№2 Клітина людського організму: будова і функції.

Клітина – елементарна генетична і структурно-функціональна одиниця всіх живих організмів, яка здатна до самооновлення, самовідтворення, самореалізації та розвитку.

Форма і розміри клітини визначаються їхніми функціями. У живій клітині розрізняють поверхневий апарат (цитолему), плазмолему,цитоплазму і ядро.

Цитоплазма становить основну масу клітини, і головна її частина називається цитоплазматичним матриксом, або гіалоплазмою. До складу гіалоплазми входять органели загального і спеціального призначення.

Загального: ЕПС; КГ; рибосоми, мітохондрії, центросоми, лізосоми.

ЕПС:

• гранулярна – мембрани містять багато ферментів, які беруть участь у синтезі речовин білкової природи;

• гладенька – вуглеводний і жировий обмін.

ЕПС бере участь у метаболізмі речовин, виконуючи роли внутрішньоклітинної, регуляторної і транспортної системи.

Рибосоми – невеликі сферичні тільця, які лежать вільно на мембранах гранулярної ЕПС. До складу рибосом входить білок і рибосомальна РНК, магній. Здійснюють біосинтез білків, властивих певному організмові.

Лізосоми – містять 40 гідролітичних ферментів – гідролаз, які руйнують великі молекули складних сполук, що надходять у клітину. Перетравлюють мікроорганізми і віруси. Звільняють клітину від продуктів руйнування.

Мітохондрії – двомембранні органели, основна функція – вироблення майже всієї енергії клітини. Це відбувається шляхом поступового окиснення органічних сполук, які поступають до клітини. Звільнена при цьому енергія використовується мітохондріями для синтезу молекул АТФ і АДФ, які можуть депонуватися в мітохондріях і використовуватися за потребою.

КГ – система плоских цистерн, обмежених гладенькими мембранами.

Основна функція – концентрація, зневоднення і ущільнення продуктів внутрішньоклітинної секреції та речовин, які надходять із зовні і призначені для виділення з клітини. З ним пов’язані синтез полісахаридів, ліпідів, утворення зерен жовтка при дозріванні овоцитів і формування лізосом.

Центросома – має велике значення для поділу клітин, а також для побудови мітотичного апарату поділу. Центріолі мають пряме відношення до утворення війок і джгутиків, які виконують локомоторну функцію окремих клітин.

Спеціальні (властиві клітинам, що виконують певні функції):

• війки і джгутики – органели руху;

• міофібрили – скоротливі елементи м’язових клітин;

• тонофібрили – знаходяться в епітеліальній тканині, виконують опорно-механічну функцію, утворюють сітку-каркас, що амортизує зовнішній вплив на пограничну тканину організму і захищають клітини епідермісу від пошкодження;

• нейрофібрили – знаходяться в нервових клітинах, беруть участь у проведенні нервового імпульсу.

Ядро – має велике значення для передачі спадкової інформації, яка здійснюється внаслідок клітинного поділу.

Спадкові частини: ядерна оболонка, каріоплазма, ядерця і хроматин. Через ядерні мембрани здійснюється проникнення речовин з ядра у цитоплазму і навпаки.

Каріоплазма – містить ферменти, необхідні для синтезу нуклеїнових кислот і рибосом. Ядерця є джерелом усієї РНК у клітині.

Основними компонентами ядра є хромосоми, основу яких складає хроматин. До складу хроматину входять ДНК, РНК і деякі види білків – гістонові і негістонові. У хроматині відбуваються основні генетичні процеси клітини – синтез ДНК, РНК (реплікація і транскрипція), репарація і рекомбінація ДНК.

№3 Процеси життєдіяльності клітин людського організму.

Поділ і ріст клітин є основою росту багатоклітинного організму. Не всі клітини можуть ділитися, хоча на перших стадіях ембріонального розвитку здатність до поділу мають усі клітини. Кожна нова клітина проходить декілька фаз росту: ембріональну, розтягання і диференціації.

Мітотичний (клітинний) цикл – сукупність процесів, які відбуваються у клітині від одного поділу до наступного і процесів самого поділу, який завершується утворенням двох нових клітин нової генерації.

У соматичних клітинах клітинний цикл складається з 2 періодів: інтерфази і мітозу.

Інтерфаза – період між двома поділами, а для клітин нездатних до поділу, - весь час від утворення до загибелі. Для здатних до поділу клітин вона становить приблизно 90% часу клітинного циклу.

Підчас інтерфази в клітині синтезуються іРНК та білки. Синтезовані білки не тільки забезпечують власні потреби клітини, але й у подальшому стають важливим «будівельним матеріалом» для новоутворених клітин.

На ДНК-матрицях синтезуються копії ДНК. Кожна хромосома являє собою пару однакових за генетичним матеріалом хроматид, з’єднаних між собою центромірою.

Самоподвоюються центросома, внаслідок чого утворюються 2 центріолі, інтенсивніше функціонують мітохондрії, накопичуючи енергію у формі АТФ, необхідну для наступних стадій мітозу.

