Сучасне визначення життя

Універсального визначення „життя” немає. У біології прийнято віддавати перевагу над єдиною формулою перерахуванню основних властивостей притаманних живому.

6. Основні ознаки (властивості) живих організмів.

1) Єдність хімічного складу.

У живих організмах 98% хімічного складу приходиться на чотири елементи: O, N, C, Н.

2) Обмін речовин та енергії.

Всі живі організми здійснюють обмін речовин з довкіллям, поглинаючи з нього живильні речовини та виділяючи продукти життєдіяльності.

3) Самовідтворення.

Самовідтворення - (репродукція) здатність організмів відтворювати собі подібних.

4) Спадковість.

Спадковість - здатність організмів передавати свої ознаки, властивості і особливості розвитку з покоління в покоління.

5) Мінливість.

Мінливість - здатність організмів набувати нових ознак і властивостей.

6) Розвиток і зростання.

Розвиток - необоротна направлена закономірна зміна об'єктів живої природи, в результаті якої виникає новий якісний стан об'єкту.

Розвиток живої матерії представлений онтогенезом і філогенезом. Онтогенез - індивідуальний розвиток організму, від зіготи (спори, бруньки і тому подібне) до дорослого стану і потім - смерті. Супроводжується зростанням - тобто, збільшенням маси організму, яке обумовлене репродукцією макромолекул, органел клітини і самих клітин. Філогенез - це необоротний і направлений розвиток живої природи, що супроводиться утворенням нових видів і прогресивним ускладненням життя.

7) Подразливість.

Подразливість - властивість живих організмів реагувати на зовнішні дії.

8) Дискретність.

Дискретність (від латів. «дискретус» - переривистий, роздільний). Життя виявляється у вигляді дискретних форм. Це означає, що окремий організм або інша біологічна система складається з окремих ізольованих, тобто відмежованих в просторі, але проте тісно зв'язаних і взаємодіючих між собою частин, створюючих структурно-функціональну єдність.

9) Саморегуляція.

Саморегуляція - здатність живих організмів, що мешкають в безперервно змінних умовах довкілля, підтримувати постійність свого хімічного складу і інтенсивність перебігу фізіологічних процесів.

10) Ритмічність.

Ритмічність - періодичні зміни інтенсивності фізіологічних функцій з різними періодами коливань.

11) Енергозалежність.

Живими тілами є «відкриті» для надходження енергії системи. Під «відкритими» розуміють системи, стійкі лише за умови безперервного доступу до них енергії і матерії ззовні.

Розділ І. Молекулярний рівень організації життя

Тема 1. Неорганічні речовини

Тема: Елементарний склад живих організмів. Неорганічні сполуки.

1. Біохімія як галузь біології.

Біохімія - це наука, що вивчає хімічний склад організмів, будову, властивості, локалізацію і роль виявлених у них сполук, шляхи їх виникнення і перетворення, які в сукупності за­безпечують обмін речовин і енергії.

2. Елементарний хімічний склад живих організмів.

У живих організмах у найбільшій кількості присутні чотири хімічні елементи: кисень, вуглець, водень та азот. Це так звані органогенні елементи, на їхню частку припадає майже 98% хімічного вмісту клі­тини. Наступну групу складають макроелементи - фосфор, калій, сірка, хлор, кальцій, магній, натрій, залізо, сумарна частка яких ста­новить до 1,9%. Інші хімічні елементи (понад 50) належать до мікро­елементів (йод, кобальт, марганець, мідь, молібден, цинк тощо). Вміст кожного з них у клітині порядку 10 -3 – 10 -6%. Ще менше в клітині ультрамікроелементів (свинцю, срібла, золота тощо).

3. Молекулярний склад живих організмів.

Неорганічні речовини – це відносно прості хімічні сполуки, які є і в живій, і в неживій природі. Органічні речовини – це сполуки на основі карбону, які переважно синтезуються живими організмами.

Вміст органічних і неорганічних речовин у клітинах живих організмів

Неорганічні речовини Вміст, % Органічні речовини Вміст, %
Вода 70-80 Білки 10-20
Мінеральні речовини 1,0-1,5 Вуглеводи 0,2-2,0
    Ліпіди 1,0-5,0
    Нуклеїнові кислоти 1,0-2,0
    АТФ та інші низькомолекулярні органічні сполуки 0,1-0,5

4. Вода, її властивості та функції у клітині.

Серед неорганіч­них сполук живих організмів воді належить особлива роль. Її вміст у більшості живих організмів становить 60—70%, а у деяких (меду­зи) – до 98%.

Розрізняють:

1) зв'язану (структуровану) воду, яка формує водяну оболонку навколо деяких сполук (наприклад, білків), що перешкоджає їхній взаємодії (її частка - 4-5% загальної кількості в організмі;

2) вільну воду (95-96%).

Молекула води електронейтральна, але на її різних полюсах розміщені позитивний і негативний заряди, тобто вона полярна.

Вода має унікальні хімічні та фізичні властивості, які зумовлені особливостями будови її молекули. З унікальними властивостями води пов’язані її функції.

