Понятие о биологии, её связь с другими науками

В результате работы многих исследователей была создана  современная клеточная теория. 

Клетка - основная единица строения, функционирования и развития всех живых организмов;

Клетки всех одноклеточных и многоклеточных организмов сходны (гомологичны) по своему строению, химическому составу, основным проявлениям жизнедеятельности и обмену веществ;

Размножение клеток происходит путем их деления, каждая новая клетка образуется в результате деления исходной (материнской) клетки;

В сложных многоклеточных организмах клетки специализированы по выполняемым ими функциям и образуют ткани; из тканей состоят органы, которые тесно взаимосвязаны и подчинены нервной и гуморальной регуляциям.  

Клеточная теория – одно из важнейших обобщений  современной биологии.

Все живые существа на Земле, за исключением вирусов, построены  из клеток.

Клетка –  это элементарная целостная живая  система. Необходимо отметить, что клетка животного организма и клетка растения не одинаковы по своему строению.  

В растительной клетке есть пластиды, оболочка (которая придает прочность и форму клетки), вакуоли с клеточным соком. 

Клетки, несмотря на свои малые размеры, устроены очень  сложно. Исследования, проводящиеся в  течение многих десятилетий, позволяют  воспроизвести достаточно полную картину строения клетки. 

Клеточная мембрана – ультрамикроскопическая плёнка, состоящая из двух мономолекулярных слоев белка и расположенного между ними бимолекулярного слоя липидов.  

Функции плазматической мембраны клетки:

   -барьерная,

   -связь с окружающей средой (транспорт веществ),

   -связь между клетками тканей в многоклеточных организмах,

    защитная. 

Цитоплазма –  это полужидкая среда клетки, в  которой располагаются органоиды  клетки. Цитоплазма состоит из воды и белков. Она способна двигаться  со скоростью до 7 см/час. 

Движение цитоплазмы внутри клетки называют циклозом. Различают  круговой и сетчатый циклоз.  

В клетке выделяют органоиды. Органоиды – это постоянные клеточные структуры, каждые из которых  выполняют свои функции. Среди них  выделяют:

   -цитоплазматический матрикс,

   -эндоплазматическая сеть,

   -клеточный центр,

   -рибосомы,

   -аппарат Гольджи,

   -митохондрии,

   -пластиды,

   -лизосомы, 

1. Цитоплазматический  матрикс.  

Цитоплазматический  матрикс представляет собой основную и наиболее важную часть клетки, её истинную внутреннюю среду. 

Компоненты цитоплазматического  матрикса осуществляют процессы биосинтеза в клетке и содержат ферменты, необходимые  для продуцирования энергии. 
 
 
 

2. Эндоплазматическая  сеть.  

Вся внутренняя зона цитоплазмы заполнена многочисленными мелкими каналами и полостями, стенки которых представляют собой мембраны, сходные по своей структуре с плазматической мембраной. Эти каналы ветвятся, соединяются друг с другом и образуют сеть, получившую название эндоплазматической сети. ЭС неоднородна по своему строению. Известны два ее типа - гранулярная и гладкая.  

3. Клеточное  ядро. 

 

Клеточное ядро- это важнейшая часть клетки. Оно  есть почти во всех клетках многоклеточных организмов. Клетки организмов, которые  содержат ядро называют эукариотами. Клеточное ядро содержит ДНК- вещество наследственности, в котором зашифрованы все свойства клетки. 

В структуре  ядра выделяют: ядерную оболочку, нуклеоплазму, ядрышко, хроматин.

Клеточное ядро выполняет 2 функции: хранение наследственной информации и регуляция обмена веществ в клетке.  

4. Хромосомы  

Хромосома состоит  из двух хроматид и после деления  ядра становится однохроматидной. К  началу следующего деления у каждой хромосомы достраивается вторая хроматида. Хромосомы имеют первичную перетяжку, на которой расположена центромера; перетяжка делит хромосому на два плеча одинаковой или разной длины.  

Хроматиновые  структуры — носители ДНК. ДНК  состоит из участков — генов, несущих  наследственную информацию и передающихся от предков к потомкам через половые клетки. В хромосомах синтезируются ДНК, РНК, что служит необходимым фактором передачи наследственной информации при делении клеток и построении молекул белка.  

4. Клеточный  центр.  

Клеточный центр  состоит из двух центриолей (дочерняя, материнская). Каждая имеет цилиндрическую форму, стенки образованы девятью триплетами трубочек, а в середине находится однородное вещество. Центриоли расположены перпендикулярно друг к другу. Функция клеточного центра - участие в делении клеток животных и низших растений.  
 
 

5. Рибосомы  

Рибосомы –  ультрамикроскопические органеллы  округлой или грибовидной формы, состоящие из двух частей — субчастиц. Они не имеют мембранного строения и состоят из белка и РНК. Субчастицы образуются в ядрышке. \

Рибосомы - универсальные  органеллы всех клеток животных и  растений. Находятся в цитоплазме в свободном состоянии или  на мембранах эндоплазматической сети; кроме того, содержатся в митохондриях и хлоропластах. 

6. Митохондрии  

Митохондрии - микроскопические органеллы, имеющие двухмембранное строение. Внешняя мембрана гладкая, внутренняя — образует различной формы выросты — кристы. В матриксе митохондрии (полужидком веществе) находятся ферменты, рибосомы, ДНК, РНК. Число митохондрий в одной клетке от единиц до нескольких тысяч.  

7. Аппарат Гольджи. 

