Основные положения современной клеточной теории. Типы клеточной организации.

Создание и основные положения клеточной теорииКлеточная теория — важнейшее биологическое обобщение, согласнокоторому все живые организмы состоят из клеток. Изучение клеток сталовозможным после изобретения микроскопа. Впервые клеточное строение урастений (срез пробки) обнаружил английский ученый, физик Р. Гук, он жепредложил термин «клетка» (1665 г.). Голландский ученый Антони ванЛевенгук впервые описал эритроциты позвоночных, сперматозоиды,разнообразные микроструктуры растительных и животных клеток,различные одноклеточные организмы, в том числе бактерии и пр.В 1831 г. англичанин Р. Броун обнаружил в клетках ядро. В 1838 г. немецкийботаник М. Шлейден пришел к выводу, что ткани растений состоят изклеток. Немецкий зоолог Т. Шванн показал, что из клеток состоят и тканиживотных. В 1839 г. вышла книга Т. Шванна «Микроскопическиеисследования о соответствии в структуре и росте животных и растений», вкоторой он доказывает, что клетки, содержащие ядра, представляют собойструктурную и функциональную основу всех живых существ. Основныеположения клеточной теории Т. Шванна можно сформулироватьследующим образом.Клетка — элементарная структурная единица строения всех живых существ.Клетки растений и животных самостоятельны, гомологичны друг другу по происхождению и структуре.М. Шдейден и Т. Шванн ошибочно считали, что главная роль в клеткепринадлежит оболочке и новые клетки образуются из межклеточногобесструктурного вещества. В дальнейшем в клеточную теорию быливнесены уточнения и дополнения, сделанные другими учеными.Еще в 1827 г. академик Российской АН К.М. Бэр, открыв яйцеклеткимлекопитающих, установил, что все организмы начинают свое развитие содной клетки, представляющей собой оплодотворенное яйцо. Это открытиепоказало, что клетка является не только единицей строения, но и единицейразвития всех живых организмов.В 1855 г. немецкий врач Р. Вирхов приходит к выводу, что клетка можетвозникнуть только из предшествующей клетки путем ее деления.Современная клеточная теория Современная клеточная теория исходит из того, что клеточная структура является главнейшей формой существования жизни, присущей всем живым организмам, кроме вирусов. Совершенствование клеточной структуры явилось главным направлением эволюционного развития как у растений, так и у животных, и клеточное строение прочно удержалось у большинства современных организмов.На современном уровне развития биологии основные положенияклеточной теории можно представить следующим образом.Клетка — элементарная живая система, единица строения, жизнедеятельности, размножения и индивидуального развития организмов.Клетки всех живых организмов сходны по строению и химическому составу.Новые клетки возникают только путем деления ранее существовавших клеток.Клеточное строение организмов — доказательство единства происхождения всего живого.Типы клеточной организацииВыделяют два типа клеточной организации: 1) прокариотический, 2) эукариотический.Общим для клеток обоих типов является то, что клетки ограничены оболочкой, внутреннее содержимое представлено цитоплазмой. Вцитоплазмена ходятся органоиды и включения. Органоиды — постоянные,обязательно присутствующие, компоненты клетки, выполняющиеспецифические функции. Органоиды могут быть ограничены одной илидвумя мембранами (мембранные органоиды) или не ограниченымембранами (немембранные органоиды). Включения — непостоянныекомпоненты клетки, представляющие собой отложения веществ, временновыведенных из обмена или конечных его продуктов.