Властивості і функцієїї води

Властивості води Функції води
1. Вода є універсальним розчинником. Гідрофільні (від грец. гідро - вода та філіа - друж­ба) речовини - речовини, що здатні добре розчинятися у воді. Гідрофобні (від грец. фобос - страх) речовини - речовини, що не розчиня-ються у воді. 1.Метаболічна (більшість хімічних реакцій відбувається тільки у водних розчинах)
2. Транспортна (проникнення речовин у клітину і виведення з неї про­дуктів життєдіяльності здебільшого можливе лише у розчиненому стані)
2. Висока теплопровідність. 3. Регулятор теплового балансу організмів.
3. Велика теплоємність.
4. Висока температура кипіння, плавління й випаровування. 4. Забезпечує можливість існування живих організмів у земних умовах; запобігає замерзанню організмів.
5.Максимальна щільність при tо +4о С. 5. Збезпечує можливість існування живих організмів під водою у зимовий період.
6. Великий поверхневий натяг. 6. Механічна (вода визначає об'єм клітин, внурішньо-клітинний тиск (тургор); забезпечує можливість існування живих організмів на поверхні води.

 

5. Солі неорганічних речовин.

Завдання. Прочитати текст та відповісти на питання:

1) Які солі неорганічних речовин входять до складу живих організмів?

2) Яке значення для під­тримання життєдіяльності клітини і організму в цілому вони мають?

Солі неорганічних речовин мають важливе значення для під­тримання життєдіяльності клітини і організму в цілому. В організмі вони перебувають або в іонному стані, або у вигляді твердих сполук. Іони утворені катіонами металів (калію, кальцію, натрію, магнію тощо) й аніонами кислот (соляної – СІ-, сірчаної – Н24-, фосфорної - Н2РО4_ і НРО2-, вугільної - НСО3_ тощо). Різна концентрація іонів калію та натрію зовні й всередині клітини призводить до появи різ­ниці електричних потенціалів на зовнішній і внутрішній поверх­нях плазматичних мембран, що зумовлює передачу збудження по нервах або у м'язах, а також забезпечує транспорт речовин у кліти­ну. Іони кальцію та магнію виконують регуляторну функцію, акти­вують багато ферментів. Сполуки кальцію та фосфору відкладаються у кістках, надаючи їм міцності. Сполуки кальцію (СаСО3) входять до складу черепашок молюсків і форамініфер (найпростіших), пан­цирів раків тощо. У деяких найпростіших (радіолярій) внутрішньо­клітинний скелет побудований з двооксиду кремнію (SіО2) або сір­чанокислого стронцію (SгSО4).

Чимало важливих функцій виконують неорганічні кислоти та їхні солі. Соляна кислота створює кисле середовище у шлунку хребет них тварин і людини, забезпечуючи активність ферментів шлунко­вого соку. Залишки сірчаної кислоти, приєднуючись до нерозчинених у воді речовин, надають їм розчинності, що сприяє їхньому ви­веденню з клітин (організму) разом із водою.

 

Тема 2. Органічні речовини

Тема: Органічні речовини живих організмів. Ліпіди. Вуглеводи

1. Загальна характеристика органічних речовин.

Органічні речовини - це сполуки карбону з іншими елементами, які у природі утворюються в клітинах живих організмів.

Особливості органічних речовин живих організмів:

1) Це відносно великі струк­тури з високою молекулярною масою (молекулярна маса більшості білків становить від 5000 до 1000000, а у деяких нуклеїнових кислот вона досягає кількох мільярдів).

2) Органічні речовини живих організмів є біополімерами.

Полімер– багатоланковий ланцюг, ланкою в якому є відносно проста речовина - мономер.

Всі живі організми містять чотири головних класи органічних сполук: вуглеводи, ліпіди, білки і нуклеїнові кислоти.Сполуки кожного класу побудовані із своїх особливих мономерів, які об'єднуються в біополімери.

Мономери Полімери
Амінокислоти Білки
Моносахариди Полісахариди
Нуклеотиди Нуклеїнові кислоти

2. Структура, властивості та функції ліпідів.

Ліпіди- це низькомолекулярні органічні сполуки з гідрофобними властивостями, які містяться в усіх живих клітинах.

Ліпіди здатні створювати складні ком­плекси з білками, вуглеводами, залишками фосфорної кислоти тощо.

Властивості: нерозчинні у воді, але добре розчинні в органічних розчинниках (бензині, бензолі, хлороформі, ефірі та ін.).

Молекули ліпідів мають різну хімічну будову. Структурними одиницями молекул ліпідів можуть бути або прості вуглеводневі ланцюги або замінники складних циклічних молекул.

Залежно від хімічної природи, ліпіди поділяють на жири і ліпоїди (жироподібні речовини).

Жири (тригліцериди, нейтральні жири) є основною групою ліпідів. Вони являють собою складні ефіри триатомного спирту гліцерину і жирних кислот або суміш вільних жирних кислот і тригліцеридів (жирові включення або краплини жиру в клітинах діатомових водоростей, жирової тканини свиней, тюленів, китів; рідкі жири (олії) в насінні льону, соняшника, арахісу тощо). Трапляються в живих клітинах і вільні жирні кислоти: пальмітинова, стеаринова, лінолева, рицинолева.

