Взаимосвязь строения и жизнедеятельности клеток

 Взаимосвязь строения и жизнедеятельности клеток

Все живые ор­га­низ­мы со­сто­ят из кле­ток, ко­то­рые весь­ма раз­но­об­раз­ны по стро­е­нию и функ­ци­ям. Одни из них пред­став­ля­ют од­но­кле­точ­ные ор­га­низ­мы, а дру­гие вхо­дят в со­став мно­го­кле­точ­ных ор­га­низ­мов жи­вот­ных и рас­те­ний (Рис. 1).

 Од­но­кле­точ­ный и мно­го­кле­точ­ный ор­га­низ­мы

Рис. 1. Од­но­кле­точ­ный и мно­го­кле­точ­ный ор­га­низ­мы

Клет­ки схожи между собой, они огра­ни­че­ны от окру­жа­ю­щей среды плаз­ма­ти­че­ской мем­бра­ной, ко­то­рая окру­жа­ет живое со­дер­жи­мое клет­ки – ци­то­плаз­му и со­дер­жа­щи­е­ся в ней струк­ту­ры, на­ли­чие ге­не­ти­че­ско­го ма­те­ри­а­ла в виде мо­ле­кул ДНК яв­ля­ет­ся обя­за­тель­ным (Рис. 2).

Стро­е­ние клет­ки

Рис. 2. Стро­е­ние клет­ки

При этом у про­ка­ри­от ге­не­ти­че­ский ма­те­ри­ал в виде бак­те­ри­аль­ной хро­мо­со­мы – коль­це­вой мо­ле­ку­лы ДНК лежит в ци­то­плаз­ме сво­бод­но, а у эу­ка­ри­от ге­не­ти­че­ский ма­те­ри­ал более слож­но ор­га­ни­зо­ван­ный, окру­жен ядер­ной обо­лоч­кой. Клет­ки могут иметь про­стое стро­е­ние, как у про­ка­ри­от, так и слож­ное, как у эу­ка­ри­от (Рис. 3).

Клет­ка про­ка­ри­о­та и эу­ка­ри­о­та

Рис. 3. Клет­ка про­ка­ри­о­та и эу­ка­ри­о­та

Про­ка­ри­о­ти­че­ские клет­ки ли­ше­ны ядер и огра­ни­чен­ных мем­бра­на­ми ор­га­нелл, к ним от­но­сят бак­те­рии и ар­хе­бак­те­рии.

Эу­ка­ри­о­ти­че­ские клет­ки имеют более слож­ное стро­е­ние – в их ци­то­плаз­ме со­дер­жат­ся ядра и дру­гие ор­га­но­и­ды, ядро окру­же­но ядер­ной обо­лоч­кой и за­пол­не­но нук­лео­плаз­мой, со­дер­жит хро­ма­тин, одно или несколь­ко яд­ры­шек.

Хро­ма­тин – это ДНК, свя­зан­ная с бел­ка­ми. Из хро­ма­ти­на во время де­ле­ния об­ра­зу­ют­ся хро­мо­со­мы. Хро­мо­сом­ный набор клет­ки на­зы­ва­ет­ся ка­ри­о­ти­пом.

В ци­то­плаз­ме кле­ток эу­ка­ри­от рас­по­ло­жен ци­тос­ке­лет – слож­ная си­сте­ма, вы­пол­ня­ю­щая опор­ную, дви­га­тель­ную или транс­порт­ную функ­цию. Важ­ней­ши­ми ор­га­но­и­да­ми клет­ки яв­ля­ет­ся ядро, эн­до­плаз­ма­ти­че­ская сеть, ап­па­рат Голь­д­жи, ри­бо­со­мы, ми­то­хон­дрии, ли­зо­со­мы и у рас­те­ний еще пла­сти­ды (Рис. 4).

Клет­ка эу­ка­ри­о­та, пла­сти­ды (хло­ро­пла­сты)

Рис. 4. Клет­ка эу­ка­ри­о­та, пла­сти­ды (хло­ро­пла­сты)

Ви­ру­сы – это груп­па ор­га­низ­мов, ко­то­рая не имеет кле­точ­но­го стро­е­ния и от­но­сит­ся к до­кле­точ­ным фор­мам жизни. Все ви­ру­сы яв­ля­ют­ся па­ра­зи­та­ми, они па­ра­зи­ти­ру­ют на клет­ках жи­вот­ных, рас­те­ний и даже на бак­те­ри­ях.

Бак­те­рио­фа­ги – груп­па ви­ру­сов, па­ра­зи­ти­ру­ю­щих на бак­те­ри­ях.

Ви­ру­сы со­дер­жат ге­не­ти­че­ский ма­те­ри­ал в виде мо­ле­кул ДНК и РНК, неболь­шое ко­ли­че­ство фер­мен­тов – у них нет ри­бо­сом, они не могут обес­пе­чи­вать себя бел­ком, и толь­ко по­па­дая в клет­ку хо­зя­и­на, ис­поль­зуя его бе­лок­син­те­зи­ру­ю­щую си­сте­му, они могут нор­маль­но раз­мно­жать­ся, по­это­му их и на­зы­ва­ют па­ра­зи­та­ми.

