1. О сущности живого. Нуклеопротеидные комплексы.Эволюция представлений о химической сущности жизни.

Ф.Энгельс: «Жизнь – способ существования белковых тел»

Жизнь – активная форма существования материи; период существования отдельно взятого организма от момента его возникновения до старости.

Нач XX в. академик Кольцов – гипотеза «Особых кольцевых молекул белков»

ДНК как хим соед-е идентифицировано ещё в XIX в. Мишер.

Опыт Гриффитса 1926 – феномен трансформации (в феномене трансформации два участника: бакт и чужеродн ДНК, к-ая измен св-ва бактерии. ТФ – трансформирующий фактор - из убитого S-штамма вызвал превр-е R-штамма в S-штамм)

Гриффитс не смог определить химическую природу ТФ.

1944-лаб-я Эвери – экспериментальные доказательства - ТФ идентичен ДНК.

R + мышь – жив; S + мышь – мёртв; S(t) + мышь – жив; S(t) + R - мёртв

В живых системах 3 потока: ЭНЕРГИИ, ВЕЩЕСТВА и ИНФОРМАЦИИ, кот. подчиняются законам термодинамики. 1 ЗАКОН: В плане энергии нельзя выиграть (переходит из 1 вещ в другое) 2 ЗАКОН: В плане энергии нельзя остаться «при своих» (при переходе энергии ее часть теряется, выделяется в виде тепла)

Нуклеи к-ты (ДНК, РНК) и белки являются субстратом жизни. Ни нуклеин к-ты, ни белки в отдельности не являются субстратами жизни. Поэтому считают, что субстратами жизни являются нуклеопротеиды. Нет живых систем, не содержащих их (от вирусов до человека). Однако они являются субстратом жизни лишь когда находятся и функционируют в клетке, Вне клеток – это обычные химич соед-я. Следоват-но, жизнь – это взаимод-е нуклеин к-т и белков, а живое – то, что содержитсамовоспроизводящуюся молекулярную систему в виде механизма активного воспроизв-ва синтеза нуклеиновых кислот и белков. Жизнь существует в виде нуклеопротеидных комплексов.

2. Клетка – миниатюрная биосистема. 5 признаков живых систем.

(см 1 вопр)

Клетка – это самостоятельная биосистема, уровень организации живой материи, кот присущи проявления основных свойств живого: 5 признаков живых систем:

1. Открытость (живые системы обмениваются с окр средой энергией, веществами, информацией) 2. Самообновление (системы эволюционируют во времени) 3. Саморегуляция (гомеостаз; системы не требуют регуляции из вне) 4. Самовоспроизведение 5. Высокоупорядоченность

Клетка представляет собой единицу строения, развития и размножения организмов -самоуправляемая система. Управляющая генетическая система клетки предствалена сложными макромолекулами - нуклеиновыми кислотами (ДНК и РНК). Клетка может существовать только как целостная система, неделимая на части. Целостность клетки обеспечивают биологические мембраны. Клетка - элемент системы более высокого ранга - организма. Части и органоиды клетки, состоящие из сложных молекул, представляют собой целостные системы более низкого ранга. Клетка рассматривается в качестве общего структурного элемента живых организмов. Клеточня теория – одно из общепризнанных биологических обобщений, утверждающих единство принципа строения живых организмов.

Современная клеточная теория включает следующие основные положения: 1. Клетка – единица строения (все живые существа состоят из клеток).

2. Клетка – единица жизнедеятельности (все клетки сходны по строению, химическому составу и жизненным функциям).

3.Клетка – мельчайшая единица живого (каждая клетка реализует все св-ва живого)

4. Клетка – единица размножения (кажд клетка возникает из клетки) – Р.Вирхов

3. Клетка – элементарная еденица живого. Отличительные признаки про- и эукариотических клеток.

Клетка – элементарная единица живого, основная единица строения, функционироваия, размножения и развития всех живых организмов. Клетка представляет собой биосистему, которой присущи все признаки живых систем.