Ліпоїди - жироподібні речовини, до яких належать стероїди, різні воски і воскоподібні сполуки.

Функції ліпідів:

1) Енергетич­на (при повному розщепленні 1 г жирів виділяється 38,9 кДж енергії).

2) Ліпіди - джерело води (при повному розщепленні 1 г жирів утворюється майже 1,1 г води).

3) Будівельна (компонент клітинних мембран).

4) Захисна (механічний захист від ударів, тепло- і гідроізоляція).

5) Регуляторна (компонент статевих гормонів, вітамінів).

6) Запасаюча (підшкірний жир у ссавців, “жирове тіло” у комах).

3. Вуглеводи, їхня будова, властивості та функції.

Ву­глеводи - спо­луки карбону та води і відповідають формулі (СН2О)n, де n дорів­нює 3 або більше.

Вуглеводи поділяють на три основні класи.

Моносахариди, або прості цукри, мають загальну формулу СnН2nОn. За кількістю атомів вуглецю їх поділяють на тріози (3 ато­ми), тетрози (4), пентози (5), гексози (6) і так далі до декоз (10).

Олігосахариди- полімерні вуглеводи, в яких моносахаридні ланки з'єднані ковалентним зв'язком. Серед олігосахаридів найпоширеніші дисахариди, які утворюються завдя­ки сполученню двох молекул моносахаридів.

Моносахариди, олігосахариди розчиняються у воді і мають солодкий смак.

Полісахариди- біомолекули з високим ступенем полімеризації. Молекулярна маса деяких із них може досягати кількох мільйонів. Полісахариди від­різняються один від одного не тільки складом мономерів, а й довжи­ною та ступенем розгалуженості ланцюгів.

Полісахариди майже не розчиняються у воді і не мають солодкого смаку.

Функції вуглеводів:

1) Енергетична (при розщепленні 1 г вивільняється 17,2 кДж енергії).

2) Будівельна, або структурна (компонент клітинних мембран).

3) Опорна (хітин є компонентом зовнішнього скелета членистоногих та клітинних стінок деяких грибів і водоростей, а також целюлоза є компонентом клітинних стінок у рослин).

4) Запасаюча (крохмаль у рослин, глікоген у тварин).

Тема: Білки: будова, властивості, роль в життєдіяльності організмів

1. Білки, особливості будови.

Білки - це високомолекулярні полімери, мономерами яких є амінокислоти.

Кож­ний конкретний білок характеризується постійним складом амінокис­лот та їхньою певною послідовністю. До складу білків живих організмів входять 20 амінокислот, які називають основними.

Амінокислоти поділяють на замінні та незамінні. Замінні амінокислоти можуть синтезуватись в організмі людини і тварини з продуктів обміну речовин. Незамінні амінокислоти не можуть синтезуватись в організмі людини і тварини і повинні надходити з їжею.

Усі амінокислоти мають спільну групу атомів:з атому гідрогену, аміногрупи (—NH2), для якої ха­рактерні лужні властивості, карбоксильної групи (—СООН) з кислотними властивостями, які зв'язані з одним і тим самим атомом карбону. Амінокислоти відрізняються одна від одної радикалами (R).

R

 

H C NH2

 


COOH

Амінокислоти сполучаються між собою ковалентним (пептидним) зв'язком. Завдяки таким міцним зв'язкам утворюються пептиди. Механізм з'єднання амінокислоти (гліцин) з такою ж амінокислотою (гліцин):

Існують чотири рівні структурної організації білків: первинна, вторинна, третинна,четвертинна структури (дивись дотаток 3).

Структура білка Просторова конфігурація
Первинна структура Поліпептидний ланцюг, в якому залишки амінокислот сполучаються за допомогою пептидних зв'язків.  
Вторинна структура Поліпептидний ланцюг, який закручується у спіраль. Підтримується здебільшого водневими зв'язками.  
Третинна структура Поліпептидна спіраль закручується певним чином, утворюючи специфічну для кожного білка конфігурацію. Підтримується гідрофобними, іонними, водневими, дисульфідними зв'язками.  
Четвертинна структура Об'єднання декількох молекул, які мають третинну структуру, в єдине функціональне утворення. Визначається гідрофобними, електростатичними взаємодіями, водневими зв'язками.

2. Властивості білків.

Денатурація - процес порушення природної структури білка або розгортання поліпептидного ланцюга без руйнування пептидних зв'язків.

Ренатурація – процес відновлення білком своєї природної структури.

Деструкція - процес руйнування первинної структури білків (завжди необоротний).

3. Функції білків.