В таблице перечислены основные различия между прокариотическими и эукариотическими клетками. ПризнакПрокариотические клеткиЭукариотические клеткиСтруктурно оформленное ядроОтсутствуетИмеетсяГенетический материалКольцевые не связанные с белками ДНКЛинейные связанные с белками ядерные ДНК и кольцевые не связанные с белками ДНК митохондрий и пластидМембранные органоидыОтсутствуютИмеютсяРибосомы70-S типа80-S типа (в митохондриях и пластидах — 70-S типа)ЖгутикиНе ограничены мембранойОграничены мембраной, внутри микротрубочки: 1 пара в центре и 9 пар по периферииОсновной компонент клеточной стенкиМуреинУ растений — целлюлоза, у грибов — хитин К прокариотам относятся бактерии, к эукариотам — растения, грибы,животные. Организмы могут состоять из одной клетки (прокариоты иодноклеточные эукариоты) и из множества клеток (многоклеточныеэукариоты). У многоклеточных происходит специализация идифференциация клеток, а также образование тканей и органов.Методы изучения клеток: 1) световая микроскопия, 2) электронная микроскопия, 3) дифференциальное ультрацентрифугирование, 4) рентгеноструктурный анализ, 5) хроматография, 6) электрофорез, 7) микрохирургия, 8) метод культуры клеток и др.Эукариотическая клетка: строение и функции органоидовОрганоиды — постоянные, обязательно присутствующие, компонентыклетки, выполняющие специфические функции.Эндоплазматическая сетьЭндоплазматическая сеть (ЭПС), или эндоплазматический ретикулум(ЭПР), — одномембранный органоид. Представляет собой систему мембран,формирующих «цистерны» и каналы, соединенных друг с другом иограничивающих единое внутреннее пространство — полости ЭПС.Мембраны с одной стороны связаны с цитоплазматической мембраной, сдругой — с наружной ядерной мембраной.Различают два вида ЭПС: шероховатая (гранулярная), содержащая на своей поверхности рибосомыгладкая (агранулярная), мембраны которой рибосом не несут.Функции: 1) транспорт веществ из одной части клетки в другую, 2) разделение цитоплазмы клетки на компартменты ( «отсеки»), 3) синтез углеводов и липидов (гладкая ЭПС), 4) синтез белка (шероховатая ЭПС), 5) место образования аппарата Гольджи.Аппарат ГольджиАппарат Гольджи, или комплекс Гольджи, — одномембранный органоид.Представляет собой стопки уплощенных «цистерн» с расширеннымикраями. С ними связана система мелких одномембранных пузырьков(пузырьки Гольджи). Каждая стопка обычно состоит из 4-х–6-ти «цистерн»,является структурно-функциональной единицей аппарата Гольджи иназывается диктиосомой. Число диктиосом в клетке колеблется от одной донескольких сотен. В растительных клетках диктиосомы обособлены.Аппарат Гольджи обычно расположен около клеточного ядра (в животныхклетках часто вблизи клеточного центра).Функции аппарата Гольджи: 1) накопление белков, липидов, углеводов, 2) модификация поступивших органических веществ, 3) «упаковка» в мембранные пузырьки белков, липидов, углеводов, 4) секреция белков, липидов, углеводов, 5) синтез углеводов и липидов, 6) место образования лизосом. Секреторная функция является важнейшей, поэтому аппарат Гольджихорошо развит в секреторных клетках.ЛизосомыЛизосомы — одномембранные органоиды. Представляют собой мелкиепузырьки (диаметр от 0,2 до 0,8 мкм), содержащие набор гидролитическихферментов. Ферменты синтезируются на шероховатой ЭПС, перемещаются ваппарат Гольджи, где происходит их модификация и упаковка в мембранныепузырьки, которые после отделения от аппарата Гольджи становятсясобственно лизосомами. Лизосома может содержать от 20 до 60 различныхвидов гидролитических ферментов. Расщепление веществ с помощьюферментов называют лизисом.Различают: 1) первичные лизосомы, 2) вторичные лизосомы. Первичными называются лизосомы, отшнуровавшиеся от аппарата Гольджи.Первичные лизосомы являются фактором, обеспечивающим экзоцитоз ферментов из клетки.Вторичными называются лизосомы, образовавшиеся в результате слиянияпервичных лизосом с эндоцитозными вакуолями. В этом случае в нихпроисходит переваривание веществ, поступивших в клетку путемфагоцитоза или пиноцитоза, поэтому их можно назвать пищеварительнымивакуолями.