Параметры сравнения	Прокариоты (ядра нет)	Эукариоты (есть ядро)
Организмы	Архебактерии, эубактерии (цианобактерии, зелёные синтезирующие бактерии;серные, метанообразующие)	Грибы, растения, животные
Размеры клетки	1-10 мкм	10-100 мкм
Генетический материал	2-х цепочечная Кольцевая молекула ДНК, находящаяся в нуклеоиде и плазмидах. Отсутствуют белки-гистоны. Устойчив к антибиотикам.	Линейная ДНК организована с участиембольшого кол-ва белков в хромосомы и заключена в ядро;митохондрии и пластиды имеют собственную кольцевую ДНК. Есть белки-гистоны.
Поверхностный аппарат	Мембрана и надмембранные структуры (содерж Муреина в клет стенке, преоблад белков над липидами. Мезосома-впячивание мембраны внутрь для увелич поверхности.	Плазматич.мембрана, надмембр.и субмембр.комплекс(белки, фосфолипиды, полуинтегральные белки, гликокаликс,фурмент ф.-у животных; у растений-целлюлоза).
Цитоплазма	Не разделена на компартменты, не содержит мембранных органоидов и волокон цитоскелета	Есть цитоскелет, организующий цитоплазму и обеспеч.еёдвижение;находится много мембранных органелл.
Немембр.структуры: Цитоскелет Рибосомы	- 70S	+(микротрубочки, микрофиламенты, промежут.филаменты) 80S(крупнее, чем )
Двумембр.стр-ры Митохондрии Пластиды	-(задатки. Вместо них-лизосомы) -(АТФ и фотосинтез-в растит кл.)	+(Имеют собственные рибосомы и кольцевую ДНК) +
Одномембр.стр-ры ЭПС Ап-т Гольджи Лизосомы Пероксисомы Вакуоли Включения	- (никаких нет) Белки+малые молек, зап питат вещ-ми	+ (всё есть) (в растительной клетке) капли жира, крахмал/гликоген
Способ деления	Бинарное деление, перетяжка, конъюгация. Амитоз.	Митоз, мейоз, амитоз
Движение	Жгутик(из одного белка фибриллина) из белка- флагмина	Жгутики, реснички, псевдоподии(у простейших) из белка-тобулина
Особенности метаболизма	Способность фиксировать молек.азот. Дыхание(аэробное и анаэробное), хемосинтез и фотосинтез	- Дыхание, фотосинтез у раст., питание(аэро- и анаэробы, автотрофы-хемо и фото, гетеротрофы)

4. Принцип компартментации. Биологическая мембрана.

Высокая упорядоченность внутреннего содержимого клетки достигается путём компартментации её объёма – подразделения на отсеки, отличающиеся деталями хим.состава. Компартментация – пространственное разделение веществ и процессов в клетке. Компартменты – отсеки, ячейки – ядро, митохондрия, пластиды, лизосомы, вакуоли, т.к. образ мембраны.

Рис. 2.3. Компартментация объема клетки с помощью мембран:

1—ядро, 2—шероховатая цитоплазматическая есть, 3—митохондрия, 4—транспортный цитоплазматический пузырек, 5—лизосома, 6—пластинчатый комплекс, 7 — гранула секрета

Билипидный слой – гидрофобные хвосты – внутрь, гидрофильные головки – наружу.

Мембранные белки:

• периферические (примыкают к билипидному слою) – связ с липидными головками с помощью ионных связей; легко экстрагируются из мембран.

• интегральные белки (пронизывающие – имеют каналы-поры, через к-рые проходят водорастворимые в-ва; погруженные белки (полуинтегральные) – пронизывают наполовину) – взаимодействуют с липидами на основе гидрофобных связей.

