поток энергии и вещ-ва
.pdfОрганизация потоков вещества и эннееррггииииввккллееттккее
nОсновные положения клеточной теории oПрокариотические и эукариотические клетки
pСтроение, свойства и функции плазматической мембраны qСпособы поступления веществ в клетку
rОрганизация потока вещества в клетке sОрганизация потока энергии в клетке
1
cСовременное состояние клеточной теории:
1.Клетка - основная структурно-функциональная и генетическая единица живых организмов, наименьшая единица живого.
2.Клетки всех организмов принципиально 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 по выполнению разных функций и образуют ткани.
5.В основе размножения, роста, развития и регенерации организмов лежит деление, рост и дифференцировка клеток.
6.Клетка - открытая система, существующая в тесной взаимосвязи с окружающей средой, через нее постоянно проходит поток вещества, энергии и информации.
2
dВозникновение клеточной организации
1 этап: прокариотические гетеротрофные анаэробные клетки
(3,5 млрд. лет).
2этап: прокариотические автотрофные анаэробные клетки.
3этап: прокариотические автотрофные аэробные клетки.
4этап: эукариотические авто- и гетеротрофные аэробные
клетки (1,5 млрд. лет).
Гипотезы происхождения эукариот:
1. Симбиоза: симбионты клетка-хозяин – анаэробный прокариот
+
аэробный прокариот.
2. Инвагинационная: исходная клетка - аэробный прокариот.
3
Аэробный
автотрофный
прокариот
|
|
|
Аэробный |
|
|||
|
|
|
гетеротрофный |
|
|||
|
|
|
прокариот |
|
|||
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
Анаэробный |
|
|
|
|
Аэробный |
||
прокариот |
|
|
|
|
прокариот |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Симбиотическая |
|
Инвагинационная |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
4
Признак |
Прокариоты |
Эукариоты |
||
Размеры |
1-10 мкм |
|
10-100 мкм |
|
Метаболизм |
Анаэробный или аэробный |
Аэробный за редким исключе- |
||
|
|
|
|
нием (паразитические черви) |
Ядро |
Нет |
|
|
Есть |
ДНК |
Нуклеоид (кольцевая мо- |
Линейные молекулы в сово- |
||
|
лекула не связанная с бел- |
купности с белками-гистонами |
||
|
ками-гистонами) |
|
образуют хромосомы |
|
Транскрипция |
Происходит в цитоплазме. |
Происходит в ядре. Генетиче- |
||
|
До 80 % генов считывается |
ская информация (диплоидный |
||
|
одновременно. |
Все гены |
набор) считывается по частям, |
|
|
присутствуют |
в |
единст- |
с разных генов, в разных типах |
|
венном экземпляре |
клеток и в разное время |
||
Цитоскелет |
Нет |
|
|
Есть |
Мембранные |
Отсутствуют, их |
функцию |
ЭПС, КГ, митохондрии, лизо- |
|
органоиды |
выполняют мезосомы |
сомы |
||
Немембранные |
Рибосомы 70 s |
|
|
Рибосомы 80 s (в митохонд- |
органоиды |
|
|
|
риях 70 s) |
Деление |
Бинарное (деление надвое) |
Митоз (мейоз), амитоз |
||
Представители |
Бактерии, цианобактерии, |
Растения, грибы, животные |
||
|
микоплазма |
|
|
|
|
|
|
|
5 |
Микоплазма |
|
Бактерия |
|
|
|
Растительная Животная клетка клетка
6
eОболочка клетки образована:
•надмембранный компонент (гликокаликс – гликолипиды и глико-
протеины или клеточная стенка - целлюлоза);
•плазмалемма (элементарная биологическая мембрана);
•подмембранный опорно-сократительный комплекс гиало-
плазмы – совокупность микротрубочек цитоскелета, присоединенных к
мембране.
Основным компонентом оболочки является мембрана. При помощи электронного микроскопа установлено: толщина мембраны 6 - 10 нм, состоит из трех слоев (два темных и один светлый), в мембране имеются поры (диаметр 0,3-0,8 нм).
В 1943 г. Даниэлль и Даусон предложили "бутербродную" модель строения мембраны, основу которой составляет билипидный слой (два ряда липидных молекул, расположенные гидрофобными концами внутрь мембраны, а гидрофильными концами - наружу). Поверх билипидного слоя расположены 2 сплошных слоя белка.
7
В 1972 г. Сингер и Николсон предложили "жидкостно-мозаичную" модель. Основу модели также составляет билипидный слой, находящийся в жидкой фазе. Белки не покрывают слои липидов сплошным слоем, а располагаются в нем как мозаика. 1 молекула белка приходится на 30-40 молекул липидов. Белки мембраны расположены по-разному: одни полностью пронизывают липидный бислой (интегральные), другие частично погружены в него (полуинтегральные), третьи расположены по периферии (периферические).
Такая модель мембраны, по сравнению с "бутербродной", термодинамически устойчива и объясняет ее свойства:
•пластичность (быстро восстанавливаются после повреждения, а также растягиваются и сжимаются при клеточных движениях),
•способность к самозамыканию (мембраны ограничивают ядра, митохондрии и пластиды, каналы ЭПС и стопки пузырьков комплекса Гольджи; образуют лизосомы, вакуоли растительных и грибных клеток, протистов),
8
•текучесть (молекулы липидов и белков не связаны между собой ковалентными связями, способны быстро перемещаться в плоскости мембраны, благодаря этому мембраны могут изменять свою конфигурацию),
•избирательная проницаемость (скоростью транспорта веществ различна: чем больше размер молекул, тем меньше скорость их прохождения). Это определяет плазматическую мембрану как осмотический барьер и объясняет различные механизмы транспорта веществ. Мах. проникающей способностью обладает вода и газы; медленнее проходят ионы.
В 2001 году предложен уточненный вариант жидкостно-мозаичной модели мембраны, где показана сложная структура белков и соотношение различных липидов, входящих в ее состав.
Функции плазмалеммы: барьерная и защитная (отделение клетки от внешней среды), межклеточные контакты, контролируемый транспорт, прием и передача сигналов, ферментативная, заякоривание цитоскелета. Цитоплазматические мембраны выполняют функции компартментализации, каталитическую, структурную, образования трансмембранного потенциала.
9
10