Студопедия

Главная страница Случайная страница

Разделы сайта

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






Основной структурный уровень жизни – клеточный.






С физической точки зрения физическим первокирпичиком вещества являются кварки, различные наборы которых создают многообразие элементарных частиц. С химической - таким первокирпичиком является молекула вещества. Основу жизни, ее фундаментальный уровень, в котором проявляются практически все ее основные свойства, составляет клетка.

Клетка может питаться, расти, размножаться путем деления на две, несет в себе и передает генетическую информацию, идентичную исходной клетке. Все организмы построены из клеток, а протекающие в них процессы слагаются из координированных функций клеток. Основными функциями клетки являются: самосохранение под воздействием окружающей среды, переработка веществ и энергии, переработка и передача информации. Отрасль биологии, изучающая клетки, называется цитологией. От греческого слова kytos - " сосуд", " емкость". В последнее время для обозначения этой области знаний чаще используется термин " биология клетки". Датой открытия клетки можно считать 1665 год, когда английский естествоиспытатель Р.Гук в своей книге " Микрография, или физиологические описания мельчайших тел посредством увеличительных стекол" сообщил об открытии клеточного строения живого. Клеточная теория сформировалась спустя почти полтора столетия в трудах немецкого биолога Теодора Шванна (1810-1882). Основы этой теории сформулированы им в 1839 году в труде " Микроскопические исследования о соответствии в структуре и росте животных и растений". До начала XX столетия трудами многих биологов было установлено структурное строение клетки и ее основные функции.

Клетки весьма разнообразны и могут существовать как одноклеточные и как многоклеточные организмы. Срок существования разных клеток также весьма различен. Размеры клеток колеблются от одной десятитысячной доли сантиметра до 10 см, хотя последний размер очень редок. Обмен, в ходе которого происходит развитие клетки и превращение вещества, энергии и информации внутри нее, называется метаболизмом. Процесс метаболизма до известных пределов (пределы существования клетки) не приводит к ее радикальным катастрофическим изменениям. Это свойство клетки - поддерживать в процессе метаболизма собственное динамическое равновесие - называется гомеостазом. Внутреннее содержание клетки называют обобщенным термином протоплазма, который был введен чешским физиологом Пуркинье в 1839 году. Этот термин не передает современных представлений о сложном внутриклеточном строении, но используется для обозначения организованных компонентов внутриклеточного строения. Каждая клетка содержит ядро, мембрану и внутриклеточные органеллы, к которым относятся: эндоплазматическая сеть, комплекс Гольджи, лизосомы и центриоли [112].

Органеллы выполняют специализированные функции: производят и запасают энергию, служат механизмом передвижения, разделяют внутренность клетки на специализированные области. По существу протоплазма, заполненная органеллами и белковыми молекулами, представляет собой цитоскелет.

Мембрана регулирует состав клеточного содержимого, через нее в клетку поступают определенные виды молекул и выходят наружу другие виды. Мембрана представляет собой трехслойную структуру толщиной около 12 нм. Наружный и внутренний слои клеточной мембраны имеют толщину порядка 3 нм и состоят из белка, а внутренний слой (около 60 нм) состоит из фосфолипидов. У растений над эндоплазматической мембраной имеется целлюлозная оболочка. Большинство клеток находятся в водной среде или окружены тем или иным физиологическим раствором. Проникновение веществ в клетку из раствора связано с механизмом осмоса ивызывается осмотическим давлением.[113] Клетка может осуществлять работу по проведению через мембрану необходимых молекул и против осмотического давления. Это связано с расходованием, запасенной в клетке энергии.

Управление клеточными процессами осуществляется в ядре клетки, которое состоит из длинных и сложных нуклеиновых кислот ДНК и РНК, структурной единицей которых выступает ген. Гены содержат информацию, определяющую обмен веществ и самовоспроизведение. Открытие в XX веке генетического аппарата клетки можно по своему научному значению и прикладным возможностям сопоставить с формированием в физике квантовой механики.[114] В одних клетках ядро занимает относительно постоянное положение, в других оно свободно перемещается внутри клетки. Ядро отделено от окружающей цитоплазмы двухслойной ядерной мембраной. Молекулы ДНК в ядре и белковые молекулы организуют ядерные структуры, называемые хромосомами. Число хромосом различно у разных видов организмов. Каждая клетка содержит двойное (диплоидное) число одинаковых хромосом. У человека общее число хромосом 46 образуют 23 пары. Половые клетки содержат одинарное (гаплоидное) число хромосом. Женские и мужские половые клетки человека содержат по 23 хромосомы. Опыты по удалению из клеток ядра приводят к гибели клетки, в то же время разрушение иной части клетки (при оставлении ядра) приводит к регенерации – достраиванию клетки до исходного состояния.

Внутриклеточный материал, находящийся вне ядра называют цитоплазмой. Электронная микроскопия показала, что цитоплазма – сложный лабиринт из мембран и заключенных в них пространств, которые называют эндоплазматической сетью. Эта сеть служит для переноса веществ от наружной поверхности клетки к ядру и перемещений продуктов внутриклеточных реакций. В цитоплазме животных и растительных клеток расположены небольшие по размеру (0, 2-0, 5 мкм) органеллы – митохондрии. Число митохондрий колеблется от нескольких штук до тысяч, они движутся, изменяют свои размеры и форму, сосредотачиваясь обычно там, где обмен веществ наиболее интенсивен. Митохондрии также отделены двойной наружной мембраной. Внутри митохондрий находятся складки, также как и мембраны, состоящие из двойного слоя фосфолипидных молекул, покрытых слоем белка. Внутренние складки митохондрий содержат ферменты, участвующие в системе переноса электронов, которая играет важнейшую роль в превращениях энергии пищевых веществ в биологически полезную энергию клеточных функций. Митохондрии называют поэтому «клеточными электростанциями». Митохондрии характерны только для растений и животных, в клетках бактерий митохондрий нет.