Мембранные липиды:

• фосфолипиды – ост-к ж.к. – идеальный компонент для реализации барьерной ф-ции

• гликолипиды – ост-к ж.к. + ост-к а/к

• холестерол – стероидный липид, ограничив подвижн-ть липидов, уменьшает текучесть, стабилизирует мембрану.

Ф-ции мембраны:барьерная (защищает внутр содерж-е клетки), поддерживает постоянную форму кл-ки; обеспечивает связь клеток; пропускает внутрь кл-ки необходимые в-ва (избират прониц-ть – мол-лы и ионы проходят через мембрану с различной скоростью, чем больше размер, тем меньше скор-ть).

Свойства мембраны:

- билипидный слой способен к самосборке;

- увелич-е пов-ти мембраны за счёт встраивания в неёмембранных пузырьков (везикул);

- белки и липиды ассиметрично расположены в плоскости мембраны;

- белки и липиды могут перемещаться в плоскости мембраны в пределах слоя (латеральное перемещ-е);

- наружн и внутр пов-ти мембраны имеют разный заряд.

- мембрана обеспечивает разделение заряженных частиц и поддержание разности потенциалов

5. Принцип клеточной компартментации. Организация и свойства биологической мембраны. История изучения.

См. 4 вопрос.

История изучения:

1902, Овертон находит липиды в составе пзазматической мебраны.

1925, Гортер и Грендел показывают наличие двойного слоя липидов в мембране эритроцитов.

1935, «бутербродная» модель Даниелли и Давсона (липидный бислой между двумя слоями белков)

Накопл-е фактов, необъяснимых с позиции «бутербродной» мембраны (мембраны очень динамичны)

1962, Мюллер создает плоскую модель искусственной мембраны 1957-1963, Робертсон формулирует понятие элементарная биологическая мембрана.

1972, создание Зингером и Николсоном жидкостно-мозаичной модели мембраны.

6. Структурная организация и свойства биологических мембран.

См. 5 вопрос

7. Мембранные белки и липиды.

Мембранные белки:

• периферические (примыкают к билипидному слою) – связ с липидными головками с помощью ионных связей; легко экстрагируются из мембран.

• интегральные белки (пронизывающие – имеют каналы-поры, через к-рые проходят водорастворимые в-ва; погруженные белки (полуинтегральные) – пронизывают наполовину) – взаимодействуют с липидами на основе гидрофобных связей.

Мембранные липиды:

• фосфолипиды – ост-к ж.к. – идеальный компонент для реализации барьерной ф-ции

• гликолипиды – ост-к ж.к. + ост-к а/к

• холестерол – стероидный липид, ограничив подвижн-ть липидов, уменьшает текучесть, стабилизирует мембрану.

8. Явление осмоса в растительных и животных клетках.

Энергия АТФ, непосредственно или будучи перенесена на другие макроэргические соединения (например, креатинфосфат), в разнообразных процессах преобразуется в тот или иной вид работы. Одна из них осмотическая (поддержание перепадов концентрации веществ)

Осмос - диффузия (передвижение мол-л по градиенту конц-ции - из обл выс конц в обл низк конц) воды через полупрониц мембраны.

В раст кл-ке:Плазмолиз (когда жарко) - отток воды, содерж-е кл-ки сжим-ся и отходит от клет стенки. Деплазмолиз (прохл-но+полить) - кл-ки набух и прижим к клет стенке, подчин тургорному давл-ю (тургор - внутр гидростатич давл, вызывающее натяж-е кл стенки). Клеточная стенка способна растягиваться до определенного предела, после чего оказывает сопротивление - вытеснение воды из клеток происходит с такой же скоростью, с которой она в них поступает. (! прочность клеточной стенки не даёт раст. клеткам, в отличие от животных, лопнуть под напором).

В жив кл-ке:изотонич р-р - норма, гипертон р-р - сморщив-е, гипотонич р-р - набух-е, затем лопаются-лизис.