Автофагия — процесс уничтожения ненужных клетке структур. Сначалаподлежащая уничтожению структура окружается одинарной мембраной,затем образовавшаяся мембранная капсула сливается с первичнойлизосомой, в результате также образуется вторичная лизосома(автофагическая вакуоль), в которой эта структура переваривается.Продукты переваривания усваиваются цитоплазмой клетки, но частьматериала так и остается непереваренной. Вторичная лизосома, содержащаяэтот непереваренный материал, называется остаточным тельцем. Путемэкзоцитоза непереваренные частицы удаляются из клетки.Автолиз — саморазрушение клетки, наступающее вследствиевысвобождения содержимого лизосом. В норме автолиз имеет место приметаморфозах (исчезновение хвоста у головастика лягушек), инволюцииматки после родов, в очагах омертвления тканей.Функции лизосом: 1) внутриклеточное переваривание органическихвеществ, 2) уничтожение ненужных клеточных и неклеточных структур, 3) участие в процессах реорганизации клеток.ВакуолиВакуоли — одномембранные органоиды, представляют собой «емкости»,заполненные водными растворами органических и неорганических веществ.В образовании вакуолей принимают участие ЭПС и аппарат Гольджи.Молодые растительные клетки содержат много мелких вакуолей, которыезатем по мере роста и дифференцировки клетки сливаются друг с другом иобразуют одну большую центральную вакуоль. Центральная вакуольможет занимать до 95% объема зрелой клетки, ядро и органоидыоттесняются при этом к клеточной оболочке. Мембрана, ограничивающаярастительную вакуоль, называется тонопластом. Жидкость, заполняющаярастительную вакуоль, называется клеточным соком. В состав клеточногосока входят водорастворимые органические и неорганические соли,моносахариды, дисахариды, аминокислоты, конечные или токсическиепродукты обмена веществ (гликозиды, алкалоиды), некоторые пигменты(антоцианы).В животных клетках имеются мелкие пищеварительные и автофагическиевакуоли, относящиеся к группе вторичных лизосом и содержащиегидролитические ферменты. У одноклеточных животных есть ещесократительные вакуоли, выполняющие функцию осморегуляции ивыделения.Функции вакуоли: 1) накопление и хранение воды, 2) регуляция водно-солевого обмена, 3) поддержание тургорного давления, 4) накопление водорастворимых метаболитов, запасных питательных веществ, 5) окрашивание цветов и плодов и привлечение тем самым опылителей и распространителей семян, Эндоплазматическая сеть, аппарат Гольджи, лизосомы и вакуолиобразуют единую вакуолярную сеть клетки, отдельные элементы котороймогут переходить друг в друга.МитохондрииСтроение митохондрии:1 — наружная мембрана;2 — внутренняя мембрана; 3 — матрикс; 4 — криста; 5 — мультиферментная система; 6 — кольцевая ДНК.Форма, размеры и количество митохондрий чрезвычайно варьируют. Поформе митохондрии могут быть палочковидными, округлыми, спиральными,чашевидными, разветвленными. Длина митохондрий колеблется в пределахот 1,5 до 10 мкм, диаметр — от 0,25 до 1,00 мкм. Количество митохондрий вклетке может достигать нескольких тысяч и зависит от метаболическойактивности клетки.Митохондрия ограничена двумя мембранами. Наружная мембранамитохондрий (1) гладкая, внутренняя (2) образует многочисленные складки— кристы (4). Кристы увеличивают площадь поверхности внутреннеймембраны, на которой размещаются мультиферментные системы (5),участвующие в процессах синтеза молекул АТФ. Внутреннее пространствомитохондрий заполнено матриксом (3). В матриксе содержатся кольцеваяДНК (6), специфические иРНК, рибосомы прокариотического типа (70Sтипа), ферменты цикла Кребса.Митохондриальная ДНК не связана с белками («голая»), прикреплена квнутренней мембране митохондрии и несет информацию о строениипримерно 30 белков. Для построения митохондрии требуется гораздобольше белков, поэтому информация о большинстве митохондриальныхбелков содержится в ядерной ДНК, и эти белки синтезируются в цитоплазмеклетки. Митохондрии способны автономно размножаться путем делениянадвое. Между наружной и внутренней мембранами находится протонныйрезервуар, где происходит накопление Н+.