Прокариотические и эукариотические клетки

Клеточная теория

Предпосылками создания клеточной теории служат появление микроскопа и работ многих ученых.

-Роберт Гук- первый изучил срез пробки дерева и ввел понятие клетка

-Леванчук, Грю, Мальпил- изучали по микроскопом строение растительных, животных и насекомых клеток.

-Браун- изучил и описал подробно ядро клетки

-Пуркине- ввел понятие протоплазма, изучил включение клетки

Немецкий ботаник Шлейден и немецкий биолог Шванн в совместном труде впервые предложили положение клеточной теории:

+ Клетка- главная структурная единица всего живого

+ Если в каком либо образовании под микроскопом можно увидеть ядро, значит это клетка

+ Процесс образования новых клеток обусловлен ростом, развитием и диференцировкой клеток.

Первые этапы формирования и развития клеточной теории:

 

I. Зарождение, понятие о клетке.

1. В 1665 г Роберт Гук рассмотрел срез пробки, ввел термин клетка

2. В 1680г Леванчук впервые рассмотрел одноклеточные организмы

II. Зарождение клеточной теории

1. В 1838 г Шванн и Шлейден объеденили знания о клетке и сформировали основные положения клеточной теории

III. Развитие клеточной теории

1. В 1858г Вирхов утверждал, что каждая новая клетка происходит только от клетки в результате деления.

2. В 1858г Бэ установил, что все организмы начинают свое развитие с одной клетки

 

Современные положения клеточной теории:

1.Клетка- универсальная структурная и функциональная единица живого.

2. Клетки всех организмов схожи по химическому составу, строению и основным проявлением обмена веществ

3. Клетки образуются только при делении предшествующих клеток

4. Клетки способны к самостоятельной жизнедеятельности, но в многоклеточных организмах их работа скоординирована и они существуют как целостный организм.

 

Общие признаки растительной и животной клетки:

1. Единство химического состава.

2. Единство структурных систем(ядро, цитоплазма)

3.Универсальное мембранное строение

4.Сходство процессов деления

5.Сходство процессов обмена веществ

6. Сходство процессов наследования генетического кода

 

Неорганические вещества

 

Важнейшим из неорганических веществ, входящих в состав клетки, является вода. Вода в клетке находится в двух формах: свободной и связанной. Свободная вода находится в межклеточных пространствах, сосудах, вакуолях, полостях органов. Она служит для переноса веществ из окружающей среды в клетку и наоборот. Связанная вода входит в состав некоторых клеточных структур, находясь между молекулами белка, мембранами, волокнами, и соединена с некоторыми белками.

Вода выполняет различные функции: сохранение объема, упругости клетки, растворение различных веществ. Вода является хорошим растворителем.

Благодаря полярности молекул и способности образовывать водородные связи вода легко растворяет ионные соединения (соли, кислоты, основания)

Минеральные вещества клетки.

Большая часть минеральных веществ клетки находится в виде солей, диссоциированных на ионы, либо в твердом состоянии.

В цитоплазме практически любой клетки имеются кристаллические включения, состоящие, из слаборастворимых солей кальция и фосфора.

Они используются для образования опорных структур клетки и организма: минерального вещества костной ткани(соли кальция и фосфора), раковин моллюсков (соли кальция), хитина (соли кальция)

 

Углеводы. Липиды.

 

Углеводы-это органические соединения состоящие из углерода,водорода, кислорода

Углеводы бывают с 1 молекулой и от 2 до 10 молекул и с 11 молекул

1 молекула от 2 до 10 молекул с 11 и более

(моносахариды) (олигосахариды) (полисахариды)

-глюкоза -сахароза -крахмал

-фруктоза -мальтоза -гликоген

-рибоза - лактоза -целлюлоза

-дезоксирибоза -хитин

 

Моносахариды- это простые углеводы для которых характерен сладкий вкус,хорошо растворимы в воде, легко кристализируются. В зависимости от количества молекул углерода все моносахариды делятся на:

3- триозы

4-тетрозы

5-пентозы и т д

 

олигосахариды- это углеводы, образующиеся в результате конденсаций нескольких молекул моносахарид от 2 до 10

 

