Реклама на портала

Връзката на организма с околната среда. Биологична еволюция Осъществяване на взаимодействието на клетката с околната среда

Каним ви да се запознаете с материалите и.

: целулозна мембрана, мембрана, цитоплазма с органели, ядро, вакуоли с клетъчен сок.

Наличието на пластиди основна характеристикарастителна клетка.


Функции на клетъчната стена- определя формата на клетката, предпазва от факторите на околната среда.

плазмената мембрана- тънък филм, съставен от взаимодействащи липидни и протеинови молекули, ограничава вътрешното съдържание от външната среда, осигурява транспорт на вода, минерали и органична материячрез осмоза и активен трансфер, а също така отстранява отпадните продукти.

Цитоплазма- вътрешната полутечна среда на клетката, в която се намират ядрото и органелите, осигурява връзки между тях, участва в основните процеси на живот.

Ендоплазмения ретикулум- мрежа от разклоняващи се канали в цитоплазмата. Участва в синтеза на протеини, липиди и въглехидрати, в транспорта на вещества. Рибозоми - тела, разположени върху EPS или в цитоплазмата, състоят се от РНК и протеин, участват в синтеза на протеини. EPS и рибозомите са единен апарат за синтез и транспорт на протеини.

митохондриите-органели, отделени от цитоплазмата с две мембрани. В тях се окисляват органични вещества и с участието на ензими се синтезират молекули на АТФ. Увеличение на повърхността на вътрешната мембрана, върху която са разположени ензими, поради кристи. АТФ е органично вещество, богато на енергия.

пластиди(хлоропласти, левкопласти, хромопласти), тяхното съдържание в клетката е основна характеристика на растителния организъм. Хлоропластите са пластиди, съдържащи зеления пигмент хлорофил, който абсорбира светлинна енергия и я използва за синтезиране на органични вещества от въглероден двуокиси вода. Разграничаване на хлоропластите от цитоплазмата от две мембрани, многобройни израстъци - грана върху вътрешната мембрана, в която са разположени хлорофилни молекули и ензими.

комплекс Голджи- система от кухини, ограничени от цитоплазмата с мембрана. Натрупването на протеини, мазнини и въглехидрати в тях. Осъществяване на синтеза на мазнини и въглехидрати върху мембрани.

лизозоми- тела, отделени от цитоплазмата с една мембрана. Съдържащите се в тях ензими ускоряват реакцията на разделяне на сложни молекули на прости: протеини до аминокиселини, сложни въглехидрати до прости, липиди до глицерол и мастни киселини, а също така унищожават мъртвите части на клетката, цели клетки.

Вакуоли- кухини в цитоплазмата, пълни с клетъчен сок, място за натрупване на резервни хранителни вещества, вредни вещества; те регулират съдържанието на вода в клетката.

Ядро- основната част на клетката, покрита отвън с двумембрана, пробита от пори ядрена обвивка. Веществата навлизат в сърцевината и се отстраняват от нея през порите. Хромозомите са носители на наследствена информация за характеристиките на организма, основните структури на ядрото, всяка от които се състои от една молекула ДНК в комбинация с протеини. Ядрото е мястото на синтеза на ДНК, i-RNA, r-RNA.



Наличност външна мембрана, цитоплазма с органели, ядра с хромозоми.

Външна или плазмена мембрана- ограничава съдържанието на клетката от околната среда (други клетки, междуклетъчно вещество), състои се от липидни и протеинови молекули, осигурява комуникация между клетките, транспорт на вещества в клетката (пиноцитоза, фагоцитоза) и извън клетката.

Цитоплазма- вътрешната полутечна среда на клетката, която осигурява комуникация между ядрото и разположените в нея органели. Основните процеси на жизнена дейност протичат в цитоплазмата.

Клетъчни органели:

1) ендоплазмен ретикулум (ER)- система от разклонени тубули, участващи в синтеза на протеини, липиди и въглехидрати, в транспорта на вещества в клетката;

2) рибозоми- телата, съдържащи rRNA, са разположени върху ER и в цитоплазмата и участват в протеиновия синтез. EPS и рибозомите са единен апарат за протеинов синтез и транспорт;

3) митохондрии- "електростанции" на клетката, ограничени от цитоплазмата с две мембрани. Вътрешният образува кристи (гънки), които увеличават повърхността му. Ензимите върху кристите ускоряват реакциите на окисление на органичните вещества и синтеза на енергийно богати АТФ молекули;

4) комплекс Голджи- група от кухини, ограничени с мембрана от цитоплазмата, пълни с протеини, мазнини и въглехидрати, които се използват или в жизнените процеси, или се отстраняват от клетката. Мембраните на комплекса осъществяват синтеза на мазнини и въглехидрати;

5) лизозоми- тела, пълни с ензими, ускоряват реакциите на разцепване на протеини до аминокиселини, липиди до глицерол и мастни киселини, полизахариди до монозахариди. В лизозомите се унищожават мъртвите части на клетката, цели клетки и клетки.

Клетъчни включвания- Натрупване на резервни хранителни вещества: протеини, мазнини и въглехидрати.

Ядро- най-важната част от клетката. Покрит е с двумембранна мембрана с пори, през които едни вещества проникват в ядрото, а други влизат в цитоплазмата. Хромозомите са основните структури на ядрото, носители на наследствена информация за характеристиките на организма. Предава се в процеса на делене на майчината клетка към дъщерните клетки, а със зародишните клетки - към дъщерните организми. Ядрото е мястото на синтеза на ДНК, иРНК, рРНК.

Упражнение:

Обяснете защо органелите се наричат ​​специализирани структури на клетката?

Отговор:органелите се наричат ​​специализирани клетъчни структури, тъй като изпълняват строго определени функции, наследствената информация се съхранява в ядрото, АТФ се синтезира в митохондриите, фотосинтезата протича в хлоропластите и др.