Функции митохондрий: 1) синтез АТФ, 2) кислородное расщепление органических веществ.Согласно одной из гипотез (теория симбиогенеза) митохондрии произошлиот древних свободноживущих аэробных прокариотических организмов,которые, случайно проникнув в клетку-хозяина, затем образовали с нейвзаимовыгодный симбиотический комплекс. В пользу этой гипотезысвидетельствуют следующие данные. Во-первых, митохондриальная ДНКимеет такие же особенности строения как и ДНК современных бактерий(замкнута в кольцо, не связана с белками). Во-вторых, митохондриальныерибосомы и рибосомы бактерий относятся к одному типу — 70S-типу. Втретьих, механизм деления митохондрий сходен с таковым бактерий. Вчетвертых, синтез митохондриальных и бактериальных белков подавляетсяодинаковыми антибиотиками.Пластиды39194697004071Строение пластид: 1 — наружная мембрана; 2 — внутренняя мембрана; 3 — строма; 4 — тилакоид; 5 — грана; 6 — ламеллы; 7 — зерна крахмала; 8 — липидные капли.Пластиды характерны только для растительных клеток. Различают три основных типа пластид: лейкопласты — бесцветные пластиды в клетках неокрашенных частейрастений, хромопласты — окрашенные пластиды обычно желтого, красногои оранжевого цветов, хлоропласты — зеленые пластиды.Хлоропласты. В клетках высших растений хлоропласты имеют формудвояковыпуклой линзы. Длина хлоропластов колеблется в пределах от 5 до10 мкм, диаметр — от 2 до 4 мкм. Хлоропласты ограничены двумямембранами. Наружная мембрана (1) гладкая, внутренняя (2) имеет сложнуюскладчатую структуру. Наименьшая складка называется тилакоидом (4).Группа тилакоидов, уложенных наподобие стопки монет,называется граной (5). В хлоропласте содержится в среднем 40–60 гран,расположенных в шахматном порядке. Граны связываются друг с другомуплощенными каналами — ламеллами (6). В мембраны тилакоидоввстроены фотосинтетические пигменты и ферменты, обеспечивающиесинтез АТФ. Главным фотосинтетическим пигментом является хлорофилл,который и обусловливает зеленый цвет хлоропластов.Внутреннее пространство хлоропластов заполнено стромой (3). В стромеимеются кольцевая «голая» ДНК, рибосомы 70S-типа, ферменты циклаКальвина, зерна крахмала (7). Внутри каждого тилакоида находитсяпротонный резервуар, происходит накопление Н+. Хлоропласты, также какмитохондрии, способны к автономному размножению путем деления надвое.Они содержатся в клетках зеленых частей высших растений, особенно многохлоропластов в листьях и зеленых плодах. Хлоропласты низших растенийназывают хроматофорами.Функция хлоропластов: фотосинтез. Полагают, что хлоропластыпроизошли от древних эндосимбиотических цианобактерий (теориясимбиогенеза). Основанием для такого предположения является сходствохлоропластов и современных бактерий по ряду признаков (кольцевая,«голая» ДНК, рибосомы 70S-типа, способ размножения).Лейкопласты. Форма варьирует (шаровидные, округлые, чашевидные идр.). Лейкопласты ограничены двумя мембранами. Наружная мембранагладкая, внутренняя образует малочисленные тилакоиды. В строме имеютсякольцевая «голая» ДНК, рибосомы 70S-типа, ферменты синтеза и гидролизазапасных питательных веществ. Пигменты отсутствуют. Особенно многолейкопластов имеют клетки подземных органов растения (корни, клубни,корневища и др.). Функция лейкопластов: синтез, накопление и хранениезапасных питательных веществ. Амилопласты — лейкопласты, которыесинтезируют и накапливают крахмал, элайопласты —масла, протеинопласты — белки. В одном и том же лейкопласте могутнакапливаться разные вещества.Хромопласты. Ограничены двумя мембранами. Наружная мембранагладкая, внутренняя или также гладкая, или образует единичные тилакоиды.В строме имеются кольцевая ДНК и пигменты — каротиноиды, придающиехромопластам желтую, красную или оранжевую окраску. Форма накопленияпигментов различная: в виде кристаллов, растворены в липидных каплях (8)и др. Содержатся в клетках зрелых плодов, лепестков, осенних листьев,редко — корнеплодов. Хромопласты считаются конечной стадией развитияпластид.