Полисахариды -это углеводы которые образуются в результате реакции поликонденсаций множества молекул моносахарид. Не имеют сладкого вкуса не кристализируются плохо или вообще не расстворяются в воде

Функции углеводов:

 

1. Энергетическая (из 1 гр углевода получается 17.6 г кДж энергии)

2. структурная — целлюлоза образует клеточные стенки растений, Муреин образует стенки бактерий. Хитин клеточные стенки грибов и оболочка насекомых

3.Запасающая

4. Защитная- многие олигосахариды входят в состав слизи, которая защищает кишечник, трахеи, бронхи, и т д

 

ЛИПИДЫ — это особый класс органических соединений, которые не растворяются водой, а только органическими растворителями (Эфиры, бензол..) Бывают простыми и сложными Простые- представлены сложными эфирами высших жирных кислот и трехатомного спирта глицерина.

Сложные — содержащие в себе дополнительно другие органические или неорганические соединения.

Функции липидов:

1. Энергетическая(из 1 гр получается 38.9 кдж энергии)

2. Структурная (Фосфолипиды, гликолипиды участвуют в образовании клеточных мембран)

3. Запасающая(липиды запасаются у животных в виде жиров, у растений в виде масел)

4. Защитная (прослойка жира, жировые капсулы обеспечивают амортизацию внутренних органов, слой воска защищает от переизбытка влаги растениям гниения)

5.Теплоизоляционная(подкожный жир предотвращает утрату тепла)

6. Источник метаболической воды(из 1 кг получается 1.1 кг волы)

7. Каталитическая (многие липиды образуют жирорастворимые витамины А,Е,Д,К которые служат кофакторами ферментов.

8. Регуляторная (липиды образуют половые гормоны тестостерон и эстроген также глюкокортикоиды которые регулируют углеводный и белковый обмен.

 

Белки

 

Белки-это высоко молекулярные органические соединения, которые состоят из альфа аминокислот

Все аминокислоты делятся на заменимые т е могут синтезироваться организмом и незаменимые, которые не синтезируются организмом и должны поступать вместе с пищец

 

Строение аминокислот:

-карбоксильная группа

-аминогруппа

-радикалы

 

По строению разделяются на

+ Нейтральные- 1 карбоксильная и 1 аминогруппа

+ Кислые- 1 амино и 2 карбоксильные

+ Основные- более 1 аминогрупп

 

Пространственная организация молекул белка

+ Первичная структура представлена в виде полипептидной цепи, здесь существует только пептидная связь отвечает за свойства.

+ Вторичная структура представлена в виде упорядочно свергнувшейся полипептидной цепи в спирали

+ Третичная структура — это полипептидная цепь, которая укладывается в виде глобулы. Здесь появляется ионная связь и гидрофобные, взаимодействия имеет различные гормоны, антитела.

+ Четвертичная структура- это сложная структура белка, в видесоединенных между собой нескольких глобул это структура встречается редко, например белок гемоглобин.

 

Функции белков:

1.Строительная — белки учасвуют в образовании мембран клеток внеклеточных структур

2. Транспортная — белок гемоглобин переносит кислород, транспортные белки мембраны переносят различные вещества и ионы

3. Регуляторная- многие белки образуют гормоны (инсулин)

4.Защитная- белки антитела защищают организм от чужеродных белков, также белок орибрин защищает от кровотечения.

5.Двигательная- это сократительные белки актин и миозин, отвечают за сокращение мышц.

6. Запасающая- в организме животных белки не запасаются за исключением белка альбумина(в яйцах) и козеина(в молоке)

7. Энергетическая- из 1 гр белка получается 17,6 кдж энергии

8. Каталитическая-многие белки являются ферментами

 

Ферменты- это особый класс белков которые являются биологическими катализаторами.

Ферменты бывают простыми т е состоят только из белков и сложными, которые помимо белковой части включают в себя компоненты не белкового происхождения.

- Белковая часть фермента состоит из:

+ Активного центра, где ферменты соединяются с субтратой и образуется фермент субстратный комплекс.

+ Аллостерический центр- это участок фермента куда присоединяется кофактор для регуляции работы фермента

 

 

Нуклеиновые кислоты АТФ

 

Характеристика ДНК

 

1. Содержится в ядре, митохондриях и пластидах

ДНК- это биополимер мономером которого является дезоксирибонуклеотид

Он образован остатком фосфорной кислоты, пяти углеродным сахаром дизоксирибоза и азотистым основанием.

