Основные аспекты биологии

Уровни  организации жизни.

Молекулярный  уровень организации - это уровень  функционирования биологических макромолекул - биополимеров: нуклеиновых кислот, белков, полисахаридов, липидов. С этого  уровня начинаются процессы жизнедеятельности: обмен веществ, превращение энергии, передача наследственной информации. Этот уровень изучают: биохимия, молекулярная генетика, молекулярная биология, генетика, биофизика.

Клеточный уровень - это уровень клеток бактерий, цианобактерий, одноклеточных животных и водорослей, одноклеточных грибов, клеток многоклеточных организмов. Кле́тка—элементарная единица строения и жизнедеятельности всех живых организмов, обладающая собственным обменом веществ, способная к самостоятельному существованию, самовоспроизведению и развитию. Этот уровень изучают цитология, цитохимия, цитогенетика, микробиология.

Тканевый уровень  организации - это уровень, на котором  изучается строение и функционирование тканей. Исследуется этот уровень  гистологией.

Организменный уровень организации - это уровень  одноклеточных, колониальных и многоклеточных организмов. На этом уровне происходит декодирование и реализация генетической информации, формирование признаков, присущих особям данного вида. Этот уровень изучается анатомией и эмбриологией, физиологией, генетикой, палеонтологией.

Популяционно-видовой  уровень - это уровень совокупностей  особей - популяций и видов. Этот уровень изучается систематикой, экологией, генетикой популяций. На этом уровне изучаются генетические и экологические особенности популяций, элементарные эволюционные факторы и их влияние на генофонд.

Экосистемный  уровень организации - это уровень  микроэкосистем, макроэкосистем. На этом уровне изучаются типы питания, типы взаимоотношений организмов и популяций  в экосистеме, численность популяций, динамика численности популяций, плотность популяций, продуктивность экосистем, сукцессии. Этот уровень изучает экология.

Выделяют также  биосферный уровень организации  живой материи. Биосфера - это гигантская экосистема, занимающая часть географической оболочки Земли. В биосфере происходит круговорот веществ и химических элементов, а также превращение солнечной энергии.

 

Основные  положения совр.клет.теории

Включает следующие  положения:

1. Клетка –  элементарная единица живого: вне  клетки нет жизни. Все

организмы кроме вирусов состоят из клеток.

2. Клетка- единая  система, включающая множество  закономерно связанных

друг с другом элементов – органелл.

3. Клетки сходны, гомологичны по строению и  основным свойствам.

4. Клетки образуются  только путем деления материнской клетки.

5. Многоклеточный  организм – это новая система  из множества клеток,

интегрированных в ткани и органы.

6. Клетки многоклеточных  организмов ТОТИПОТЕНТНЫ, т.е. равнозначны

по генетической информации.

 

Теория  симбиотического происхождения  клетки

Симбиотическая   теория   происхождения   и  эволюции  клеток  основана   на   том что три  класса  органелл  - митохондрии , реснички  и  фотосинтезирующие  пластиды – произошли   от  свободно  живущих  бактерий , которые  в результате  симбиоза   были  в  определенной  последовательности   включены  в  состав  клеток  прокариот -  хозяев  .  Все  организмы,   состоящие  из клеток, могут быть  сгруппированы  в  пять   царств :  царство прокариот (куда  относятся  бактерии )  и  четыре  царства   эукариот. 

 

Клетка  открытая система

 Клетка —  открытая система, поскольку ее  существование возможно только  в условиях постоянного обмена  веществом и энергией с окружающей  средой. Жизнедеятельность клетки  обеспечивается процессами, образующими  три потока: информации, энергии веществ.

Благодаря наличию  потока информации клетка приобретает  структуру, отвечающую критериям живого, поддерживает ее во времени, передает в ряду поколений. В этом потоке участвуют  ядро, макромолекулы, переносящие информацию в цитоплазму, цитоплазматический аппарат транскрипции. Позже полипептиды, синтезированные на полисомах, приобретают третичную и четвертичную структуру, и используется в качестве катализаторов или структурных белков. Также функционируют геномы митохондрий, а в зеленых растениях — и хлоропластов.

Поток энергии  обеспечивается механизмами энергообеспечения  — брожением, дыханием. Дыхательный  обмен включает реакции расщепления  низкокалорийного органического «топлива»  в виде глюкозы, жирных кислот, аминокислот. Энергия АТФ в разнообразных процессах преобразуется в тот или иной вид работы — химическую, осмотическую, механическую, регуляторную. Анаэробный гликолиз — процесс бескилородного расщепления глюкозы. Фотосинтез — механизм преобразования энергии солнечного света в энергию химических связей органических веществ. Дыхательный обмен участвует в расщеплении и образовании углеводов, белков, жиров, нуклеиновых кислот.

