 |
Прокариоты - одноклеточные доядерные организмы
|
|
|
|
Структурно-функциональная организация клетки
Биология - наука о жизни, об общих закономерностях существования и развития живых существ. Биология изучает процессы жизнедеятельности организмов, их жизненные циклы, взаимосвязи с окружающей средой, происхождение, историческое и индивидуальное развитие. Многообразие живой природы так велико, что о БИОЛОГИИ правильно говорить как о комплексе естественных наук, которые изучают жизнь живых существ с разных сторон. Термин «БИОЛОГИЯ» впервые был введен в 1802 году одновременно учеными Ламарком и Тревиранусом. Современная биология - это сложный высокодифференцированный комплекс фундаментальных и прикладных достижений живой природы. Составной частью биологии является МЕДИЦИНСКАЯ БИОЛОГИЯ, которая изучает человека, его происхождение, эволюцию, географическое распространение, численность и структуру популяций человека в пространстве и времени.
МЕДИЦИНСКАЯ БИОЛОГИЯ изучает наследственность человека, его генетическую систему, генотипические и индивидуальные отличия людей, их экологию, физиологию, особенности поведения. В медицинских вузах некоторые биологические дисциплины выделились в самостоятельные науки, такие как АНАТОМИЯ, ФИЗИОЛОГИЯ, ГИСТОЛОГИЯ, БИОХОМИЯ, МИКРОБИОЛОГИЯ.
Курс медицинской биологии является базой для изучения других теоретических дисциплин ФАРМАКОЛОГИИ, БИОХИМИИ, а также клинических дисциплин ТЕРАПИИ, ПЕДИАТРИИ, ИНФЕКЦИОННЫХ БОЛЕЗНЕЙ, ХИРУРГИИ и др.
Что такое жизнь?
Впервые научное определение жизни дал Ф. Энгельс в своем труде «Диалектика природы»: «Жизнь - это способ существования белковых тел, существенным моментом которого является постоянный обмен веществ с окружающей их внешней природой, причем с прекращением этого обмена веществ прекращается и жизнь, что приводит к разложению белка».
|
|
|
«Жизнь есть способ существования белковых тел, и этот способ существования состоит по своему существу в постоянном самообновлении химических составных частей этих тел.»
Современное определение жизни было дано русским ученым ВОЛЬКЕНШТЕЙНОМ: «Живые тела, существующие на Земле, представляют собой открытые, саморегулирующие и самовоспроизводящие системы, построенные из биополимеров - белков и нуклеиновых кислот».
Основные свойства жизни.
Единство химического состава.
Обмен веществ и энергии (самообновление).
Репродукция (самовоспроизведение).
Саморегуляция.
Раздражимость и движение.
Биологическая ритмичность.
Наследственность и изменчивость.
Рост и развитие.
Способность противостоять увеличению энтропии.
Дискретность и целостность.
Уровни организации жизни
. Молекулярно - генетический уровень:
элементарная структура: коды наследственной информации.
элементарное явление: воспроизведение этих кодов по принципу матричного синтеза или конвариантной редупликации молекулы ДНК.
экологические проблемы уровня: рост мутагенных факторов и увеличение доли мутаций в генофондах.
2. Клеточный уровень:
элементарная структура: клетки.
элементарное явление: жизненные циклы клеток.
экологические проблемы уровня: рост клеточной патологии в результате загрязнения среды, нарушения воспроизведения клеток.
Каждая клетка - относительно автономная самостоятельно функционирующая единица. Клетки у многоклеточных объединяются в ткани и системы органов.
. Организменный уровень:
элементарная структура: организмы и системы органов, из которых они состоят.
элементарное явление: комплекс физиологических процессов, обеспечивающих жизнедеятельность.
|
|
|
Элементарная единица жизни - организм. Регулирующая система уровня - генотип. Наследственная информация, закодированная в генотипе, реализуется определенными фенотипическими проявлениями, определяет механизм адаптации и формирует определенное поведение живых существ в конкретных условиях среды.
экологические проблемы уровня: снижение адаптационных возможностей организмов, развитие пограничных состояний у человека.
. Популяционно-видовой уровень.
элементарная структура: популяции.
элементарное явление: видообразование на основе естественного отбора.
Популяция - основная единица эволюции. Регулирующая система уровня - ее генофонд, который определяет эволюционные перспективы и экологическую пластичность популяций. Причины, вызывающие изменение генофонда популяций: мутации, комбинативная изменчивость, популяционные волны, изоляция. Реализация изменений осуществляется путем естественного отбора.
экологические проблемы уровня: снижение экологических показателей популяций (численности, плотности, возрастного состава).
. Биосферно-биогеоценотический уровень.
элементарная структура: биогеоценозы.