Ако имате въпроси относно цитологията, можете да помолите за помощ от


Обмяната на веществата, влизащи в клетката или отделяни от нея навън, както и обменът на различни сигнали с микро- и макросредата, става през външната мембрана на клетката. Както е известно, клетъчната мембрана е липиден двуслой, в който са вградени различни протеинови молекули, които действат като специализирани рецептори, йонни канали, устройства, които активно пренасят или отстраняват различни химикали, междуклетъчни контакти и т.н. В здравите еукариотни клетки фосфолипидите в мембраната са разпределени асиметрично: външната повърхност се състои от сфингомиелин и фосфатидилхолин, вътрешната повърхност се състои от фосфатидилфатидилетанофосфорин и фосфатидилсерин. Поддържането на такава асиметрия изисква енергийни разходи. Следователно, при увреждане на клетката, нейната инфекция, енергиен глад, външната повърхност на мембраната се обогатява с необичайни за нея фосфолипиди, което се превръща в сигнал за други клетки и ензими за клетъчно увреждане с подходяща реакция към него. Най-важна роля играе разтворимата форма на фосфолипаза А2, която разгражда арахидоновата киселина и създава лизоформи от горните фосфолипиди. Арахидоновата киселина е ограничаващо звено за създаването на такива възпалителни медиатори като ейкозаноидите, а защитните молекули - пентраксин (С-реактивен протеин (CRP), прекурсори на амилоидните протеини) - се прикрепват към лизоформите в мембраната, последвано от активиране на система на комплемента по класическия път и клетъчно разрушаване.

Структурата на мембраната допринася за запазването на характеристиките на вътрешната среда на клетката, нейните разлики от външната среда. Това се осигурява от селективната пропускливост на клетъчната мембрана, наличието на механизми в нея активен транспорт. Нарушаването им в резултат на директно увреждане, например от тетродотоксин, уабаин, тетраетиламоний, или в случай на недостатъчно енергийно снабдяване на съответните „помпи“, води до нарушаване на електролитния състав на клетката, промяна в нейния метаболизъм , нарушение на специфични функции - свиване, провеждане на импулс на възбуждане и др. Нарушаването на клетъчните йонни канали (калций, натрий, калий и хлорид) при хората може да бъде генетично обусловено и от мутация на гените, отговорни за структурата на тези канали. Така наречените каналопатии са причина за наследствени заболявания на нервната, мускулната и храносмилателната система. Прекомерният прием на вода вътре в клетката може да доведе до нейното разкъсване - цитолиза - поради перфорация на мембраната по време на активиране на комплемента или атака от цитотоксични лимфоцити и естествени убийци.

В клетъчната мембрана са вградени много рецептори – структури, които, когато се комбинират със съответните специфични сигнални молекули (лиганди), предават сигнал в клетката. Това се случва чрез различни регулаторни каскади, състоящи се от ензимно активни молекули, които се активират последователно и в крайна сметка допринасят за изпълнението на различни клетъчни програми, като растеж и пролиферация, диференциация, подвижност, стареене и клетъчна смърт. Регулаторните каскади са доста многобройни, но броят им все още не е напълно определен. Системата от рецептори и свързаните с тях регулаторни каскади също съществуват вътре в клетката; те създават определена регулаторна мрежа с точки на концентрация, разпределение и избор на по-нататъшен сигнален път в зависимост от функционалното състояние на клетката, етапа на нейното развитие и едновременното действие на сигнали от други рецептори. Резултатът от това може да бъде инхибиране или усилване на сигнала, неговата посока по различен регулаторен път. Както рецепторният апарат, така и пътищата на сигнална трансдукция през регулаторни каскади, например към ядрото, могат да бъдат нарушени в резултат на генетичен дефект, който възниква като вроден дефект на нивото на организма или поради соматична мутация в определена клетка Тип. Тези механизми могат да бъдат повредени от инфекциозни агенти, токсини, а също и да се променят по време на стареенето. Последният етап от това може да бъде нарушение на функциите на клетката, процесите на нейната пролиферация и диференциация.

На повърхността на клетките се намират и молекули, които играят важна роля в процесите на междуклетъчно взаимодействие. Те могат да включват протеини на клетъчна адхезия, антигени за тъканна съвместимост, тъканно-специфични, диференциращи антигени и др. Промените в състава на тези молекули причиняват нарушение на междуклетъчните взаимодействия и могат да предизвикат активиране на съответните механизми за елиминиране на такива клетки, т.к. те представляват известна опасност за целостта на организма като резервоар на инфекция, особено вирусна, или като потенциални инициатори на туморен растеж.

Нарушаване на енергийното снабдяване на клетката

Източникът на енергия в клетката е храната, след разграждането на която енергията се освобождава до крайни вещества. Основното място за производство на енергия са митохондриите, в които веществата се окисляват с помощта на ензими на дихателната верига. Окислението е основният доставчик на енергия, тъй като в резултат на гликолизата не се освобождава повече от 5% от енергията от същото количество окислителни субстрати (глюкоза), в сравнение с окислението. Около 60% от енергията, освободена при окисляване, се натрупва чрез окислително фосфорилиране в макроергични фосфати (АТФ, креатин фосфат), останалата част се разсейва като топлина. В бъдеще високоенергийните фосфати се използват от клетката за процеси като изпомпване, синтез, делене, движение, секреция и т.н. Има три механизма, чието увреждане може да доведе до нарушаване на доставката на енергия към клетката : първият е механизмът на ензимния синтез енергиен метаболизъм, вторият е механизмът на окислително фосфорилиране, третият е механизмът на използване на енергия.

Нарушаване на транспорта на електрони в дихателната верига на митохондриите или прекъсване на окислението и фосфорилирането на ADP със загуба на протонен потенциал - движеща силагенериране на АТФ, води до отслабване на окислителното фосфорилиране по такъв начин, че по-голямата част от енергията се разсейва под формата на топлина и броят на макроергичните съединения намалява. Разединяването на окислението и фосфорилирането под въздействието на адреналина се използва от клетките на хомойотермните организми за увеличаване на производството на топлина, като същевременно се поддържа постоянна телесна температура по време на охлаждане или нейното повишаване по време на треска. При тиреотоксикоза се наблюдават значителни промени в структурата на митохондриите и енергийния метаболизъм. Тези промени първоначално са обратими, но след определен момент стават необратими: митохондриите се фрагментират, разпадат се или набъбват, губят кристи, превръщайки се във вакуоли и в крайна сметка натрупват вещества като хиалин, феритин, калций, липофусцин. При пациенти със скорбут, митохондриите се сливат, за да образуват хондриосфери, вероятно поради увреждане на мембраната от пероксидни съединения. Значително увреждане на митохондриите възниква под въздействието на йонизиращо лъчение, по време на трансформацията на нормална клетка в злокачествена.

