Лекция №2.
Тема: Клетка - структурная и функциональная единица живого. Поток вещества и энергии в клетке.
План.
1. Методы изучения клетки.
2. Клетка — элементарная структурно-функциональная единица живого.
3. Клеточная теория, основные этапы ее становления и современное состояние.
4. Доклеточные формы живого.
5. Прокариотические и эукариотические клетки.
6. Клетка как открытая система.
7. Поступление веществ в клетку. Транспортные белки.
8. Анаболическая и катаболическая системы клетки. Поток вещества и энергии в клетке.
Клетка представляет собой основную структурно-функциональную и генетическую единицу живого. В ней (ядро и цитоплазма) сосредоточена вся генетическая информация любого организма. Поэтому прежде, чем изучать непосредственно генетику, необходимо ознакомиться с основами строения и функционирования клетки.
Клеточная теория
В 1665 г. Р. Гук, рассматривая под микроскопом срез пробки дерева, обнаружил пустые ячейки, которые он назвал "клетками". Он видел только оболочки растительных клеток, и длительное время оболочка считалась основным структурным компонентом клетки. В 1825 г. Я. Пуркине описал протоплазму клеток, а в 1831 г. Р. Броун - ядро. В 1837 г. М. Шлейден пришёл к заключению, что растительные организмы состоят из клеток, и каждая клетка содержит ядро.
1.1. Используя накопившиеся к этому времени данные, Т. Шванн в 1839 г. сформулировал основные положения клеточной теории:
1) клетка является основной структурной единицей растений и животных;
2) процесс образования клеток обусловливает рост, развитие и дифференцировку организмов.
В 1858 г. Р. Вирхов - основоположник патологической анатомии - дополнил клеточную теорию важным положением, что клетка может происходить только от клетки (Omnis cellula e cellula) в результате её деления. Он установил, что в основе всех заболеваний лежат изменения структуры и функции клеток.
1.2. Современная клеточная теория включает следующие положения:
1) клетка - основная структурно-функциональная и генетическая единица живых организмов, наименьшая единица живого;
2) клетки всех одноклеточных и многоклеточных организмов сходны по строению, химическому составу и важнейшим проявлениям процессов жизнедеятельности;
3) каждая новая клетка образуется в результате деления исходной (материнской) клетки;
4) клетки многоклеточных организмов специализированы: они выполняют разные функции и образуют ткани;
5) клетка является открытой системой через которую проходят и преобразуются потоки вещества, энергии и информации
Строение и функции цитоплазматической мембраны
Клетка представляет собой открытую саморегулирующуюся систему, через которую постоянно идёт поток вещества, энергии и информации. Эти потоки принимает специальный аппарат клетки, в который входят:
1) надмембранный компонент – гликокаликс;
2) элементарная биологическая мембрана или их комплекс;
3) подмембранный опорно-сократительный комплекс гиалоплазмы;
4) анаболическая и катаболическая системы.
Основной компонент этого аппарата - элементарная мембрана.
Клетка содержит различные типы мембран, но принцип их строения одинаковый.
В 1972 году С. Сингером и Г. Николсоном была предложена жидкостно-мозаичная модель строения элементарной мембраны. Согласно этой модели ее основу также составляет билипидный слой, но белки по отношению к этому слою располагаются по-разному. Часть белковых молекул лежит на поверхности липидных слоев (периферические белки), часть пронизывает один слой липидов (полуинтегральные белки), а часть пронизывает оба слоя липидов (интегральные белки). Липидный слой находится в жидкой фазе ("липидное море"). На наружной поверхности мембран имеется рецепторный аппарат - гликокаликс, образованный разветвлёнными молекулами гликопротеинов, "узнающий" определённые вещества и структуры.
2.3. Свойства мембран: 1) пластичность, 2) полупроницаемость, 3) способность самозамыкаться.
2.4. Функции мембран: 1) структурная - мембрана как структурный компонент входит в состав большинства органоидов (мембранный принцип структуры органоидов); 2) барьерная и регуляторная - поддерживает постоянство химического состава и регулирует все обменные процессы (реакции обмена веществ протекают на мембранах); 3) защитная; 4) рецепторная.
