БИЛИМ БУЛАГЫ

Строение и химический состав клетки

К летка открыта английским ученым Р. Гуком в 1663г., им же предложена этот термин. Однако лишь в 19 веке ее начали изучать систематически. В 30-е годы XIX века немецкие ученые Шлейден и Шванн установили клеточное строение всех растений и животных

Тело растений и животных может состоять из одной клетки (одноклеточные организмы) или из многих клеток (многоклеточные организмы).

Клетка обладает всеми жизненными функциями (ассимиляция, диссимиляция, рост, размножение, наследственность, раздражимость и др.). Как и все живое, организм человека состоит из клеток. Благодаря клеточному строению организма возможны его рост, размножение, восстановление поврежденных органов и тканей и другие формы деятельности. Клетка является структурной и физиологической единицей живых организмов. Форма и размеры клеток различны и зависят от выполняемой ими функции.

В каждой клетке различают две основные части — цитоплазму и ядро.

В цитоплазме, в свою очередь, содержатся органоиды — мельчайшие структуры клетки, обеспечивающие ее жизнедеятельность (митохондрии, рибосомы, клеточный центр и др.).
В ядре перед делением клетки образуются особые нитевидные тельца — хромосомы Снаружи клетка покрыта мембраной, отделяющей одну клетку от другой. Пространство между клетками заполнено жидким межклеточным веществом. Главная функция мембраны состоит в том, что она обеспечивает избирательное поступление различных веществ в клетку и выведение из нее продуктов обмена.

В клетке встречается около 70 химических элементов Периодической системы Д. И. Менделеева, однако содержание этих элементов существенно отличается от их концентраций в окружающей среде, что доказывает единство органического мира.

Химические элементы, имеющиеся в клетке, делят на три большие группы: макроэлементы, мезоэлементы (олигоэлементы) и микроэлементы.

Клетки состоят из разнообразных неорганических (вода, минеральные соли) и органических веществ (углеводы, жиры, белки и нуклеиновые кислоты).

Клетки состоят из разнообразных неорганических (вода, минеральные соли) и органических веществ (углеводы, жиры, белки и нуклеиновые кислоты). Вода - важнейший компонент клетки, определяет физические свойства клетки – объём, упругость. Вода растворяет вещества, участвующих в химических реакциях: переносит питательные вещества, выводит из клетки отработанные и вредные соединения. Вещества растворимые в воде гидрофильные (от греческого «гидрос» -вода, «филео» — любовь)- спирты, амины, углеводы, белки, соли.

Нерастворимые в воде гидрофобные (от греческого «гидрос» – вода, «фобос» – страх, ненависть) — жиры, клетчатка.

Минеральные соли обеспечивают стабильные показатели осмотического давления, передачу нервного импульса, являются носителями электрического заряда. Для процессов жизнедеятельности из входящих в состав солей катионов наиболее важны: К+, Na+, Ca2+, Mg2+ из анионов: HPO42-, H2PO4-, Cl-, HCO3- Прочность и твёрдость костной ткани обеспечивается фосфатом кальция, а раковин моллюсков – карбонатом кальция.

Органические вещества клетки представлены белками, липидами, углеводами, нуклеиновыми кислотами, АТФ, витаминами и гормонами.

Белки — это биополимеры, мономерами которых являются аминокислоты. Аминокислоты содержат аминогруппу, карбоксильную группу и радикал. В состав белков входит 20 основных аминокислот. Соединяются аминокислоты между собой с образованием пептидной связи. Цепочка из более чем 20 аминокислот называется полипептидом или белком. Белки образуют четыре основные структуры: первичную, вторичную, третичную и четвертичную.
Белки выполняют в клетке ряд функций: пластическую (строительную), каталитическую (ферментативную), энергетическую (энергетическая ценность расщепления 1 г белка — 17,6 кДж), сигнальную (рецепторную), сократительную (двигательную), транспортную, защитную, регуляторную, запасающую.

Углеводы состоят из углерода, водорода и кислорода. Сложные – полимеры с мономерами в виде моносахаридов (глюкоза, рибоза,дезоксирибоза).К углеводам относятся глюкоза. животный крахмал-гликоген. Многие углеводы хорошо растворимы .Углеводы выполняют в клетке пластическую (строительную), энергетическую (энергетическая ценность расщепления 1 г углеводов — 17,6 кДж), запасающую и опорную функции. Углеводы могут также входить в состав сложных липидов и белков.