Митохондриите са мощно депо от калциеви йони, където концентрацията му е с няколко порядъка по-висока от тази в цитоплазмата. Когато митохондриите са увредени, калцият навлиза в цитоплазмата, причинявайки активиране на протеинази с увреждане на вътреклетъчните структури и нарушаване на функциите на съответната клетка, например, калциеви контрактури или дори „калциева смърт“ в невроните. В резултат на нарушение на функционалната способност на митохондриите рязко се увеличава образуването на свободни радикални пероксидни съединения, които имат много висока реактивност и следователно увреждат важни клетъчни компоненти - нуклеинови киселини, протеини и липиди. Това явление се наблюдава по време на така наречения оксидативен стрес и може да има негативни последици за съществуването на клетката. По този начин увреждането на външната митохондриална мембрана е придружено от освобождаване в цитоплазмата на вещества, съдържащи се в междумембранното пространство, предимно цитохром С и някои други биологично активни вещества, които предизвикват верижни реакции, които причиняват програмирана клетъчна смърт - апоптоза. Увреждайки митохондриалната ДНК, реакциите на свободните радикали изкривяват генетичната информация, необходима за образуването на определени ензими на дихателната верига, които се произвеждат специално в митохондриите. Това води до още по-голямо нарушаване на окислителните процеси. Като цяло, вътрешният генетичен апарат на митохондриите, в сравнение с генетичния апарат на ядрото, е по-малко защитен от вредни влияния, способни да променят генетичната информация, кодирана в него. В резултат на това митохондриалната дисфункция възниква през целия живот, например в процеса на стареене, по време на злокачествена трансформация на клетката, както и на фона на наследствени митохондриални заболявания, свързани с мутацията на митохондриалната ДНК в яйцеклетката. В момента са описани повече от 50 митохондриални мутации, които причиняват наследствени дегенеративни заболявания на нервната и мускулната система. Те се предават на детето изключително от майката, тъй като митохондриите на сперматозоидите не са част от зиготата и съответно новия организъм.

Нарушаване на съхранението и предаването на генетична информация

Клетъчното ядро ​​съдържа по-голямата част от генетичната информация и по този начин осигурява нормалното му функциониране. С помощта на селективна генна експресия координира работата на клетката в интерфаза, съхранява генетична информация, пресъздава и пренася генетичен материал в процеса на клетъчно делене. Репликацията на ДНК и транскрипцията на РНК се извършват в ядрото. Различни патогенни фактори, като ултравиолетова и йонизираща радиация, окисление на свободните радикали, химикали, вируси, могат да увредят ДНК. Смята се, че всяка клетка на топлокръвно животно за 1 ден. губи над 10 000 бази. Към това трябва да се добавят и нарушения при копиране по време на разделяне. Ако това увреждане продължи, клетката не би могла да оцелее. Защитата се състои в съществуването на мощни системи за възстановяване, като ултравиолетова ендонуклеаза, репаративна репликация и рекомбинационни възстановителни системи, които заместват увреждането на ДНК. Генетичните дефекти в репаративните системи предизвикват развитие на заболявания поради повишена чувствителност към ДНК-увреждащи фактори. Това е пигментирана ксеродермия, както и някои синдроми на ускорено стареене, придружени от повишена склонност към поява на злокачествени тумори.

Системата за регулиране на процесите на репликация на ДНК, транскрипция на информационна РНК (иРНК), транслация на генетична информация от нуклеинови киселини в структурата на протеините е доста сложна и многостепенна. В допълнение към регулаторните каскади, които задействат действието на повече от 3000 транскрипционни фактора, които активират определени гени, съществува и многостепенна регулаторна система, медиирана от малки РНК молекули (интерфериращи РНК; RNAi). Човешкият геном, който се състои от приблизително 3 милиарда пуринови и пиримидинови бази, съдържа само 2% от структурните гени, отговорни за протеиновия синтез. Останалите осигуряват синтеза на регулаторни РНК, които заедно с транскрипционните фактори активират или блокират работата на структурните гени на ниво ДНК в хромозомите или влияят на транслацията на информационната РНК (иРНК) по време на образуването на полипептидна молекула в цитоплазмата . Нарушаването на генетичната информация може да се случи както на ниво структурни гени, така и на регулаторната част на ДНК със съответните прояви под формата на различни наследствени заболявания.

Напоследък се отделя голямо внимание на промените в генетичния материал, които настъпват по време на индивидуалното развитие на организма и са свързани с инхибирането или активирането на определени участъци от ДНК и хромозоми поради тяхното метилиране, ацетилиране и фосфорилиране. Тези промени продължават дълго време, понякога през целия живот на организма от ембриогенезата до старостта и се наричат ​​епигеномно наследяване.

Възпроизвеждането на клетки с променена генетична информация също се предотвратява от системи (фактори), контролиращи митотичния цикъл. Те взаимодействат с циклин-зависимите протеин кинази и техните каталитични субединици - циклини - и блокират преминаването на пълен митотичен цикъл от клетката, спирайки деленето на границата между предсинтетичната и синтетичната фаза (блок G1 / S), докато възстановяването на ДНК завърши , а ако е невъзможно, те инициират програмирани клетки на смърт. Тези фактори включват гена p53, чиято мутация причинява загуба на контрол върху пролиферацията на трансформирани клетки; среща се при почти 50% от раковите заболявания при хората. Вторият контролно-пропускателен пункт на преминаването на митотичния цикъл се намира на границата G2/M. Тук правилното разпределение на хромозомния материал между дъщерните клетки в митоза или мейоза се контролира с помощта на комплекс от механизми, които контролират клетъчното вретено, центъра и центромерите (кинетохори). Неефективността на тези механизми води до нарушаване на разпределението на хромозомите или техните части, което се проявява чрез липса на каквато и да е хромозома в една от дъщерните клетки (анеуплоидия), наличие на допълнителна хромозома (полиплоидия), отделяне на част от хромозомата (делеция) и нейното прехвърляне към друга хромозома (транслокация). Такива процеси много често се наблюдават при размножаването на злокачествено изродени и трансформирани клетки. Ако това се случи по време на мейоза със зародишни клетки, това води или до смъртта на плода в ранен стадий на ембрионално развитие, или до раждането на организъм с хромозомно заболяване.

