Загальна характеристика клітини

1

1. Загальна характеристика клітини.

Клітина як елементарна жива система лежить в основі будови і розвитку живих організмів. Клітина - найменша одиниця організму, межа його подільності, що наділена життям і всіма головними властивостями цілого організму.

Клітини відрізняються одна від одної розміром, формою, походженням, особливостями організації і ункціями.

За формою розрізняють циліндричні, призматичні, кубічні (в епітеліальних тканинах), кулясті, видовжені, веретено- і дисковидні, зірчасті.

За розміром найчастіше трапляються клітини 10-100 мкм, рідше - 1-10 мм (клітини м'якуша кавуна, цитрусових, залозисті клітини деяких молюсків) і дуже рідко - до 10-20 см (гігантські яйцеклітини птахів - гусей, гаг, пінгвінів, страусів).

Кількість клітин у різних багатоклітинних організмів неоднакова. Так, у примітивних безхребетних вона дорівнює 102-104, у високоорганізованих хребетних - 1015-1017, у крові людини нараховується 1012-2012 еритроцитів.

Середня маса клітини становить 10-8-10-9г.

Незважаючи на різноманітність, усі клітини характеризуються багатьма спільними ознаками. Для них характерна наявність двох систем, що забезпечують життєдіяльність клітини:

- система, зв'язана з розмноженням, ростом і розвитком клітини, що включає структури, які забезпечують редуплікацію ДНК, синтез РНК і білка;

- система енергозабезпечення процесів синтезу речовин та інших видів фізіологічної роботи клітини.

Живі клітини мають здатність поглинати з оточуючого середовища воду, поживні речовини і реагувати на зовнішні подразники адаптивними змінами своїх структур і процесів життєдіяльності.

Клітини характеризуються й іншими спільними функціональними особливостями, серед яких на перший план виступає єдність хімічних процесів: дихання, використання та перетворення енергії, синтез специфічних молекул (нуклеїнові кислоти, білки, ферменти та ін.).

2-3. Особливості будови клітин прокаріот і еукаріот.

Існує дві ступені організації клітини: прокаріотична клітина - не має ядра (у прокаріотів - бактерій і синьо-зелених водоростей) і еукаріотична клітина - має ядро (в усіх інших одно- і багатоклітинних організмів).

Це табличка, перша колонка прокарыоти а друга еукарыоти.якось розберешся)))))))))

Характерні ознаки клітин прокаріот і еукаріотОзнаки              Прокаріоти              Еукаріоти

                            рослини              тварини

1Розміри клітин              Діаметр у середньому складає 0,5-5 мкм,              Діаметр зазвичай складає до 40 мкм;

2об'єм клітини у 1000-10.000 більше, ніж у прокаріот

3Форма              Одноклітинні,              Одноклітинні і багатоклітинні

4Генетичний матеріал              Кільцева ДНК знаходиться в цитоплазмі і нічим не захищена. Ядра немає, хромосом і ядерця також(прокаріоти)               Є оформлене ядро, в якому лінійні молекули ДНК зв'язані з білками і РНК і утворюють хромосоми. Всередині ядра знаходиться ядерце(еукаріоти)

5Де відбувається синтез білка              В 70S-рибосомах. Ендоплазматичної сітки немає. (Синтез білка характеризується чутливістю до антибіотиків; наприклад, розвиток прокаріот гальмується стрептоміцином.)(прокарі)              У 80S-рибосомах (більш великих, порівняно з прокаріот, рибосомами). Рибосоми можуть бути прикріплені до ендоплазматичної сітки(еук)

6Клітинні стінки              Жорсткі (містять полісахариди і амінокислоти). Основний компонент - муреїн. Деякі над клітинною стінкою мають слизову капсулу              Основний структурний полісахарид – целлюлоза(про)              Як такої клітинної стінки немає, але є поверхневий шар над плазматичною мембраною, який складається з білків, зв'язаних з вуглеводами і, частково, зі сполук ліпідів з вуглеводами і називається глікокалікс(еук)

7Джгутики              Прості (мікротрубочки відсутні). Діаметр ≈ 20 нм(про)              Складні з розташуванням мікротрубочок. Діаметр ≈200 нм(еук)

8Органели              Мало. Жодна з них не має оболонки (подвійної мембрани). Внутрішні мембрани зустрічаються рідко, але якщо вони є, то на них проходять процеси дихання і фотосинтезу(про)              Органел багато. Деякі оточені подвійною мембраною (ядро, мітохондрії, хлоропласти у рослинних клітинах). Велика кількість органел оточена однією мембраною (апарат Гольджі, лізосоми, ендоплазматична сітка ...)(еук)

9Ендоплазматична сітка              Відсутня              Є             

10Клітинний центр              Немає              Є (у більшості)             