Функції білків Клас білків Приклади білків
1. Будівельна. 1. Структурні. 1. Колаген, еластин, осеїн, кератин.
2. Рухова. 2. Скоротливі. 2. Актин, міозин, тубулін.
3. Транспортна. 3. Транспортні. 3. Гемоглобін, гемоцианін.
4. Захисна. 4. Захисні. 4. Імуноглобуліни, фібрин, тромбін, тромбопластин.
5. Регуляторна. 5. Регуляторні. 5. Інсулін, гістони.
6. Запасаюча. 6. Запасаючі. 6. Альбумін, казеїн, ферритин.
7. Енергетична. 7. Різні класи. 7. Різні білки.
8. Сигнальна. 8. Сигнальні 8. Родопсин.
9. Каталітична. 9. Ферменти. 9. Амілаза, ліпаза, каталаза.

4. Основні властивості ферментів.

Ферменти – біокаталізатори, які здатні прискорювати хімічні реакції в клітині в десятки тисяч разів. Основні властивості ферментів: 1) усі ферменти - глобулярні білки; 2) вони збільшують швидкість реакції, але самі в цій реакції не витрачаються; 3) ферменти високо специфічні: один фермент може каталізувати тільки одну реакцію; 4) їх присутність не впливає ні на властивості, ні на природу кінцевого продукту реакції; 5) фермент взаємодіє з субстратом за допомогою активного центру ферменту - спеціальної ділянки, яка за формою відповідає субстратові; 6) дуже мала кількість ферменту викликає перетворення великих кількостей субстрату; 7) реакція, що каталізується, оборотна; 8) активність ферментів залежить від рН середовища, температури, тиску і від концентрації як субстрату, так і самого ферменту; 9) фермент - субстратний комплекс, здатний знижувати енергію активації реакції (тобто робити меншою енергію початку реакції), саме це і дозволяє ферменту прискорити перебіг реакції.

 

Тема: Будова, властивості, функції нуклеїнових кислот та АТФ

1. Загальні уявлення про нуклеїнові кислоти.

Нуклеїнові кислоти - складні високомолекулярні біополімери, мо­номерами яких є нуклеотиди.

Розрізняють два типи нуклеїнових кислот: дезоксирибонуклеїнові (ДНК) та рибонуклеїнові (РНК) (дивись додаток 4).

2. Будова і функції нуклеїнових кислот.

План характерис-тики   ДНК   РНК
1. Місце знаходження в клітині. 1. Ядро, мітохондрії, пластиди. 1. Ядро, мітохондрії, пластиди, цитоплазма клітини.
2. Будова молекули. 2.1. Будова мономера. 2.1.Молекула нуклеотиду складається з трьох частин: залишків азотистої основи, вуглеводу (пентози) - дезоксирибози, фосфорної кислоти. Залишки азотистих основ: аденін (А), гуанін (Г), цитозин (Ц), тімін (Т). За розмірами: А = Г; Т = Ц; А і Г більше Т і Ц. 2.1. Молекула нуклеотиду складається з трьох частин: залишків азотистої основи, вуглеводу (пентози) - рибози, фосфорної кислоти. Залишки азотистих основ: аденін (А), гуанін (Г), цитозин (Ц), урацил (У).
2.2. Будова полімера. 2.2. Дволанцюгова молекула. 1) Первин­на структура – полінуклеотидний ланцюг, який має певну послідовність розташування нуклеотидів. 2) Вторинна структура – подвійна (два полінуклеотидні ланцюги) праворуч закручена спіраль, яка побудована за принципом комплементарності (чіткої відпо­відністі нуклеотидів у двох ланцюгах ДНК) Правила Е.Чаргаффа: - А = Т; Г = Ц; - А + Г = Т + Ц. 3)Третинна структура – це суперспіраль, яка формується завдяки подальшому просторовому ущільненню дволанцюгової спіралі. 2.2. Одноланцюгова молекула. 1) Первин­на структура - полінуклеотидний ланцюг, який має певну послідовність розташування нуклеотидів. 2) Вторинна структура – одноланцюгова спіраль, або структура з іншою конфігурацією.  
3. Функції. 3. Збері­гає спадкову інформацію і забезпечує її передачу дочірнім кліти­нам під час поділу материнської.     3. Типи РНК: 1) Інформаційна РНК (і РНК) - стано­вить 5% загальної кількості РНК клітини; - молекула з 300-30 000 нуклеотидів; - становить собою копію певної ділянки мо­лекули ДНК (одного чи декількох генів) і переносить генетичну інформацію від ДНК до місця синтезу поліпептидного ланцюга, а також бере участь у його збиранні. 2) Транспортна РНК (тРНК) - становить до 10% загальної кількості РНК; - містить 70-90 нуклеотидів; - вона приєднує амінокислоти, транспор­тує їх до місця синтезу білкових молекул. 3) Рибосомна РНК (рРНК) - становить близько 85% загальної кількості РНК клітини; - молекули складаються з 3000-5000 нуклеотидів; - виконує структурну функцію.

 

3. Самоподвоєння ДНК.

Принцип комплементарності лежить в ос­нові здатності молекули ДНК до реплікації. Реплікація – процес самоподвоєння молекули ДНК. Послі­довність нуклеотидів у новоствореному ланцюзі визначається їхньою послідовністю у ланцюзі первинної молекули ДНК, яка слугує фор­мою (матрицею). Отже, завдяки тому, що в дочірніх молекулах ДНК один ланцюг успадковується від материнської молекули, а другий — синтезується заново, вони є точною копією материнської ДНК.