Неконтролираното размножаване на клетките по време на растежа на тумора възниква в резултат на мутации в гените, които контролират клетъчната пролиферация и се наричат ​​онкогени. Сред над 70-те известни в момента онкогени, повечето от тях са компоненти на регулацията на клетъчния растеж, някои са транскрипционни фактори, които регулират генната активност, както и фактори, които инхибират клетъчното делене и растеж. Друг фактор, ограничаващ прекомерното разширяване (разпространение) на пролифериращи клетки, е скъсяването на краищата на хромозомите - теломерите, които не могат да се репликират напълно в резултат на чисто стерично взаимодействие, следователно след всяко клетъчно делене теломерите се съкращават с определена част от основите. Така пролифериращите клетки на възрастен организъм след определен брой деления (обикновено от 20 до 100, в зависимост от вида на организма и неговата възраст) изчерпват дължината на теломерите и по-нататъшната репликация на хромозомите спира. Това явление не се среща в сперматогенния епител, ентероцитите и ембрионалните клетки поради наличието на ензима теломераза, който възстановява дължината на теломерите след всяко делене. В повечето клетки на възрастни организми теломеразата е блокирана, но, за съжаление, тя се активира в туморните клетки.

Връзката между ядрото и цитоплазмата, транспортирането на вещества в двете посоки се осъществяват през порите в ядрената мембрана с участието на специални транспортни системи с консумация на енергия. Така енергийни и пластични вещества, сигнални молекули (транскрипционни фактори) се транспортират до ядрото. Обратният поток въвежда в цитоплазмата молекули на иРНК и трансферна РНК (тРНК), рибозоми, необходими за протеиновия синтез в клетката. Същият начин на транспортиране на вещества е присъщ на вирусите, по-специално като ХИВ. Те пренасят своя генетичен материал в ядрото на клетката гостоприемник с по-нататъшното му включване в генома на гостоприемника и пренасянето на новообразуваната вирусна РНК в цитоплазмата за по-нататъшен протеинов синтез на нови вирусни частици.

Нарушаване на процесите на синтез

В цистерни протичат процеси на протеинов синтез ендоплазмения ретикулум, тясно свързан с порите в ядрената мембрана, през които рибозомите, тРНК и иРНК навлизат в ендоплазмения ретикулум. Тук се осъществява синтеза на полипептидни вериги, които по-късно придобиват окончателната си форма в агрануларния ендоплазмен ретикулум и ламеларния комплекс (комплекс на Голджи), където претърпяват посттранслационна модификация и свързване с въглехидратни и липидни молекули. Новообразуваните протеинови молекули не остават на мястото на синтеза, а с помощта на сложен регулиран процес, който се нарича протеин кинеза, се пренасят активно в онази изолирана част на клетката, където ще изпълняват предназначената си функция. В този случай много важна стъпка е структурирането на прехвърлената молекула в подходяща пространствена конфигурация, способна да изпълнява присъщата си функция. Такова структуриране става с помощта на специални ензими или върху матрица от специализирани протеинови молекули - шаперони, които помагат на новообразуваната или изменена поради външно въздействие протеинова молекула да придобие правилната триизмерна структура. В случай на неблагоприятен ефект върху клетката, когато има възможност за нарушаване на структурата на протеиновите молекули (например с повишаване на телесната температура, инфекциозен процес, интоксикация), концентрацията на шаперони в клетката нараства рязко. Следователно такива молекули също се наричат стрес протеини, или протеини от топлинен шок. Нарушаването на структурирането на протеиновата молекула води до образуването на химически инертни конгломерати, които се отлагат в или извън клетката в случай на амилоидоза, болест на Алцхаймер и др., ще бъдат дефектни. Тази ситуация възниква при така наречените прионни заболявания (скрапи при овце, бяс при крави, куру, болест на Кройцфелд-Якоб при хората), когато дефект в един от мембранните протеини на нервната клетка причинява последващо натрупване на инертни маси вътре клетката и нарушаване на нейната жизнена дейност.

Нарушаването на процесите на синтез в клетката може да настъпи на различни етапи: транскрипция на РНК в ядрото, транслация на полипептиди в рибозоми, посттранслационна модификация, хиперметилиране и гликозилиране на бежовата молекула, транспорт и разпределение на протеини в клетката и тяхното отстраняване навън. В този случай може да се наблюдава увеличаване или намаляване на броя на рибозомите, разпадане на полирибозомите, разширяване на цистерните на гранулирания ендоплазмен ретикулум, загуба на рибозоми от него, образуване на везикули и вакуоли. Така че, в случай на отравяне с бледа гъба, ензимът РНК полимераза се уврежда, което нарушава транскрипцията. Дифтерийният токсин, инактивирайки фактора на удължаване, нарушава процесите на транслация, причинявайки увреждане на миокарда. Причината за нарушаване на синтеза на някои специфични протеинови молекули могат да бъдат инфекциозни агенти. Например, херпесвирусите инхибират синтеза и експресията на МНС антигенни молекули, което им позволява частично да избягват имунния контрол, а чумните бацили инхибират синтеза на медиатори на остро възпаление. Появата на необичайни протеини може да спре по-нататъшното им разграждане и да доведе до натрупване на инертен или дори токсичен материал. До известна степен за това може да допринесе и нарушаването на процесите на разпад.

Нарушаване на процесите на гниене

Едновременно със синтеза на белтъка в клетката непрекъснато протича разпадането му. При нормални условия това има важно регулаторно и оформящо значение, например по време на активирането на неактивни форми на ензими, протеинови хормони и протеини от митотичния цикъл. Нормалният клетъчен растеж и развитие изискват фино контролиран баланс между синтеза и разграждането на протеини и органели. Въпреки това, в процеса на протеинов синтез, поради грешки в работата на синтезиращия апарат, анормално структуриране на протеиновата молекула, нейното увреждане от химически и бактериални агенти, постоянно се образуват доста голям брой дефектни молекули. Според някои оценки техният дял е около една трета от всички синтезирани протеини.

Клетките на бозайниците имат няколко основни пътища на разграждане на протеини:чрез лизозомни протеази (пентид хидролази), калций-зависими протеинази (ендопептидази) и протеазомната система. Освен това има и специализирани протеинази, като каспази. Основната органела, в която се извършва разграждането на веществата в еукариотните клетки, е лизозомата, която съдържа множество хидролитични ензими. Поради процесите на ендоцитоза и различни видовеавтофагията в лизозомите и фаголизозомите унищожава както дефектните протеинови молекули, така и цели органели: увредени митохондрии, области плазмената мембрана, някои извънклетъчни протеини, съдържание на секреторни гранули.

