Тема 20. Клетка – единица строения и жизнедеятельности организма.

Учебные вопросы

1. Определение клетки. История открытия.

2. Строение клетки. Обмен веществ и энергетическая функция.

3. Молекула ДНК – носитель наследственной информации.

1. Определение клетки. История открытия.

Определение клетки. Клетка – элементарная единица строения и жизнедеятельности всех организмов (кроме вирусов), обладающая собственным обменом веществ, способная к самостоятельному существованию, самовоспроизведению и развитию.

Цитология. Раздел биологии, занимающийся изучением строения и жизнедеятельности клеток, получил название цитологии.

Клеточная биология. Активно развивается биология клетки, или «Клеточная биология» - раздел биологии, предметом которого является клетка, элементарная единица живого.

Вирусы. Вирусы – относятся к неклеточным формам жизни

История развития науки о клетке. Название дал Роберт Гук (1635-1703) – английский естествоиспытатель. Карл Эрнст фон Бэр (1792-1876) - клетка – основная единица не только строения, но и развития организмов. Теодор Шванн (1810- 1882) - немецкий цитолог, гистолог и физиолог, автор клеточной теории. Рудольф Вирхов (1821—1902): «Всякая клетка происходит из другой клетки».

Наиболее известные открытия в науке изучения клетки. Александр Флеминг (1881-1955) – британский бактериолог. Открыл лизоцим (антибактериальный фермент вырабатываемый человеческим организмом).

Теодор Шванн и его обоснование клеточной теории. Основные положения клеточной теории:

Все ткани состоят из клеток;

Клетки растений и животных имеют общие принципы строения, так как возникают одинаковыми путями;

Каждая отдельная клетка самостоятельна, а деятельность организма представляется суммой деятельности отдельных клеток.

И. Д. Чистяков и его исследования митоза растений. Иван Дорофеевич Чистяков (1843 - 1877) – русский ботаник, исследовал роль ядра в процессе деления клетки, одним из первых наблюдал и описал в 1874 году митоз у растений: непрямое деление клетки, наиболее распространенный способ репродукции эукариотических клеток.

Прокариотические клетки. Прокариотические клетки (бактериальные) лишены ядер и ограниченных мембранам) органелл.

Эукариотические клетки. Эукариотические клетки имеют настоящие ядра и отдельные компартменты - обособленные участки клетки, выполняющие различные функции.

Пенициллин. А. Флеминг В 1929 г. из плесневых грибов выделил активное вещество, разрушающее бактериальные клетки – пенициллин – исторически первый антибиотик.

Достижения современной цитологии. Клеточный анализ в сочетании с биохимическими тестами используют, например, при амниоцентезе для диагностики наследственных дефектов плода.

2. Строение клетки. Обмен веществ и энергетическая функция.

Строение клетки. В микроскопической клетке содержится несколько тысяч веществ, которые участвуют в разнообразных химических реакциях. Из органических соединений в клетке содержатся белки, углеводы, жиры, нуклеиновые кислоты, жироподобные вещества (липиды) и др.

Строение прокариотической клетки. Прокариотические клетки (бактериальные) - лишены ядер и мембранных органелл.

Строение эукариотической клетки. Эукариотические клетки имеют настоящие ядра и отдельные компартменты - обособленные участки клетки, выполняющие различные функции.

Фототрофы и хемотрофы. Фототрофы - организмы, для которых источником энергии служит солнечный свет (фотоны, бла годаря которым появляются доноры – источники электронов). Такой тип питания носит название фотосинтеза.

Хемотрофы – организмы, которые в качестве внешнего источника энергии (доноров – источников электронов) используют энергию химических связей пищи или восстановленных неорганических соединений – таких, как сероводород, метан, сера, двухвалентное железо и др.

Органоиды клетки. Биологические превращения, происходящие в клетке, неразрывно связаны с теми структурами живой клетки, которые отвечают за выполнение той или иной функции. Такие структуры получили название органоидов.

Три основных компонента структуры клетки. Клетки всех типов содержат три основных неразрывно связанных между собой компонента, в которых есть различные органоиды: наружная мембрана клетки; цитоплазма с целым комплексом органоидов: эндоплазматическая сеть, рибосомы, митохондрии и пластиды, комплекс Гольджи и лизосомы, клеточный центр); ядро, отделенное от цитоплазмы пористой мембраной, содержит ядерный сок, хроматин и ядрышко.

Функции ядра. В ядре клетки находятся хромосомы, которые содержат молекулу ДНК – хранилище наследственной информации. Поэтому ядро играет ведущую роль в наследственности.

Обмен веществ и превращение энергии в клетке. Для того, чтобы обеспечить постоянство внутренней среды, как в клетке, так и в многоклеточном организме, который испытывает воздействие внешней среды, в клетке протекают сложнейшие химические реакции и физические процессы.

Гомеостаз и его зависимость от клетки. Гомеостаз - саморегуляция, способность открытой системы сохранять постоянство своего внутреннего состояния посредством скоординированных реакций, направленных на поддержание динамического равновесия.

Биохимические процессы клетки. Все реакции, протекающие в организме, направлены на поддержание гомеостаза. Для этого необходимы вещества и энергия. Т.е. именно клетка обеспечивает жизнедеятельность организма за счет проходящих в ней биохимических и физических процессов. Биохимические процессы клетки являются основой обмена веществ.

Пластический обмен и биосинтез белка. Вся совокупность реакций биосинтеза веществ и их последующей сборки в более крупные структуры называется ассимиляцией или анаболизмом. Общее название этих реакций – пластический обмен.

Молекулы АТФ (Аденозинтрифосфат). Молекулы АТФ - Аденозинтрифосфат - обеспечивают энергией многочисленные биохимические реакции в организме. Причем, именно молекула АТФ «забирает» большую часть выделяемой клеткой энергии. Эта энергия необходима для процессов биосинтеза.

Диссимиляция (катаболизм). Совокупность реакций распада веществ на клеточном уровне, сопровождающихся выделением и запасанием энергии, называется диссимиляцией или катаболизмом.

Ассимиляция и диссимиляция. Ассимиляция и диссимиляция – два противоположных процесса. В первом: происходит синтез органических веществ и расходуется энергия. Во втором: происходит распад веществ и энергия выделяется.