11Мітохондрії              Відсутні              Є             

12Апарат Гольджі              Немає              Є             

13Лізосоми              Немає              Є             

14Пластиди              Відсутні              Є             

15Вакуолі              Немає (за винятком газових вакуолей у мешканців водойм або капілярів грунту)(про)              Є(еук)             

16Поділ клітин              Амітоз (прямий поділ)(про)              Мітоз (непрямий)              Мітоз (непрямий)(еук)

17Дихання              Якщо є аеробне дихання, то цей процес відбувається в дихальних (цитоплазматичних) мембранах, а спеціальної органели для даного процесу немає(про)              Аеробне дихання відбувається в мітохондріях(еук)

18Фотосинтез              Хлоропласти відсутні. А якщо даний процес є, то він відбувається на фосинтетичних мембранах              (про)Процес фотосинтезу відбувається в хлоропластах, які містять спеціальні мембрани, які зазвичай укладені в ламели або грани(еук)

19Фіксація азоту              Деякі прокаріоти здатні до фіксації азоту              (про)Не здатні до фіксації азоту(еук)

Таким чином, можна зробити висновок, що всі клітини складаються з поверхневого апарату і цитоплазми, в якій розташовані певні органели та включення. Залежно від особливостей будови клітин всі організми поділяють на два надцарства - Еукаріоти і Прокаріоти. Всі типи прокаріотів (як видно з таблиці) не мають ядра і багатьох органел, притаманних клітинам еукаріотів.

2

Хімічний склад мікроорганізмів

Під фізіологією мікроорганізмів розуміють хімічний склад мікробної клітини і різні процеси, пов'язані з її життєдіяльністю.

Мікробні клітини майже цілком складаються з води (біля 80 %). Лише 20 % вмісту клітини припадає на сухі речовини. Якщо їх прийняти за 100 %, то хімічний склад клітини буде такий: вуглецю - 46-50 %. кисню - 30, водню - 6-7, азоту - 7-14, мінеральних речовин - 2-14 %. До мінеральних речовин належать фосфор, калій, натрій, магній, сірка, кальцій, хлор, залізо, цинк, бор, хром та інші.

Усе необхідне клітина одержує разом з білками, жирами, вуглеводами та іншими речовинами, якими вона живиться.

Ферменти - специфічні білки, що присутні у всіх живих клітинах і виконують функції біологічних каталізаторів. Завдяки ним реалізується генетична інформація і здійснюються процеси обміну речовин і енергії в живих організмах. Ферменти бувають простими або складними білками; останні з білковими компонентами містять небілкову частину - кофермент.

Білки- високомолекулярні органічні сполуки із залишків амінокислот. Вони грають найважливішу роль у життєдіяльності клітин, вико­нуючи функції побудови, розвитку і обміну речовин, передавання спадкових ознак.

Гниття - процес розкладу білків (схему наведено вище) і білкових речовин з утворенням продуктів розкладу і неприємного запаху внаслідок життєдіяльності гнильних бактерій.

Практичне значення гниття може бути позитивним і негативним. Позитивним є те, що цей процес забезпечує кругообіг речовин у природі, а негативним - псування білкововмісних продуктів. Найбільш поширеними гнильними бактеріями є картопляна (Bacillus mesente-ricus) і сінна палички (Bacillus subtilis).

Вуглеводи - група органічних природних сполук загальної формули С„ (ІЬО),„. Розрізняють прості вуглеводи - моносахариди, або сахари (глюкоза, фруктоза), і складні - полісахариди, які поділяють на низькомолекулярні - дисахариди (сахароза, лактоза) і високомолекулярні (крохмаль, клітковина).

Вуглеводи вважаються енергетичним матеріалом. Завдяки їм у клітині здійснюються процеси утворення і перетворення енергії.

Жири - органічні сполуки, складні ефіри гліцерину й жирних кислот, природні продукти рослинного або тваринного походження. їх застосовують у медицині (риб'ячий жир, рицинова й хаульмугрова олії, масло-какао тощо), у техніці (ворвань, лляна, конопляна, бавов­няна олії), у виробництві мила і гліцерину.

Жири - це так звані резервні (запасні) речовини. Жири - важливе джерело енергії організму.

Мінеральні речовини потрібні в невеликій кількості, але за їх відсутності виникають різні зміни в життєдіяльності клітин. їх умовно можна поділити на структурні, метаболічні та каталітичні. За участю мінеральних елементів забезпечується ряд життєво важливих процесів. Це стосується насамперед підтримання певних фізико-хімічних констант - осмотичного тиску, кислотно-лужної рівноваги, процесів збудження та гальмування, каталітичної активності ферментів тощо.