Функция хромопластов: окрашивание цветов и плодов и тем самымпривлечение опылителей и распространителей семян.Все виды пластид могут образовываться из пропластид. Пропластиды —мелкие органоиды, содержащиеся в меристематических тканях. Посколькупластиды имеют общее происхождение, между ними возможнывзаимопревращения. Лейкопласты могут превращаться в хлоропласты(позеленение клубней картофеля на свету), хлоропласты — в хромопласты(пожелтение листьев и покраснение плодов). Превращение хромопластов влейкопласты или хлоропласты считается невозможным.Рибосомы2444907772466Строение рибосомы:1 — большая субъединица; 2 — малая субъединица.Рибосомы — немембранные органоиды, диаметр примерно 20 нм.Рибосомы состоят из двух субъединиц — большой и малой, на которыемогут диссоциировать. Химический состав рибосом — белки и рРНК.Молекулы рРНК составляют 50–63% массы рибосомы и образуют ееструктурный каркас. Различают два типа рибосом: 1) эукариотические (сконстантами седиментации целой рибосомы — 80S, малой субъединицы —40S, большой — 60S) и 2) прокариотические (соответственно 70S, 30S, 50S).В составе рибосом эукариотического типа 4 молекулы рРНК и около 100молекул белка, прокариотического типа — 3 молекулы рРНК и около 55молекул белка. Во время биосинтеза белка рибосомы могут «работать»поодиночке или объединяться в комплексы — полирибосомы (полисомы).В таких комплексах они связаны друг с другом одной молекулой иРНК.Прокариотические клетки имеют рибосомы только 70S-типа.Эукариотические клетки имеют рибосомы как 80S-типа (шероховатыемембраны ЭПС, цитоплазма), так и 70S-типа (митохондрии, хлоропласты).Субъединицы рибосомы эукариот образуются в ядрышке. Объединениесубъединиц в целую рибосому происходит в цитоплазме, как правило, вовремя биосинтеза белка.Функция рибосом: сборка полипептидной цепочки (синтез белка).ЦитоскелетЦитоскелет образован микротрубочками и микрофиламентами.Микротрубочки — цилиндрические неразветвленные структуры. Длинамикротрубочек колеблется от 100 мкм до 1 мм, диаметр составляетпримерно 24 нм, толщина стенки — 5 нм. Основной химический компонент— белок тубулин. Микротрубочки разрушаются под воздействиемколхицина. Микрофиламенты — нити диаметром 5–7 нм, состоят из белкаактина. Микротрубочки и микрофиламенты образуют в цитоплазме сложныепереплетения. Функции цитоскелета: 1) определение формы клетки, 2)опора для органоидов, 3) образование веретена деления, 4) участие вдвижениях клетки, 5) организация тока цитоплазмы.Клеточный центрКлеточный центр включает в себя две центриоли ицентросферу. Центриоль представляет собой цилиндр, стенка которого образована девятью группами из трех слившихся микротрубочек (9триплетов), соединенных между собой через определенные интервалыпоперечными сшивками. Центриоли объединены в пары, где онирасположены под прямым углом друг к другу. Перед делением клеткицентриоли расходятся к противоположным полюсам, и возле каждой из нихвозникает дочерняя центриоль. Они формируют веретено деления,способствующее равномерному распределению генетического материаламежду дочерними клетками. В клетках высших растений (голосеменные,покрытосеменные) клеточный центр центриолей не имеет. Центриолиотносятся к самовоспроизводящимся органоидам цитоплазмы, онивозникают в результате дупликации уже имеющихсяцентриолей. Функции: 1) обеспечение расхождения хромосом к полюсамклетки во время митоза или мейоза, 2) центр организации цитоскелета.Органоиды движенияПрисутствуют не во всех клетках. К органоидам движения относятсяреснички (инфузории, эпителий дыхательных путей), жгутики(жгутиконосцы, сперматозоиды), ложноножки (корненожки, лейкоциты),миофибриллы (мышечные клетки) и др.