Клітина-елементарна структурна і функціональна одиниця живого

Кабінет міністрів  України

Національний  університет біоресурсів і природокористування       України

  

 

 

 

Курсова робота

на тему:

«Клітина-елементарна  структурна і функціональна одиниця  живого»

 

 

 

 

                                                         Виконав:  студент 1 курсу 1 групи

                                                                                  Факультету екології та

                                                                                   біотехнології

                                                                                 Даниленко Е.В.

                                                                Перевірив:  Гайченко В.А.

                                

                                                                       

 

Київ 2011р.

Зміст

1. Вступ...............................................................................................................3

2. Виникнення, розвиток  і основні положення клітинної  теорії..................4

3.Особливості будови клітин прокаріотів та еукаріотів................................6

4. Будова і функції ядра, цитоплазми та  її основних органоїдів................8

5. Вміст хімічних елементів в клітині............................................................11

6. Органічні речовини клітини: білки, вуглеводи, ліпіди, нуклеїнові кислоти, їх роль у клітині.................................................................................................13

7. Вода та  інші неорганічні речовини, їх роль у життєдіяльності клітини...............................................................................................................14

8. Ферменти,їх роль в процесах життєдіяльності..........................................15

9. Нуклеїнові кислоти як носії  генетичної  інформації................................16

10. Ген як ділянка нуклеїнової  кислоти.........................................................16

11. Реплікація ДНК...........................................................................................17

12. Генетичний код...........................................................................................18

13. Основні  особливості  клітинного метаболізму.......................................19

14. Енергетичний  обмін  і його сутність........................................................20

15. Значення АТФ в енергетичному  обміні...................................................22

16. Біосинтез білків..........................................................................................22

17. Процеси  анаболізму. Взаємозв’язок процесів катаболізму та  анаболізму..........................................................................................................24

18. Віруси - неклітинні форми життя..............................................................25

19. Особливості  будови  вірусів......................................................................25

20. Будова і життєвий  цикл вірусу  імунодефіциту  людини.......................26

21. Список використаної  літератури...............................................................29

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Вступ

Кліти́на — (грец. kytos — порожнина) — основна структурно-функціональна одиниця всіх живих організмів, оточена мембраною. Елементарна (найпростіша) жива система, яка (на відміну від вірусів) здатна самостійно відтворюватися.

Усі живі організми (крім вірусів) складаються з однієї, або більше клітин. Відповідно, вони поділяються на одноклітинні, колоніальні та багатоклітинні.

Одноклітинні мікроорганізми, такі як бактерії, археї, деякі водорості та гриби, здатні рости і розмножуватись цілком незалежно від решти популяції свого виду. Залежно від наявності їх клітинах сформованого ядра, одноклітинні поділяються на доядерні або прокаріоти та ядерні — еукаріоти.

До баготоклітинних належать всі інші організми, що складаються з більш як однієї клітини. До таких належить зокрема і людина. У цих організмів різні групи клітин функціонально спеціалізуються у процесі диференціації об`єднуючись в тканини і узалежнюючись одна від іншої.

Цитологія(від цито... і ...логія), наука про клітину. Вивчає будову і

функції клітин, їх взаємодії  в  тканинах  і  органах  багатоклітинних

організмів,  а також  одноклітинні  організми.  Зародилася  в  17 cт.

завдяки відкриттю і  використовуванню мікроскопа (А. Левенгук, Р. Гук).  Т.Шванн,  використавши  власні  дані  і  результати  інших  учених

сформулював (1839) основоположну  для  цитології  клітинну  теорію

затверджуючу, що всі  живі організми складаються  з  клітин,  мають  загальне походження і схожі принципи розвитку. Таке визначення науці цитології дає енциклопедичний словник

Цитологія- наука про  клітину. Предмет  вивчення цитології- клітини одноклітинних та багатоклітинних  організмів, у тому числі і прокаріотів. Цитологія вивчає будову й хімічний склад клітини , їх функції, розмноження та розвиток, пристосування до умов навколишнього середовища. Цитологія- це комплексна наука, що має тісні зв’язки з іншими біологічними науками , а також з хімією, фізикою, математикою тощо.