ДНК образовано двумя цепочками, закрученными между собой и вокруг воображаемой оси в виде спирали. Такую структуру в 1953 г предложили американский биолог Уотсон и английский физик Крик

 

Правило Чаоргаффа:

В любом фрагменте ДНК количество гуанина всегда ровно количеству цитазина, а тиамин равен аденину.

 

Характеристика РНК:

1. В основном РНК содержится в цитоплазме, состоит из 1 цепочки.

РНК- это биополимер, мономером которого является рибонуклеотид

Он образован остатком фосфорной кислоты, пяти углеродным сахаром рибоза и азотистым основанием.

Аденин=урацилу

Гуанин=цитозину

 

Виды РНК:

1. Информационные(матричные) -находятся в ядре, отвечает за хранение и перенос информации из ядра в цитоплазму.

2. Транспортное- находится в цитоплазме, отвечает за перенос веществ, энергии, информации между органоидами

3. Рибосомальные- находятся в рибосоме, основная функция синтез первичной структуры белка

 

Характеристика АТФ:

В клетке есть промежуточные и конечные продукты, к конечным продуктам относятся:

-аминокислоты

-гормоны

-витамины

-ферменты....

 

+ Аренозинтрифосфорная кислота-это основной источник энергии в клетке, образован остатком трех фосфорных кислот, пяти углеродным сахаром рибоза и азотистым основанием аденин

 

 

Строение клетки

Кле́тка — структурно-функциональная элементарная единица строения и жизнедеятельности всех организмов, обладающая собственным обменом веществ, способная к самостоятельному существованию, самовоспроизведению, либо является одноклеточным организмом

 

Клетки всех типов содержат три основных, неразрывно связанных между собой компонента:

структуры, образующие ее поверхность: наружная мембрана клетки, или клеточная оболочка, или цитоплазматическая мембрана;

цитоплазма с целым комплексом специализированных структур — органоидов

Мембранные

+ Одномембранные(Эндоплазматическая сеть ЭПС, лизосомы)

+Двумембранные (Ядро,митохондрии, пластиды, аппарат Гольджи(комплекс)

Немембранные

(рибосомы, клеточный центр)

ядро — отделено от цитоплазмы пористой мембраной и образовано ядерной оболочкой, ядрышком, ядерным соком и хромосомами.

 

-Митохондрии- имеют овальную или круглую форму, образованы двумя мембранами. Наружняя - гладкая, внутренняя-образует различные складки и выросты(кристы).Здесь образуется и хранится энергия.

-Эндоплазматическая сеть ЭПС -представлен канальцами, трубочками, цистернами, пузырьками, объединенные одной мембраной

+Гладкая(нет рибосом)

+Шероховатая(на мембране располагаются рибосомы)

Функции:

1.синтез и транспорт веществ

2.делит клетку на ячейки для различных биохимических процессов.

3. на гладкой ЭПС синтезируются углеводы, липиды и гормоны не белкового происхождения.

На шероховатой синтезируется белок

-Клеточный центр- представляет собой пустые цилиндры свободно плавающие в цитоплазме и объединяющиеся в различные стопки.

Функции:

1. формирование веретена деления и ресничек

-Рибосомы - наименьшие органоиды клеток, обраованные двумя суб единицами малой и большой.

Функция- синтез белка

-Комплекс Гольджи -представлен трубочками, цистернами, которые уплощены и объединены двойной мембраной. По краям распологаются пузырьки.

Функции:

1.Запас и хранение различных веществ

2. Формирование лизосом и вакуолей

3. В растительных клетках формируются клеточные стенки

 

-Лизосомы — бывают различных форм и размеров, в них запасаются органические растворы, перекись и т.д

Функции:

Гетеролизосомы, разрушают чужеродные вещества и продукты жизнедеятельности

Аутолизосомы разрушают клеточные структуры или саму клетку.

 

Пластиды -имеют двумембранную структуру и собственный генетический аппарат.

