Сдам Сам

ПОЛЕЗНОЕ


КАТЕГОРИИ







Лекция. Структура и функция клетки. Органоиды клетки.





План

  1. Одномембранные органеллы
  2. Двумембранные органеллы
  3. Особенности строения растительной и животной клеток.

1. Одномембранные органеллы (органоиды):

эндоплазматический ретикулум, или эндоплазматпическая сеть (ЭПС), состоит из густой сети взаимосвязанных трубочек, пузырьков, образующих од­ну непрерывную поверхность, которая ограничивает замкнутое пространство. Внутрен­нее пространство ЭПС составляет полость, занимающая более 10% общего объема клетки. Эндоплазматическая сеть — это структурно-функ­циональная система, осуществляющая обмен и пере­мещение веществ внутри клетки и образующая еди­ное целое с мембраной ядра.

Через эндоплазматическую сеть проходит обмен веществ с другими клетками. ЭПС бывает двух видов — шероховатая и гладкая:

шероховатая ЭПС выглядит как система узких плоских канальцев, наружная сторона которых, обра­щенная к цитоплазме, покрыта рибосомами (рис. ff). На мембранах шероховатой ЭПС происходит синтез только тех белков, которые не используются самой клет­кой, поэтому они, не накапливаясь, транспортируются по каналам ЭПС туда, где возникает их недостаток;

гладкая ЭПС не содержит прикрепленных ри­босом; в ее мембранах находятся ферменты синтеза и расщепления углеводов и липидов.

Аппарат Гольджи, названный в честь итальянскогоученого Камилло Гольджи (1844—1926), открывшего его в 1898 г., особенно развит в клетках, вырабатываю­щих белковый секрет, а также в нейронах и яйцеклет­ках. Основной структурный элемент комплекса Голь­джи — мембрана, которая образует пакеты уплощенных цистерн (диктиосом), крупные вакуоли или мелкие пу­зырьки. Цистерны аппарата (комплекса) Гольджи, по­хожие на мешочки, соединены с каналами эндоплазматической сети. Продукты синтеза веществ из каналов ЭПС поступают в аппарат Гольджи, где происходит их накопление, после чего в виде капель или зерен они по­ступают в цитоплазму или выводятся из клетки нару­жу. В аппарате Гольджи также образуются лизосомы.



Лизосомы— это самые мелкие из мембранных ор­ганоидов клетки. Они представляют собой овальные тельца диаметром до 0,5 мкм. В них содержится по­чти 30 типов ферментов, способных расщеплять белки, нуклеиновые кислоты, полисахариды, липиды и пр. Та­кой процесс называется лизисом, отсюда и происходит название этого органоида, открытого бельгийским био­химиком Кристианом Рене Де Дювом в 1955 г. Лизо­сомы образуются из структур комплекса Гольджи или непосредственно из ЭПС.

Вакуоли— мембранные органоиды, содержащие во­ду и растворенные в ней соединения. В растительных клетках на долю вакуолей приходится до 90% объе­ма. В молодых клетках вакуоли мелкие, по мере роста клетки ее вакуоли сливаются и образуют одну боль­шую вакуоль. Вакуоли обеспечивают клеткам тургорное давление. Высокая концентрация веществ в ваку­оли способствует поглощению ею воды, в результате чего протопласт плотно прилегает к клеточной стенке, повышая ее жесткость. Вакуоли поставляют молекулы воды, которые уча­ствуют в фотосинтезе. Животные клетки имеют временные вакуоли, зани­мающие не более 5% их объема.

В клетке существует единая вакуолярная система, состоящая из эндоплазматической сети, аппарата Гольджи и вакуолей; все эти компоненты могут перехо­дить один в другой в процессе изменения и перестрой­ки функций мембран.

Микротельцаодномембранные органеллы; их не­большие полости содержат множество ферментов. Фер­мент каталаза способен разлагать перекись водорода, которая является ядовитым веществом для живых структур. Основные функции микротелец: защитная, ферментативная и метаболическая, т. е. участие в об­мене веществ.