Липиды представляют собой органические вещества, не растворимые в воде, но растворимые в бензине, эфире, ацетоне. Из липидов самые распространенные известные жиры, а также лецитин, холестерин и витамины А, D и гормоны. Липиды выполняют в клетке пластическую (строительную), энергетическую (энергетическая ценность расщепления 1 г жира — 38,9 кДж), запасающую, защитную (амортизационную) и регуляторную (стероидные гормоны) функции.

Нуклеиновые кислоты образуются в клеточном ядре, с этим связано их название( от лат. «нуклеус»-ядро). это биополимеры, мономерами которых являются нуклеотиды. В состав нуклеотида входят азотистое основание, углевод и остаток ортофосфорной кислоты. Выделяют два типа нуклеиновых кислот: рибонуклеиновую (РНК) и дезоксирибонуклеиновую (ДНК). ДНК включает четыре типа нуклеотидов: аденин (А), тимин (Т), гуанин (Г) и цитозин (Ц). Структура ДНК была открыта Ф. Криком и Д. Уотсоном 1953г. Молекула ДНК представляет собой двуцепочечную спираль. ДНК определяет состав белков клетки и передачу наследственных признаков и свойств от родителей к потомству.

РНК включает четыре типа нуклеотидов: аденин (А), урацил (А), гуанин (Г) и цитозин (Ц).Выделяют три вида РНК: информационную (и-РНК), транспортную (т-РНК) и рибосомальную (р-РНК). Функции РНК связаны с образованием характерных для этой клетки белков.

• 

  Химические элементы клетки. Вода
  

• 

  Свойства воды
  

• 

  Органические вещества в составе клетки
  

АТФ (аденозинтрифосфат)- универсальный биологический аккумулятор энергии в клетке. АТФ содержится в митохондриях, ядре, хлоропластах, цитоплазме. С помощью АТФ в клетке осуществляется синтез веществ, биение жгутиков и ресничек в клетках простейших

К неорганическим веществам относятся вода и минеральные соли.

Благодаря своим физико-химическим свойствам вода в клетке является растворителем, средой для протекания реакций, исходным веществом и продуктом химических реакций, выполняет транспортную и терморегуляторные функции, придает клетке упругость, обеспечивает туprop растительной клетки.

Углеводы состоят из углерода, водорода и кислорода; многие из них хорошо растворимы в воде и являются основными источниками энергии для осуществления жизненно важных процессов.

Жиры образованы теми же химическими элементами, что и углеводы; они нерастворимы в воде. Жиры входят в состав клеточных мембран и также служат важнейшим источником энергии в организме.

Белки — главный строительный материал клеток. Строение белков сложное: молекула белка имеет большие размеры и представляет собой цепь, состоящую из десятков и сотен более простых соединений — аминокислот. Многие белки служат ферментами, которые ускоряют течение биохимических процессов в клетке.

Нуклеиновые кислоты, образующиеся в клеточном ядре, состоят из углерода, кислорода, водорода и фосфора.

Различают два типа нуклеиновых кислот:

1) дезоксирибонуклеиновые (ДНК) находятся в хромосомах и определяют состав белков клетки и передачу наследственных признаков и свойств от родителей к потомству;

2) рибонуклеиновые (РНК) — связаны с образованием характерных для этой клетки белков.

АТФ - аденозинтрифосфат, или аденозинтрифосфорная кислота. Вещество является одним из двух наиболее важных источников энергии в любой клетке. Строение АТФ и биологическая роль тесно связаны. Большинство биохимических реакций может протекать только при участии молекул вещества, особенно это касается пластического обмена. Однако АТФ редко непосредственно участвует в реакции: для протекания любого процесса нужна энергия, заключенная именно в химических связях аденозинтрифосфата.

Функции углеводов

• энергетическая
• защитная
• строительная
• входит в состав нуклеиновых кислот
и т.д.

Функции липидов

• энергетическая
• защитная
• терморегуляторная
• регуляторная (гормоны)
• источник эндогенной воды
• образует мембрану
и др.

• 
• 
  
  
  

• 
• 

• 
• 

• 
• 

Клеточная теория

Создатель этой теории - немецкий ученый Т. Шванн, который опираясь на работы М. Шлейдена, Л. Окена, в 1838 -1839 гг. сформулировал следующие положения:

1. все организмы растений и животных состоят из клеток
2. каждая клетка функционирует независимо от других, но вместе со всеми
3. все клетки возникают из безструктурного вещества неживой материи.
Позднее Р. Вирхов ( 1858 ) внес существенное уточнение в последнее положение теории:
4. все клетки возникают только из клеток путем их деления.