Жгутики и реснички — органоиды нитевидной формы, представляютсобой аксонему, ограниченную мембраной. Аксонема — цилиндрическаяструктура; стенка цилиндра образована девятью парами микротрубочек, вего центре находятся две одиночные микротрубочки. В основании аксонемынаходятся базальные тельца, представленные двумя взаимноперпендикулярными центриолями (каждое базальное тельце состоит издевяти триплетов микротрубочек, в его центре микротрубочек нет). Длинажгутика достигает 150 мкм, реснички в несколько раз короче.Миофибриллы состоят из актиновых и миозиновых миофиламентов,обеспечивающих сокращение мышечных клеток.Строение и функции ядраКак правило, эукариотическая клетка имеет одно ядро, но встречаютсядвуядерные (инфузории) и многоядерные клетки (опалина). Некоторыевысоко­специализи­рованные клетки вторично утрачивают ядро(эритроциты млекопитающих, ситовидные трубки покрытосеменных).Форма ядра — сферическая, эллипсовидная, реже лопастная, бобовидная идр. Диаметр ядра — обычно от 3 до 10 мкм.40413895637968Строение ядра:1 — наруж­ная мембрана; 2 — внут­ренняя мемб­рана; 3 — поры; 4 — ядрышко; 5 — гетеро­хроматин; 6 — эухро­матин.Ядро отграничено от цитоплазмы двумя мембранами (каждая из них имееттипичное строение). Между мембранами — узкая щель, заполненнаяполужидким веществом. В некоторых местах мембраны сливаются друг сдругом, образуя поры (3), через которые происходит обмен веществ междуядром и цитоплазмой. Наружная ядерная (1) мембрана со стороны,обращенной в цитоплазму, покрыта рибосомами, придающими ейшероховатость, внутренняя (2) мембрана гладкая. Ядерные мембраныявляются частью мембранной системы клетки: выросты наружной ядерноймембраны соединяются с каналами эндоплазматической сети, образуяединую систему сообщающихся каналов.Кариоплазма (ядерный сок, нуклеоплазма) — внутреннее содержимоеядра, в котором располагаются хроматин и одно или несколько ядрышек. Всостав ядерного сока входят различные белки (в том числе ферменты ядра),свободные нуклеотиды.Ядрышко (4) представляет собой округлое плотное тельце, погруженное вядерный сок. Количество ядрышек зависит от функционального состоянияядра и варьирует от 1 до 7 и более. Ядрышки обнаруживаются только внеделящихся ядрах, во время митоза они исчезают. Ядрышко образуется наопределенных участках хромосом, несущих информацию о структуре рРНК.Такие участки называются ядрышковым организатором и содержатмногочисленные копии генов, кодирующих рРНК. Из рРНК и белков,поступающих из цитоплазмы, формируются субъединицы рибосом. Такимобразом, ядрышко представляет собой скопление рРНК и рибосомальныхсубъединиц на разных этапах их формирования.Хроматин — внутренние нуклеопротеидные структуры ядра,окрашивающиеся некоторыми красителями и отличающиеся по форме отядрышка. Хроматин имеет вид глыбок, гранул и нитей. Химический составхроматина: 1) ДНК (30–45%), 2) гистоновые белки (30–50%), 3) негистоновые белки (4–33%), следовательно, хроматин является дезоксирибонуклеопротеидным комплексом (ДНП). В зависимости от функционального состояния хроматина различают: гетерохроматин (5) и эухроматин (6). Эухроматин — генетически активные, гетерохроматин — генетически неактивные участки хроматина. Эухроматин при световой микроскопии не различим, слабо окрашивается и представляет собой деконденсированные (деспирализованные, раскрученные) участки хроматина. Гетерохроматин под световым микроскопом имеет вид глыбок или гранул, интенсивно окрашивается и представляет собой конденсированные (спирализованные, уплотненные) участки хроматина. Хроматин — форма существования генетического материала в интерфазных клетках. Во время деления клетки (митоз, мейоз) хроматин преобразуется в хромосомы.Функции ядра: 1) хранение наследственной информации и передача ее дочерним клеткам в процессе деления, 2) регуляция жизнедеятельности клетки путем регуляции синтеза различных белков, 3) место образования субъединиц рибосом.