Поток информации, энергии и вещества в клетке

Информация – это сообщение (сигнал) переданный каким либо путём от одного объекта к другому. В живых системах информация чаще всего передаётся физико-химическим путём, а её носителями являются активные химические соединения, имеющие общее название – биологически активные вещества (БАВ).

Поток информации живых организмах состоит из множества передающих систем, которые располагаются в различных отделах клетки и организма. Они, как правило, представлены различными носителями, существующими как отдельно друг от друга, так и взаимодействующими друг с другом.

Виды потоков информации

1. Транскрипционно-трансляционная система (ТТС) передачи информации. Этот поток имеет ещё одно название – экспрессия генов.

2. Регуляторные или сигнал-трансдукторные системы (СТС) передачи информации (трансдукция означает «преобразование»).

Транскрипционно-трансляционная система или экспрессия гена

Эта многокомпонентная система обеспечивает передачу наследственной информации из ядра в цитоплазму.

В ней различают два компонента:

‒ структуры (молекулы и органоиды) – носители информации

‒ механизмы – совокупность процессов обеспечивающих перенос информации с одного носителя на другой.

К обслуживающим структурам относятся:

‒ ядерный рецептор (регуляторная зона)

‒ ген (структурный ген)

‒ про-иРНК

‒ иРНК

‒ рибосома

‒ полипептид

‒ полноценный белок

К процессам относятся:

‒ регуляция активности гена

‒ транскрипция гена

‒ процессинг РНК (совокупность процессов в клетках эукариот, которые приводят к превращению первичного транскрипта в зрелую РНК)

‒ трансляция

‒ фолдинг белка (процесс спонтанного сворачивания полипептидной цепи в уникальную нативную пространственную структуру)

‒ изменение метаболизма клетки (однако не все учёные включают в экспрессию генов регуляцию активности гена, фолдинг и изменение метаболизма).

В медицинском аспекте функционирование ТТС в организме человека можно рассматривать с двух позиций. Во-первых, эта система принимает активное участие в поддержании постоянства внутренней среды организма путём регуляции соответствующих метаболических процессов. И, во-вторых, повреждения любых звеньев этой системы может быть причиной развития патологии.

Сигнал-трансдукторные системы (СТС)

Восприятие, преобразование, усиление и передачу сигнала внутрь клетки и затем внутрь её органелл осуществляют сигнал-трансдукторные системы (СТС).

В качестве первичного сигнала на этом уровне выступают гормоны, нейромедиаторы, биогенные амины, специализированные активные белки и другие соединения, играющие важную роль в поддержании различных биохимических параметров организма в пределах физиологической нормы.

В зависимости от способности растворяться в воде и жирах различают два основных механизма трансдукции (перехода) первичного сигнала в клетку – гидрофобные сигнальные молекулы, проникающие через плазматическую мембрану в цитоплазму клетки и затем в ядро без изменений. Гидрофильные не проникают через плазматическую мембрану, а активируют в мембране процессы, которые приводят к образованию второй сигнальной молекулу, которая попадает в цитоплазму и включает каскад вполне определённых реакций формирующих конечный клеточный ответ.

15. Закономерно­сти существования клетки во времени. Жизненный цикл клетки, его ва­рианты. Основное содержание и значение периодов жизненного цикла клетки.

Жизненный цикл клетки

Клеточный цикл — это период существования клетки от момента ее образования путем деления материнской клетки до собственного деления или смерти.

Важным компонентом клеточного цикла является митотический (пролиферативный) цикл — комплекс взаимосвязанных и согласованных во времени событий, происходящих в процессе подготовки клетки к делению и на протяжении самого деления. Кроме того, в жизненный цикл включается период выполнения клеткой многоклеточного организма специфических функций, а также периоды покоя.

Продолжительность митотического цикла для большинства клеток составляет от 10 до 50 ч. Длительность цикла регулируется путем изменения продолжительности всех его периодов.

Биологическое значение митотического цикла состоит в том, что он обеспечивает преемственность хромосом в ряду клеточных поколений, образование клеток, равноценных по объему и содержанию наследственной информации. Таким образом, цикл является всеобщим механизмом воспроизведения клеточной организации эукариотического типа в индивидуальном развитии.

Главные события митотического цикла заключаются в редупликации (самоудвоении) наследственного материала материнской клетки и в равномерном распределении этого материала между дочерними клетками.

Хромосомы во взаимодействии с внехромосомными механизмами обеспечивают: а) хранение генетической информации, б) использование этой информации для создания и поддержания клеточной организации, в) регуляцию считывания наследственной информации, г) удвоение (самокопирование) генетического материала, д) передачу его от материнской клетки дочерним клеткам.