Биосинтез белка, митотический коэффициент

Вопрос 1 (Дайте современное определение жизни и охарактеризуйте её свойства. Назовите формы жизни):

Жизнь – это макромолекулярная открытая система, которой свойственна иерархическая организация, способность к самовозобновлению, обмен веществ и тонко регуляторный процесс.  
Свойства живого:  
1. Самовозобновление, которое связано с постоянным обменом вещества и энергии, и в основе которого лежит способность хранить и использовать биологическую информацию в виде уникальных информационных молекул: белков и нуклеиновых кислот.  
2. Самовоспроизведение, которое обеспечивает преемственность между поколениями биологических систем  
3. Саморегуляция, которая основана на потоке вещества, энергии и информации  
4. Большинство химических процессов в организме находятся не в динамичном состоянии  
5. Живые организмы способны к росту  
Признаки живого:  
1. Обмен веществом и энергией  
2. Обмен веществ – особый способ взаимодействия живых организмов со средой  
3. Обмен веществ требует постоянного притока некоторых веществ и энергии из вне и выделения некоторых продуктов диссимиляции во внешнюю среду. Организм является открытой системой  
4. Раздражимость – заключается в передаче информации от внешней среды к организму; на основе раздражимости осуществляется Саморегуляция и гомеостаз  
5. Репродукция – воспроизведение себе подобных  
6. Наследственность – поток информации между поколениями в результате чего обеспечивается преемственность  
7. Изменчивость – появление новых признаков в процессе репродукции; основа эволюции  
8. Онтогенез – индивидуальное развитие, реализация индивидуальной программы  
9. Филогенез – историческое развитие, эволюционное развитие осуществляется в результате наследственной изменчивости, естественного отбора и борьбы за существование  
10. Организмы включены в процесс эволюции

Формы жизни:

1. клеточные (про- и эукариот)

2. неклеточные (вирусы)

 

Вопрос 2 (Назовите эволюционно-обусловленные уровни организации биологических систем):

1. молекулярный

2. клеточный

3. тканевый

4. огранный

5. системный

6. организменный

7. биогеоцианотический

8. ноосфера

 

Вопрос 3 (Каковы основные положения клеточной теории Шлейдона и Шванна? Какие дополнения внёс в эту теорию Вирхов? Современное состояние клеточной теории):

Положения клеточной теории Шлейдена-Шванна

1.Все животные и растения  состоят из клеток.

2.Растут и развиваются  растения и животные путём  возникновения новых клеток.

3.Клетка является самой  маленькой единицей живого, а  целый организм — это совокупность  клеток.

 

Немецкий биолог Рудольф Вирхов спустя 20 лет внес очень важное дополнение в клеточную теорию. Он доказал, что количество клеток в организме увеличивается в результате клеточного деления, т.е. клетка происходит только от клетки.

 

Современное состояние клеточной теории:

1. Клетка – элементарная единица всех существующих биосистем.

2. Клетки возникают из клеток путем митоза, т. о. митоз есть универсальный способ клеткообразования у всех организмов на земле.

3. Все клетки у всех имеющихся в природе организмов являются гомологичными образованиями, т. к. для них характерен единый план строения и путь образования.

4. Важным доказательством гомологичности клеток является принципиальное сходство в них метаболических, энергетических процессов, а также информационной взаимодействие, в частности и генетического кода. Генетический код универсален.

5. Клетка является важным этапом в развитии биологических систем из небиологических компонентов, от неживого к живому.

6.Клетки обладают важным свойством – способностью к многоклеточности, что служит основой для возникновения организменного уровня организации.

7. В процессе фило- и онтогенеза клетки гомологичны, но постепенно перестают быть аналогичными, следствием чего является дифференциация и специализация клеток.

8. Дифференциация и специализация клеточных структур это один из основных механизмов индивидуального развития биосистем, в т. ч. организма.

9. Несмотря на дифференциацию и специализацию клеток многоклеточный организм представляет собой сложноорганизованную интегрированную систему, состоящую из функционирующих и взаимодействующих между собой клеток.

10. Организм не представляет собой простую сумму клеток, а их единство в целом. Свойства организма не объясняются свойствами составляющих его клеток.

11.В жизнедеятельности  клеток принимают участие ядро  и цитоплазма. Но в жизни клеток  очень важная роль принадлежит  компартментации ее содержимого.

 12.Разнокачественные клетки в организме образуют структурно-функциональные единицы органов и тканей, выполняющих органные и тканевые функции.