ХромосомыХромосомы — это цитологические палочковидные структуры, представляющие собой конденсированный хроматин и появляющиеся в клетке во время митоза или мейоза. Хромосомы и хроматин — различные формы пространственной организации дезоксирибонуклеопротеидного комплекса, соответствующие разным фазам жизненного цикла клетки. Химический состав хромосом такой же, как и хроматина: 1) ДНК (30–45%), 2) гистоновые белки (30–50%), 3) негистоновые белки (4–33%).Основу хромосомы составляет одна непрерывная двухцепочечная молекула ДНК; длина ДНК одной хромосомы может достигать нескольких сантиметров. Понятно, что молекула такой длины не может располагаться в клетке в вытянутом виде, а подвергается укладке, приобретая определенную трехмерную структуру, или конформацию. Можно выделить следующие уровни пространственной укладки ДНК и ДНП: 1) нуклеосомный (накручивание ДНК на белковые глобулы), 2) нуклеомерный, 3) хромомерный, 4) хромонемный, 5) хромосомный.В процессе преобразования хроматина в хромосомы ДНП образует не толькоспирали и суперспирали, но еще петли и суперпетли. Поэтому процессформирования хромосом, который происходит в профазу митоза илипрофазу 1 мейоза, лучше называть не спирализацией, а конденсацией хромосом.Хромосомы: 1 — метацентрическая; 2 — субметацентрическая; 3, 4 — акроцентрические. 31535675430274Строение хромосомы: 5 — центромера; 6 — вторичная перетяжка; 7 — спутник; 8 — хроматиды; 9 — теломеры.Метафазная хромосома (хромосомы изучаются в метафазу митоза) состоит из двух хроматид (8). Любая хромосома имеет первичную перетяжку (центромеру) (5), которая делит хромосому на плечи. Некоторые хромосомы имеют вторичную перетяжку (6) и спутник (7). Спутник — участок короткого плеча, отделяемый вторичной перетяжкой. Хромосомы, имеющие спутник, называются спутничными (3). Концы хромосом называются теломерами (9). В зависимости от положения центромеры выделяют: а) метацентрические (равноплечие) (1), б) субметацентрические (умеренно неравноплечие) (2), в) акроцентрические (резко неравноплечие) хромосомы (3, 4).Соматические клетки содержат диплоидный (двойной — 2n) набор хромосом, половые клетки — гаплоидный (одинарный — n). Диплоидный набор аскариды равен 2, дрозофилы — 8, шимпанзе — 48, речного рака — 196. Хромосомы диплоидного набора разбиваются на пары; хромосомы одной пары имеют одинаковое строение, размеры, набор генов и называются гомологичными.Кариотип — совокупность сведений о числе, размерах и строении метафазных хромосом. Идиограмма — графическое изображение кариотипа. У представителей разных видов кариотипы разные, одного вида — одинаковые. Аутосомы — хромосомы, одинаковые для мужского и женского кариотипов. Половые хромосомы — хромосомы, по которым мужской кариотип отличается от женского.Хромосомный набор человека (2n = 46, n = 23) содержит 22 пары аутосом и 1 пару половых хромосом. Аутосомы распределены по группам и пронумерованы:ГруппаНомерРазмерФормаA1, 2, 3Крупные1, 3 — метацентрические, 2 — субметацентрическиеB4, 5КрупныеСубметацентрическиеС6, 7, 8, 9, 10, 11, 12СредниеСубметацентрическиеD13, 14, 15СредниеАкроцентрические, спутничные (вторичная перетяжка в коротком плече)E16, 17, 18МелкиеСубметацентрическиеF19, 20МелкиеМетацентрическиеG21, 22МелкиеАкроцентрические, спутничные (вторичная перетяжка в коротком плече)Половые хромосомы не относятся ни к одной из групп и не имеют номера. Половые хромосомы женщины — ХХ, мужчины — ХУ. Х-хромосома — средняя субметацентрическая, У-хромосома — мелкая акроцентрическая.В области вторичных перетяжек хромосом групп D и G находятся копии генов, несущих информацию о строении рРНК, поэтому хромосомы групп D и G называются ядрышкообразующими.Функции хромосом: 1) хранение наследственной информации, 2) передача генетического материала от материнской клетки к дочерним.