СОВРЕМЕННАЯ КЛЕТОЧНАЯ ТЕОРИЯ:

1. клеточная организация возникла на заре жизни и прошла длительный путь эволюции от прокариотов до эукариотов, от предклеточных организмов до одно- и многоклеточных.
2. новые клетки образуются путем деления от ранее существовавших
3. клетка является микроскопической живой системой, состоящей из цитоплазмы и ядра, окруженных мембраной (за исключением прокариотов)
4. в клетке осуществляются:

• метаболизм - обмен веществ;
• обратимые физиологические процессы - дыхание, поступление и выделение веществ, раздражимость, движение;
• необратимые процессы - рост и развитие.

5. клетка может быть самостоятельным организмом. Все многоклеточные организм также состоят из клеток и их производных. Рост, развитие и размножение многоклеточного организма - следствие жизнедеятельности одной или нескольких клеток.

Органоиды клетки

Все живые организмы могут быть распределены в одну из двух групп (прокариоты или эукариоты) в зависимости от основной структуры их клеток. Прокариоты — живые организмы, состоящие из клеток, которые не имеют клеточного ядра и мембранных органелл. Эукариоты — живые организмы, клетки которых содержат ядро, а также мембранные органеллы.

• Прокариоты
  Не имеют ядра и мембранных органелл
  • Бактерии
  • археи
  • Сине –зеленые водоросли
• Эукариоты
  Имеют ядро и мембранные органеллы
  • Растения
  • Животные
  • Человек
  • Грибы
  • Простейшие

Органоиды клетки - постоянные клеточные структуры, клеточные органы, обеспечивающие выполне¬ние специфических функций в процессе жизнедеятельнос¬ти клетки - хранение и передачу генетической информации, перенос веществ, синтез и превращения ве¬ществ и энергии, деление, движение и др.

Клетка эукариотов представлена двумя системами - цитоплазмой и ядром.

Цитоплазма состоит из различных органелл, которые можно классифицировать на: двухмембраные - митохондрии и пластиды; и одномембранные - эндоплазматическая сеть (ЭПС), Аппарат Гольджи, плазмалемма, тонопласты, сферосомы, лизосомы; немембранные - рибосомы, центросомы, гиалоплазма. Ядро состоит из ядерной оболочки (двухмембранной) и немембранных структур - хромосом, ядрышка и ядерного сока. Кроме того, в клетках имются различные включения.

Различия в строении клеток растений и животных

Между животными и растениями, несмотря на внешние различия, существует много общего. Сходство растительных и животных клеток обнаруживается на элементарном химическом уровне. Современными методами химического анализа в составе живых организмов обнаружено около 90 элементов периодической системы. На молекулярном уровне сходство проявляется в том, что во всех клетках найдены белки, жиры, углеводы, нуклеиновые кислоты, витамины и т. д. Сходство и различия касаются и клеточного строения. В процессе эволюции, в связи с неодинаковыми условиями существования клеток представителей различных царств живых существ, возникло множество отличий. Сравним строение и жизнедеятельность клеток растений и животных. Главное отличие между клетками этих двух царств заключается в способе их питания. Клетки растений, содержащие хлоропласты, являются автотрофами, т. е. сами синтезируют необходимые для жизнедеятельности органические вещества за счет энергии света в процессе фотосинтеза. Клетки животных — гетеротрофы, т. е. источником углерода для синтеза собственных органических веществ для них являются органические вещества, поступающие с пищей. Эти же пищевые вещества, например углеводы, служат для животных источником энергии.

• Растения
  1 Клетки имеют целлюлозную оболочку и пластиды, вакуоли наполнены клеточным соком.
  2 Растения автотрофы, способные к фотосинтезу (из неорганических веществ создавать органические вещества).
  3 Растения неподвижны (исключение: росянка, мимоза - свойственно движение отдельных частей организма).
  4 Растения растут в течение всей своей жизни.
  5 Таких органов и систем органов, как у животных, у растений нет.
• Животные
  1. Клетки лишены твердых оболочек, пластид, вакуолей.
  2 Животные - гетеротрофы, способны питаться готовыми органическими веществами (но это не абсолютно - эвглена зеленая может фотосинтезировать на свету).
  3 Животные передвигаются с помощью специальных органов: жгутиков, ресничек, конечностей. (Но некоторые ведут неподвижный образ жизни - это вторичное явление).
  4 У животных рост происходит только на определенных стадиях развития.
  5 В ходе эволюции возникли разнообразные органы и системы органов: движения, пищеварения, выделения, дыхания, кровообращения, нервная система и органы чувств.