3

   Біотехнологія – це сукупність промислових методів,  які  застосовують

для  виробництва  різних  речовин   із   використанням   живих   організмів,

біологічних процесів чи явищ. Сам термін “біотехнологія”  з’явився  в  70-их

роках XX ст. (біос –  життя,  технос  –  мистецтво,  майстерність,  логос  –

слово, вчення) хоча біотехнологічні принципи людина розробила  уже  давно  –

використання   життєдіяльності   мікроорганізмів   для   випікання    хліба,

виготовлення сиру та інших молочних продуктів, виноробства, пивоварення.

       Зараз технологія  біологічних  процесів  набирає  в  сучасному  світі

винятково  велике  значення.  Взаємодія  молекулярної  біології,   генетики,

генної інженерії, біохімії і мікробіології, хімії і  хімічної  технології  в

області проблем біотехнології веде до створення нових  біологічних  агентів,

вдосконалення керування біосинтезу тощо.

       Біотехнологію умовно поділяють на два розділи :

      1) традиційна  (куди  входить  технологічна  мікробіологія,  а  також

         технічна, біохімічна та інженерна ензимологія);

      2) нова (куди входять генетична та клітинна інженерія).

Останнім часом спостерігається тенденція повернення до усього натурального. Це стосується і продуктів харчування без штучних добавок. З таких продуктів можна виділити оздоровчий напій, що називають Комбуча або чайний квас. Основні мікроорганізми, що використовуються для його одержання – дріжджі та оцтовокислі бактерії, давно застосовуються народами усього світу для створення корисних для здоров'я напоїв бродіння і харчових продуктів.

Симбіоз бактерій і дріжджів має місце у чайному грибі, що називають Комбуча. Гриб являє собою желатиноподібну жорстку тканину у формі плоского диску. Сусло, в якому його культивують, готується з води, настою чаю і цукру. У процесі життєдіяльності чайний гриб збільшує біомасу (товщає).

У процесі бродіння відбуваються складні біохімічні перетворення. Цукор зброджується мікроорганізмами чайного гриба з утворенням біологічно активних речовин, зокрема глюкуронової кислоти, молочної кислоти, вітамінів, амінокислот та інших речовин. Тому чайний гриб можна назвати біохімічною фабрикою.

На відміну від синтетичних ліків, активні речовини Комбучи можуть відновлювати нормальний стан багатьох органів людського організму на клітинному рівні без будь-яких побічних ефектів.

Існуючі факти показують позитивні результати впливу гриба при подагрі, ревматизмі, артриті та ін. Це можна пояснити тим, що токсини, які накопичуються в організмі, з'єднуються з глюкуроновою кислотою напою і виводяться через нирки із сечею.

Глюкуронова кислота здатна не тільки до детоксикації організму, але й поліпшувати загальний стан здоров'я та інтенсифікувати окислення метаболітів.

              2 ПЕРСПЕКТИВНІ НАПРЯМКИ ТРАДИЦІЙНОЇ БІОТЕХНОЛОГІЇ

       2.1 Ферментація в біотехнології

       Традиційна біотехнологія заснована  на  ферментації.  За  останні  30

років виник ряд  нових  виробництв,  що  базуються  на  використанні  різних

міцеліальних грибів, дріжджів,  бактерій,  рідше  водоростей.  За  допомогою

мікроорганізмів   отримують   такі   лікарські   препарати   як    кортизон,

гідрокортизон і деякі інші, які відносяться до групи стероїдів.

       Мікроорганізми використовують  для  отримання  деяких  нуклеотидів  і

цитохромів. Вони є продуцентами вітамінів В2 і В12, які  використовують  для

синтезу  бета-каротину.  Широко  використовують  полісахариди,  отримані   в

значній кількості завдяки ряду мікроорганізмів. Їх застосовують в  медицині,

наприклад, як замінник плазми крові –  декстран,  в  харчовій,  текстильній,

парфумерній промисловості  і  для  збільшення  добутку  нафти.  Розширюється

можливість масового виробництва на застосуванні  вірусних  та  бактеріальних

препаратів для профілактики захворювань сільськогосподарських тварин.

       Також мікроорганізми використовують  в  хлібопеченні,  для  отримання

оцту, молочнокислих продуктів,  етанолу,  гліцерину,  ацетону,  бутанолу  та

ряду органічних кислот.

       Одним з найбільш перспективних напрямків традиційної біотехнології  є

використання  мікроорганізмів  як  один  з  засобів   захисту   рослин   від

шкідників.

       2.2 Засоби захисту рослин

       Розвиток цього напрямку зумовлюється багатьма  вадами  пестицидів  та

інших засобів захисту рослин.

       По-перше, абсолютна  більшість  пестицидів  є  сильними  біологічними

активними речовинами і негативно впливають на рослини. Це може виразитись  в

погіршенні росту, розвитку і загального стану рослини.

       По-друге,  дуже  часте  використання  пестицидів  може  знищити   всю

мікрофлору, в першу корисну, так як вона є дуже чутливою до пестицидів.  Цим

порушуються  нормальні  мікробіологічні  процеси  в  грунті,  в  тому  числі