У многих бактерий имеются жгутики и пили. Жгутики  не ограничены мембраной, имеют волнистую  форму и состоят из сферических субъединиц. Пили служат для прикрепления бактерий к субстрату и друг к другу. Спорообразование у бактерий — способ переживания неблагоприятных условий. Споры обладают высокой устойчивостью к радиации, экстремальным температурам, высушиванию и другим факторам, вызывающим гибель вегетативных клеток. Бактерии размножаются бесполым способом — делением «материнской клетки» надвое. Перед делением происходит репликация ДНК. Редко у бактерий наблюдается половой процесс, при котором происходит рекомбинация генетического материала.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Общий план строения эукариотической клетки

Цитоплазматическая  мембрана трехслойна: наружный и внутренний слои состоят из молекул белков, средний — из молекул липидов.

 Она ограничивает  цитоплазму от внешней среды, окружает все органоиды клетки и представляет собой универсальную биологическую структуру

Рибосомы встречаются  во всех типах клеток —Это округлые тельца, состоящие из РНК и белков почти в равном соотношении. В  них осуществляется синтез белков.

 Комплекс  Гольджи. В мембранные трубки  комплекса Гольджи из канальцев  эндоплазматической сети поступают  продукты секреции клетки, где  они химически перестраиваются,  уплотняются, а затем переходят  в цитоплазму и либо используются  самой клеткой, либо выводятся из нее.

Митохондрии —  небольшие тельца палочковидной  формы, ограниченные двумя мембранами. От внутренней мембраны митохондрии  отходят многочисленные складки  — кристы, на их стенках располагаются  разнообразные ферменты, с помощью  которых осуществляется синтез высокоэнергетического вещества  АТФ.

Лизосомы - мелкие овальные образования, ограниченные мембраной  и рассеянные по всей цитоплазме. Они  возникают в расширениях эндоплазматической сети и в комплексе Гольджи. В  обычных" условиях лизосомы переваривают частицы, попадающие в клетку путем фагоцитоза, и органоиды отмирающих клеток.

Пластиды есть только в растительных клетках и  встречаются, у большинства зеленых  растений. В пластидах синтезируются  и накапливаются органические вещества.

Клеточный центр играет важную роль при делении, клетки и состоит из двух центриолей.

У многих растительных и животных клеток имеются органоиды  специального назначения: реснички, выполняющие функцию движения, жгутики.

 Включения  - временные элементы, возникающие в клетке на определенной стадии ее жизнедеятельности в результате синтетической функции. Они либо используются, либо выводятся из клетки.

 Вакуоли  — это полости, ограниченные  мембраной; хорошо выражены в  клетках растений и имеются  у простейших.

Цитоскелет. Одной из отличительных особенностей эукариотической клетки является развитие в ее цитоплазме скелетных образований в виде микротрубочек и пучков белковых волокон.

 Ядро клетки  играет основную роль в ее  жизнедеятельности, с его удалением  клетка прекращает свои функции и гибнет. Функции ядра состоят в регуляции всех жизненных отправлений клетки, которую оно осуществляет при помощи ДНК и РНК-материальных носителей наследственной информации.

 Кариоплазма  — жидкая фаза ядра, в которой  в растворенном виде находятся продукты жизнедеятельности ядерных структур.

 Ядрышко  — обособленная, наиболее плотная  часть ядра.В состав ядрышка  входят сложные белки и РНК  фосфаты калия, магния, кальция,  железа, цинка, а также рибосомы. Ядрышко исчезает перед началом  деления клетки и вновь формируется в последней фазе деления.

 

Строение  и функции цитоплазматической мембраны

Основу плазмалеммы  составляет слой липидов, имеющий два  ряда молекул. Эти молекулы располагаются в определенном порядке. Их гидрофильные концы одного слоя направлены в сторону водной среды — в цитоплазму клетки, а другого слоя — в сторону межклеточного вещества или водной среды.

Выделяют периферические белки и интегральные. Функции мембранных белков: рецепторная, ферментативная и транспортная.

Молекулы белков мозаично встроены в слой липидов. С внешней стороны животной клетки к липидам и молекулам белков плазмалеммы присоединяются молекулы полисахаридов, образуя гликолипиды и гликопротеины. Эта совокупность формирует слой гликокаликса. С ним связана рецепторная функция плазмалеммы; также в нем могут накапливаться различные вещества, используемые клеткой.