АТФ.

Молекула АТФ — це нуклеотид, який складається із залишків азотистої основи (аденіну), вуглеводу (ри­бози) та трьох залишків фосфорної кислоти, які зв’язуються макроергічними зв’язками.

Якщо під дією ферменту відщеплюється один залишок фосфор­ної кислоти, АТФ перетворюється на аденозиндифосфат (АДФ), вивільнюючи близько 42 кДж енергії.

Коли від молекули АТФ від­щеплюються два залишки фосфорної кислоти, утворюється аденозинмонофосфат (АМФ), при цьому вивільнюється 84 кДж енергії.

АТФ + Н2О = АДФ + Н3РО4 + Е (42 кДж) АДФ + Н2О = АМФ + Н3РО4 + Е (42кДж)

Таким чином, молекули АТФ с уні­версальним хімічним акумулятором енергії в клітинах.

Розділ ІІ. Клітинний рівень організації життя

Тема 1. Структура клітини і її компонентів

Тема: Історія вивчення клітини. Загальний план будови клітин

1. Загальні уявлення про клітину.

Клітина - основна структурно-функціональна одиниця всіх живих організмів, елементарна біо­логічна система. Розрізняють одноклітинні, колоніальні та багатоклітинні організми.

2. Історія вивчення клітини.

Цитологія (від грец. китос - сховище, клітина) – наука, яка вивчає будову, хімічний склад і функції клітин.

Етапи розвитку цитології:

І. Виникнення уявлень про клітинну будову (дивись додаток 5).

Винахідниками мікроскопа є батько й син Янсенси (кінець XVI сто­річчя) або Галілео Галілей (початок XVII сторіччя).

У 1665 році англійський дослідник Роберт Гук відкрив клі­тинну будову рослинних тканин і запропонував сам термін „клі­тина”.

Голландець Антоні ван Левенгук відкрив одно­клітинні організми.

ІІ. Виникнення клітинної теорії.

У 1833 році англійський ботанік Роберт Броун показав, що неодмін­ним компонентом клітини є ядро.

У 1839 році німецький зоолог Теодор Шванн, спираючись на праці німецького ботаніка Матіаса Шляйдена, сформулював основні положення клітинної теорії: всі живі організми складаються з клітин; клітини тварин і рослин подібні за будовою та хімічним складом.

ІІІ. Розвиток клітинної теорії.

Німецький вчений Рудольф Вірхов довів, що клітини розмножуються поділом.

Естонський вчений К. Бер показав, що клітина є не лише одиницею будови, але й розвитку організму.

IV. Сучасна клітинна теорія.

Основні положення:

1) клітина - елементарна одиниця будови і розвитку всіх живих організмів;

2) клітини всіх одноклітинних і багатоклітинних організмів по­дібні за походженням, будовою, хімічним складом, ос­новними проявами життєдіяльності;

3) кожна нова клітина утворюється внаслідок розмно­ження материнської шляхом поділу;

4) у багатоклітинних організмів різні типи клітин формуються завдяки їхній спеціалізації протягом індивідуального розвитку особини та утво­рюють тканини;

5) із тканин складаються органи, які тісно пов'язані між собою й підпорядковані нервово-гуморальним та імунним системам регуляції.

3. Методи цитологічних досліджень.

1) метод світлової мікроскопії; 2) метод електронної мікроскопії; 3) метод

прижиттєвого вивчення клітин; 4) метод мічених атомів; 5) метод центрифугування.

4. Прокаріотичні та еукаріотичні клітини. Загальний план будови клітин

Прокаріотичні клітини (від лат. про - перед, замість і грец. каріон - ядро) – це клітини, які не мають сформованого ядра та більшості органел. Прокаріоти - окреме надцарство організмів, до якого належать бакте­рії та ціанобактерії (синьо-зелені водорості).

Еукаріотичні клітини (від грец. еу - повністю, добре) – це клітини, які мають сформоване ядро і різноманітні органели. Еукаріоти - це рослини, гриби, тварини.

Клітини

Прокаріотичні Еукаріотичні

Поверхневий Ядро

апарат Цитоплазма Поверхневий Цитоплазма

апарат

Гіалоплазма Цитоскелет

Органели Включення

Будь-яка клітина склада­ється з поверхневого апарату, цитоплазми, органел та інших вну­трішньоклітинних структур.

Поверхневий аппаратутворений плазматичною мембраною, надмембранними і підмембранними структурами.

Цитоплазма – це внутрішнє середовище клітини що міститься між плазматичною мембраною і ядром.

Гіалоплазма – основа (матрикс) цитоплазми, становить безбарвну колоїдну систему клітини.

Цитоскелет – це система мікротрубочок і мікрониточок, яка слугує опорою клітини і бере участь у її русі.

Органели – це постійні клітинні структури, які, виконуючи певні функції, забезпечують процеси життєдіяльності клітини.

