План: 1. Введение в медицинскую биологию. 2. Уровни организации жизни. 3. Клетка – элементарная единица живого. Основные этапы развития клеточной теории, её современные положения. 4. Прокариотические организмы. Особенности строения. Эукариотические организмы. Структура и функция компонентов эукариотической клетки.
1. Введение в медицинскую биологию. Медицинская биология – наука об основах жизнедеятельности человека, которая изучает закономерности индивидуального развития и морфофизиологической адаптации человека к условиям окружающей среды в связи с его биосоциальной сутью и влиянием молекулярно-генетических, клеточных, онтогенетических, популяционных, экологических факторов на здоровье человека. Задача медицинской биологии - определить роль биологических процессов в обеспечении здоровья индивидуума. Изучение биологии имеет важное значение для подготовки врача любой специальности. Знания паразитологии, генетики, цитологии и молекулярной биологии часто помогают диагностировать болезнь и оказать эффективную помощь больному. Развитие и достижения генной инженерии обеспечивают получение ряда лекарственных препаратов (антибиотики, витамины, гормоны). Изучение паразитологии необходимо для лечения инфекционных и инвазионных болезней и для разработки методов их профилактики.
Органический мир на Земле представляет собой сложную биосистему жизненных форм, состоит из отдельных комплексных образований, биотических сообществ разного уровня. Выделяют низшие и высшие уровни организации живой материи. Каждое звено низшего уровня представлено относительно однородными элементами (система молекул одного типа, клетки одной ткани, особи одного вида ). Высшие уровни образованы сложными, метаболически замкнутыми ( завершенными ) высоко интегрированными системами, состоящими из разнородных, но функционально тесно связанных составляющих. 2. Уровни организации жизни.
Уровень организации живого – это относительно однородный биологический комплекс, объединённый пространственными и временными параметрами. Каждый уровень характеризуется элементарной структурной единицей и элементарным биологическим явлением.
Роберт Гук (1635-1703) - изобрел микроскоп; - открыл клеточное строение растительных тканей; - предложил термин «клетка». Антони ван Левенгук (1632-1723) - открыл и описал одноклеточных животных, бактерии, эритроциты и сперматозоиды позвоночных животных. Строение и жизнедеятельность клетки изучает наука цитология. Рождение и развитие этой науки связано с изобретением микроскопа. 3. Клетка – элементарная единица живого. Основные этапы развития клеточной теории, её современные положения.
В 1839 году немецкий зоолог Теодор Шванн и немецкий ботаник Маттиас Шлейден сформулировали основные положения клеточной теории : все организмы состоят из клеток; клетки животных и растений сходны по строению; рост, развитие и дифференцировка клеток обеспечивают развитие многоклеточного организма. Немецкий ученый Рудольф Вирхов в 1858 году дополнил клеточную теорию. Вирхов сказал, что: новые клетки образуются из материнской клетки путем деления; вне клеток нет жизни.
Клетка – элементарная единица строения и развития всех живых организмов; Клетки всех организмов сходны по химическому составу, строению и основным процессам жизнедеятельности; Каждая новая клетка образуется из материнской клетки путем деления; У многоклеточных организмов клетки специализируются и образуют ткани; Из тканей образуются органы. Органы связаны между собой и подчиняются нервной, гуморальной и иммунной регуляции. Современные положения клеточной теории:
Клетки прокариот имеют простое строение. Они не имеют типичного ядра и мембранных органоидов. Сверху клетка покрыта клеточной стенкой. Под ней находится плазматическая мембрана. В цитоплазме прокариот находятся рибосомы, включения, один или несколько нуклеоидов. Нуклеоид – это кольцевая молекула ДНК. Она прикрепляется к внутренней поверхности плазматической мембраны. ДНК – наследственный материал клетки. Эукариоты – это организмы, клетки которых имеют ядро. Основные компоненты клеток – это: биомембраны, цитоплазма и ядро.