Другими важнейшими внутриклеточными органеллами являются рибосомы, они синтезируются в ядре клетки и выходят в цитоплазму. Рибосомы характерны для растительных, животных и бактериальных клеток. Рибосомы состоят из РНК и белка и имеют почти сферическую форму. Рибосомы всех организмов однородны по величине и составу, причем белковый состав рибосом различных организмов практически одинаков, а нуклеотидный состав РНК - варьирует. Основная функция этих органелл - синтез белков. Комплекс Гольджи – органеллы, встречающиеся почти во всех клетках, кроме сперматозоидов и эритроцитов. Функции этой органеллы еще не вполне изучены, но понятно, что она играет роль в переупаковке, хранении и удалении из клетки, ряда производимых белков. Основным хранителем ферментов, активирующих разложение белков, нуклеотидов и полисахаридов выступают органеллы, называемые лизосомами. Лизосомы отделены от остального содержимого клетки, что предохраняет клетку от саморазрушения. Вместе с тем, в ряде случаев ферменты лизосом обеспечивают разложение собственных омертвевших клеток организма, или клеток, надобность в которых по каким-либо причинам отпала.

В структуру растительных клеток входят так называемые пластиды: хлоропласты, хромопласты и лейкоплатсы. Холоропласты содержат пигмент хлорофилл, придающий большинству растений зеленую окраску. Хлорофилл играет важнейшую роль в фотосинтезе – процессе перевода энергии солнечного света в химическую энергию углеводородных соединений. Хромопласты содержат различные пигменты, а лейкопласты – крахмал.

Даже краткое рассмотрение функций клетки и клеточного строения показывает поразительную сложность и организованность живого. Выступая своеобразным атомом жизни, клетка является одним из основных объектов изучения современной биологии, а клеточная теория – фундаментом биологического знания.

 

Литература основная:

Найдыш В.М. Концепции современного естествознания: Учебник.- Изд. 3-е, перераб. и доп.- М.: Альфа-М; ИНФРА-М, 2007.-704с.

Найдыш В.М. Концепции современного естествознания: Учебник.- Изд.2-е, перераб. и доп. – М.: Альфа-М; ИНФРА-М, 2005.- 662с.

Горбачев В.В. Концепции современного естествознания: Учеб. Пособие для студентов вузов/ В.В. Горбачев.- М.: ООО «Издательский дом «ОНИКС 21 век»: ООО «Издательство «Мир и Образование», 2003.- 592с.: ил.

Рузавин Г.И. Концепции современного естествознания: Учебник для вузов.- М.: Культура и спорт, ЮНИТИ, 1997.

Карпенков С.Х. Концепции современного естествознания: Учебник для вузов.- М.: Культура и спорт, ЮНИТИ, 1997.- 520с.

Концепции современного естествознания: Учебник для вузов/ В.Н. Лавриненко, В.П. Ратников, В.Ф. Голубь и др; Под ред. проф. В.Н. Лавриненко, проф. В.П. Ратникова.- М.: Культура и спорт, ЮНИТИ, 1997.- 271с.

Найдыш В.М. Концепции современного естествознания: Учеб. Пособие.- М.: Гардарики, 1999.-476с.

Грушевицкая Т.Г., Садохин А.П. Концепции современного естествознания: Учеб. Пособие – М.: Высш.шк., 1998. – 383с.

Данилова В.С., Кожевников Н.Н. Основные концепции современного естествознания: учебн. Пособие для вузов.- М.: Аспект Пресс, 2001.- 256с.

Кокин А.В. Концепции современного естествознания: Учебное пособие – М.:»Издательство ПРИОР», 1998.- 208с.

Дубнищева Т.Я. Концепции современного естествознания. Учебник под ред акад РАН М.Ф. Жукова. – Новосибирск: ООО «Издательство ЮКЭА», 1997.- 832с.

Литература дополнительная:

Современные философские проблемы естественных, технических и социально-гуманитарных наук: учебник для аспирантов и соискателей ученой степени кандидата наук / под общ. ред. Д-ра филос. наук, проф. В.В. Миронова. М.: Гардарики, 2006.- 639с.

Дубинин Н.П. Общая генетика. Изд. 2-е. /Н.П.Дубинин.- М.: «Наука», 1976.- 572с.

Вили К. Биология (Биологические процессы и законы): пер. с англ./ К.Вилли, В. Детье. – М.: «Мир».- 821с.

Биология. В 2 кн.Кн. 1 Учеб. для медиц. спец. вузов / В.Н. Ярыгин, В.И. Васильева, И.Н. Волков, В.В. Синельщикова; Под ред. В.Н. Ярыгина. 7-е изд., стер. – М.: Высш.шк., 2005.- 431с.: ил.

Биология. В 2 кн.Кн. 2 Учеб. для медиц. спец. вузов / В.Н. Ярыгин, В.И. Васильева, И.Н. Волков, В.В. Синельщикова; Под ред. В.Н. Ярыгина. 7-е изд., стер. – М.: Высш.шк., 2005.- 334с.: ил.

 

 






© 2023 :: MyLektsii.ru :: Мои Лекции
Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.
Копирование текстов разрешено только с указанием индексируемой ссылки на источник.