Биология клетки презентация

вещество поле

1.1. Системная организация материи

Материя всегда находится в движении

Все объекты мира являются системами, которые образуются в природе самопроизвольно в результате процесса самоорганизации

Системы разного уровня сложности образуют иерархию
(микромир, макромир, мегамир)

N, H)
клеточное строение
обмен веществ и энергии с окружающей средой
саморегуляция(гомеостаз)
раздражимость и реактивность
наследственность
изменчивость и адаптивная эволюция
размножение
филогенез и онтогенез
дискретность
иерархичность

Простые органические молекулы (органическая химия)
Сложные органические молекулы (макромолекулы) (биоорганическая химия, биохимия, молекулярная биология), в т.ч. гены (молекулярная биология, генетика)
Надмолекулярные комплексы (молекулярная биология), в т.ч. вирусы (вирусология)
Клеточные органоиды (цитология, или биология клетки)
Клеточно-организменный уровень
Клетки (цитология)
Ткани (гистология)
Органы (анатомия, морфология, физиология)
Системы органов (анатомия, морфология, физиология)
Организмы (анатомия, морфология, физиология, биология развития)
Популяционно-видовой уровень
Популяции (экология, генетика, теория эволюции)
Виды (экология, генетика, теория эволюции)
Экосистемный (биогеоценотически-биосферный) уровень
Биоценозы (экология, теория эволюции)
Биогеоценозы (экосистемы) (экология, теория эволюции)
Биосфера – глобальный биогеоценоз планеты Земля (экология, теория эволюции).

Клетка – это элементарная (простейшая) живая система, а жизнь – это эмерджентное (качественно новое) свойство материи, которое появляется на определенном этапе ее усложнения в ходе самоорганизации.

полипептиды (белки)
Нуклеиновые кислоты


Полимер – сложная цепная молекула, состоящая из большого числа однородных повторяющихся звеньев, мономеров, связанных между собой. Для биополимеров мономерами выступают более простые органические молекулы.
Олигомер – молекула, состоящая из небольшого числа связанных мономеров.
Димер – молекула, состоящая из двух связанных мономеров.

остаток фосфорной кислоты – это полярное (заряженное) соединение и, следовательно, притягивает воду.
Хвосты липидов гидрофобны, так как не имеют заряженных группировок и, соответственно, отталкивают воду.

– состоят из двух аминокислот;
Олигопептиды – включают до 50 аминокислот;
Полипептиды (белки, или протеины) – состоят из большего количества аминокислот. Т.е., белки – это полимеры из аминокислот.

Пептидные связи – ковалентные связи, объединяющие карбоксильную группу одной аминокислоты и аминогруппу другой аминокислоты (при отщеплении группы -ОН от первой и атома водорода от второй).

Каждый конкретный белок имеет уникальную комбинацию (линейную последовательность) аминокислот!

с отрицательным зарядом
метионин и цистеин – серо- содержащие аминокислоты

Набор аминокислот в каждом белке определяет его свойства:
- кислотность-щелочность, т.е. электроподвижность;
- гидрофильность-гидрофобность, т.е. растворимость в воде;
- пространственную организацию и функцию.

структура белка: полипептидная молекула сворачивается в спираль (альфа-спираль) или в «гармошку» (бета-складчатость) за счет водородных связей между пептидными группами по ходу молекулы.

при помощи гидрофобных, ионных, ковалентных(дисульфидных S-S) связей







Четвертичная структура – объединение нескольких глобул.

каналы клеточной мембраны;
Ферментативная (каталитическая) – ферменты синтеза и расщепления;
Защитная – иммуноглобулины, антимикробные пептиды;
Сигнальная – гормоны и другие сигнальные молекулы;
Рецепторная – рецепторы на поверхности клеточных мембран;
Регуляторная – активаторы и репрессоры генов;
Энергетическая – белки расщепляются в последнюю очередь, когда в организме израсходован весь запас углеводов и липидов.

являются нуклеотиды. Нуклеотид, в свою очередь, состоит из трех составляющих: азотистое основание, сахар (рибоза или дезоксирибоза) и остаток фосфорной кислоты.

Выделяют два класса азотистых оснований – пурины (состоят из двух колец) и пиримидины (состоят из одного кольца). К пуринам относят аденин и гуанин, к пиримидинам – цитозин, тимин и урацил.

Фосфодиэфирная
связь

структура РНК -последовательность нуклеотидов.
Вторичная структура РНК – неопределенная, локально может образовывать двухцепочечные участки (например, в тРНК).
Третичная структура РНК - неопределенная, формируется с участием регуляторных белков.


ДНК
(дезоксирибонуклеиновая кислота)

сахар-пентоза – дезоксирибоза
азотистые основания: аденин, гуанин, цитозин, тимин
двухцепочечная молекула (цепи связываются по принципу комплементарности: пуриновое с пиримидиновым)
аденин = тимин (2 водородные связи),
гуанин ≡ цитозин (3 водородные связи).
Первичная структура ДНК – последовательность нуклеотидов.
Вторичная структура ДНК –двойная спираль.
Третичная структура формируется с участием белков гистонов.

передача из поколения в поколение при размножении клеток и организмов (генетическая, или наследственная информация)





Функция РНК
реализация генетической информации (непосредственное участие в построении белков)

синтез одного вида белка.
Один ген – один белок.
Совокупность всех генов данного организма формирует его генотип, а совокупность всех признаков, реализующихся при данном генотипе (т.е. совокупность всех белков, синтезируемых в организме), объединяют понятием фенотип.

