Лекция клетка 1 на ДО

Дорогие первокурсники! Поздравляем вас с началом учебного года на кафедре БИОЛОГИИ, ЭКОЛОГИИ И ГЕНЕТИКИ!

«Клетка – элементарная генетическая и структурно-функциональная биологическая единица»
университет имени академика Е.А.Вагнера
СОТРУДНИКИ КАФЕДРЫ БИОЛОГИИ, ЭКОЛОГИИ И ГЕНЕТИКИ!

Кафедра БИОЛОГИИ, ЭКОЛОГИИ И ГЕНЕТИКИ
Учебный предмет БИОЛОГИЯ
Раздел ЦИТОЛОГИЯ
Тема лекции: СТРОЕНИЕ КЛЕТОК живых организмов

План лекции:
История создания клеточной теории
Клеточная теория
Строение клеток
Химия клеток
1590г. - голландские механики Ганс и
Захария Янсен соединили вместе
две линзы. 1610-1624гг. - Галилео Галилей сконструировал микроскоп с увеличением в 40 раз.
1625г. - Фабер дал прибору название "микроскоп"
1665г. - Роберт Гук впервые увидел в пробке ячейки, которым дал название «cell» - клетка.
1696г. - Антон Ван Левенгук основоположник научной микроскопии.

1.История создания Клеточной теории
подготовлена исследованиями
многих биологов XIX века
Дютраше,Пуркинье,Броун,Горянинов
Матиас Шлейден и Теодор
Шванн.

Открыл растительную
клетку
Роберт Гук
(1635 -1703)

Антон ван-Левенгук (1632-1723)
Открыл и впервые описал животную
клетку

Павел Фёдорович Горянинов – доктор медицины Петербургской медико-хирургической академии.
В монографии (1837 г.) проводит параллель между растительными и животными клетками
Павел Федорович
Горянинов

Матиас Шлейден
(1804-1881)

Теодор Шванн
(1810-1882)

Rudolf Virchow
(1821- 1902) немецкий паталогоанатом
Рудольф Вирхов

2. Клеточная теория
Основные положения
клеточный теории XIX века:
1. Клеточная структура является общей для всех тканей растительных и животных организмов.
2. Клетки растений и животных гомологичны по своему развитию и аналогичны по функциональному значению.
3. Новые клетки могут возникать в результате деления исходной материнской клетки.

Основные положения
клеточной теории XX века:
1. Главнейшей формой организации
живых организмов – растений и
животных – является клетка;
2. Клеточное строение является
основной базой теории эволюции
органического мира.

3. Клеточная организация является
главной, но не единственной формой проявления жизни (вирусы, бактериофаги);
4. Клетка многоклеточного организма
не является самостоятельной
единицей в организме.
5.Клетка (зигота)- единица развития организма.

3.Строение клеток.
Прокариоты –
1) не имеют обособленного ядра;
2) генетический аппарат представлен единственной хромосомой, содержащей 1 молекулу ДНК кольцевой формы (нуклеоид), в хромосоме нет гистонов;
3) нет системы мембран.

4) отсутствуют митохондрии, пластиды, клеточный центр;
5) мелкие размеры
0,5-3 мкм.
К прокариотам относятся
бактерии и сине-зеленые
водоросли.

Схема строения бактерии (слева и сине-зеленой водоросли (справа).

14
Figure 4.2.
Бактерии

Эукариоты (ядерные
организмы) имеют:
1) обособленное ядро;
2) клеточную мембрану;
3) все органоиды и различные
включения;
4) делятся путем митоза.
Организмы делят на одноклеточные и
многоклеточные организмы, прокариотические и эукариотические.
Структурные компоненты эукариотичской клетки:
1. Оболочка,поверхностный аппарат – цитолемма,надмембранный слой;
2. Цитоплазма,органоиды,включения
3. Ядро.

Особенности строения животных клеток.
1. Преимущественно мелкие размеры
5-100 мкм, но есть и крупные –
яйцеклетки рыб, земноводных
200-300 мкм, яйцо страуса 20 см.;
2. Форма разнообразная, определяется
функцией тканей;
3. Нет пластид;
4. Вакуоли мелкие.