–- это бактерии и цианобактерии (сине-зелёные водоросли). Это одноклеточные и колониальные организмы. Они живут в воде, почве, в организмах растений, животных, человека. 4. Прокариотические организмы. Особенности строения. Форма клеток: шаровидная (кокки), палочковидная (бациллы) и др. Питание: автотрофное и гетеротрофное. Дыхание: аэробное и анаэробное. Размножение: бесполое (нет митоза) и половое (конъюгация). При неблагоприятных условиях у некоторых прокариот внутри материнской клетки образуются споры.
Эукариоты организмы. Это 3 царства: Растения, Грибы, Животные. – одноклеточные, колониальные и многоклеточные 5. Эукариотические организмы. Структура и функция компонентов эукариотической клетки
Клетки эукариот ограничены плазматической мембраной. Функции мембраны: ограничивает цитоплазму; защищает ее от внешних воздействий; разделяет клетку на участки (компартменты), в которых идут различные физиологические процессы; участвует в процессах обмена с окружающей средой; на мембране идет синтез некоторых органических веществ; через мембрану переносятся вещества нужные для жизнедеятельности клетки и удаляются продукты обмена.
Цитоплазма состоит: Цитоплазма — это содержимое растительной или животной клетки, за исключением ядра (кариоплазмы). Цитоплазму и кариоплазму называют протоплазмой.
Цитоплазматический матрикс – составная часть цитоплазмы, не содержащая органоидов. Это коллоид, который может переходить из золя (жидкостное состояние) в гель (более плотное состояние). Цитоплазматический матрикс – среда, где происходят все основные биохимические реакции, осуществляется связь между всеми частями клетки, обеспечивается рост и дифференцировка клеток. Органоиды клетки – дифференцированные участки цитоплазмы, выполняющие определённую функцию. Их делят по структуре на мембранные и немембранные. По выполняемым функциям – на органоиды общего и специального назначения (жгутики, реснички, сократительная и пищеварительная вакуоли, акросома и другие). 1 — Пероксисома, 2 — Клеточная мембрана, 3 — Ядро, 4 — Ядрышко, 5 — Митохондрии, 6 — ЭПР, 7 — Аппарат Гольджи, 8 — Хромасома, 9 — Ядерная оболочка, 10 — Центриоли, 11 — Лизосома, 12 — Цитоплазма Строение животной клетки :
Эндоплазматическая сеть – это система микроскопических каналов и полостей, ограниченных мембраной. ЭПС транспортирует и накапливает вещества в клетке. Мембрана ЭПС соединяется с мембраной ядра и наружной мембраной. Различают два вида ЭПС: гранулярную и агранулярную. На мембранах гранулярной ЭПС есть рибосомы. На них идет синтез белка. На мембранах агранулярной ЭПС идёт синтез углеводов и липидов. Одномембранные органоиды:
Комплекс Гольджи расположен возле ядра. В животной клетке – это система полостей, ограниченных мембраной. На концах полостей расположены крупные и мелкие пузырьки. В растительной клетке – это отдельные полости, ограниченные мембранами. Функции: концентрация веществ, обезвоживание; на мембранах комплекса Гольджи синтезируются полисахариды, липиды, гормоны, ферменты; комплекс Гольджи образует лизосомы, пероксисомы.
Лизосомы – это пузырьки, ограниченные мембраной. Внутри лизосом находятся ферменты, которые расщепляют белки, жиры, углеводы, нуклеиновые кислоты. Ферменты лизосом разрушают: частицы, которые попадают в клетку путем фагоцитоза; микроорганизмы и вирусы; некоторые компоненты клеток, целые клетки или группы клеток..
Пероксисомы – мелкие сферические тельца, покрытые мембраной. Образуются в комплексе Гольджи, содержат в основном ферменты разрушающие перекись водорода. Перекись водорода образуется при окислении некоторых органических веществ и очень вредна для клеток. Пероксисомы могут участвовать в окислении жирных кислот.
Вакуоли – это полости в цитоплазме, которые заполнены жидкостью. Образуются пузырьками ЭПС или комплекса Гольджи. Они содержат продукты жизнедеятельности клеток, пигменты. Функции: накопление продуктов обмена; с охранение питательных веществ; поддержание тургора клетки.