 В клетках  растений и простейших аппарат  Гольджи представлен отдельными  тельцами серповидной или палочковидной  формы. В состав аппарата Гольджи  входят: полости, ограниченные мембранами  и расположенные группами (по 5-10), а также крупные и мелкие пузырьки, расположенные на концах полостей. Все эти элементы составляют единый комплекс. 

Функции: 1) накопление и транспорт веществ, химическая модернизация,

                2) образование лизосом,

                 3) синтез липидов и углеводов на стенках мембран. 

8. Пластиды. 

Пластиды - это  энергетические станции растительной клетки. Они могут превращаться из одного вида в другой. Выделяют несколько  видов пластидов: хлоропласты, хромопласты, лейкопласты.  

9. Лизосомы.  

Лизосомы - микроскопические одномембранные органеллы округлой формы Их число зависит от жизнедеятельности  клетки и ее физиологического состояния. Лизосома - это пищеварительная вакуоль, внутри которой находятся растворяющие ферменты. В случае голодания клетки перевариваются некоторые органоиды.

В случае разрушения мембраны лизосомы, клетка переваривает сама себя. 

Питание животной и растительной клетки происходит по-разному. 

Крупные молекулы белков и полисахаридов проникают  в клетку путем фагоцитоза (от греч. фагос - пожирающий и китос - сосуд, клетка), а капли жидкости - путем пиноцитоза (от греч. пино - пью и китос).  

Фагоцитоз –  это способ питания животных клеток, при котором в клетку попадают питательные вещества.

Пиноцитоз –  это универсальный способ питания (и для животных, и для растительных клеток), при котором в клетку попадают питательные вещества в растворённом виде.

В микроскопической клетке содержится несколько тысяч  веществ, которые участвуют в  разнообразных химических реакциях. Химические процессы, протекающие в клетке, – одно из основных условий ее жизни, развития и функционирования. Все клетки животных и растительных организмов, а также микроорганизмов сходны по химическому составу, что свидетельствует о единстве органического мира.

Из 109 элементов  периодической системы Менделеева в клетках обнаружено значительное их большинство. В клетке содержатся и макроэлементы, и микроэлементы  .

В заключении сделаем  основные выводы :

Клетка - элементарная единица жизни, основа строения, жизнедеятельности, размножения и индивидуального развития всех организмов. Вне клетки нет жизни (исключение - вирусы).

Большинство клеток устроено одинаково: покрыто наружной оболочкой - клеточной мембраной  и наполнено жидкостью - цитоплазмой. Цитоплазма содержит многообразные структуры - органелы (ядро, митохондрии, лизосомы и т.д.), которые осуществляют разнообразные процессы.

Клетка происходит только от клетки.

Каждая клетка выполняет собственную функцию  и взаимодействует с другими  клетками, обеспечивая жизнедеятельность организма.

В клетке нет  каких-нибудь особенных элементов, характерных только для живой  природы. Это указывает на связь  и единство живой и неживой  природы. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

30. Проникновение  питательных веществ в клетку. Понятие о тургоре, плазмолизе, плазмоптизе микроорганизмов. 

Механизм питания. Поступление в бактериальную  клетку питательных веществ представляет собой сложный физико-химический процесс, которому способствует ряд  факторов: разница в концентрации веществ, величина молекул, их растворимость в воде или липидах, рН среды, проницаемость клеточных мембран и т. д. В проникновении питательных веществ в клетку различают четыре возможных механизма.

Наиболее простой способ — пассивная диффузия, при которой поступление вещества в клетку происходит из-за различия градиента концентрации (раз-ницы концентрации по обе стороны цитоплазматической мембраны). Решающее значение имеет величина молекулы. Очевидно, п мембране есть участки, через которые и возможно проникновение веществ небольших размеров. Одним из таких соединений является вода.

Большинство питательных  веществ попадает в бактериальную  клетку против градиента концентрации, поэтому в таком процессе должны принимать участие ферменты и может расходоваться энергия. Одним из таких механизмов является облегченная диффузия, которая происходит при большей концентрации вещества вне клетки, чем внутри. Облегченная диффузия — процесс специфический и осуществляется особыми мембранными белками, переносчиками, получившими название пермеаз, так как они выполняют функцию ферментов и обладают специфичностью. Они связывают молекулу вещества, переносят в неизмененном виде к внутренней поверхности цитоплазматической мембраны и высвобождают в цитоплазму. Так как перемещение вещества происходит от более высокой концентрации к более низкой, этот процесс протекает без затраты энергии.

Третий возможный  механизм транспорта веществ поучил название активного переноса. Этот прессе наблюдается при низких концентрациях  субстрата в окружающей среде и перенос растворенных веществ также в неизмененном виде осуществляется против градиента концентрации. В активном переносе веществ участвуют пермеазы. Поскольку концентрация вещества в клетке может в несколько тысяч раз превышать ее во внешней среде, активный перенос обязательно сопровождается затратой энергии. Расходуется аденозинтри-фосфат (АТФ), накапливаемый бактериальной клеткой при окислительно-восстановительных процессах.

И, наконец, при  четвертом возможном механизме  переноса питательных веществ наблюдается транслокация радикалов — активный перенос химически измененных молекул, которые в целом виде не способны проходить через мембрану. В переносе радикалов участвуют пермеазы.

Выход веществ  из бактериальной клетки осуществляется или в виде пассивной диффузии (например, воды), или в процессе облегченной диффузии с участием пермеаз. 

Для питания  почвенных микроорганизмов небходима  органика. Есть два пути поступления  органики в почву - корневые выделения  растений с послеуборочными остатками и внесение органики в почву извне, ввиде компоста, навоза, сидератов и т.п.