Важен механизъм за разграждане на протеина е протеазомата, сложна мултикаталитична протеиназна структура, локализирана в цитозола, ядрото, ендоплазмения ретикулум и върху клетъчната мембрана. Тази ензимна система е отговорна за разграждането на увредените протеини, както и здравите протеини, които трябва да бъдат отстранени за нормална клетъчна функция. В този случай протеините, които трябва да бъдат унищожени, предварително се комбинират със специфичен убиквитин полипептид. Въпреки това, протеини, които не са повсеместни, също могат да бъдат частично унищожени в протеазомите. Разграждането на протеинова молекула в протеазоми до къси полипептиди (обработка) с последващото им представяне заедно с МНС тип I молекули е важна връзка в осъществяването на имунния контрол на антигенната хомеостаза на организма. При отслабване на функцията на протеазомата се получава натрупване на увредени и ненужни протеини, което съпътства стареенето на клетките. Нарушаването на разграждането на циклин-зависимите протеини води до нарушение клетъчно делене, разграждане на секреторни протеини - до развитие на цистофиброза. Обратно, увеличаването на протеазомната функция съпътства изчерпването на тялото (СПИН, рак).

При генетично обусловени нарушения на белтъчната деградация, организмът не е жизнеспособен и умира в ранните етапи на ембриогенезата. Ако разграждането на мазнините или въглехидратите е нарушено, тогава възникват заболявания на натрупване (тезавризми). В същото време вътре в клетката се натрупва излишно количество от определени вещества или продукти от непълното им разпадане – липиди, полизахариди, което значително уврежда функцията на клетката. Най-често се наблюдава в чернодробни епителиоцити (хепатоцити), неврони, фибробласти и макрофагоцити.

Придобитите нарушения в процесите на разпадане на веществата могат да възникнат в резултат на патологични процеси (например протеинова, мастна, въглехидратна и пигментна дистрофия) и да бъдат придружени от образуване на необичайни вещества. Нарушенията в системата на лизозомната протеолиза водят до намаляване на адаптацията по време на гладуване или повишено натоварване, до появата на някои ендокринни дисфункции - намаляване на нивото на инсулин, тиреоглобулин, цитокини и техните рецептори. Нарушенията на разграждането на протеините забавят скоростта на заздравяване на рани, причиняват развитие на атеросклероза и засягат имунния отговор. При хипоксия, промени във вътреклетъчното pH, радиационно увреждане, характеризиращо се с повишена пероксидация на мембранните липиди, както и под въздействието на лизозомотропни вещества - бактериални ендотоксини, метаболити на токсични гъби (спорофусарин), кристали от силициев оксид - стабилност на лизозомната мембрана промени, активирани лизозомни ензими се освобождават в цитоплазмата, което причинява разрушаване на клетъчните структури и нейната смърт.

КЛЕТКА

ЕПИТЕЛНА ТЪКАН.

ВИДОВЕ ТКАНИ.

СТРУКТУРА И СВОЙСТВА НА КЛЕТКАТА.

ЛЕКЦИЯ №2.

1. Структурата и основните свойства на клетката.

2. Концепцията за тъкани. Видове тъкани.

3. Структура и функции на епителната тъкан.

4. Видове епител.

Цел: познаване на структурата и свойствата на клетката, видовете тъкани. Представете класификацията на епитела и местоположението му в тялото. Да може да разграничи епителната тъкан по морфологични характеристики от другите тъкани.

1. Клетката е елементарна жива система, в основата на устройството, развитието и живота на всички животни и растения. Науката за клетката е цитологията (на гръцки cytos - клетка, logos - наука). Зоологът Т. Шван през 1839 г. за първи път формулира клетъчната теория: клетката е основната структурна единица на всички живи организми, клетките на животните и растенията са сходни по структура, няма живот извън клетката. Клетките съществуват като независими организми (протозои, бактерии) и като част от многоклетъчни организми, в които има полови клетки, които служат за размножаване, и телесни клетки (соматични), различни по структура и функции (нервни, костни, секреторни и др. ).Размерите на човешките клетки варират от 7 микрона (лимфоцити) до 200-500 микрона (женско яйце, гладки миоцити) Всяка клетка съдържа протеини, мазнини, въглехидрати, нуклеинови киселини, АТФ, минерални соли и вода. От неорганичните вещества клетката съдържа най-много вода (70-80%), от органичните - белтъчини (10-20%).Основните части на клетката са: ядро, цитоплазма, клетъчна мембрана (цитолема).

ЯДРО ЦИТОПЛАЗМА ЦИТОЛЕМА

Нуклеоплазма - хиалоплазма

1-2 нуклеоли - органели

Хроматин (ендоплазмен ретикулум)

комплекс Ktolji

клетъчен център

митохондрии

лизозоми

със специално предназначение)

Включения.

Ядрото на клетката се намира в цитоплазмата и е отделено от нея от ядрото

обвивка - нуклеолема. Той служи като място за гени

главен химическикоето е ДНК. Ядрото регулира процесите на оформяне на клетката и всички нейни жизнени функции. Нуклеоплазмата осигурява взаимодействието на различни ядрени структури, нуклеолите участват в синтеза на клетъчни протеини и някои ензими, хроматинът съдържа хромозоми с гени, които носят наследственост.

Хиалоплазма (на гръцки hyalos - стъкло) - основната плазма на цитоплазмата,

е истинската вътрешна среда на клетката. Той обединява всички клетъчни ултраструктури (ядро, органели, включвания) и осигурява химичното им взаимодействие помежду си.

Органелите (органелите) са постоянни ултраструктури на цитоплазмата, които изпълняват определени функции в клетката. Те включват:


1) ендоплазмен ретикулум - система от разклонени канали и кухини, образувани от двойни мембрани, свързани с клетъчната мембрана. По стените на каналите има малки тела - рибозоми, които са центрове на протеинов синтез;

2) комплексът на К. Голджи, или вътрешният мрежест апарат, има мрежи и съдържа различни по големина вакуоли (лат. Vacuum – празен), участва в отделителната функция на клетките и в образуването на лизозоми;

3) клетъчният център - цитоцентърът се състои от сферично плътно тяло - центросферата, вътре в която лежат 2 плътни тела - центриоли, свързани помежду си с мост. Намира се по-близо до ядрото, участва в клетъчното делене, осигурявайки равномерно разпределение на хромозомите между дъщерните клетки;

4) митохондриите (на гръцки mitos - нишка, chondros - зърно) приличат на зърна, пръчици, нишки. Те осъществяват синтеза на АТФ.