Рис. 1. Осмос в искусственной системе. Трубку, содержащую раствор глюкозы и закрытую с одного конца мембраной,пропускающей воду, но не пропускающей глюкозу, опускают закрытым концом в сосуд с водой. Вода может проходить через мембрану в том и в другом направлении; однако молекулы глюкозы в трубке мешают движению соседних молекул воды, и потому больше воды входит в трубку, чем выходит из нее. Раствор поднимается в трубке до тех пор, пока давление его столба не станет достаточным для того, чтобы вытеснять воду из трубки с такой же скоростью, с какой она поступает внутрь.

Осмос - процесс одностороннего проникновения молекул растворителя через полунепроницаемую мембрану в сторону большей конц. растворенного вещ-ва. отчего зависит осмос? во-первых, от общей концентрации всех растворенных частиц по обе стороны от мембраны, ну а во-вторых от давления, создаваемого каждым "р-ром" (понятие осмотического давления: такое давление на раствор, обусловленное стремлением системы (ну т.е. клетки) выровнить конц. р-ра в обеих средазх, разделенных мембраной). Наличие воды необходимо для норм. протекания всех ппроцессов, и именно благодаря осмосу происходит "обводнение" клеток и структур. У КЛЕТОК НЕТ СПЕЦ, МЕХАНИЗМА ДЛЯ НАСАСЫВАНИЯ И ОТКАЧИВАНИЯ ВОДЫ НЕПОСРЕДСТВЕННО! - поэтому приток и отток воды регулируется изменением конц. вещ-в. Клеточная стенка способна растягиваться до определенного предела, после чего оказывает сопротивление - вытеснение воды из клеток происходит с такой же скоростью, с которой она в них поступает. (! прочность клеточной стенки не даёт раст. клеткам, в отличие от животных, лопнуть под напором).

9. Особенности строения растительных клеток. Осмотические свойства растительных клеток.

Особ строен растит кл-к: жёстк целлюлозопектинов стенка,пластиды, вакуоли с клет соком.

Жёсткость кл стенки предотвращ от чрезмерн набух-я и разрыва, обуславл потерю спос-ти к передвиж-ю. За счёт роста вакуоли увел размер кл-ки, игр важн роль в регуляции поступл-я воды в кл-ку,содерж растит антибиотики,к-ые убив микроорг-мы и микроскопич грибы. Пластиды-неоднородн группа органелл растит кл-ки (хлоропл-ты, хромопл-ты и лейкопласты)

Фотос-з –синт-з сложн орг в-в из неорг приучаст солн света Свет фаза 1-поглощ-е света хлорофиллом,возбужд-е его е.2-возбужд е перемещ по цепи переноса,отдавая лишн энерг на синтез АТФ 3-фотолиз воды (итог-синтез АТФ+фотолиз воды с выдел О2) Темн фаза 1-улавлив-ся СО2 2-синтез глюкозы из СО2 с пом энерг АТФ

Отличие растительной от животной клетки: ВАКУОЛЬ. Окруж.мембраной-стонопласт.Компартмент, связанный с неподвижн обр жизни растит кл+ПЛАСТИДЫ(хлоропласты, хромопласты, лейкопласты) Функции:

Накопительная(вода, глю, к-ты, фруктоза)+ненужные и невыводимые вещ-ва Алкалоиды-биологич. Активные вещ-ва; Пигменты(окраска зависит от рН)

Поддержание осмотического давления(Тургор)

Защитная(Бактериологические св-ва-фитонциды)

Ферментативная (роль мезосомы)

Нет клеточн.центра! Не способна к фагоцитозу(мешает клет.стенка)! Механич прочность клет.стенок позволяет сущ в гипотонической среде, где в кл ОСМОТИЧЕСКИМ путем поступает вода. По мере поступления воды в клетку, возникает давление, препятствующее дальнейшему пост воды. Избыточное гидростатическое давление в клетке-ТУРГОР-обеспечение роста, сохр формы растением, определ положение в пространстве, противостояние механич воздействиям.