Shporgalki_dodelannye / Биология / Клеточный уровень

правила работы с микроскопом.
1. Установить микроскоп слева от себя.
2. Поднять конденсор до уровня предметного столика, открыть диафрагму.
3. Поставить под тубус объектов малого увеличения.
4. Установить тубус в рабочее положение с помощью макрометрического винта на высоту 1 см от объектива до предметного столика.
5. Максимального осветить поле зрения зеркалом.
6. Положить препарат в центр отверстия предметного столика покровным стеклом вверх, закрепить клеммами.
7. Опустить тубус с помощью макровинта на расстояние 2 мм от препарата до объектива.
8. Поднять тубус медленным вращением макровинта до появления четкого изображения объекта.
9. Изучить препарат, передвигая его.
10. При работе с малым увеличением пользоваться только макровинтом.
11. Отцентрировать необходимую часть препарата для работы с большим увеличением.
12. Вращением поворотной насадки установить объектив большого увеличения.
13. Вращением микровинта добиться четкого изображения. Изучить препарат.
14. Использовать только микровинт при работе с большим увеличением.
15. Закончив работу, поставить микроскоп в нерабочее положение (на малое увеличение, на 1,5 см от предметного столика).
Все живое на Земле характеризуется соподчиненностью структурной организации. Иерархический принцип организации позволяет выделить в живой природе отдельные уровни, что удобно с точки зрения изучения жизни как сложного природного явления.
Выделяют следующие уровни организации живого:
1. Молекулярно - генетический.
Объектом изучения являются молекулы нуклеиновых кислот (ДНК, РНК), белков, липидов, углеводов в клетке. С этого уровня начинаются разнообразные процессы жизнедеятельности организма: обмен веществ и превращение энергии, передача наследственной информации в процессе редупликации. Путем редупликации ДНК происходит копирование заключенной в генах информации. Этим обеспечивается преемственность и сохранение свойств организмов в ряду поколений. В молекуле ДНК могут происходить нарушения, которые изменяют информацию генов, эти изменения воспроизводятся в молекулах-копиях и наследуются организмами дочернего поколения (генные или истинные мутации).
Биологическая информация молекул ДНК непосредственно в процессах жизнедеятельности не участвует. В действующую форму она переходит в процессе биосинтеза белка, который происходит при наличии специальных структур, субстратов и энергии.
2. Клеточный уровень.
Объектом изучения является клетка - элементарная структурная и функциональная единица живого. В клетках происходят реакции метаболизма. Благодаря деятельности клетки поступающие из вне вещества превращаются в субстраты и энергию. В дальнейшем они используются (в соответствии с имеющейся генетической информацией) в процессе биосинтеза белков и других соединений. Таким образом, здесь сопрягаются механизмы передачи информации и превращение веществ и энергии, создается основа жизни на всех других уровнях ее организации.
3. Организменный (онтогенетический).
Объектом изучения служит особь (от момента зарождения до прекращения существования в качестве живой системы). Изменения в ходе онтогенеза обеспечивают рост организма, дифференциацию его на части и одновременно интеграцию развития в единое целое, специализацию клеток органов и тканей. В ходе онтогенеза в определенных условиях внешней среды в результате реализации наследственной информации формируется фенотип организмов данного биологического вида. Именно на данном уровне заканчивается реализация генетической информации.
4. Популяционно-видовой.
Объектом изучения служит популяция - совокупность особей одного вида, представляет собой открытую генетическую систему (в силу возможности межпопуляционных скрещиваний). Действие на генофонд популяции элементарных эволюционных факторов (мутационный процесс, колебания численности особей, естественный отбор) приводит к эволюционно значимым изменениям генофонда.
5. Биогеоценотический (экосистемный) уровень.
Биогеоценозы - исторически сложившиеся устойчивые сообщества популяций разных видов, связанных между собой и с окружающей неживой природой обменом веществ, энергии и информации. Они являются элементарными системами, в которых осуществляется вещественно-энергетический круговорот, обусловленный жизнедеятельностью организмов.Биогеоценозы составляют биосферу и обуславливают все процессы, протекающие в ней.