Резкую границу между животными и растениями провести нельзя. Если высшие, сложно организованные животные и растения всегда резко отличаются друг от друга многими признаками, то их низшие формы, особенно одноклеточные животные и растения, нередко имеют черты сходства. Это свидетельствует об общности происхождения животных и растений.

Обмен веществ и энергии

На Земле проживает огромное множество живых существ. Для удобства их изучения исследователи классифицируют все организмы по различным признакам. По типу питания все живое оказывается разделенным на две большие группы - автотрофы и гетеротрофы. Кроме того, выделяется группа миксотрофов - это организмы, приспособленные к обоим типам питания.

Автотрофы - организмы, самостоятельно синтезирующие органические вещества из неорганических. В этой группе оказываются некоторые виды бактерий и почти все организмы, принадлежащие к царству растений. В ходе своей жизнедеятельности автотрофы утилизируют различные неорганические вещества, поступающие извне (углекислый газ, азот, сероводород, железо и другие), используя их в реакциях синтеза сложных органических соединений (в основном это углеводы и белки).

Живые существа способны использовать только два вида энергии – световую (энергию излучения Солнца) и химическую (энергию связей химических соединений, содержащихся в пище). Этот признак и разделил живые организмы на фототрофы (растительные организмы, живущие за счёт фотосинтеза) и хемотрофы (организмы, синтезирующие органические соединения из неорганических).

Способы питания

Глоссарий

• Дыхание - поглощение кислорода и выделения углекислого газа
• Газообмен - обмен газов между окружающей средой и внутренней средой организма.
• Раздражимость - реакция организма на изменения окружающей среды.
• Клетка - структурная и функциональная единица живого.
• Микроскоп - сложный увеличительный прибор с разрешающей способностью 300-400 раз (световой), 3500-4000 раз.
• Оболочка - особая часть клетки, придающая прочность, защищающая клетку (у растений состоит из целлюлозы).
• Цитоплазматическая мембрана - особая часть клетки, выполняющая избирательный транспорт веществ.
• Цитоплазма - особая часть клетки, состоящая из жидкого вязкого вещества с погруженными органоидами.
• Органоиды - особые структуры цитоплазмы, выполняющие определенные функции и имеющие определенное местоположение.
• Ядро - особая часть клетки, отвечающая за хранение и передачу информации об организме.
• Вакуоль - органоид растительной клетки, заполненный клеточным соком с запасом питательных веществ (ЗПВ).
• Пигменты - красящие вещества.
• Пластиды-органоиды растительных клеток, отвечающие за фотосинтез (зеленые и красные) или запасающие питательные вещества (бесцветные).
• Хлоропласты - зеленые пластиды.
• Хромопласты - красные и желтые пластиды.
• Лейкопласты - бесцветные пластиды.
• Хлорофилл - зеленый пигмент хлоропластов.
• Хромосомы - особые уплотненные структуры ядра несущие информацию об организме.
• Фотосинтез - процесс образования органических веществ в зеленых частях растений при помощи света из углекислого газа и воды, выделяя при этом кислород.
• Бактерии - просто устроенные микроскопические, чаще одноклеточные организмы
• Прокариоты - организмы, не имеющие оформленного ядра.
• Эукариоты - организмы, имеющие оформленное ядро.
• Автотрофы - организмы, способные самостоятельно создавать питательные вещества.
• Гетеротрофы - организмы, поглощающие готовые питательные вещества извне.
• Сапротрофы - организмы, получающие органические вещества из отмерших организмов или выделений живых организмов.
• Паразиты - организмы, питающиеся питательными веществами живых организмов.
• Азотофиксирующие бактерии (клубеньковые) - бактерии, поселившиеся на корнях бобовых растений, способные поглощать азот из воздуха.
• Симбиоз - взаимополезное совместное существование организмов.
• 4 среды обитания - водная, наземно-воздушная, почвенная и среда образуемая самыми живыми организмами
• Индивидуальное развитие - развитие от зиготы до естественной смерти
• Фотопериодизм - соотношение продолжительности светлого и темного времени суток
• Цитология - наука о строении и функционировании клеток.
• Экология - наука об отношениях организмов между собой и окружающей их средой.
• Биосфера - область распространения жизни.
• Рост - увеличение размеров тела (количественные изменения).
• Развитие - качественные изменения организмов.
• Размножение - увеличение численности особей (организмов).
• Питание - поступление питательных веществ (ПВ) в организм.

Библиография

• https://quizlet.com/79526323/6-flash- cards/ термины (дата обращения: 06.04.2018)
• https://infourok.ru/testi-po- obschey-biologii- 964854.html тесты (дата обращения: 06.04.2018)