 Обмен веществ и энергии в клетке

Для нор­маль­ной жиз­не­де­я­тель­но­сти кле­ток необ­хо­ди­мо по­сто­ян­ство внут­рен­ней среды, ко­то­рое носит на­зва­ние го­мео­стаз. Го­мео­стаз под­дер­жи­ва­ет­ся ре­ак­ци­я­ми об­ме­на ве­ществ:

- ас­си­ми­ля­ци­ей (ана­бо­лиз­мом) – про­цес­сом син­те­за ор­га­ни­че­ских ве­ществ;

- дис­си­ми­ля­ци­ей (ка­та­бо­лиз­мом) – про­цес­сом рас­па­да ор­га­ни­че­ских ве­ществ.

Все ре­ак­ции об­ме­на ве­ществ идут с уча­сти­ем бел­ко­вых фер­мен­тов – био­ло­ги­че­ских ка­та­ли­за­то­ров, ко­то­рые уско­ря­ют все хи­ми­че­ские ре­ак­ции, про­ис­хо­дя­щие или про­те­ка­ю­щие в живых ор­га­низ­мах. Без них про­те­ка­ние ре­ак­ций невоз­мож­но, а если они и про­ис­хо­дят, то с низ­кой ин­тен­сив­но­стью, недо­ста­точ­ной для об­ме­на ве­ществ.

Каж­дый из фер­мен­тов имеет свою спе­ци­фи­ку, он кон­тро­ли­ру­ет одну ре­ак­цию или ре­ак­цию од­но­го типа, по­это­му для обес­пе­че­ния про­цес­сов жиз­не­де­я­тель­но­сти в клет­ке ра­бо­та­ет мно­же­ство раз­лич­ных фер­мен­тов.

Энер­ге­ти­че­ские за­тра­ты в клет­ке обес­пе­чи­ва­ют­ся за счет мо­ле­ку­лы АТФ (аде­но­з­ин­три­фос­фор­ной кис­ло­ты), ко­то­рая об­ра­зу­ет­ся за счет энер­гии, вы­де­ля­ю­щей­ся при рас­па­де ор­га­ни­че­ских ве­ществ. Этот про­цесс мно­го­сту­пен­ча­тый, при этом наи­бо­лее эф­фек­тив­ные вы­де­ле­ния энер­гии про­ис­хо­дят при кис­ло­род­ном рас­щеп­ле­нии, ко­то­рое про­ис­хо­дит в ми­то­хон­дри­ях.

Энер­гия в клет­ке необ­хо­ди­ма для про­цес­сов жиз­не­де­я­тель­но­сти, таких как био­син­тез ве­ществ. Важ­ней­шим про­цес­сом ас­си­ми­ля­ции в клет­ке яв­ля­ет­ся био­син­тез белка, ко­то­рый не пре­кра­ща­ет­ся ни на ми­ну­ту. Ин­фор­ма­ция о пер­вич­ной струк­ту­ре белка за­ко­ди­ро­ва­на в виде по­сле­до­ва­тель­но­сти три­пле­тов нук­лео­ти­дов в мо­ле­ку­ле ДНК.

Ген – это уча­сток мо­ле­ку­лы ДНК, в ко­то­ром за­ко­ди­ро­ва­на ин­фор­ма­ция о струк­ту­ре од­но­го белка.

Био­син­тез белка вклю­ча­ет два этапа: тран­скрип­цию и транс­ля­цию.

Тран­скрип­ция – про­цесс син­те­за иРНК, ко­ди­ру­ю­щий по­сле­до­ва­тель­ность ами­но­кис­лот белка, то есть это син­тез ин­фор­ма­ци­он­ной иРНК по мат­ри­це ДНК.

Транс­ля­ция – про­цесс вы­хо­да иРНК из ядра (у эу­ка­ри­от) в ци­то­плаз­му, где в ри­бо­со­мах про­ис­хо­дит фор­ми­ро­ва­ние ами­но­кис­лот­ной це­поч­ки белка.

Про­цесс тран­скрип­ции свя­зан с об­ра­зо­ва­ни­ем иРНК, а про­цесс транс­ля­ции свя­зан с об­ра­зо­ва­ни­ем белка на ри­бо­со­мах у мат­ри­цы иРНК.

В клет­ке со­дер­жит­ся мно­же­ство генов, но ис­поль­зу­ет­ся лишь часть ге­не­ти­че­ской ин­фор­ма­ции, так как име­ют­ся ме­ха­низ­мы, ко­то­рые спо­соб­ны вклю­чать или от­клю­чать опре­де­лен­ные гены, ре­гу­ли­ру­ю­щие син­тез опре­де­лен­ных бел­ков.

Последнее изменение: Суббота, 31 Март 2018, 00:08