Уровни организации жизни отражают важнейшие биологические явления, без которых невозможна эволюция и само существование жизни. Имеет непосредственное отношение к принципам медицины, т.к. позволяет смотреть на человеческий организм как на целостную, но в то же время сложную иерархически соподчиненную систему организации. При лечении различных патологий врач основывается на комплексе знаний, полученных на всех уровнях биологических микро-, мезо- и макросистем.
Рассматривая клеточный уровень организации живой материи необходимо остановиться на характеристике ее как системы.
1. Живая клетка - это способная к саморегуляции и самовоспроизведению система, извлекающая энергию и ресурсы из окружающей среды.
2. В клетке протекает большое количество различных реакций, регуляция скорости которых осуществляется самой клеткой.
3. Клетка поддерживает себя в стационарном динамическом состоянии.
4. Клетка способна точно самовоспроизводиться.
Это означает, что клетка составляет основу строения, жизнедеятельности и развития всех живых форм - одноклеточных, многоклеточных и даже неклеточных.
В клеточной теории обобщены представления о строении клеток как единиц живого, об их воспроизведении и роли в формировании многоклеточных организмов.
Выделяют два основных типа организации клеток: прокариотический и эукариотический типы клеточной организации.
Прокариотические клетки (бактерии и сине-зеленые водоросли) имеют мелкие размеры (0.5-3.0 мкм в диаметре или по длине). Характерно отсутствие обособленного ядра, генетический материал в виде ДНК не отграничен от цитоплазмы оболочкой. Генетический аппарат представлен ДНК - единственной кольцевой хромосомой, укладка ДНК без участия гистонов. Благодаря значительному количеству основных ди-аминокислот аргинина и лизина они имеют щелочной характер. У прокариот отсутствует ядерная оболочка. Основная масса ДНК прокариот (около 95%) активно транскрибируется в каждый данный момент времени. Гены прокариот состоят целиком из кодирующих нуклеотидных последовательностей, реализующихся в ходе синтеза белков, т-РНК, или р-РНК. Для прокариот характерно проявление в фенотипе практически каждой мутации в сочетании с коротким временем генерации. Вместе с тем не свойственны внутриклеточные перемещения цитоплазмы и амебоидное движение. Существуют в гаплоидной фазе.
Мембранные органоиды отсутствуют, их функцию выполняют различные впячивания плазматической мембраны (мезосомы, тилакоиды); в цитоплазме имеются мелкие рибосомы (коэффициент седиментации 70S).У бактерий обнаружены все основные метаболические пути,включая три главных процесса получения энергии - гликолиз, дыхание и фотосинтез. Прокариоты существуют как в анаэробной, так и в аэробной среде.
Сравнение прокариотических и эукариотических клетках представлены в таблице №1.
Прокариоты были единственной формой жизни на Земле по крайней мере в течение 2 млрд. лет. Однако следы деятельности бактерии обнаружены уже уже в архейской эре (3 - 3,5 млрд. лет назад ).
Согласно современным представлениям эукариотические клетки появились менее 1 млрд. лет назад. Наиболее популярны в настоящее время симбиотическая гипотеза, инвагинационная и гипотеза клонирования элементов генома (ДНК). Эукариотический тип клеточной организации дает широкое разнообразие живых форм от одноклеточных простейших до млекопитающих и человека.
В эукариотических клетках имеются следующие важные структуры: клеточная мембрана, ядро, комплексы как общеклеточных, так и специальных органоидов. Наследственный материал эукариот больше по объему, чем у прокариот. Расположен в хромосомах. Хромосомный уровень организации наследственного материала обеспечивает в эукариотической клетке определенный характер функционирования отдельных генов, тип их наследования, регуляцию их активности. Хромосомы имеют сложную химическую организацию. Нарастающее увеличение количества ДНК у эукариот наблюдается в процессе прогрессивной эволюции. На этом фоне большая часть ДНК является “молчащей”, т.е. не кодирует аминокислоты в белках или последовательности нуклеотидов в р-РНК и т-РНК. Даже в пределах одного гена молчащие (интроны) и кодирующие (экзоны) участки могут перемещаться. В составе ДНК обнаруживаются повторяющиеся последовательности. Наблюдается чередование гаплоидной и диплоидной фаз. Цитоплазма в живой клетке движется. Эукариоты существуют в основном в аэробных условиях.
Характеристика про- и эукариотических клеток