Обмен веществОбмен веществ — важнейшее свойство живых организмов. Совокупность реакций обмена веществ, протекающих в организме, называется метаболизмом. Метаболизм состоит из реакций ассимиляции (пластического обмена, анаболизма) и реакций диссимиляции (энергетического обмена, катаболизма). Ассимиляция — совокупность реакций биосинтеза, протекающих в клетке, диссимиляция — совокупность реакций распада и окисления высокомолекулярных веществ, идущих с выделением энергии. Эти группы реакций взаимосвязаны: реакции биосинтеза невозможны без энергии, которая выделяется в реакциях энергетического обмена, реакции диссимиляции не идут без ферментов, образующихся в реакциях пластического обмена.По типу обмена веществ организмы подразделяются на две группы: автотрофы и гетеротрофы. Автотрофы — организмы, способные синтезировать органические вещества из неорганических и использующие для этого синтеза или солнечную энергию, или энергию, выделяющуюся при окислении неорганическихвеществ. Гетеротрофы — организмы, использующие для своей жизнедеятельности органические вещества, синтезированные другими организмами. В качестве источника углерода автотрофы используют неорганические вещества (СО2), а гетеротрофы — экзогенные органические. Источники энергии: у автотрофов — энергия солнечного света (фотоавтотрофы) или энергия, выделяющаяся при окислении неорганических соединений (хемоавтотрофы), у гетеротрофов — энергия окисления органических веществ (хемогетеротрофы).Большинство живых организмов относится или к фотоавтотрофам(растения), или к хемогетеротрофам (грибы, животные). Если организмы, в зависимости от условий, ведут себя как авто- либо как гетеротрофы, то их называют миксотрофами (эвглена зеленая).Биосинтез белковБиосинтез белков является важнейшим процессом анаболизма. Все признаки, свойства и функции клеток и организмов определяются в конечном итоге белками. Белки недолговечны, время их существования ограничено. В каждой клетке постоянно синтезируются тысячи различных белковых молекул. В начале 50-х гг. ХХ в. Ф. Крик сформулировал центральную догму молекулярной биологии: ДНК → РНК → белок. Согласно этой догме способность клетки синтезировать определенные белки закреплена наследственно, информация о последовательности аминокислот в белковой молекуле закодирована в виде последовательности нуклеотидов ДНК. Участок ДНК, несущий информацию о первичной структуре конкретного белка, называется геном. Гены не только хранят информацию о последовательности аминокислот в полипептидной цепочке, но и кодируют некоторые виды РНК: рРНК, входящие в состав рибосом, и тРНК, отвечающие за транспорт аминокислот. В процессе биосинтеза белка выделяют два основных этапа: транскрипция — синтез РНК на матрице ДНК (гена) — и трансляция — синтез полипептидной цепи.
Заключение
Целостность организма есть результат естественных, материальных взаимосвязей, вполне доступных исследованию и раскрытию. Клетки многоклеточного организма не являются индивидуумами, способными существовать самостоятельно (так называемые культуры клеток вне организма представляют собой искусственно создаваемые биологические системы). К самостоятельному существованию способны, как правило, лишь те клетки многоклеточных, которые дают начало новым особям (гаметы, зиготы или споры) и могут рассматриваться как отдельные организмы. Клетка не может быть оторвана от окружающей среды (как, впрочем, и любые живые системы). Сосредоточение всего внимания на отдельных клетках неизбежно приводит к унификации и механистическому пониманию организма как суммы частей. Очищенная от механицизма и дополненная новыми данными клеточная теория остается одним из важнейших биологических обобщений.
Список литературы:
Викторов Т.В., Асанов А.Ю. Биология. Учебник для вузов. М.: Академия, 2011Мамонтов С.Г. Захаров В.Б.Козлов Т.А. Биология. Для студентов географов иэкологов. М.: Высш. шк., 2008.Биология. Терминологический словарь. М.: Высш. шк., 2008Константинов В.М., Резанов А.Г., Фадеева Е.О. Биология. М.: Академия, 2010.