Мітоз – поділ ядра, що забезпечує тотожний розподіл генетичного матеріалу між дочірніми клітинами і спадкоємність хромосом у ряду клітинних поколінь.

Включає 2 етапи: поділ ядра – каріокінез і поділ цитоплазми – цитокінез – процес поділу материнської клітини на 2 дочірні шляхом утворення клітинної перегородки і перетяжки. Внаслідок мітозу з однієї материнської клітини утворюються 2 дочірні. У процесі мітозу послідовно відбувається 5 фаз: профаза, прометафаза, метафаза, анафаза, телофаза.

Профаза. Починають виявлятися хромосоми, які спаралізують свій хроматин. На початку кожна хромосома представлена одиничною структурою, всередині – кожна хромосома вже складається з 2 хроматид, між якими з’являється щілиноподібний простір, який весь час розширюється. Наприкінці розчиняється ядерце, РНК вільно лежить у каріоплазмі. Потім ядерна оболонка розпадається на ультрамікроскопічні міхурці ЕПС.

Формується ахроматинова фігура, яка складається з ниток, що тягнуться до полюсів клітини.

Прометафаза. В центрі клітини знаходиться цитоплазма, яка має низьку в’язкість. Занурені в неї хромосоми направляються до екватора клітини.

Метафаза. Хромосоми знаходяться в упорядкованому стані у ділянці екватора. Наприкінці хромосоми приймають форму шпильок, лежать в одній площині на рівній відстані одна від одної. Хроматиди кожної хромосоми після поділу центромери повністю роз’єднуються і починається анафаза.

Анафаза . Є найкоротшою фазою мітозу, хромосоми діляться (з'єднання в районі центромери руйнується) і розходяться до різних полюсів клітини.

Телофаза. Відбувається руйнування веретена поділу і утворення ядерної оболонки навколо дочірніх ядер.

Мейоз — характерний тільки статевим клітинам, унаслідок якого хромосомний набір зменшується вдвічі, клітини переходять з диплоїдного стану в гаплоїдний.

Мейоз складається з двох послідовних поділів, аналогічних мітотичним (з деякими відмінностями), інтерфаза між якими вкорочена, а у рослинних клітинах може бути взагалі відсутня.

Інтерфаза-І. Клітина збільшується в розмірах, активно синтезує білки та акумулює енергію в молекулах АТФ, відбувається реплікація ДНК.

Профаза-І. (Найтриваліша за часом у мейозі) Під час цієї фази хромосоми починають ущільнюватися і набувають вигляду паличкоподібних структур. Після цього гомологічні хромосоми зближуються і кон'югують. Водночас триває скорочення і ущільнення хромосом. Під час кон'югації може здійснюватися і кросинговер. У результаті кросинговеру утворюються нові комбінації спадкового матеріалу. Таким чином, кросинговер є одним із джерел спадкової мінливості.

Через певний час гомологічні хромосоми починають відходити одна від одної. При цьому стає помітним, що кожна з них складається з двох хроматид. Наприкінці цієї фази гомологічні хромосоми розходяться, зникають ядерце, руйнується ядерна оболонка і починає формуватися веретено поділу.

Метафаза-І. Завершується формування веретена поділу. Нитки веретена поділу клітини приєднуються до центромер гомологічних хромосом, розташованих по обидва боки від екватора клітини в метафазній пластинці, на відміну від мітозу, де хромосоми вишиковуються в одну лінію.

Анафаза-І. Нитки веретена поділу скорочуються, гомологічні хромосоми розходяться до протилежних полюсів клітини (при цьому кожна з них складається з двох хроматид).

Наприкінці анафази біля кожного з полюсів клітини опиняється половинний набір хромосом. Розходження хромосом кожної пари є подією випадковою, що є ще одним джерелом спадкової мінливості.

Телофаза-І У кожній з дочірніх клітині формується ядерна оболонка. В клітинах тварин і деяких рослин хромосоми деспіралізуються і поділяється цитоплазма материнської клітини. В клітинах багатьох видів рослин цитоплазма може не ділитися.

Унаслідок першого мейотичного циклу утворюються клітини або лише ядра з половинним порівняно з материнською клітиною набором хромосом.

Інтерфаза-ІІ Інтерфаза між першим і другими мейотичними поділами вкорочена (в клітинах багатьох рослин відсутня взагалі): молекули ДНК у цей період не подвоюються, тому клітина майже одразу переходить до другого поділу.

Профаза-ІІ Хромосоми, кожна з яких складається з двох хроматид, ущільнюються, зникають ядерця, руйнується ядерна оболонка (якщо вона була утворена), хромосоми починають пересуватися до центральної частини клітини, знову формується веретено поділу.

Метафаза-ІІ Завершується ущільнення хромосом і формування веретена поділу. Як і під час мітотичного поділу, центромери хромосом розташовані в одній площині в екваторіальній частині клітини і до них прикріплюються нитки веретена поділу.