Признаки
Группы организмов
Размеры клеток
Капсула или слизистый слой
Клеточная оболочка
Ядро
Ядерная мембрана
Хромосомы
Органоиды клетки
Вакуоли
РНК и белки
Цитоплазма
Метаболизм

Прокариоты
Бактерии и сине-зеленые водоросли (одноклеточные организмы).
Мелкие, от 1-10 мкм (в среднем 5 мкм).
Имеется у отдельных видов бактерий, состоит из мукополисахаридов.
Имеется; расположена снаружи от плазматической мембраны.
У бактерий состоит из липидов, полисахаридов, аминокислот белков.
У сине-зеленых водорослей -из целлюлозы.
Прочность придает муреин.
Нет морфологически выраженного ядра, есть нуклеоидная зона, заполненная ДНК.
Отсутствует.
Одиночные оголенные структуры, лишены белков гистонов, представлены одной кольцевой ДНК - генофором.
Отсутствуют, кроме рибосом. Мембраны выполняют отдельные функции.
Отсутствуют.
Все виды РНК и белки синтезируются в одном компартменте.
Отсутствие цитоскелета, движения цитоплазмы, эндо- и экзоцитоза.
Анаэробный и аэробный

Эукариоты
Все остальные одно- и многоклеточные организмы (растения, грибы, животные).
В среднем 13 мкм.
Отсутствует.
Отсутствует у животных.
У зеленых растений и грибов клеточные оболочки жесткие, содержат полисахариды.
Основной упрочняющий компонент клеточной стенки растении - целлюлоза, а грибов - хитин.
Имеется морфологически выраженное ядро.
Имеется.
Палочковидные структуры, состоящие из ДНК и белков гистонов.
Имеются морфологически оформленные органоиды общего и специального значения, мембранные и немембранные.
Имеются (особенно характерны для растений).
Синтез и процессинг РНК происходит в ядре, синтез белков – в цитоплазме.
Имеются цитоскелет, движение цитоплазмы, эндоцитоз и экзоцитоз.
Аэробный

Глоссарий.

Анаболизм – совокупность биохимических и физиологических процессов в живом организме, направленных на образование и обновление структурных частей клеток и тканей. Заключается в последовательности ферментных реакций синтеза сложных молекул из более простых с накопление энергии.
Анаэробы – организмы, способные жить и развиваться при отсутствии в среде свободного кислорода.
Ассимиляция – совокупность процессов созидания живой материи: усвоения живыми структурами веществ, поступающих в организм из внешней среды, образование сложных химических соединений их более простых. Включает внеклеточные процессы – потребление пищи и создание отлагающихся запасов в организме. Результатом ассимиляции является образование и обновление разнообразных структур организма.
Аутолиз – самопереваривание клеток, тканей и других структур организма у животных, растений, микроорганизмов под действием из собственных ферментов.
Аэробы – организмы, обладающие аэробным типом дыхания, способные жить и развиваться только при наличии в среде свободного молекулярного кислорода.
Вирусы – неклеточные формы жизни, способные проникать в клетки и размножаться только внутри их; обладают собственным генетическим аппаратом, представленным молекулой ДНК или РНК.
Доядерные, прокариоты – организмы, клетки которых не имеют ограниченного мембраной ядра. Носителем наследственной информации является молекула ДНК.
Жизнь – активное, идущее с затратой полученной извне энергии самоподдержание и самовоспроизведение специфической структуры. Классическое определение жизни: «Жизнь есть способ существования белковых тел, существенным моментом которого является постоянный обмен веществ с окружающей их внешней природой, причём с прекращением этого обмена веществ прекращается и жизнь, что приводит к разложению белка» (Ф. Энгельс).
Клетка – основная структурно-функциональная единица всех живых организмов, элементарная живая система.
Обмен веществ, метаболизм – совокупность протекающих в живых организмах химических превращений, обеспечивающих их рост, жизнедеятельность, воспроизведение, постоянное взаимодействие с окружающей средой. Обмен веществ складывается из двух взаимосвязанных, одновременно протекающих в организме процессов – ассимиляции и диссимиляции, или анаболизма и катаболизма. Катаболические превращения обычно осуществляются в результате гидролитических и окислительных реакций и протекают как в отсутствие кислорода (анаэробный путь – гликолиз, брожение), так и при его участии (аэробный путь – дыхание).
Хемосинтез - тип питания бактерий, основанный на усвоении углекислого газа за счёт окисления неорганических соединений.
Хромосомы – самовоспроизводящиеся структуры клеточного ядра, являющиеся носителями генов, определяющих наследственные свойства клеток и организмов.
Экзоцитоз – выделение веществ из клетки во внешнюю среду.
Эукариоты (истинноядерные организмы) – организмы, клетки которых содержат оформленные ядра.