5) лизозоми - везикули, пълни с ензими, които регулират

метаболитни процеси в клетката и имат храносмилателна (фагоцитна) активност.

6) органели със специално предназначение: миофибрили, неврофибрили, тонофибрили, реснички, вили, флагели, изпълняващи специфична клетъчна функция.

Цитоплазмените включвания са непостоянни образувания във формата

гранули, капки и вакуоли, съдържащи протеини, мазнини, въглехидрати, пигмент.

Клетъчната мембрана - цитолемата, или плазмолемата, покрива клетката от повърхността и я отделя от околната среда. Той е полупропусклив и регулира навлизането на веществата в клетката и излизането им от нея.

Междуклетъчното вещество се намира между клетките. В някои тъкани той е течен (например в кръвта), докато в други се състои от аморфно (безструктурно) вещество.

Всяка жива клетка има следните основни свойства:

1) метаболизъм или метаболизъм (основното жизненоважно свойство),

2) чувствителност (раздразнителност);

3) способност за възпроизвеждане (самовъзпроизвеждане);

4) способността за растеж, т.е. увеличаване на размера и обема на клетъчните структури и самата клетка;

5) способността за развитие, т.е. придобиването от клетката на специфични функции;

6) секреция, т.е. освобождаване на различни вещества;

7) движение (левкоцити, хистиоцити, сперматозоиди)

8) фагоцитоза (левкоцити, макрофаги и др.).

2. Тъканта е система от клетки, сходни по произход), структура и функции. Съставът на тъканите включва също тъканна течност и отпадъчни продукти на клетките. Учението за тъканите се нарича хистология (на гръцки histos - тъкан, logos - учение, наука).В съответствие с характеристиките на структурата, функцията и развитието се разграничават следните видове тъкани:

1) епителен или покривен;

2) съединителна (тъканите на вътрешната среда);

3) мускулна;

4) нервен.

Специално място в човешкото тяло заемат кръвта и лимфата - течна тъкан, която изпълнява дихателни, трофични и защитни функции.

В тялото всички тъкани са тясно свързани морфологично.

и функционален. Морфологичната връзка се дължи на факта, че разл

nye тъкани са част от едни и същи органи. функционална връзка

се проявява във факта, че активността на различни тъкани, които изграждат

органи, договорено.

Клетъчни и неклетъчни елементи на тъканите в процеса на живот

дейности се износват и умират (физиологична дегенерация)

и възстановяване (физиологична регенерация). При повреда

тъканите също се възстановяват (репаративна регенерация).

Този процес обаче не е еднакъв за всички тъкани. Епителен

ная, съединителната, гладкомускулната тъкан и кръвните клетки се регенерират

рева добре. възстановява се набраздената мускулна тъкан

само при определени условия. се възстановяват в нервната тъкан

само нервни влакна. Разделянето на нервните клетки в тялото на възрастен

лицето не е идентифицирано.

3. Епителна тъкан (епител) е тъкан, която покрива повърхността на кожата, роговицата на окото, а също така покрива всички кухини на тялото, вътрешната повърхност на кухите органи на храносмилателната, дихателната, пикочо-половата система системи, е част от повечето жлези на тялото. В тази връзка има покривен и жлезист епител.

Покривният епител, като гранична тъкан, извършва:

1) защитна функция, предпазваща подлежащите тъкани от различни външни влияния: химични, механични, инфекциозни.

2) метаболизъм на организма с околната среда, изпълняващ функциите на газообмен в белите дробове, абсорбция в тънките черва, отделяне на метаболитни продукти (метаболити);

3) създаване на условия за мобилност на вътрешните органи в серозни кухини: сърце, бели дробове, черва и др.

Жлезистият епител изпълнява секреторна функция, тоест образува и отделя специфични продукти - тайни, които се използват в процесите, протичащи в тялото.

Морфологично, епителната тъкан се различава от другите телесни тъкани по следните начини:

1) той винаги заема гранична позиция, тъй като се намира на границата на външната и вътрешната среда на тялото;

2) представлява слой от клетки - епителиоцити, които имат неравна форма и структура в различните видове епител;

3) няма междуклетъчно вещество между епителните клетки и клетките

свързани помежду си чрез различни контакти.

4) епителните клетки са разположени върху базалната мембрана (плоча с дебелина около 1 микрон, с която се отделя от подлежащата съединителна тъкан. Базалната мембрана се състои от аморфно вещество и фибриларни структури;

5) епителните клетки имат полярност, т.е. базалните и апикалните участъци на клетките имат различна структура;

6) епителът не съдържа кръвоносни съдове, така че клетъчното хранене

осъществява се чрез дифузия на хранителни вещества през базалната мембрана от подлежащите тъкани;

7) наличието на тонофибрили - филаментозни структури, които придават здравина на епителните клетки.

4. Има няколко класификации на епитела, които се основават на различни признаци: произход, структура, функции.От тях най-разпространена е морфологичната класификация, отчитаща връзката на клетките с базалната мембрана и тяхната форма върху свободна апикална (лат. апекс - връх) част от епителния слой . Тази класификация отразява структурата на епитела, в зависимост от неговата функция.

Еднослойният сквамозен епител е представен в тялото от ендотелиум и мезотелиум. Ендотелиумът покрива кръвоносните съдове, лимфните съдове и камерите на сърцето. Мезотелият покрива серозните мембрани на перитонеалната кухина, плеврата и перикарда. Един слой кубоиден епител покрива част от бъбречните тубули, канали на много жлези и малки бронхи. Еднослоен призматичен епител има лигавица на стомаха, тънките и дебелите черва, матката, фалопиевите тръби, жлъчния мехур, редица канали на черния дроб, панкреаса, част.