2. Двумембранные органоиды клеткимитохонд­рии и пластиды — сложные структуры, обладающие собственным аппаратом синтеза белка:

митохондрии (греч. mitos — пить, chondrion — зернышко, крупинка) содержатся во всех типах эукариотных клеток одноклеточных и многоклеточных орга­низмов. Форма их различна: сферическая, овальная, ни­тевидная, цилиндрическая, размеры от 0,2 до 7 мкм в ; длину. Количество митохондрий в клетке зависит от ее функции и активности. В тех клетках и тканях, где ве­лики затраты энергии, митохондрий больше. Митохонд­рии имеют наружную гладкую мембрану и внутреннюю, образующую многочисленные складки — кристы. В кристах находятся ферменты. Между мембранами — пространство шириной примерно 10—20 нм. Внутрен­нее пространство митохондрии заполнено гомогенным веществом — матриксом. Вещество матрикса более плотное, чем то, которое окружает митохондрию. В матриксе присутствуют нити ДНК и РНК, а также рибосомы, что обеспечивает митохондриям самовозобновление путем деления. Митохондрии тесно связаны с мем­бранами эндоплазматической сети, каналы которой чаете открываются непосредственно в митохондрии. Основная функция митохондрий — синтез универсального источ­ника энергии — АТФ.

Количество митохондрий меняется в процессе инди­видуального развития организма (онтогенеза): в моло­дых растущих и делящихся клетках их значительно больше, чем в стареющих;

пластидыприсутствуют только в растительных клетках. Различают три вида пластид: 1) бесцвет­ные — лейкопласты, в них из моносахаридов и дисахаридов синтезируется крахмал (но есть некоторые лей­копласты, которые могут запасать белки или жиры); 2) хромопласты — пластиды желтого, оранжевого или красного цвета, содержащиеся в клетках лепестков мно­гих растений, зрелых окрашенных плодах (томаты, ши­повник, рябина), в корнеплодах (морковь); 3) хлоропласты — зеленые пластиды, содержащие пигмент хлорофилл, в котором осуществляется фотосинтез. Чис­ло хлоропластов в одной клетке от 1 до 35, оно зависит от типа клеток и вида растения. Хлоропласты распо­лагаются по периферии клетки рядом с цитоплазматической мембраной. У высших растений хлоропласт имеет форму двояковыпуклой линзы. Каждый из них окружен двойной мембраной, обладающей избиратель­ной проницаемостью. В живом и функционирующем хлоропласте содержится до 75% воды. Основная струк­турная единица хлоропласта — тилакоид, плоский двумембранный мешочек, играющий ведущую роль в про­цессе фотосинтеза. В мембране тилакоида расположены белки, аналогичные белкам митохондрий, которые уча­ствуют в цепи переноса электронов. Тилакоиды рас­положены стопками, напоминающими стопки монет (от 10 до 150) и называемыми гранами (рис. 8).

В каждом хлоропласте примерно 50 гран, располо­женных в шахматном порядке. В мембранах, формиру­ющих тилакоиды, содержатся ферменты, улавливающие солнечный свет, и ферменты, синтезирующие АТФ. Как и митохондрии, пластиды способны к самостоятельному размножению, не зависящему от деления клетки. Размеры и форма митохондрий и хлоропластов, нали­чие в их матриксе кольцевой двуцепочечной ДНК и соб­ственных рибосом напоминают строение бактериальных клеток. По существующей теории симбиогенеза предки современных митохондрий и хлоропластов были когда-то самостоятельными прокариотными организмами.

Ядро— важнейшая составная часть клетки эукариотных организмов, оно содержит вещество наследственности ДНК, т. е. гены. Функции ядра: хранение и воспроизведение генетической информации; регуля­ция процессов обмена веществ, протекающих к клет­ке. Большинство клеток имеет одно ядро. У некото­рых клеток, например печени 2—3 ядра, есть многоядерные клетки.

Строение ядра. Форма ядра зависит от формы клет­ки.Ядро окружено оболочкой, состоящей из двух мем­бран. Наружная мембрана покрыта рибосома­ми, внутренняя — гладкая; пространство между ними заполнено ядерным соком.

Ядерный сок— внутренняя жидкая среда ядра, со­держит белки-ферменты, необходимые для синтеза нук­леиновых кислот, фибриллярные белки, углеводы, ми­неральные соли, ионы Са, Mg. Ядерный сок выполняет связующую, транспортную и регуляторную функции.