ЦИТО... (від грецького kytos - вмістилище,  тут -  „клітина”),  частина складних слів, вказуюча на їх відношення до  тварин  або рослинним клітинам. Таким є словникове пояснення префікса ЦИТО.

 

 

 

2. Виникнення, розвиток  і основні положення клітинної  теорії

Термін „ клітина” вперше застосував Роберт Гук у 1665 році. Англійський фізик у роботі «Мікрографії» описує будову корку, розглядаючи його за допомогою сконструйованого ним мікроскопа, на тонких зрізах якого він знайшов правильно розташовані порожнечі. Ці порожнечі Гук назвав «комірками, або клітинами». Наявність такої структури було відомо йому і в деяких інших частинах рослин.

1670-ті роки — італійський  медик і натураліст М. Мальпігі  і англійський натураліст Н.  Грю описали в різних органах  рослин «мішечки, або бульбашки»  і показали широке поширення у рослин клітинної будови. Клітини зображав на своїх малюнках голландський мікроскопіст А. Левенгук. Він же першим відкрив світ одноклітинних організмів — описав бактерій і найпростіших (інфузорій).

Дослідники XVII століття, що показали поширеність «клітинної будови» рослин, не оцінили значення відкриття клітини. Вони уявляли клітини як пустоти в безперервній масі рослинних тканин. Грю розглядав стінки клітин як волокна, тому він ввів термін «тканина», за аналогією з текстильною тканиною. Дослідження мікроскопічної будови органів тварин носили випадковий характер і не дали будь-яких знань про їх клітинну будову.

У XVIII столітті відбуваються перші спроби зіставлення мікроструктури клітин рослин і тварин. К. Ф. Вольф  в роботі «Теорії зародження» (1759) намагається порівняти розвиток мікроскопічної будови рослин і тварин. За Вольфом, зародок як у рослин, так і у тварин розвивається з безструктурної речовини, в якому рухи створюють канали (судини) і порожнечі (клітини). Фактичні дані, наведені Вольфом, були їм помилково витлумачені і не додали нових знань до того, що було відомо мікроскопістам XVII століття. Однак його теоретичні уявлення значною мірою передбачили ідеї майбутньої клітинної теорії.

Лінк і Молднхоуер встановлюють наявність у рослинних клітин самостійних стінок. З'ясовується, що клітина є певною морфологічно відособленою структурою. У 1831 році Моль доводить, що навіть такі, здавалося б, неклітинних структури рослин, як водоносні трубки, розвиваються з клітин.

Мейен в «Фітотоміі» (1830) описує рослинні клітини, які "бувають або поодинокими, так що кожна клітина являє собою особливий індивід, як це зустрічається у водоростей і грибів, або ж, утворюючи більш високо організовані рослини, вони з'єднуються в більш і менш значні маси ". Мейен підкреслює самостійність обміну речовин кожної клітини.

У 1831 році Роберт Броун  описує ядро і висловлює припущення, що воно є постійною складовою  частиною рослинної клітини.

Пуркіньє та його учні (особливо слід виділити Г. Валентина) описали в першому і самому загальному вигляді мікроскопічну будову тканин і органів ссавців (у тому числі і людини). Пуркіньє та Валентин порівнювали окремі клітини рослин з мікроскопічними тканинними структурами тварин, які Пуркіньє найчастіше називав «зернятками» (для деяких тваринних структур в його школі застосовувався термін «клітина»).