бъбречни тубули. В органи, където протичат процеси на абсорбция, епителните клетки имат всмукателна граница, състояща се от голям брой микровили. Еднослоен многоредов ресничести епител покрива дихателните пътища: носната кухина, назофаринкса, ларинкса, трахеята, бронхите и др.

Стратифицираният плосък некератинизиран епител покрива външната страна на роговицата на окото и лигавицата на устната кухина и хранопровода.Стратифицираният плоскоклетъчен кератинизиран епител образува повърхностния слой на роговицата и се нарича епидермис. Преходният епител е типичен за пикочните органи: бъбречно легенче, уретери, Пикочен мехур, чиито стени са подложени на значително разтягане при пълнене с урина.

Екзокринните жлези отделят тайната си в кухините на вътрешните органи или върху повърхността на тялото. Обикновено имат отделителни канали. Ендокринните жлези нямат канали и отделят секрети (хормони) в кръвта или лимфата.

Третият етап от еволюцията е появата на клетката.
Молекулите на протеини и нуклеинови киселини (ДНК и РНК) образуват биологична клетка, най-малката единица на живота. Биологичните клетки са „градивните елементи“ на всички живи организми и съдържат всички материални кодове на развитие.
Дълго време учените смятаха структурата на клетката за изключително проста. Съветският енциклопедичен речник тълкува понятието за клетка по следния начин: „Клетката е елементарна жива система, основа на структурата и живота на всички животни и растения“. Трябва да се отбележи, че терминът "елементарен" в никакъв случай не означава "прост". Напротив, клетката е уникално фрактално творение на Бог, поразително със своята сложност и в същото време с изключителната съгласуваност на работата на всички негови елементи.
Когато успяхме да надникнем вътре с помощта на електронен микроскоп, се оказа, че устройството на най-простата клетка е толкова сложно и неразбираемо, колкото самата Вселена. Днес вече е установено, че „Една клетка е специална материя на Вселената, специална материя на Космоса“. Една единствена клетка съдържа информация, която може да бъде поставена само в няколко десетки хиляди тома на Великото съветска енциклопедия. Тези. клетката, освен всичко друго, е огромен "биорезервоар" от информация.
Авторът на съвременната теория на молекулярната еволюция Манфред Айген пише: „За да се образува случайно протеинова молекула, природата трябва да направи около 10130 опита и да изразходва за това такъв брой молекули, които биха били достатъчни за 1027 Вселени. Ако протеинът е изграден интелигентно, тоест, че валидността на всеки ход може да бъде проверена чрез някакъв механизъм за селекция, са били необходими само около 2000 опита. Стигаме до парадоксален извод: програмата за изграждане на „примитивна жива клетка“ е кодиран някъде на нивото на елементарните частици".
И как би могло да бъде иначе. Всяка клетка, притежаваща ДНК, е надарена със съзнание, осъзнава себе си и другите клетки и е в контакт с Вселената, като всъщност е част от нея. И въпреки че броят и разнообразието от клетки в човешкото тяло са невероятни (около 70 трилиона), всички те са себеподобни, точно както всички процеси, протичащи в клетките, са себеподобни. По думите на немския учен Роланд Глазер, дизайнът на биологичните клетки е „много добре обмислен“. Кой е добре обмислен?
Отговорът е прост: протеини, нуклеинови киселини, живи клетки и всичко останало биологични системиса продукт на творческата дейност на интелектуалния Творец.

Интересното е: на атомно ниво няма разлики между химическия състав на органичния и неорганичния свят. С други думи, на ниво атом клетката се създава от същите елементи като неживата природа. Разликите се откриват на молекулярно ниво. В живите тела, наред с неорганичните вещества и водата, има също протеини, въглехидрати, мазнини, нуклеинови киселини, ензима АТФ синтаза и други нискомолекулни органични съединения.
Към днешна дата клетката е буквално разглобена на атоми с цел изследване. Не е възможно обаче да се създаде поне една жива клетка, защото да създадеш клетка означава да създадеш частица от живата Вселена. Академик В.П. Казначеев смята, че „една клетка е космопланетен организъм... Човешките клетки са определени системи от ефирно-торсионни биоколайдери. В тези биоколайдери протичат непознати за нас процеси, осъществява се материализиране на космически форми на потоци, тяхното космическо преобразуване и поради това частиците се материализират".
Вода.
Почти 80% от клетъчната маса е вода. Според д-р по биология С. Зенин водата, поради своята клъстерна структура, е информационна матрица за управление на биохимичните процеси. Освен това водата е основната "мишена", с която взаимодействат колебанията на звуковата честота. Подредеността на клетъчната вода е толкова висока (близка до подредеността на кристала), че се нарича течен кристал.
катерици.
Протеините играят важна роля в биологичния живот. Клетката съдържа няколко хиляди протеини, които са уникални за този тип клетки (с изключение на стволовите клетки). Способността да синтезира собствени протеини се наследява от клетка на клетка и се запазва през целия живот. По време на живота на клетката протеините постепенно променят структурата си, функцията им се нарушава. Тези изразходвани протеини се отстраняват от клетката и се заменят с нови, благодарение на което се запазва жизнената активност на клетката.
Преди всичко отбелязваме строителната функция на протеините, тъй като те са строителният материал, който изгражда мембраните на клетките и клетъчните органели, стените на кръвоносните съдове, сухожилията, хрущялите и т.н.
Сигналната функция на протеините е изключително интересна. Оказва се, че протеините са в състояние да служат като сигнални вещества, предаващи сигнали между тъкани, клетки или организми. Сигналната функция се изпълнява от хормонални протеини. Клетките могат да комуникират помежду си на разстояние, използвайки сигнални протеини, предавани през междуклетъчното вещество.
Протеините имат и двигателна функция. Всички видове движения, на които клетките са способни, като мускулна контракция, се извършват от специални контрактилни протеини. Протеините изпълняват и транспортна функция. Те са в състояние да прикрепят различни вещества и да ги прехвърлят от едно място в клетката на друго. Например, кръвният протеин хемоглобин свързва кислород и го пренася до всички тъкани и органи на тялото. Освен това протеините имат и защитна функция. Когато в тялото се въвеждат чужди протеини или клетки, в него се произвеждат специални протеини, които свързват и неутрализират чужди клетки и вещества. И накрая, енергийната функция на протеините е, че при пълното разграждане на 1 g протеин се отделя енергия в размер на 17,6 kJ.