Хроматин(греч. chroma — цвет, окраска) — нуклеопротеидные нити, из которых состоят хромосомы клеток эукариот (термин ввел немецкий гистолог Вальтер Флемминг (1843—1905)в 1880 г.). Интенсивно окрашивается некоторыми красителями. В цитологии под хроматином подразумевают дисперсное состояние хромосом в интерфазе клеточного цикла. Состав: ДНК, гистоны, негистоновые белки.

Различают генетически неактивный хроматин — гетерохроматин и активный — эухроматин. Послед­ний полностью деспирализован и в световой микро­скоп не виден.

Хромосомы(от греч. chroma — цвет и somo — те­ло) — органоиды клеточного ядра, являющиеся носи­телями генов и определяющие наследственные свой­ства клеток и организмов. Обладают структурной и функциональной индивидуальностью, способны к са­мовоспроизведению, сохраняют свою индивидуальность в ряде поколений. Термин «хромосомы» предложен в 1888г. немецким гистологом Вильгельмом Вальдейером (1836—1921).

Хромосомы состоят из одной или нескольких моле­кул ДНК, связанных с белками — гистонами и др. Мо­лекулы ДНКсоединяются в хромосому с помощью так называемой первичной перетяжки — центромеры. Фор­ма хромосом зависит от положения центромеры. К ней во время деления клетки (митоза) прикрепляются нити веретена деления. Центромера делит хромосому на два плеча.

Хромосомный набор в целом —специфический признак вида, т. е. этот набор свойствен только одному конк­ретному виду организмов. Кариотипом называют сово­купность количественных и качественных признаков хромосомного набора соматической клетки. В кариотипе число хромосом всегда четное: половина хромосом от отцовского организма, половина — от материнского. Гомологичные хромосомы имеют одинаковую форму и размеры. Диплоидный, или двойной, набор хромосом имеется в каждой соматической клетке. Гаплоидный, или одинарный, набор хромосом содержится в воспроизво­дящих (половых) клетках — гаметах. В не делящихся клетках хромосомы не просматриваются, в ядрах хрома­тин отмечается в виде некоторой сеточки или глыбок.

Ядрышко— характерная структура ядра, оно обра­зуется вокруг участка хромосомы, где закодировано стро­ение р-РНК. Этот фрагмент хромосомы — определенный ген — называется ядрышковым организатором, на нем происходит синтез р-РНК. Ядрышко — это скопление р-РНК и рибосом на разных этапах их формирования. В ядрах разных клеток, а также в ядре одной и той же клетки в зависимости от ее функционального состояния число ядрышек может колебаться от 1 до 5—7 и более. Ядрышки присутствуют только в неделящихся ядрах. Во время деления клеток они исчезают и вновь возника­ют после деления.

Отличительные признаки растительных и животных клеток

Признак Растительная клетка Животная клетка
Пластиды Хлоропласты, хромо­пласты, лейкопласты Отсутствуют
Способ питания Автотрофный (фототрофный) Гетеротрофный (голозойный, сапрофитный, паразитический)
Синтез АТФ В хлоропластах, мито­хондриях В митохондриях
Расщепле­ние АТФ В хлоропластах и во всех частях клетки, где необходима затра­та энергии Во всех частях клетки, где необ­ходима затрата энергии
Клеточный центр У некоторых низших растений Во всех клетках
Целлюлоз­ная кле­точная стенка Расположена снаружи от клеточной мембра­ны Отсутствует, имеет­ся гликопротеидный слой — гликокаликс
Вакуоли Крупные полости, за­полненные клеточным соком — водным раствором различных веществ, являющихся запасными или конеч­ными продуктами. Осмотические резерву­ары клетки Сократительные, пищеварительные, выделительные вакуоли (обычно мелкие)

Лекция. Вирусы

План

  1. История открытия вирусов
  2. Вирусология – наука о вирусах
  3. Типы вирусов. Вирусные заболевания

1. Вирусы - неклеточные формы жизни

Вирусы (лат. virus — яд) были открыты в 1892 г. русским ученым Дмитрием Иосифовичем Ивановским (1864—1920) при изучении возбудителей мозаичной болезни табака. Термин «вирус» был предложен в 1899 г. нидерландским ботаником и микробиологом Марти­ном Бейеринком (1851 — 1931).

2. Вирусология — наука о вирусах, изучающая их строение, биохимию, систе­матику и значение. При этом главной задачей является не только обнаружение новых, ранее не исследованных возбудителей болезней у человека, животных и растений, но и определение способов борьбы с вирусами и профилактики заражения ими.