13. В генетическом аппарате клетки находятся единицы наследственности (гены).

 14.Существование в природе вирусов подтверждают универсальность клеточного строения организма, т. к. вирусы неспособны к самостоятельному функционированию, они ведут паразитический образ жизни.

 15. Изучение общей ультраструктурной организации клеток и ее процессов, а также закономерностей клеткообразования, взаимодействия между клетками, клеточного гомеостаза существенно укрепило значение клеточной теории.

 

Вопрос 4 (Каков химический состав клетки):

 

Наибольшее количество приходится на кислород, углерод, водород и азот. Данные элементы называют основными или биогенными. На их долю приходится 95 % массы клеток, причем их относительное содержание гораздо больше, чем в земной коре. Для жизнедеятельности клеток также важны кальций, фосфор, сера, калий, хлор, натрий, магний, йод и железо. Их содержание в клетке исчисляется десятыми и сотыми долями процента. Перечисленные вещества называют макроэлементами.

Другие химические элементы: медь, марганец, молибден, кобальт, цинк, бор, фтор, хром, селен, алюминий, йод, железо, кремний — содержатся в исключительно малых количествах (менее 0,01 % массы клеток). Они образуют группу микроэлементов.

 

Органические вещества – это вещества органического происхождения, которые содержатся в клетке и играют очень важную роль в её жизнедеятельности, а также в жизнедеятельности все организма в целом. К органически веществам относятся:

 

Белки

 Жиры

 Углеводы

 Нуклеиновые кислоты

 

Вопрос 5 (Как устроены про- и эукариотические клетки?):

 Прокариоты: носитель  информации – ДНК (кольцевая), нуклеоид. Нет гистонов, обеспечивающих нуклеосомную организацию хроматина. Нет органелл клетки, имеются лишь  мелкие рибосомы, клеточная стенка - муреин.

 

Эукариоты: имеются ядра с оболочкой. Ядерные ДНК заключены в хромосомы. В цитоплазме есть оргоноиды.

 

Вопрос 6 (Какова организация универсальной биологической мембраны? Какие модели этой мембраны вам известны?):

 

Клеточная стенка, если таковая у клетки имеется (обычно есть у растительных клеток), покрывает клеточную мембрану.

 Клеточная мембрана представляет собой двойной слой (бислой) молекул класса липидов, большинство из которых представляет собой так называемые сложные липиды — фосфолипиды. Молекулы липидов имеют гидрофильную («головка») и гидрофобную («хвост») часть. При образовании мембран гидрофобные участки молекул оказываются обращены внутрь, а гидрофильные — наружу. Мембраны — структуры инвариабельные, весьма сходные у разных организмов. Некоторое исключение составляют, пожалуй, археи, у которых мембраны образованы глицерином и терпеноидными спиртами. Толщина мембраны составляет 7—8 нм.

 Биологическая мембрана включает и различные белки: интегральные (пронизывающие мембрану насквозь), полуинтегральные (погруженные одним концом во внешний или внутренний липидный слой), поверхностные (расположенные на внешней или прилегающие к внутренней сторонам мембраны). Некоторые белки являются точками контакта клеточной мембраны с цитоскелетом внутри клетки, и клеточной стенкой (если она есть) снаружи. Некоторые из интегральных белков выполняют функцию ионных каналов, различных транспортеров и рецепторов.

 

Рис. Молекулярная организация биологической мембраны:

1 — бимолекулярный слой липидов, 2 — белки

 

Модели клеточной мембраны:

а) сэндвича (бутербродная) 
б) ковровая 
в) жидкостно-мозаичная (динамическая) - современная:

 

Вопрос 7 (то такое органеллы и включения? Какова их роль в клетке?): 

