Клетка - элементарная структурно-функциональная биологическая единица. Прокариотические и эукариотические клетки.

Клетка- элементарная единица живой системы. Элементарной единицей она может быть названа потому, что в природе нет более мелких систем, которым были бы присущи все без исключения признаки (свойства) живого т.е. она осуществляет обмен веществ и энергии, растет, размножается и передает по наследству свои признаки, реагирует на внешние раздражители и способна двигаться.

Все организмы, имеющие клеточное строение, делятся на две группы: безядерные (прокариоты) и ядерные (эукариоты).

Клетки прокариот, к которым относятся бактерии, в отличие от эукариот, имеют относительно простое строение. В прокариотической клетке нет организованного ядра, в ней содержится только одна хромосома, которая не отделена от остальной части клетки мембраной, а лежит непосредственно в цитоплазме. Однако в ней также записана вся наследственная информация бактериальной клетки.

 Основным отличительным признаком эукариотических клеток является наличие морфологически выраженного ядра. Кроме того, в цитоплазме таких клеток существует целый набор специальных структур, органелл, выполняющих отдельные специфические функции. К числу органелл относят мембранные структуры: ядро, эндоплазматический ретикулум, аппарат Гольджи, лизосомы, митохондрии, пластиды (в клетках растений). Кроме того, для эукариотических клеток характерно наличие немембранных структур, таких, как центриоли (в клетках животных), рибосомы, микротрубочки, микрофиламенты и др. Эукариотические клетки обычно намного крупнее прокариотических.

Клеточная теория. Значение теории в обосновании диалектико-материалистической концепции единства жизни.

Клеточная теория – это обобщение представления о структуре клетки, ее развитии и размножения.

Клеточная теория была сформулирована ботаником М. Шлейденом и зоологом Т. Шванном в 1838-1839 г.г. В 1858 г. Р. Вирхов обосновал принцип преемственности клеток путем деления («каждая клетка из клетки»). Создание клеточной теории стало важнейшим событием в биологии, одним из решающих доказательств единства живой природы.

Клеточная теория гласит:

1. Клетка – элементарная единица живого;

2. Клетки разных организмов гомологичны по своему строению;

3. Размножение клеток происходит путем деления исходной клетки;

4. Многоклеточные организмы состоят из клеток, они образуют ткани, те органы, системы органов и целый организм.

5. В клетке содержится вся генетическая информация о строении и функциях организма.

Клетка как открытая система. Организация потоков вещества, энергии в клетке. Специализация и интеграция клеток многоклеточного организма.

Клетка – открытая система, поскольку ее существование возможно только в условиях постоянного обмена веществом и энергией и информацией с окружающей средой.

Характерные для всех живых систем потоки энергии, вещества и информации связаны с обменом веществ, который представляет собой единство ассимиляции и диссимиляции.

Анаболизм(ассимиляция) – биосинтез – фаза метаболизма, в которой из малых молекул – предшественников (аминокислот, моносахаридов, жирных кислот, азотистых оснований) синтезируются белки, полисахариды, нуклеиновые кислоты и др. макромолекулы. Анаболизм требует затраты свободной энергии. Источник этой энергии – АТФ.

Катаболизм( диссимиляция ) – расщепление сложных органических молекул до более простых конечных продуктов. Сопровождается выделением энергии.

Организация потоков энергии: все функции, выполняемые клеткой, требуют затрат энергии, которая освобождается в пр.диссимиляции.

Организация потока информации: связана с хранением и потоком информации в сменяющихся поколениях клеток и организмов. В этом участвуют ДНК хромосомы ядря, иРНК, рибосомы, тРНК. Главная роль в хранении и потоке информации принадлежит нуклеиновым кислотам, они обеспечивают процесс синтеза белка.

Клетки многоклеточного организма объединены в различные органы и ткани и специализированы на выполнении разных функций. В зависимости от выполняемых функций клетки организованы по-разному. Они могут отличаться размерами и формой, набором и относительным количеством органоидов, наличием специфических гранул и т. п. Так, в секретирующих клетках хорошо представлены эндоплазматическая сеть с рибосомами, аппарат Гольджи и различные гранулы, в мышечных клетках - митохондрии и миофибриллы - специальные белковые волокна, обеспечивающие движение, и т. д.

Энергообразующие системы клетки и их характеристики. Фазы диссимиляции у гетеротрофов.

Метаболизм – процесс из 2-х фаз : катаболизм (энергетический обмен) и анаболизм (пластический обмен).

Катаболизм( диссимиляция ) – расщепление сложных органических молекул до более простых конечных продуктов. Углеводы, жиры, белки распадаются в ходе последовательных реакций до углекислого газа (СО₂), воды (Н₂О), аммиака (NН₃). На определенных этапах соответствующих катаболических путей значительная часть свободной энергии запасается благодаря сопряженным ферментативным реакциям в форме высокоэнергетического соединения АТФ (аденозинтрифосфата). Часть запасается также в богатых энергией водородных атомов НАДН или НАДФН.

Фазы диссимиляции:

 1-й этап. Подготовительный этап. Образование мономеров из полимеров.

Расщепление полимеров до мономеров. Процесс протекает в пищ.тракте или цитоплазме клеток. Вся энергия расходуется в виде тепла.

Из липидов глицерин и жирные кислоты; из белков аминокислоты и из углеводов глюкоза.

Й этап. Бескислородный этап-гликолиз.

Протекает в цитоплазме без участия О2. Часть энергии запасается в виде АТФ. Из 1 молекулы глюкозы, образуется 2 молекулы ПВК и в результате всей реакции образуется 2 молекулы АТФ.

Й этап. Кислородный этап-дыхание.

Протекает в митохондриях и требует присутствия О2. Из 2 молекул ПВК образуется 36 молекул АТФ.

В сумме энергетического обмена образуется 6CO2, 38 АТФ и 44H2O.