Считается, что наука вирусология возникла в конце XIX в., после того как российский физиолог Дмитрий Иосифович Ивановский открыл вирус табачной мозаики (1892), а французский микробиолог Луи Пастер в поисках средства борьбы с бешенством, не обнаружив самого вируса, но отметив его невидимые в оптический микроскоп свойства, ввел в науку термин «вирус». Началом вирусологии можно также считать конец XVIII в., когда в 1798 г. английский сельский врач Эдуард Дженнер изобрел и внедрил средство для защиты от страшного инфекционного заболевания — оспы. Своим изобретени­ем Э. Дженнер положил начало применению прививок методом вакцинации (лат. vacca — корова). Это название не было случайным, так как содержимое прививки Э. Дженнер взял из пустулы (болячки) у доярки, заразившейся коровьей оспой.

Это была первая в мире живая вакцина. Наряду с живыми вакцинами изготавливаются и применяются убитые вакцины, они производятся из вируса, убитого (инактивированного) формалином. При разных вирусных заболеваниях используют или живые, или убитые вакцины, но часто их применяют вместе для достижения большего эффекта (например, для профилактики клещевого энцефалита).

Время рождения современной вирусологии — 50-е гг. XX в., когда была создана вакцина против полиомиелита, и уже к началу 60-х гг. во всем мире вакцинацию прошли несколько сотен миллионов детей. В результате заболе­ваемость полиомиелитом во всех странах сразу же резко снизилась.

В 50-е гг. XX в в вирусологии произошли и другие важные события, которые обеспечили ее бурное развитие. Прежде всего, следует назвать разра­ботку методов непрерывного культивирования штаммов живых человеческих клеток в искусственной питательной среде (in vitro — в пробирке). Так была найдена воспроизводимая в пробирке биологическая система выращивания и больших количествах вируса и для изучения, и для массового производства вакцины.

Кроме того, в 50-е гг. изобрели электронный микроскоп с огромной раз­решающей способностью. С ним вирусология получила возможность видеть исследуемые объекты, подсчитывать их количество, изучать морфологиче­скую и химическую структуры, размножение и механизмы взаимодействия Вирусов с клеткой хозяина. В эти же годы вирусология обогатилась фундамен­тальными исследованиями из смежных областей — цитологии, молекулярной биологии и генетики. Все это ускорило процесс накопления научных фактов, открытие новых, ранее неизвестных вирусов — возбудителей различных болезней. Если в конце 60-х гг. XX в. было учтено и описано около 200 видов вирусов, то к началу XXI в. их обнаружено и изучено более 1000 видов.

Проблемы вирусологии.Перед вирусологией в настоящее время стоит много еще нерешенных задач. Первоочередная среди них — найти доступные (дешевые и массовые) и эффективные средства борьбы с такими особо слож­ными и опасными вирусными заболеваниями, как СПИД, лейкозы и раку человека, а также с вирусными болезнями у растений и животных.

Другая чрезвычайно важная задача, стоящая перед вирусологией, — создать препараты, защищающие организм от инфекции, причем длительно­го профилактического действия. Эта задача не столь проста, как кажется, Поскольку вирусы, будучи живыми существами, подвержены постоянной наследственной изменчивости и эволюции. Следовательно, то, что стало помогающим средством, спустя некоторое время из-за изменчивости данно­го вируса оказывается бессильным, и вместо заготовленной заранее вакцины нужно срочно создавать новую. Третья задача, не менее значимая, чем первые, — это выяснение роли скрытых вирусных инфекций и вирусоносительства. Известно, что некоторые вирусы инфицируют клетки хозяина и размножаются в нем без признаков заболевания. Такие скрытые вирусные инфекции широко распространены среди многих групп вирусов, в том числе и оспы. Распознание действия виру­соносительства очень важно и для самого инфицированного организма, и для окружающих.

Большое научное и практическое значение имеет еще одна проблема вирусологии, непосредственно связанная с биотехнологией. Это использова­ние некоторых видов вирусов для решения задач генной инженерии, где виру­сы применяются с целью создания in vitro новых комбинаций генетического материала, способного размножаться в клетке хозяина и синтезировать в ней нужные человеку продукты обмена. Также необходимой является разработка все более совершенных методов исследования природы вирусов и методов массового производства средств защиты от вирусных инфекций.