Органоиды и включения.  Включения - относительно непостоянные компоненты цитоплазмы. ( среди них выделяют:  1) запасные питательные вещества, которые используются самой клеткой в периоды недостаточного поступления питательных веществ извне (при клеточном голоде), — капли жира, гранулы крахмала или гликогена;  2) продукты, которые подлежат выделению из клетки, например, гранулы зрелого секрета в секреторных клетках (молоко в лактоцитах молочных желез);  3) балластные вещества некоторых клеток, которые не выполняют какой-либо конкретной функции (некоторые пигменты, например, липофусцин стареющих клеток).    Органоиды (органеллы).  классификации:  I. общего назначения (присутствуют в каждой клетке) - ЭПС, аппарат Гольджи и др.  специального назначения - присутствуют только в клетках определенного типа.  II. по наличю мембраны:  немембранные - рибосомы, клеточный центр, микробрубочки.  мембранные:  а) одномембранные - ЭПС, аппарат Гольджи, лизосомы, пероксисомы.  б) двумембранные - митохондрии, пластиды (хлоропласты, хромопласты, лейклпласты).    Строение и функции органоидов:  1.Эндоплазматическая сеть, эндоплазматический ретикулум (ЭПС, ЭПР)  система канальцев и полостей, пронизывающая всю цитоплазму.   различают:  -шероховатую (гранулярную), с расположенными на мембранах рибосомами. Функция: биосинтез белка.  -гладкую (агранулярную) - лишенную рибосом. Функция: биосинтез углеводов, липидов).  Еще одна функция ЭПС - компартментация цитоплазмы клетки (т.е. разделение цитрплазмы на "отделы", в которых протекают разнонаправленные реакции (не могут осуществляться в "общем объеме" клетки одновременно).  2. Аппарат Гольджи (пластинчатый комплекс)  ограниченные мембранами полости с отходящими от них трубочками и расположенными на их концах пузырьками.  функции:  1) сортировка, накопление и выведение секреторных продуктов;  2) завершение посттрансляционной модификации белков ( гликозилирование , сульфатирование и т.д.);  3) накопление молекул липидов и образование липопротеидов ;  4) образование лизосом ;  5) синтез полисахаридов для образования гликопротеидов, восков, камеди, слизей, веществ матрикса клеточных стенок растений (гемицеллюлоза, пектины) и т.п.  6) формирование клеточной пластинки после деления ядра в растительных клетках;  7) участие в формировании акросомы ;  8) формирование сократимых вакуолей простейших.

3. Лизосомы - пузырьки, имеют одномембранную оболочку, которая снаружи иногда бывает покрыта волокнистым белковым слоем. Содержат набор ферментов (кислых гидролаз), которые осуществляют при низких значениях рН гидролитическое (в присутствии воды) расщепление веществ (нуклеиновых кислот, белков, жиров, углеводов). Основная функция — внутриклеточное переваривание различных химических соединений и клеточных структур.

Выделяют первичные (неактивные) и вторичные лизосомы (в них протекает процесс переваривания). Вторичные лизосомы образуются из первичных. Они подразделяются на гетеролизосомы и аутолизосомы.

В гетеролизосомах (или фаголизосомах) протекает процесс переваривания материала, который поступает в клетку извне путем активного транспорта (пиноцитоза и фагоцитоза).

В аутолизосомах (или цитолизосомах) подвергаются разрушению собственные клеточные структуры, которые завершили свою жизнь.

Вторичные лизосомы, которые уже перестали переваривать материал, называются остаточными тельцами. В них нет гидролаз, содержится непереваренный материал.

При нарушении целостности мембраны лизосом или при заболевании клетки гидролазы поступают внутрь клетки из лизосом и осуществляют ее самопереваривание (автолиз). Этот же процесс лежит в основе процесса естественной гибели всех клеток (апоптоза).

4. Пероксисомы - обязательная органелла эукариотической клетки, ограниченная мембраной, содержащая большое количество ферментов, катализирующих окислительно-восстановительные реакции (оксидазы D-аминокислот, уратоксидазы и каталазы).

Набор функций пероксисом различается в клетках разных типов. Среди них:

окисление жирных кислот, фотодыхание, разрушение токсичных соединений, синтез желчных кислот, холестерина, а также эфиросодержащих липидов, построение миелиновой оболочки нервных волокон, метаболизме фитановой кислоты и т. д.

Наряду с митохондриями пероксисомы являются главными потребителями O2 в клетке.

В пероксисоме обычно присутствуют ферменты, использующие молекулярный кислород для отщепления атомов водорода от некоторых органических субстратов (R) с образованием перекиси водорода (H2O2). Каталаза использует образующуюся H2O2 для окисления множества субстратов — например, фенолов, муравьиной кислоты, формальдегида и этанола. Этот тип окислительных реакций особенно важен в клетках печени и почек, пероксисомы которых обезвреживают множество ядовитых веществ, попадающих в кровоток. Почти половина поступающего в организм человека этанола окисляется до ацетальдегида этим способом.

5. Митохондрии

Митохондрия имеет две мембраны: наружную (гладкую) и внутреннюю (образующую выросты — кристы.

У митохондрий внутренним содержимым является матрике — коллоидное вещество, в котором кроме ферментов содержатся: митохондриальная ДНК (митДНК) и митохондриальные рибосомы.