элементарное явление: динамические взаимосвязи биогеоценозов в масштабах биосферы.
Биогеоценоз - элементарная единица потока энергии и круговорота веществ. Регулирующая система - генопласт - совокупность генофондов и генотипов, адаптированных друг к другу популяций в окружающей их среде. Весь комплекс биогеоценозов образует живую оболочку Земли - Биосферу. Между биогеоценозами осуществляется не только материально - энергетический обмен, но и постоянная конкурентная борьба, что придает биосфере большую динамичность.
экологические проблемы уровня: увеличение количества антропоценозов и их глобальное распространение, загрязнение среды, разрушение озонового экрана Земли.
Биологические уровни организации живой природы взаимно связаны между собой по принципу биологической иерархии. Система нижнего уровня обязательно входит в состав более высшего уровня.
Рис. 1
Клетка - наипростейшая биологическая система, способная к самообновлению, самовоспроизведению и развитию. Клетка - основная структурно-функциональная и генетическая единица живого. Через нее идут потоки вещества, энергии и информации. Это динамически стойкая открытая система, состоящая из многих взаимосвязанных элементов. Клетка - основа строения прокариот, одноклеточных, грибов, растений и животных.
|
|
|
Прокариоты - одноклеточные доядерные организмы
Особенности строения:
Небольшие размеры - 0,5 - 3 мкм.
Отсутствует ядерная мембрана, т.е. нет морфологически обособленного ядра.
Генетический материал представлен одной длиной кольцевой молекулой ДНК, упакованной в клетке в виде петель (нуклеоид). Гистоновые белки не выявлены, отсутствует нуклеосомная организация хроматина. Молекулярная масса ДНК прокариот составляет 2,5×109 ±0,5×109,что соответствует примерно 2000 структурных генов.
Отсутствуют мембранные органоиды.
Наружная клеточная мембрана часто образует выпячивания в цитоплазму (мезосомы), выполняющих функцию образования АТФ.
Отсутствует клеточный центр, не типичны внутриклеточные перемещения цитоплазмы и амебоидное движение.
Покрыты клеточной стенкой, содержащей гликопептид муреин - механически плотный защитный элемент клеточной стенки.
В цитоплазме могут содержаться плазмиды - мелкие кольцевые молекулы ДНК, содержащие один или несколько генов.
Размножаются амитозом каждые 20 минут.
Эукариоты - организмы, клетки которых имеют ядро, окруженное мембранной оболочкой.
Особенности строения:
Форма клеток разнообразная, размеры колеблются в пределах от 5 до 100 мкм.
Клетки имеют сходный химический состав и обмен веществ.
Клетки разделены системой мембран на компартменты.
Генетический материал сосредоточен преимущественно в хромосомах, которые имеют сложное строение и образованы нитями ДНК и гистоновыми белковыми молекулами.
В цитоплазме находятся мембранные органоиды, центриоли.
Деление клеток митотическое.
Ядро - обязательный структурный компонент каждой эукариотической клетки, содержащий генетический материал. В животных клетках наследственная информация хранится в ядре и митохондриях. В растительных клетках - в ядре, митохондриях и пластидах. Ядро состоит из:
|
|
|
. Ядерная оболочка;
. Кариоплазма;
. Хроматин;
. Ядрышко.
Форма ядра зависит от формы самой клетки и от функций, которые она выполняет.
Размеры ядра, также в основном, зависят от размеров клетки.
Ядерно-цитоплазматический индекс - соотношение объемов ядра и цитоплазмы. Изменение этого соотношения есть одной из причин клеточного деления или нарушения обмена веществ.
Ядерная оболочка интерфазного ядра состоит из двух элементарных мембран (наружной и внутренней); между ними находится перинуклеарное пространство, которое через каналы эндоплазматического ретикулума связано с разными участками цитоплазмы. Обе ядерные мембраны пронизаны порами, через которые осуществляется избирательный обмен веществ между ядром и цитоплазмой. Изнутри ядерная оболочка покрыта белковой сеткой - ядерной ламиной, что обуславливает форму и объем ядра. К ядерной ламине теломерными участками присоединяются нити хроматина. Микрофилименты образуют внутреннюю основу ядра. Внутренний «скелет» ядра имеет большое значение для обеспечения упорядоченного течения основных процессов транскрипции, репликации, процессинга. Снаружи ядро также покрыто микрофиламентами, которые являются элементами цитоскелета клетки. Наружная ядерная мембрана имеет на своей поверхности рибосомы и связана с мембранами эндоплазматического ретикулума. Ядерная оболочка обладает избирательной проницаемостью. Потоки веществ регулируются специфическими особенностями белков мембран и ядерных пор (от 1000 до 10000).
|
|
|