Включення– це запасні сполуки або продукти обміну речовин.

5. Особливості будови, процесів життєдіяльності прокаріот.

Завдання. Прочитати текст параграфа в підручнику та дати відповіді на питання:

1) Які особливості будови прокаріот?

2) Які особливості процесів життєдіяльності прокаріот?

Особливості будови клітин прокаріот

Прокаріоти (від лат. про - перед, замість і грец. каріон - ядро) - окреме надцарство організмів, до якого належать різні групи бакте­рій та ціанобактерії (синьо-зелені водорості).

Клітини прокаріот прості за будовою:вони не мають ядра, плас­тид, мітохондрій, комплексу Гольджі, ендоплазматичної сітки, клі­тинного центру, лізосом, вакуолей.

Лише у деяких бактерій - меш­канців водойм або капілярів ґрунту, заповнених вологою, є специфічні газові вакуолі. Завдяки змінам у них об'єму газів ці бактерії можуть переміщуватись у водному середовищі з мінімальними витратами енергії. До поверхневого апарату прокаріот входять плазматична мембрана, клітинна стінка, іноді - ще й слизова капсула.

У цитоплазмі прокаріот містяться рибосоми, різноманітні вклю­чення, одна чи дві ядерні ділянки зі спадковим мате­ріалом - кільцевою молекулою ДНК, що прикріплена у певному місці до внутрішньої поверхні плазматичної мембрани. Отже, у прокаріот немає типових хромосом, які в клітинах еукаріот знаходяться у ядрі.

Рибосомипрокаріот подібні за будовою до рибосом, розташова­них у цитоплазмі еукаріотичних клітин, але дрібніші за розмірами. Плазматична мембрана може утворювати гладенькі чи складчасті вгини в цитоплазму, які не поділяють клітину на компартменти. На цих внутрішньоцитоплазматичних мембранних утворах можуть розміщуватись ферменти тощо. В клітинах ціанобактерій виявлені хроматофори — кулясті мембранні структури, в яких знаходяться фотосинтезуючі пігменти.

У клітин деяких прокаріот є органели руху - один, кілька або ба­гато джгутиків, що лише зовні нагадують джгутики еукаріотичних клітин. Їхня будова значно простіша: вони складаються лише з однієї молекули специфічного білка, що має трубчасту будову. Джгутики можуть бути у декілька разів довші за саму клітину, але незначного діаметра (10—25 нм), тому непомітні у світловий мікроскоп.

Крім джгутиків, поверхня бактеріальної клітини має ниткопо­дібні або трубчасті утвори з білків чи полісахаридів. Вони сприяють прикріпленню клітин до субстрату або беруть участь у передачі спад­кової інформації між клітинами під час статевого процесу - кон'югації.

Клітини прокаріот мають дрібні розміри (не перевищують 30 мкм, а є види з клітинами діаметром близько 0,2 мкм). Більшість прокаріот - одноклітинні організми, багатоклітинних видів серед них немає, хоча відомі колоніальні форми. Скупчення клітин прокаріот можуть мати вигляд ниток, грон тощо. Іноді такі скупчення оточені загальною слизовою оболонкою - капсулою. Контакти між сусідні­ми клітинами у вигляді мікроскопічних канальців, заповнених ци­топлазмою, відомі лише для деяких колоніальних ціанобактерій.

Форма клітин прокаріот різноманітна: куляста (коки), паличко­подібна (бацили), комоподібна (вібріони), у вигляді спірально за­крученої палички (спірили) тощо.

Особливості процесів життєдіяльності прокаріот

Прокаріоти дуже поширені в природі. Вони населяють водойми різних типів, ґрунти, організми рослин, тварин, людини. При цьому одні з них можуть вступати в мутуалістичні відносини з організмом хазяїна (наприклад, кишкова паличка, що мешкає у товстому кишечнику людини або бактерії в рубці жуйних тварин), інші спричиняють тяжкі захворювання, зокрема пневмонію, тиф, чуму, холеру, дифтерію тощо.

Живлення.За способом живлення серед прокаріот є автотрофи і гетеротрофи. Серед автотрофних прокаріот є форми, здатні до фо­тосинтезу — фототрофні види (зелені та пурпурові сіркобактерії, ціанобактерії), та хемотрофні, здатні до хемосинтезу (нітрифіку­ючі, залізо -, сіркобактерії тощо). Перші синтезують органічні спо­луки з неорганічних за рахунок енергії світла, другі — завдяки енергії, яка вивільняється в ході хімічних реакцій.

Багато гетеротрофних прокаріот живиться органічними рештками. Це - сапротрофи (від грец. сапрос - гнилий). Органіч­ну речовину живих організмів засвоюють паразитичні форми (від грец. пара — біля та ситос — їжа).

Дихання. Серед прокаріот є як аеробні, так і анаеробні види. Перші одержують необхідну їм енергію завдяки окисненню певних хімічних сполук, другі - за рахунок їхнього безкисневого розщеп­лення. Це дає анаеробним видам можливість існувати в місцях, де немає умов для життя більшості еукаріотичних організмів (нестача кисню або він взагалі відсутній).