Схема строения эукариоти-
ческой клетки
Животная и растительная клетки

4. Химический состав клетки:
В клетках обнаружено ~ 90 химических
элементов таблицы Менделеева.
1) Макроэлементы:
C, H, N, O, P, Cl, K, Na, Ca, S, Fe и др.
биогенные ~ 40 элементов
2) микроэлементы:
I, Zn, Cu, Mn, Cd, F – 10-4-10-5%
3) ультрамикроэлементы:
Pl, Hg, Au, Ra – 10-6 и больше %
Химический состав оболочки клетки
белки – 50-60%
липиды – 40-50%
углеводы – 1,5%
РНК – 0,6-1%

98%

Цитолемма 7,5-10 нм (1нм=10-9м)
Модели биологической мембраны:
1. Бутербродная (слоистое строение)
Даниелли, Даусон (1931г.)
а) билипидный слой – гидрофобными
концами обращены друг к другу, а
гидрофильными головками наружу;
б) белковые слои на поверхности
билипидного слоя с внешней и
внутренней стороны.

Мозаичная:
Сингер, Николсон, 1972,
Тройбле, Оверат, 1974.
«Море» липидов, в котором плавают белковые «айсберги»

3 группы белков:
1) интегральные (пронизывающие)
2) полуинтегральные (погруженные);
3) периферические.
С внешней стороны мембраны находится надмембранный слой – гликокаликс:
1 – моно- и полисахаридные цепочки,
соединенные с белками и липидами
(гликопротеиды, гликолипиды);
2 – ферменты;
3 – рецепторы.

Функции гликокаликса:
1) внеклеточное расщепление веществ;
2) обладает свойствами антигена;
3) обеспечивает более тесный контакт клеток между собой;
4) межклеточная смазка;
5) рецепторная;
6) содержит защитные факторы: специфические (иммуноглобулины), неспецифические (лизоцим)

Функции клеточной мембраны:
1. Разграничительная;
2. Регулирует поступление веществ в клетку (активное и пассивное);
3. Участвует в выведении из клеток продуктов (секреты, экскреты и др.);
4. Играет важную роль при делении клетки.

Цитоплазма.
Химический состав:
Вода – 75-85 %
Белки – 10-20 %
Липиды – 2-3 %
Углеводы – 1 %
Нуклеиновые кислоты – 3-4 %
Неорганические соединения – 1 %
По физико-химическим свойствам это:
1) коллоидная система;
2) эмульсия;
3) истинный раствор.

Hеорганические вещества клетки.
Вода
В клетке доля воды – 70 – 85%. Ее содержание зависит от типа клеток: эмаль зубов – 10%, в клетках эмбриона – 90%.
Роль воды в клетке
1. Универсальный растворитель (гидрофильные и гидрофобные вещества).
2. Участвует в обменных процессах.
3. Высокая теплопроводность и теплоемкость .
4. Среда для биохимических реакций.

Минеральные соли – NaCl, KCl, MgCl2 и др.
в растворимом и нерастворимом виде (в костях)
концентрации солей в животной клетке 0,85%.
Функции:
1) поддержание осмотического давления;
2) поддержание кислотно-щелочного равновесия
(pH);
3) Регуляция важнейших биологических
процессов – возбудимость, сократимость,
раздражимость.

Структура цитоплазмы:
1 – Гиалоплазма (матрикс);
2 – Органоиды общего и специального значения;
3 – Включения.
Гиалоплазма – коллоидная система, способная переходить из состояния золя в гель и обратно.

Функции:
1. Объединяет все клеточные структуры (органоиды) и обеспечивает взаимодействие их;
2. Через нее осуществляется большая часть внутриклеточных транспортных процессов;
3. Идет постоянный поток ионов к цитолемме и от нее;
4. Основное вместилище и зона перемещения АТФ;
5. Зона отложения запасных продуктов – гликогена, жиров (включений) и др.