Клетъчна структура.
Клетката се състои от три неразривно свързани части: мембрана, цитоплазма и ядро, като структурата и функцията на ядрото в различните периоди от живота на клетката са различни. Животът на една клетка включва два периода: делене, в резултат на което се образуват две дъщерни клетки, и период между деленията, който се нарича интерфаза.
Клетъчната мембрана взаимодейства директно с външната среда и взаимодейства със съседните клетки. Състои се от външен слой и плазмена мембрана, разположена отдолу. Повърхностният слой на животинските клетки се нарича гликокали. Той свързва клетките с външната среда и с всички заобикалящи я вещества. Дебелината му е по-малка от 1 микрон.

Клетъчна структура
Клетъчната мембрана е много важна част от клетката. Той държи заедно всички клетъчни компоненти и ограничава външната и вътрешната среда.
Между клетките и външната среда има постоянен обмен на вещества. От външната среда в клетката влизат вода, различни соли под формата на отделни йони, неорганични и органични молекули. Продуктите на метаболизма, както и веществата, синтезирани в клетката: протеини, въглехидрати, хормони, които се произвеждат в клетките на различни жлези, се екскретират във външната среда през мембраната от клетката. Транспортирането на вещества е една от основните функции на плазмената мембрана.
Цитоплазма- вътрешна полутечна среда, в която протичат основните метаболитни процеси. Последните проучвания показват, че цитоплазмата не е вид разтвор, чиито компоненти взаимодействат помежду си при произволни сблъсъци. Може да се сравни с желето, което започва да "трепери" в отговор на външни влияния. Така цитоплазмата възприема и предава информация.
В цитоплазмата са разположени ядрото и различни органели, които са обединени от нея в едно цяло, което осигурява тяхното взаимодействие и дейността на клетката като единна интегрална система. Ядрото се намира в централната част на цитоплазмата. Цялата вътрешна зона на цитоплазмата е изпълнена с ендоплазмения ретикулум, който е клетъчен органоид: система от тубули, везикули и "цистерни", ограничени от мембрани. Ендоплазменият ретикулум участва в метаболитните процеси, осигурявайки транспорта на вещества от околната среда до цитоплазмата и между отделните вътреклетъчни структури, но основната му функция е участието в протеиновия синтез, който се осъществява в рибозомите. - микроскопични малки тела с кръгла форма с диаметър 15-20 nm. Синтезираните протеини първо се натрупват в каналите и кухините на ендоплазмения ретикулум и след това се транспортират до органелите и клетъчните места, където се консумират.
Освен протеини, цитоплазмата съдържа и митохондрии, малки тела с размери 0,2-7 микрона, които се наричат ​​"електростанции" на клетките. Редокс реакциите протичат в митохондриите, осигурявайки клетките с енергия. Броят на митохондриите в една клетка варира от няколко до няколко хиляди.
Ядро- жизненоважната част на клетката, контролира синтеза на протеини и чрез тях всички физиологични процеси в клетката. В ядрото на неделяща се клетка се разграничават ядрената мембрана, ядреният сок, ядрото и хромозомите. Чрез ядрената обвивка се осъществява непрекъснат обмен на вещества между ядрото и цитоплазмата. Под ядрената обвивка - ядрен сок (полутечно вещество), който съдържа ядрото и хромозомите. Ядрото е плътно закръглено тяло, чиито размери могат да варират в широки граници, от 1 до 10 микрона и повече. Състои се основно от рибонуклеопротеини; участва в образуването на рибозоми. Обикновено в клетката има 1-3 нуклеоли, понякога до няколкостотин. Ядрото се състои от РНК и протеин.
С появата на клетката на Земята възниква Животът!

Следва продължение...

резюме на други презентации

„Методика на обучението по биология” – Училищна зоология. Запознаване на учениците с използването на научни зоологически данни. Морално възпитание. Допълнително освещаване на кокошарника. Избор на методи. Жизнени процеси. Аквариумни риби. Хранене. Екологично образование. Материалност на жизнените процеси. Отрицателни резултати. Внимание на учениците. Задължителна форма. Гледайки малки животни. Цели и задачи на биологията. История.

„Проблемно учене в уроците по биология” – Знания. Нови учебници. Пътят към решението. проблем. Семинари. Какво е задача. Албрехт Дюрер. Проблемно обучение в уроците по биология. Нестандартни уроци. Какво се разбира под проблемно базирано обучение. Качеството на живот. Биологията като предмет. Въпрос. Урок за решаване на проблеми. Намален интерес към темата. Проблемно-лабораторни занимания.

„Критично мислене в уроците по биология” – Технология на „критическото мислене”. Използване на технологията на "развитие на критично мислене". Таблица за урока. Мотивация за учене. Екосистеми. Значението на "развитие на критичното мислене". Технологични характеристики. RKM технология. Структура на урока. Основни направления. История на технологиите. Педагогически технологии. технологични правила. Задачи по биология. Фотосинтеза. Техники, използвани на различни етапи от урока.

„Уроци по биология с интерактивна дъска” – Електронни учебници. Ползи за студентите. Интерактивната бяла дъска помага да се предаде информация на всеки ученик. дидактически задачи. Решение биологични задачи. Предимства на работата с интерактивни дъски. Презентационна работа. Работете върху сравняването на обекти. Движещи се обекти. Използване на електронни таблици. Използването на интерактивна дъска в процеса на обучение на ученици. Ползи за учителите.

„Системно-дейностен подход в биологията” – Въпроси на семинара. метод на дейност. Дриопитек. Извънземен начин на човешки произход. лизозоми. Химическа организация. Голосеменни растения. Метаболизъм. Анализатори. Системно-дейностен подход в обучението по биология. хромозоми. Цитоплазма. слепота. Дължина на ушите. Човешка класификация. Скелет на бозайник. Пътища на човешката еволюция. митоза. повърхностен комплекс. Проблемен въпрос. Ядро. Ядрена обвивка.

„Компютър по биология” – Съвместни дейности на учениците. Семейства покритосеменни растения. Интерактивно обучение. модели на обучение. Пример за система за оценяване. Въпроси за карта с инструкции. Пример за карта с инструкции. Изследователи. Микрогрупи. Интерактивни технологии за обучение. Въртележка. Интерактивни технологии за обучение. Интерактивни подходи в уроците по биология. Групова форма на работа. Задачи за групи от "изследователи".