Митохондрии имеют вид гранул, палочек, нитей. Они ограничены двумя мембранами: наружной и внутренней. Наружная мембрана гладкая. Внутренняя мембрана образует многочисленные складки кристы. Внутри митохондрий находится полужидкое вещество – матрикс. В нем содержатся молекулы ДНК, и-РНК, т-РНК, рибосомы. В матриксе синтезируются митохондриальные белки. Основная функция митохондрий – синтез АТФ (на кристах). Размножаются митохондрии делением. Двухмембранные органоиды :
Пластиды - это органоиды клеток растений. Различают три типа пластид: хлоропласты ; хромопласты ; лейкопласты. Хлоропласты - зеленые пластиды, содержащие хлорофилл. Они находятся в листьях, молодых побегах, незрелых плодах. Хлоропласты ограничены двумя мембранами – наружной и внутренней. Наружная мембрана гладкая. Внутренняя мембрана образует многочисленные складки (тилакоиды), которые образуют граны. В гранах находится хлорофилл. В матриксе хлоропластов содержатся молекулы ДНК, и-РНК, т-РНК, рибосомы, зерна крахмала. В нем идет синтез АТФ, липидов, белков, ферментов. Основная функция хлоропластов – фотосинтез. Размножаются хлоропласты делением. Хлоропласты в растительных клетках Строение хлоропластов
Хромопласты – пластиды желтого, красного и оранжевого цвета. Находятся в цветках, плодах, стеблях, листьях. Функция – окрашивание. Лейкопласты – бесцветные пластиды. Они находятся в стеблях, корнях, клубнях. Функция – запас питательных веществ. Пластиды одного вида могут превращаться в пластиды другого вида (кроме хромопластов). Пластиды. 1. Гранная структура хлоропластов (в световом микроскопе). 2. Пластиды в клетках эпидермиса традесканции: У — замыкающие клетки устьица с хлоропластами; ЛП — лейкопласты вокруг ядра и в тяжах цитоплазмы клеток эпидермиса. 3—5. Хромопласты: 3 — в клетках зрелого плода шиповника; 4 — в клетках околоцветника настурции; 5 — в клетках зрелого плода рябины.
Хроматин состоит из ДНК в комплексе с белками. Во время деления клетки из хроматина формируются хромосомы. Клетки эукариот содержат одно или несколько ядер. Форма ядер – шаровидная, яйцевидная и другая. Ядро ограничено двумя мембранами: наружной и внутренней. Мембраны имеют поры. Через них идет транспорт веществ. Внутри ядра находится кариоплазма. В ней содержатся ядрышки и хроматин. Ядрышки (одно или несколько) состоят из комплексов р-РНК с белками. В них образуются рибосомы.
Рибосомы – это микроскопические, округлые тельца, которые обнаружены в клетках всех организмов. Рибосомы состоят из двух субъединиц: большой и малой. Рибосомы находятся на мембранах ЭПС, образуя её гранулярную поверхность, митохондриях, пластидах или свободно лежат в кариоплазме. В состав рибосом входят белки и р-РНК. Функция рибосом – это синтез белка. Рибосомы образуются в ядре. Немембранные органоиды :
Клеточный центр – это органоид клеток животных, который находится возле ядра и играет важную роль при делении клетки. Клеточный центр состоит из 2 центриолей, от которых радиально расходятся микротрубочки. Во время деления клетки центриоли расходятся к полюсам, и из микротрубочек формируется веретено деления.
Микротрубочки и микрофиламенты состоят из сократительных белков (тубулина, актина, миозина и др.). Микротрубочки – пустотелые цилиндры. Функции: формируют веретено деления; участвуют во внутриклеточном транспорте веществ; образуют жгутики, реснички, центриоли. Микрофиламенты образуют цитоскелет клеток, расположены над мембраной. Обеспечивают сокращение мышечных волокон, изменение формы клеток.