Розмноження. Прокаріоти розмножуються нестатевим способом - поділом. Перед цим клітина збільшується в розмірах і потім ділить­ся навпіл. Поділу передує подвоєння молекули ДНК і подальше роз­ходження молекул, що утворилися, в дочірні клітини. Внаслідок цього кожна з них одержує однакову спадкову інформацію. Загалом прокаріотичні клітини діляться значно простіше, ніж еукаріотичні.

У прокаріот відомий і статевий процес — кон'югація (від лат. кон'югатіо — сполучення), коли дві клітини обмінюються спадковою інформацією (у вигляді фрагментів молекули ДНК) через цитоплаз­матичний місток, що виникає на певний час. Це явище підвищує спад­кову мінливість. Обмінюватися спадковою інформацією прокаріоти можуть й іншими способами, зокрема передаючи її від однієї клітини до іншої за участю вірусів-бактеріофагів, які захоплюють невеличкі ділянки молекули ДНК однієї клітини і переносять їх в іншу.

Спороутворення. За несприятливих умов довкілля прокаріоти утворюють спори, вкриті щільною оболонкою, що здатні витриму­вати надто високі або низькі температури, тривалий посушливий період та інші несприятливі чинники. Спори можуть зберігати жит­тєздатність упродовж десятків і навіть сотень років.

 

Тема: Клітинні мембрани. Поверхневий апарат клітини

1. Поверхневий апарат клітини. Надмембранні та підмембранні комплекси клітин(дивись додаток 6)

Поверхневий апаратутворений плазматичною мембраною, надмембранними і підмембранними структурами.

Надмембранний комплекс у тваринних клітин називають глікокаліксом - це тонкий поверхневий шар (завтовшки кіль­ка десятків нанометрів). У клітин прокаріот, грибів і рослин плазматична мембрана ззовні вкрита товстою клітинною стінкою, структура та хімічний склад якої відріз­няються у різних систематичних груп.

До підмембранних комплексів клітин належать пелікула і цитоскелет - білкові утворення (мікротрубочки та мікрофіламенти), які становлять опору клітин. Елементи цитоскелета виконують опорну функцію, сприяють закріпленню органел у певному положенні, а також їхньому переміщенню в клітині.

2. Загальна характеристика клітинних мембран(дивись додаток 7)

Клітини вкриті плазматичною мембраною, яка входить до складу поверхневого апарату. Плазматичні мембрани - це тоненькі плівки (6—10 нм завтовшки) ліпопротеїдної природи.

Хімічний склад мембран: складаються з ліпідів (40% сухої маси мембран), білків (поверхневі білки - 30%, внутрішні білки - майже 70%) та вуглеводів, які утворюють комплекси з білками та ліпідами.

Організація біологічних мембран: загальноприйнятою є модель розчинно-мозаїчної будови мембран.

Функції плазматичної мембрани:

1) Бар’єрна

2) Сполучна.

3) Метаболічна.

4) Захисна.

5) Сигнальна.

6) Взаємоперетворення різних форм енергії.

7) Транспортна.

Типи транспорту речовин скрізь мембрану:

а) Дифузія.

б) Пасивний транспорт.

в) Активний транспорт.

г) Цитоз (фагоцитоз, піноцитоз) (дивись додаток 8). Фагоцитоз (від грец. фагос - пожирати) - активне захоплення мікроскопічних твердих об'єктів (частинок органічних речовин, дріб­них клітин тощо). Піноцитоз (від грец. піно - п'ю, вбираю) — захоплення та погли­нання клітиною рідин разом із розчиненими в них сполуками.

 

Тема: Цитоплазма та її компоненти. Органели клітини

1. Цитоплазма та її компоненти.

Цитоплазма – це внутрішнє середовище клітини. Вона складається з гіалоплазми та цитоскелету.

Гіалоплазма (матрикс цитоплазми) - це прозорий неоднорідний колоїдний розчин органічних і неорганічних сполук у воді, з розташова­ними в ньому органелами та іншими структурами.

Вміст води: 50-90%. Органічні сполуки: білки, амінокислоти, вуглеводи, ліпіди, РНК, нуклеотиди. Неорганічні сполуки: катіони металів (Са2+, К+), аніони вугільної та фосфорної кислот, СІ-, гази.

Гіалоплазма перебуває в рідкому (золь) або драглистому (гель) станах.

Функції цитоплазми: 1) цитоплазма як внутрішнє середовище клітини об'єднує всі клі­тинні структури і забезпечує їхню взаємодію; 2) в ній відбувається транспорт речовин; 3) перебігає процеси обміну речовин та енергії; 3) забезпечує рух клітини.

2. Органели клітини: будова і функції.