Генетический код
Триплетность
Избыточность
Универсальность

от клетки.
Клетки дифференцированы.
Клетка является частью целостного организма.

1 мкм)
не имеют оформленного ядра
не имеют мембранных органоидов
размножаются делением надвое
образуют споры

Эукариоты(ядерные)
грибы, растения и животные

размер – 10-20 мкм
имеют ядро
содержат мембранные органоиды и
немембранные структуры

функции:
барьерная,
транспортная,
рецепторная,
контактная.

Плазмалемма – тонкая (около 10 нм) липопротеидная пленка, состоящая из двойного слоя липидных молекул, в который включены молекулы белка.
Белки составляют 40-75%.

гликопротеидных и гликолипидных цепочек на поверхности мембраны.
Имеет вид рыхлого волокнистого слоя толщиной 3-4 нм (в некоторых случаях до 100 нм), покрывающего всю поверхность клетки.

играет важную роль в рецепторно-сигнальной функции
обеспечивает адгезию клеток на внеклеточный матрикс
обеспечивает сорбцию ферментов, пристеночное пищеварение, всасывание (микроворсинки кишечных всасывающих клеток)
выполняет роль ионных «ловушек», создает локальное повышение концентрации ионов для их всасывания (осморегулирующие и выделительные эпителии)
существенно влияет на состояние околоклеточной среды (гликофорин создает отрицательный заряд на поверхности эритроцитов, препятствуя их агглютинации)
Гипертрофия гликокаликса приводит к образованию клеточных оболочек (стенок) у бактерий, грибов, растений или кутикул у ряда животных.

обеспечивающими его связь с мембраной.

Такая организация плазмалеммы определяется как твердо-каркасная жидкостно-мозаичная.

Функционирование кортикального цитоскелета во многом определяет подвижность клеточной поверхности и движение целых клеток (формирование псевдоподий, движение микроворсинок в клетках кишечного эпителия, образования перетяжки при клеточном делении и др.)

субстрату или другим клеткам с помощью клейкого гликокаликса
Контакты
Запирающие(плотное соединение) - плотное слияние мембран соседних клеток с помощью специальных интегральных белков.

Заякоривающие (сцепляющие соединения) - соединяют клетки не только с помощью компонентов мембраны, но также с участием цитоскелета.
Фокальные контакты, десмосомы и полудесмосомы.

контактирующих клеток сближаются на расстояние 2-3 нм, образуя узкую щель, а сам контакт осуществляется за счет белковых комплексов – коннексонов, состоящих из белка коннектина.












Плазмодесмы - канальцы, в которых сливаются плазмалеммы и сама цитоплазма соседних клеток

Синапс характерен для нервной ткани. Соединяют нейроны между собой (или с каким-либо другим иннервируемым элементом, например, мышцей) для передачи нервного импульса высокой эффективности.

состоит из ядерной оболочки, хроматина, ядрышка, кариоплазмы, ядерного матрикса.
В интерфазном ядре можно выделить две фракции хроматина, различающиеся в структурном и функциональном
Отношениях:
Эухроматин - активированный хроматин, доступный для считывания информации;
Гетерохроматин – неактивный хроматин. Выделяют факультативный («необязательный») и конститутивный («обязательный»).
Максимально конденсирован хроматин во время митотического деления клеток, когда он обнаруживается в виде хромосом – плотных удлиненных телец разной длины и формы.

(лизосомы, рибосомы, эндоплазматический ретикулум, аппарат Гольджи)

анаболизм - совокупность реакций синтеза собственных сложных веществ из более простых (белков из аминокислот, полисахаридов из моносахаридов, моносахаридов из неорганических веществ и т.д.);
катаболизм - совокупность реакций распада (разложения) сложных веществ для получения простых веществ – либо с целью дальнейшего использования простых веществ в качестве строительного материала для реакций анаболизма, либо для их дальнейшего расщепления в реакциях энергетического метаболизма.
Аппарат энергетического метаболизма
обеспечивает клетку энергией для осуществления всех жизненных процессов – пластического метаболизма, транспорта веществ, движения и т.д.

– цитоскелет.

Три типа опорно-двигательных структур клетки:

промежуточные филаменты (8-10 нм)
пронизывают всю клетку, образуя систему наподобие каркаса, выполняют чисто опорную (скелетную) функцию (кератин, виментин, периферин и др.)

микрофиламенты
сложные надмолекулярные комплексы, в состав которых входят как опорные, так и сократительные белки, выполняют опорно-двигательную функцию и обеспечивают механизм мышечного сокращения. Основные белки – актин и миозин.

собой самособирающиеся, динамичные, полярные структуры. Опорная и двигательная функции.

Процесс полимеризации микротрубочек начинается в чѐтко ограниченных участках клетки, а именно – в центрах организации микротрубочек (ЦОМТ), ещѐ называемых клеточным центром.

– система, состоящая из клеток и межклеточного вещества, объединенных для выполнения определенной функции.
У животных выделяют 4 типа тканей:
Эпителиальные ткани – выполняют функцию барьера между внутренней средой организма и внешней средой.
Ткани внутренней среды (ТВС) – выполняют опорную, защитную и трофическую (питательную) функции.
Мышечные ткани – обеспечивают функцию движения.
Нервная ткань – выполняет контролирующую функцию, т.е. обеспечивает управление всеми процессами в многоклеточном организме.