+ Хлоропласты-содержат хлорофилл. Это органоиды фотосинтеза(световая фаза)

Протекают на мембранах тилакоидов а темновая фаза в строме пластид.

+ Хромопласты -содержат красные, оранжевые и фиолетовые пигменты

Функция:

Окрашивание лепестков цветов и зрелых плодов. Окраска предназначена для привлечения насекомых, что опыляют растения и животных которые распространяют семена.

+ Лейкопласты -бесцветные, выполняющие в основном запасающие функции. Под воздействием яркого цвета лейкопласты начинают вырабатывать зеленый пигмент хлорофилл и становятся хлоропластами.

 

 

Прокариотические и эукариотические клетки

 

Среди живых организмов встречаются 2 типа организации клеток: прокариотические (доядерные) клетки и эукариотические (ядерные) клетки.

Строение эукариотической клетки

Клетка эукариот состоит из трех основных частей: ядра, цитоплазмы и клеточной стенки. К эукариотам относятся простейшие, беспозвоночные и позвоночные животные, высшие растения, грибы и водоросли (без сине-зеленых и прохлорофитовых). В клетках высших растений отсутствуют центриоли, они имеют жесткую клеточную стенку, плазмодесмы, вакуоль с клеточным соком, пластиды. В клетках водорослей, относящихся к разным таксонам, могут присутствовать или отсутствовать центриоли, клеточная стенка, пластиды и вакуоль с клеточным соком. Клетки грибов объединяют в себе некоторые признаки животных и растительных клеток. Как и клетки растений, они имеют жесткую клеточную стенку, но в ее состав входит хитин, как в наружном скелете у членистоногих. В клетках грибов отсутствуют пластиды, в обмене веществ у них присутствует мочевина, и запасают они не крахмал, а, как в клетках печени животных, гликоген.

Строение прокариотической клетки

Главная особенность этих клеток — это отсутствие морфологически выраженного ядра, но имеется зона, в которой расположена ДНК (нуклеоид). В цитоплазме расположены рибосомы, цитоплазматические мембраны, но у них отсутствует набор других органелл, имеющихся в клетках эукариот, таких, как эндоплазматический ретикулюм, аппарат Гольджи, лизосомы, митохондрии, пластиды, центриоли, микротрубочки. Снаружи содержимое клетки прокариот одето цитоплазматической мембраной, которая играет барьерную функцию между собственно цитоплазмой клетки и внешней средой. Поверх цитоплазматической мембраны расположена клеточная стенка (оболочка). В то же время клетки прокариот и эукариот имеют и общие черты строения:

— одеты цитоплазматической мембраной, функционирующей как система для активного транспортирования веществ из клетки в клетку;

— синтез белка идет на рибосомах;

— сходны процессы синтеза РНК и репликации ДНК;

— похожи биоэнергетические процессы.

Прокариотическое строение клеток имеют все бактерии, включая архебактерии и цианобактерии (сине-зеленые водоросли). Клетки прокариот могут отличаться друг от друга по строению клеточной стенки, складчатости цитоплазматических мембран, количеству и свойствам внутриклеточных вакуолей, количеством и структурой цитоплазматических выростов и т. д., но общий план строения остается постоянным.

 

Неклеточные формы жизни

Вирусы- неклеточные организмы, которые являются облегатными паразитами клеток. Все вирусы образованы белковой оболочкой, которую называют капсид и нуклеиновой кислотой (ДНК или РНК)

Бактериофаги- вирусы которые паразитируют на бактериях

строение:

сложное, они образованы головкой, где хранится нуклеиновая кислота. Головка присоединяется к стержню, который работает как шприц и имеет хвостовые нити. При помощи которых вирус прикрепляется к бактерии.

Размножение вирусов:

Вирус находит подходящую клетку прикрепляется к ней, впрыскивает свою нуклеиновую кислоту, а оболочка остается снаружи. Т к оболочка белковая, она расщепляется.

Нуклеиновая кислота вируса встраивается в центральное ДНК и с этого момента все процессы в клетке останавливаются. Начинается интенсивное образование новых вирусных нуклеиновых кислот

После чего эти нуклеиновые кислоты покрываются белковой оболочкой, которую тоже образует клетка. Готовые вирусные частицы покидают клетку при этом разрывая ее