Органели клітини Будова Функції
І.Одномембранні органели
Ендоплазматична сітка (ЕПС) ЕПС - це система порожнин у вигляді канальців та цистерн, що сполучають­ся між собою і оточені мембраною.   ЕПС: Шорстка Гладенька (є рибосоми) (немає рибосом) 1)Утворює поверхні розділен-ня між різними ферментатив-ними комплексами. 2) Транспортна. 3) Синтез білків (шорстка ЕПС), вуглеводів і ліпідів (гладенька ЕПС).
Комплекс Гольджі В центрі стопка (від 5 до 20 і більше) плоских цистерн, вкритих мембранами, які переходять у канальці, що закінчуються пу­хирцями. 1) Накопичуються, змінюються деякі речовини, які потім ззовні вкриваються мембрана-ми та виводяться з клітини. 2)Синтезуються вуглеводи. 3) Утворюються лізосоми. 4)Бере участь у побудові клітинних мембран.
Лізосоми Пухирці діаметром 100-800 нм, оточені мембраною, містять різнома­нітні ферменти. Типи лізосом: первинні лізосоми, вторинні (травні вакуолі), аутолізосоми. 1)Забезпечують внутрішньо-клітинне травлення. 2)Перетрав­лювання компонен-тів клітин, цілих клітин або їхніх груп.
Вакуолі Порожни­ни в цитоплазмі, оточені мембраною та заповнені рідиною.   Типи вакуолей: 1) вакуолі рослинної клітини     2) травні вакуолі   3) скоротливі вакуолі     1)Підтримують тургорний тиск; у них зберігаються запасні поживні речовини, токсичні продукти обміну; речо­вини з цитоплазми транспортуються в порожнину вакуолі, і навпаки. 2)Забезпечують внутрішньо-клітинне травлення. 3) Регулюють осмотичний тиск у клітині; беруть участь у виведенні деяких продуктів обміну;сприяють надходжен-ню в клітину води з киснем.  
ІІ.Двомембранні органели
Мітохондрії Мають форму округлих тілець, паличок, ниток (зав­довжки від 0,5 мкм до 10 мкм і більше). Поверхневий апарат складається з двох мемб­ран – зовнішньої (гладенької) та внутрішньої (яка утворює вгини всередину - кристи). Внутрішній простір – матрикс, заповнений речовиною (містять- ся ДНК, іРНК, тРНК, рибосо- ми). Синтез АТФ.
Пластиди Органели клі­тин рослин, які містять різноманітні пігменти. Типи пластид: 1) хлоропласти - пластиди, забарв­лені в зелений колір завдяки пігменту хлорофілу. Мають видовжену форму (завдовжки 5-10 мкм). Між зовнішньою та внутріш-ньою мембранами хлоропластів є міжмембранний простір завширшки близько 20-30 нм. Внутрішня мем­брана утворює складчасті вгини всередину матриксу: ламели та тилакоїди. Ламели - пласкі видовжені складочки, тилакоїди - сплощені мішечки. Тилакоїди, зібрані у купки по 50 і більше, що нагадують стопки монет - грани. У тилакоїдах знаходяться пігменти і ферменти, які потрібні для фотосинтезу. 2) хромопласти - пластиди, забарв­лені в жовтий, червоний колір завдяки каротиноїдам. Внутрішня мембранна система відсутня. 3) лейкопласти - безбарвні пластиди різ­номанітної форми. Відсутня розвинена ламелярна система. Внутрішня мембрана, може утворювати тилакоїди.   1)Фотосинтез.   2) Надають певного кольору пелюсткам, плодам, листкам.   3) Забезпе­чують синтез і гідроліз запасних речовин клітини (крохмалю, білків).
ІІІ.Немембранні органели
Рибосоми Сферичні тільця діаметром близько 20 нм. Містять рРНК і білки. Складаються з двох субодиниць, різних за розмірами: великої та малої. Синтез білків.
Клітинний центр До складу вхо­дять дві центріолі, від яких радіально розходяться мікрониточки. Центріолі - порожнисті циліндри діаметром 0,3—0,5 мкм, які складаються з дев'яти триплетів мікротрубочок. 1) Формується веретено поділу. 2)Утворюються мікротрубочки, джгутики та війки.
Органели руху 1) Псевдоподії - тимчасові вирости цитоплазми клітин. 2) Джгутики та війки вкриті плазматичною мембраною. Всередині розташована складна структура з мікротрубочок: 9 подвійних мікротрубочок на периферії та ще дві - в центрі. В основі - базальні тільця, заглиблені в цитоплазму. 1) Забезпечують рух клітини, фагоцитоз. 2)Забезпечують рух клітин, постачання їжі, виконують чутливу та захисну функції.  
Включення Непостійні структури. Можуть мати вигляд кристалів, зерен, краплин. Запасні речовини. Запасання поживних речовин.

 

 

Тема: Ядро. Будова і функції ядра клітин еукаріотів








Дата добавления: 2014-12-22; просмотров: 3006;


Поиск по сайту:

При помощи поиска вы сможете найти нужную вам информацию.

Поделитесь с друзьями:

Если вам перенёс пользу информационный материал, или помог в учебе – поделитесь этим сайтом с друзьями и знакомыми.
helpiks.org - Хелпикс.Орг - 2014-2024 год. Материал сайта представляется для ознакомительного и учебного использования. | Поддержка
Генерация страницы за: 0.085 сек.