II. Разнообразие клеток и способы их деления

Клетка – элементарная биологическая система, способная к самообновлению, самовоспроизведению и развитию.

Клетка обладает всеми свойствами живой системы:

- она осуществляет обмен веществом и энергией,

- растет, размножается и передает по наследству свои признаки,

- реагирует на внешние сигналы (раздражители), способна передвигаться.

Существуют две ступени организации клетки

Прокариотические клетки	Эукариотические клетки
- нет обособленного ядра	- есть обособленное ядро
- ДНК свободно плавает в цитоплазме	- ДНК располагается в ядре
- отсутствует клеточный центр	- есть клеточный цетр
- отсутствует развитая система мембран	- система мембран хорошо развита
↓	↓
(у прокариот – бактерий и синезеленых водорослей, в большинстве своем одноклеточных)	(у эукариот, т. е. всех остальных одно– и многоклеточных организмов – растений, грибов и животных).

Основные формы эукариотических клеток

 

Способы деления клеток эукариот

Митоз Мейоз

способ деления при котором каждая дочерняя клетка получает то же число (и тот же набор) хромосом, что и материнская. Митозом могут делиться гаплоидные: n → n,, и диплоидные 2n → 2n клетки.

способ деления клеток при котором каждая дочерняя клетка получает в 2 раза меньшее число хромосом, чем материнская. При мейозе из диплоидных клеток получаются гаплоидные: 2n → n

Неклеточные образования (вирусы) – очень мелкие частицы (вирионы), состоящие из нуклеиновой кислоты (ДНК или РНК, одно– или двуцепочечной, служащей генетическим материалом) и белковой оболочки, иногда содержащей липиды.

Вирусы видоспецифичны и размножаются только в живых клетках-хозяевах. Существуют бактериальные вирусы (фаги), вирусы растений и вирусы животных. Вне клетки-хозяина вирионы не осуществляют обмена веществ и не проявляют никаких других признаков жизни.

III. Химический и молекулярный состав клеток

В состав организмов входит более половины элементов Периодической Системы Химических Элементов Д.И.Менделеева, из них 24 являются обязательными и присутствуют во всех типах клеток. Процентное содержание химических элементов в разных клетках – разное.

Химические элементы клеток

Макроэлементы (составляют около 98% массы клетки)		Микроэлементы (от 0,001 до 0,000001 %)	Ультрамикроэлементы (< 0,000001 %)
Биогенные	Другие		Золото и серебро -оказывают бактерицидное воздействие; Ртуть - подавляет обратное всасывание воды в почечных канальцах, оказывая воздействие на ферменты Платина и цезий - являются очень активными катализаторами многих химических реакций ↓ входят в состав клеток организма в виде ионов или в составе соединений – молекул органических и неорганических веществ.
Углерод (15—18 %) Водород (8—10 %) Азот (2,0—3,0 %) Кислород (65—75 %) Фосфор (0,2—1,0 %) Сера (0,15—0,2 %) ↓ Из них преимущественно построены такие органические вещества, как белки, жиры, углеводы и нуклеиновые кислоты.	Калий (0,15-0,4 %) – участвует в генерации нервного импульса и регуляции сокращения сердечной мышцы. Хлор (0,05-0,1 %) - поддерживает электронейтральность клетки Магний(0,02-0,03 %) - необходим для функционирования мышечных и костных систем Натрий (0,02-0,03 %) – участвует в процессах осморегуляции и создании буферной системы крови. Кальций (0,04-2,00 %) - участвует в свёртывании крови, Железо (0,01-0,015 %) - участвует в процесссе переноса кислорода	Цинк — входит в состав ферментов, участвующих в спиртовом брожении Медь — входит в состав окислительных ферментов, участвующих в синтезе цитохромов Иод - входит в состав тироксина, гормона щитовидной железы Фтор – входит в состав зубной эмали Цинк – участвует в синтезе инсулина щитовидной железы Кобальт - участвует в синтезе витамина В12 А также: ванадий, германий, марганец, никель, рутений, селен, хром, и др.

Наиболее резкие различия между живой и неживой природой проявляются на молекулярном уровне.

Молекулярный состав клеток
Неорганические		Органические
Вода Минеральные соли	70—80 % 1,0—1,5 %	Белки Углеводы Жиры Нуклеиновые кислоты АТФ и др. вещества	10—20 % 0,2—2,0 % 1—5 % 1,0—2,0 % 0,1—0,5 %

Нуклеиновые кислоты (ДНК и РНК) - выполняют важнейшие функции по хранению, передаче и реализации наследственной информации.

Функции белков:

1. Строительная (структурная) - участвуют в образовании клеточных структур (белки входят в состав хромосом и всех клеточных мембран).

2. Ферментативная – обеспечивает ускорение или замедление биохимических реакций в организме.

3. Транспортная (гемоглобин – перенос O2 и CO2).

4. Энергетическая – при расщеплении 1г белка выделяется 17,6 кДж.

5. Защитная – выработка антител, белков, обезвреживающих антигены (чужеродные белки внедрившиеся в организм).

6. Двигательная – специальные сократительные белки обеспечивают все виды движений клеток и организмов (сокращение мускулатуры, движение растений, хромосом при делении и т.д.). В клетках насчитывают до 1000 разных белков.

Функции жиров:

1. Запасающая - при полном окислении 1 г жира (до углекислого газа и воды) выделяется около 9 ккал энергии. При окислении жира выделяется так называемая «метаболическая» вода, так что запасы жира отчасти служат и запасами воды.

2. Уменьшение средней плотности тела (жир случит «поплавком»)

3. Теплоизоляция (у теплокровных)

4. Механическая защита— толстый подкожный слой жира  довольно надежная защита внутренних органов от механических повреждений при ударах.

Функции углеводов:

1.Структурная - участвуют в построении различных клеточных структур (например, клеточных стенок растений.

2. Защитная - у растений (клеточные стенки, состоящие из клеточных стенок мертвых клеток защитные образования - шипы, колючки и др.).

3. Пластическая - хранятся в виде запаса питательных веществ, а также входят в состав сложных молекул (например, пентозы (рибоза и дезоксирибоза) участвуют в построении АТФ, ДНК и РНК.

4. Энергетическая - при окислении 1 г. углеводов выделяются 4,1 ккал энергии и 0,4 г воды.

5. Осморегуляторная - от концентрации глюкозы зависит осмотическое давление крови.

6. Рецепторная - многие олигосахариды входят в состав воспринимающей части клеточных рецепторов или молекул-лигандов

Фотосинтез — процесс образования органического вещества из углекислого газа и воды на свету при участии фотосинтетических пигментов (хлорофилл у растений, бактериохлорофилл и бактериородопсин у бактерий).

В целом, химический баланс фотосинтеза может быть представлен в виде простого уравнения: 6CO₂ + 6H₂O = C₆H₁₂O₆ + 6O₂

Фотосинтез включает: световую фазу – (реакция фотолиза и выделение кислорода)

теневую фазу – (формирование углеводов – глюкозы)

Фотосинтез является основным источником биологической энергии, фотосинтезирующие автотрофы используют её для синтеза органических веществ из неорганических, гетеротрофы существуют за счёт энергии, запасённой автотрофами в виде химических связей, высвобождая её в процессах дыхания и брожения.