memrana) - оболочка, перепонка.

• Плазматическая мембрана

• Внутриклеточные мембраны (митохондрий, лизосом, ЭПР, комплекса Гольджи и др.)

Химический состав: липиды-25-60%

Углеводы- 2-10%

Белки 40-75%

Вода – 20%

Липиды мембраны

-фосфолипиды:

1. «полярные головки» - спирт и остаток фосфорной кислоты – основа мембраны

2. неполярные «ховсты» - жирные кислоты

• Гликолипиды – рецепторная функция

• Стероиды (холестерин) – придают липидному слою жесткость, плотность.

Белки мембраны

• Периферические (цитохром)

• Полуинтегральные (транспортные АТФ-азы)

• Интегральные (гликофорин)

Функции белков:

1. Каталитическая

2. Рецепторная

3. Структурная

4. Транспортная

Углеводы мембраны

• Гликопротеиды

• Гликолипиды

Функции углеводов:

1. Межклеточное взаимодействие

2. Стабильность белковых молекул в мембранах

Свойства и функции мембраны

• Избирательная проницаемость

• Текучесть

• Вязкость

• Полярность (ассиметричность)

• Барьерная

• Метаболическая

• Транспортная

• Биоэлектрическая

• Клеточная рецепция и межклеточное взаимодействие (синапсы, десмосомы, щелевые, плотные, адгезивные)

Обмен энергии в клетке.

Метаболизм – совокупность взаимосвязанных ферментативных и не ферментативных реакций синтеза и распада веществ, протекающих в клетке.

Катаболизм – энергетический обмен.

1. Подготовительный – проходит на наружной поверхности мембраны клетки. (углеводы – моносахариды; жиры – глицерин и ВЖК; белки – аминокислоты; нуклеиновые кислоты – нуклеотиды) Энергетический выход: рассеивается в виде тепла.

2. Бескислородный – проходит в цитоплазме клетки. Глюкоза расщепляется до двух молекул пировиноградной кислоты C6H12O6 + 2АДФ + 2H3PO4 = 2CH3COCOOH + 2АТВ + 2Н2О

3. Кислородный – проходит на внутренней мембране митохондрий, пировиноградная кислота расщепляется до СО2 и Н2О.

• Образование ацетил-КоА

• Цикл Кребса (1937 г. Ханс Адольф Кребс)

• Перенос электронов по цепи дыхательных ферментов и окислительное фосфорилирование

• Энергетический выход: 36 молекул АТФ

Анаболизм – пластический обмен.

• Для гетеротрофных организмов реакции синтеза органических веществ заключается в перестройке молекул существующих в клетке.

• Для автотрофных организмов органические вещества синтезируются в ходе фотосинтеза и хемосинтеза

Воспроизведение клеток

• Жизненный цикл – время существования клетки от момента ее образования путем деления материнской клетки до собственного деления или смерти. (В жизненный цикл клетки входит митотический цикл и период, когда клетка выполняет свои специфические функции.)

Митотический цикл

-упорядоченная во времени последовательность биохимических, морфологических, физиологических событий и процессов, происходящих между двумя митозами.

Биологическое значение: митотический цикл обеспечивает преемственность хромосом в ряду клеточных поколений, в результате образуются клетки равноценные по объему и содержанию наследственной информации.

интерфаза – подготовка клетки к делению

митоз – само деление

G1 – пресинтетический период

S – синтетический период

G2 – постсинтетический период

Митоз

Интерфаза митотического цикла

G1 – Пресинтетический

Рост клеток, синтез белков, РНК, АТФ, просиходит накопление продуктов, необходимых для репликации ДНК. Хромосомы однохроматидны, генетический материал – 2n2c

S – Синтетический

Репликация молекулы ДНК, синтез РНК, белков-гистонов, начинается удвоение центриолей. Каждая хромосома состоит из двух сестринских хроматид, генетический материал – 2n4с

G2 – Постсинтетический

Подготовка клеток к делению. Синтез РНК, АТФ и белков, удвоение структур клетки, увеличение массы цитоплазмы и объема ядра. Генетический материал – 2n4c

Митоз

Профаза

Метафаза

Анафаза

Телофаза

Значение митоза.

• Обеспечивает точное распределение генетического материала между дочерними клетками.

• Основа роста и развития многоклеточного организма, регенерации тканей

• Основа бесполого размножения

Регуляция митотического цикла

• Возможность вступления клеток в деление находится под контролем генов

• Ферменты – циклинзависимые киназы, активация которых происходит под действием белков – циклинов.

• Л.Н. Бляхер (1954) и И.А. Уткин (1959) показали важную роль нейрогуморальной регуляции митотической активности.

• Факторы среды: суточный ритм, свет, температура, продукты распада тканей, трофика, химические соединения.

Клеточная пролиферация

- Увеличение числа клеток путем митоза, приводящее к росту ткани.

• Обеспечивает постоянство структурного и клеточного гомеостаза. Количество клеточных элементов определенного типа находится в определенных пределах.

• Лежит в основе регенерации тканей и органов

Виды регенерации:

-физиологическая

-патологическая – разрастание тканей, неидентичных здоровым (возникновение хряща на месте перелома).

-репаративная – восстановление после повреждения

Типы клеток по способности к делению

• Постоянно делящиеся

• Постмитотические – больше не могут делиться

• Условно-постмитотические – сохраняют способность к делению

Амитоз

• Прямое деление, при котором не образуется веретена деления, не просиходит спирализации хромосом. Может включать только деление ядра, что приводит к образованию многоядерных клеток.

• Генеративный (в клетках поперечнополосатой мускулатуры, соединительной ткани, печени, фолликулярных клетках яичника).

• Дегенеративный – при старении, отмирании клеток, в основе некроза тканей.

• Реактивный – при повреждающих воздействиях (облучение...)