Анафаза-ІІ (Найкоротша з циклу) Поділяються центромери хромосом, хроматиди кожної з хромосом розходяться до різних полюсів клітини і вже можуть називатися хромосомами.

Телофаза-ІІ Хромосоми знову деспіралізуються, зникає веретено поділу, формуються ядерця і ядерна оболонка. Завершується телофаза другим поділом клітини (відбуваються процеси, обернені до профази-І).

У результаті другого мейотичного поділу кількість хромосом залишається такою ж, як і після першого, але кількість хроматид кожної з хромосом зменшується вдвічі.

Наслідки мейозу

Отже, після двох послідовних мейотичних поділів материнської клітини утворюється чотири гаплоїдні дочірні. При цьому дочірні можуть відрізнятися за набором хромосом.

Біологічне значення мейозу

Мейоз є досконалим механізмом, який забезпечує сталість каріотипу видів, які розмножуються статевим способом. Завдяки двом мейотичним поділам статеві клітини мають половинний, порівняно з нестатевими, набір хромосом. А набір хромосом, характерний для організмів певного виду, відновлюється під час запліднення.

Мейоз також забезпечує спадкову мінливість організмів.

№4 Рівні організації організму людини.

1.1. Молекулярний рівень

Молекулярний рівень організації живої матерії є предметом вивчення молекулярної біології, яка вивчає будову молекул білків, нуклеїнових кислот, жирів та інших речовин і їхню роль у життєдіяльності клітини. На цьому рівні досягнуто великих практичних успіхів у галузі біотехнології і генної інженерії.

- органогенні елементи(ті що будують організм) складають 95-98% складу живого організму.

- макроелементи - їх частка складає близько 2% складу клітин (кальцій, калій, фосфор…)

- мікроелементи, їх частка становить набагато менше 0,001% (мідь, марганець, цинк)

- неорганічні речовини, до них належать вода 65-70%, мінеральні речовини; вода складає основу внутрішнього середовища організму і виконує дуже важливі функції:

1) є добрим розчинником

2) забезпечує об'єм, пружність клітин

3) бере участь у регуляції температури тіла

4) у воді проходять усі процеси обміну речовин та енергії.

- органічні сполуки

1) білки виконують: будівельну, ферментативну, захистну, транспортну та енергетичну функцію.

2) вуглеводи-основна роль -джерело енергії.

3) жири-(зазвичай нерозчинні у воді), виконують функції: енергетична, будівельна

4) нуклеїнові кислоти; розрізняють 2 види: - дезоксирибонуклеїнова кислота - ДНК беруть участь у збережені передачі та реалізації спадкової інформації клітин. - рибонуклеїнова кислота-РНК, забезпечують синтез усіх білків організму, і передачі спадкової інформації від батьків до нащадків.

1.2. Клітинний рівень

Особливий рівень організації живої матерії - клітинний; біологія клітини (цитологія) - один з основних розділів сучасної біології, включає проблеми морфологічної організації клітини, спеціалізації клітин у ході розвитку, функцій клітинної мембрани, механізмів і регулювання поділу клітин. Ці проблеми мають особливо важливе значення для медицини, зокрема становлять основу проблеми раку.

Клітина-складна цілісна фізіологічна система, у якій відбуваються всі процеси життєдіяльності: обмін речовин і енергії, подразливість, ріст, самовідтворення.

Всі клітини мають: цитоплазму, органели, ядро, а зовні вкрите мембраною.

Клітинна мембрана виконує такі функції:

- відокремлює внутрішнє середовище клітини від зовнішнього, виконуючи захисну функцію;

- регулює обмін речовин між внутрішнім і зовнішнім середовищем клітини; має вибіркову проникливість.

- сприймає хімічні, електричні, термічні та інші подразнення.

На поверхні мембрани містяться спеціальні білки, здатні реагувати на ці подразнення-рецептори.

Цитоплазма-в'язка, напів рідка речовина, що на 90% скадається з води, в якій містяться не органічні та органічні молекули, а також органенели.

Органели-це постійно діючі структурні елементи клітини: ендоплазматична

сітка-це розгалужена система мембранних канальців, трубочок, видовжених пухерців і сплющених мішечків., виконує функцію основи(скелета) клітини. Рибосоми - утворення, що беруть участь у синтезі білків.

Мітохондрії-дрібні об'ємні двошарові паличкоподібні багатоскладові структури. Виконує надзвичайно важливу функцію дихання клітини, тобто засвоєння нею кисню, потрібного для клітинних хімічних реакцій.

Комплекс Гольджі - зберігаються і виробляються різні секрети(ферменти або гормони); внутрішньоклітинний транспорт поживних речовин. Лізосоми - невеличкі тільця, що містять ферменти, здатні розщеплювати органічні речовини, бактерії. Клітинний центр, ще називають-центросома, бо він іноді займає геометрічний центр клітини. Ядро-обов'язкова і найбільша за розмірами складова клітини. Функції: 1) центр управління всьома процесами, що проходять у клітині.2) зберігає і передає під час поділу спадкову інформацію дочірнім клітинам.