3) Органоиды
Общего значения Специального значения
Мембранного Немембранного
строения строения
1) цитоплазматическая 1) рибосомы
сеть; 2) клеточный центр;
2) комплекс Гольджи; 3) микротрубочки.
3) лизосомы;
4) пероксисомы;
5) митохондрии.

II.

Белки
Белки (протеины) составляют 50% в клетке.
Белки (биополимеры) состоят из аминокислот (АК) (мономеры). У каждой аминокислоты есть аминогруппа и кислотная группа.
аминогруппа кислотная
При взаимодействии аминокислот образуется пептидная связь СО-NH , поэтому белки еще называют полипептидами.

Белки, трансформация белков в клетке

Денатурация – изменение природной структуры белка.
Денатурация
Обратимая необратимая(нарушение (нарушение IY,III,II первичной структуры белка) структуры белка)
Денатурирующие факторы
рН температура изотопы радиация
механическое воздействие хим.вещества

Обратимая (вверху) и необратимая (фото) денатурация

Функции белков
1.Ферментативная (каталитическая) – белки-ферменты ускоряют химические реакции .
2. Строительная (структурная) – входят в состав мембран, хромосом, рибосом, клеточных органоидов
3. Защитная – антитела борются с возбудителями болезней (иммунитет), волосы, ногти, рога, копыта .
4. Транспортная – переносят вещества (гемоглобин переносит кислород).
5. Двигательная – сокращение мускулатуры, движение жгутиков, ресничек (белки актин и миозин)
6. Регуляторная – белки- гормоны (гормон роста и др).
7. Энергетическая. При расщеплении белка выделяется 17,6 кДж энергии.

Углеводы
Это органические вещества с формулой Сп(Н2О)п.
углеводы
Моносахариды дисахариды полисахариды структурные резервные
Содержание углеводов в клетке составляет
0,2 – 2%

Моносахариды - простые сахара. Подразделяются по количеству атомов С:
а) триозы содержат 3 атома С. Играют важную роль в процессе клеточного дыхания.
б) пентозы - 5 атомов С. Рибоза и дезоксирибоза входят в состав нуклеиновых кислот (ДНК, РНК) и АТФ.
в) гексозы – 6 атомов С. Глюкоза и фруктоза содержится в клетках плодов растений и в крови животных.
Моносахариды хорошо растворимы в воде и имеют сладкий вкус.

Дисахариды - это моносахара, соединенные гликозидной связью.
Солодовый сахар
Молочный сахар
Тростниковый сахар
Хорошо растворимы в Н2О и сладкие на вкус.

Полисахариды состоят из большого числа простых сахаров (моносахаров). Построены из линейных или разветвленных цепей. Известные структурные полисахариды - целлюлоза, хитин; резервные - крахмал, гликоген.

Функции углеводов
Энергетическая - основной источник энергии в клетке. При расщеплении 1 г углеводов
выделяется 17,6 кДж.
2. Запасающая - у животных и грибов – запасным питательным веществом является гликоген, у растений — крахмал.
3. Защитная - слизи предохраняют кишечник, бронхи от механических повреждений. Гепарин предотвращает свертывание крови у животных и человека.
Структурная – а)целлюлоза клеточной стенки у растений, б) входят в молекулу РНК, ДНК, АТФ.

Липиды (5%)
Липиды – это группа жиров и жироподобных веществ. Липиды гидрофобны, т.е. нерастворимы в воде, но растворимы в органических растворителях, например в эфире.
Липиды воска
нейтральные
липиды или стероиды
жиры фосфолипиды (половые гормоны, входят в состав гормоны коры надпочечников) мембран

Функции липидов
Структурная. Фосфолипиды входят в мембраны
Энергетическая При расщеплении 1 г жира
образуется 38,9 кДж энергии.
3. Запасающая (жиры-энергетические консервы).
4. Источник воды в клетке. При расщеплении 1 кг жира в клетке образуется 1,1 кг воды ( в пустыне у верблюда горб разросшаяся жировая ткань при расщеплении жира выделяется вода).