Решение этих важных научных и практических задач может идти более успешно, если вирусология расширит поиск новых видов вирусов, изучение их экологии и взаимодействий с хозяевами; продолжит исследование моле­кулярной эволюции вирусов, уточнение системы видов, родов и семейств царства вирусов и т.д. Все это имеет большое значение для жизни и здоровья человечества и природы в целом.

3. Вирусы являются внутриклеточными паразитами, функционирующими на генетическом уровне. Вирусы способны проникать в определенные живые клетки и размножаться толь­ко внутри них. Они, имея, собственный генетический аппарат, могут кодировать синтез новых вирусных ча­стиц, при этом вирусы используют биосинтетические и энергетические системы клеток, в которые им уда­лось внедриться. Вирусы распространены в природе повсеместно, поражают все царства и группы живых организмов. Описано почти 500 видов вирусов, пора­жающих теплокровных позвоночных, и более 300 ви­русов, поражающих высшие растения. Некоторые виды раковых опухолей у животных и, возможно, людей име­ют вирусную природу. Вирусы играют большую роль в жизни человека, они являются возбудителями ряда опас­ных заболеваний: оспы, гепатита, энцефалита, кори, бе­шенства, гриппа, краснухи, СПИДа. В зависимости от на­личия в вирусах молекул ДНК или РНК в качестве генетического аппарата их подразделяют на две груп­пы: ДНК-содержащие и РНК-содержащие.

Строение вирусной частицы: она состоит из молеку­лы нуклеиновой кислоты и белковой оболочки — кап­сида (лат. capsa — вместилище) вокруг этой молекулы. Вирусы, обладающие более сложным строением, имеют еще одну оболочку — белковую или липопротеиновую. Особое строение имеют вирусы-бактериофаги.

Проникновению вируса в клетку предшествует свя­зывание его с особым белком-рецептором на ее поверх­ности. Участок поверхности клетки, к которому присое­диняется вирус, погружается в цитоплазму и превращается в вакуоль. Вакуоль, стенки которой состоят из фрагмента цитоплазматической мембраны, может сливаться с други­ми вакуолями или с ядром. В клетке хозяина происходит редупликация вирусного генома за счет обменных процессов этой клетки и самосборка капсида. Образовавши­еся новые вирусные частицы, повреждая клетку, покида­ют ее и устремляются в новые клетки.

Особый путь проникновения в клетки свойствен ви­русам бактерий — бактериофагам. Они впервые опи­саны английским вирусологом Фредериком Туортом в 1915 г.

Толстые клеточные стенки бактерий не позволяют белку-рецептору с присоединившимся к нему вирусом погружаться в цитоплазму бактерии. В бактерию через полый стержень проникает только, геном бактериофага, который находится в головке (рис. 16). В цитоплазме бактериальной клетки происходит редупликация гено­ма бактериофага, синтез его белков и формирование капсида. Через определенный промежуток времени клетка бактерии гибнет и новые частицы бактериофа­га начинают «охоту» за новыми бактериями.

• Термин «бактериофаг» (греч. bakterion палочка и phagos — пожирать) был предложен канадским бакте­риологом Феликсом Д'Эреллем в 1917 г.

Вирус ВИЧ, вызывающий СПИД(синдром приоб­ретенного иммунодефицита), содержит в качестве ге­нетической информации РНК. Он специфи­чески связывается с клетками крови — лейкоцитами, отвечающими за иммунную защиту организма. Его вза­имодействие с этими клетками приводит к снижению их функциональной активности и проявляется у че­ловека в виде иммунодефицита — неспособности про­тивостоять любым инфекциям.









ЧТО И КАК ПИСАЛИ О МОДЕ В ЖУРНАЛАХ НАЧАЛА XX ВЕКА Первый номер журнала «Аполлон» за 1909 г. начинался, по сути, с программного заявления редакции журнала...

Что способствует осуществлению желаний? Стопроцентная, непоколебимая уверенность в своем...

ЧТО ПРОИСХОДИТ, КОГДА МЫ ССОРИМСЯ Не понимая различий, существующих между мужчинами и женщинами, очень легко довести дело до ссоры...

Что делать, если нет взаимности? А теперь спустимся с небес на землю. Приземлились? Продолжаем разговор...





Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:


©2015- 2021 zdamsam.ru Размещенные материалы защищены законодательством РФ.