Важнейшая функция  мембраны: способствует компартментации, отличающиеся деталями химического  или ферментного состава. Компартментация  способствует пространственному разделению процессов, протекающих в клетке.

Другие функции:

1) барьерная  (отграничение внутреннего содержимого  клетки);

2) структурная (придание  определенной формы клеткам в  соответствии с выполняемыми  функциями);

3) защитная (за счет избирательной  проницаемости, рецепции и антигенности мембраны);

4) регуляторная.  Путем фагоцитоза поглощаются целые клетки или крупные частицы. При пиноцитозе происходит поглощение мелких частиц или капелек жидкого вещества. Экзоцитоз - с его помощью могут выводиться непереваренные остатки пищи у простейших либо образованные в секреторной клетке биологически активные вещества.

6) рецепторная. Существуют неспецифические рецепторы, которые воспринимают несколько и специфические, которые воспринимают только один раздражител

 

строение  ядра клетки и функции его основных компонентов

Ядро клетки - главный центр с генетической информацией, так как в нем  находятся хромосомы, содержащие наследственные признаки, закодированные в форме  ДНК.

Ядро состоит  из:

нуклеоплазмы;

хромосом (хроматина);

ядрышек;

ядерной оболочки

Клеточные ядра образуются только из ядер. Репликация ДНК, т. е. удвоение генетической информации, гарантирует идентичность ядер, несмотря на всю сложность их деления.

Главные функции  клеточного ядра следующие:

хранение информации;

передача информации в цитоплазму с помощью транскрипции, т. е. синтеза переносящей информацию и-РНК;

передача информации дочерним клеткам при репликации - делении клеток и ядер.

Нуклеоплазма - вещество, образующее клеточное ядро коллоидный раствор белков, окружающих хроматин и ядрышко

Хроматин

Хроматином  называют молекулы хромосомной ДНК  в комплексе со специфическими белками, необходимыми для осуществления  этих процессов. Основную массу составляют гистоны. Из этих белков построены нуклеосомы, структуры на которые намотаны нити молекул ДНК. Нуклеосомы располагаются довольно регулярно, так что образующаяся структура напоминает бусы. Нуклеосома состоит из белков четырех типов: H2A, H2B, H3 и H4. Гистон H1, более крупный чем другие гистоны, связывается с ДНК в месте ее входа на нуклеосому. Нуклеосома вместе с H1 называется хроматосомой. Нить ДНК с нуклеосомами образует нерегулярную соленоид.

Ядерная оболочка, ядерная ламина и ядерные поры (кариолемма)

От цитоплазмы ядро отделено ядерной оболочкой. Полость ядерной оболочки называется люменом. Внутренняя поверхность ядерной оболочки подстилается ядерной ламиной. Ламины прикрепляются к внутренней мембране ядерной оболочки при помощи заякоренных в ней трансмембранных белков — рецепторов ламинов. В некоторых местах внутренняя и внешняя мембраны ядерной оболочки сливаются и образуют так называемые ядерные поры, через которые происходит материальный обмен между ядром и цитоплазмой.

 Ядрышко

Ядрышко находится  внутри ядра, и не имеет собственной  мембранной оболочки, однако хорошо различимо под световым и электронным микроскопом. Основной функцией ядрышка является синтез рибосом. В геноме клетки имеются специальные участки, так называемые ядрышковые организаторы, содержащие гены рибосомной РНК, вокруг которых и формируются ядрышки. В ядрышке происходит синтез рРНК и РНК полимеразой I, ее созревание, сборка рибосомных субчастиц. В ядрышке локализуются белки, принимающие участие в этих процессах. Некоторые из этих белков имеют специальную последовательность.

Под электронным микроскопом в ядрышке выделяют несколько субкомпартментов. Так называемые Фибриллярные центры окружены участками плотного фибриллярного компонента, где и происходит синтез рРНК. Снаружи от плотного фибриллярного компонента расположен гранулярный компонент, представляющий собой скопление созревающих рибосомных субчастиц.

 

Цитоплазма  строение и функции органелл

Цитоплазма  — обязательная часть клетки, заключенная  между плазматической мембраной  и ядром; подразделяется на гиалоплазму, органоиды и включения. Характерная особенность цитоплазмы эукариотической клетки — постоянное движение. Если движение цитоплазмы прекращается, клетка погибает, так как, только находясь в постоянном движении, она может выполнять свои функции.