У 1837 р. Пуркіньє виступив в Празі з серією доповідей. У  них він повідомив про свої спостереження над будовою шлункових  залоз, нервової системи і т. д. У  таблиці, яка додається до його доповіді, були наведені чіткі зображення деяких клітин тканин тварин. Тим не менше встановити гомологи клітин рослин та клітин тварин Пуркіньє не зміг:

По-перше, під зернятками він розумів то клітини, то клітинні ядра;

По-друге, термін «клітина»  тоді розумівся буквально як «простір, обмежений стінками».

Другою школою, де вивчали  мікроскопічну будову тваринних  тканин, була лабораторія Йоганнеса  Мюллера в Берліні. Мюллер вивчав мікроскопічну будову спинної струни (хорди); його учень Фрідріх Генле  опублікував дослідження про кишковий епітелій, в якому дав опис різних його видів і їх клітинної будови.

  Теодор Шванн сформулював принципи клітинної теорії.

Тут були виконані класичні дослідження Теодора Шванна, які заклали основу клітинної теорії. На роботу Шванна значно вплинула школа Пуркіньє і Генле. Шванн знайшов правильний принцип порівняння клітин рослин і елементарних мікроскопічних структур тварин. Він зміг встановити гомологи і довести відповідність в будові і рості елементарних мікроскопічних структур рослин і тварин.

На значення ядра в  клітині Шванна наштовхнули дослідження  Матіаса Шлейдена, у якого в 1838 році вийшла робота «Матеріали з фітогенезу». Тому Шлейдена часто називають співавтором  клітинної теорії. Основна ідея клітинної  теорії — відповідність клітин рослин і елементарних структур тварин — була чужою Шлейдену. Він сформулював теорію новоутворення клітин з безструктурної речовини, згідно з якою спочатку з найдрібнішої зернистості конденсується ядерце, навколо нього утворюється ядро, яке є утворювачем клітини (цитобластом). Однак ця теорія спиралася на невірні факти.

З 1840-х років вчення про клітину опиняється в центрі уваги всієї біології і бурхливо розвивається, перетворившись на самостійну галузь науки — цитологію.

Для подальшого розвитку клітинної теорії істотне значення мало її поширення на найпростіших, які були визнані вільно живучими клітинами (Сібольд, 1848).

У цей час змінюється уявлення про склад клітини. З'ясовується другорядне значення клітинної оболонки, яка раніше визнавалася найбільш істотною частиною клітини, і висувається на перший план значення протоплазми (цитоплазми) і ядра клітин (Моль, Кон, Л. С. Ценковський, Лейдіг, Цезар), що знайшло своє вираження у визначенні клітини, даному М. Шульце в 1861 : «Клітина - це грудочка протоплазми з ядром.  »

У розвитку клітинної  теорії в XIX столітті гостро постають суперечності, що відображають двоїстий характер вчення про клітину, що розвивалося в  рамках механістичного уявлення про  природу.

Клітинна теорія з  другої половини XIX століття набувала все більш метафізичний характер, посилений «Целлюлярною фізіологією» Ферворна, що розглядав будь-який фізіологічний процес, що протікає в організмі, як просту суму фізіологічних проявів окремих клітин. На завершення цієї лінії розвитку клітинної теорії з'явилася Механістична теорія «клітинної держави», прихильником якої виступав у тому числі і Геккель. Згідно даної теорії організм порівнюється з державою, а його клітини — з громадянами. Подібна теорія суперечила принципом цілісності організму.

  Сучасна клітинна теорія виходить з того, що клітина є найголовнішою формою існування життя, властива всім живим організмам, крім вірусів. Удосконалення клітинної структури було головним напрямком еволюційного розвитку як у рослин, так і у тварин, і клітинна будова міцно втрималася у більшості сучасних організмів.

Разом з тим повинні  бути піддані переоцінці догматичні та методологічно неправильні положення  клітинної теорії:

Клітинна структура  є головною, але не єдиною формою існування життя. Неклітинною формою життя можна вважати віруси. Правда, ознаки живого (обмін речовин, здатність до розмноження тощо) вони виявляють тільки всередині клітин, поза клітинами вірус є складною хімічною речовиною.

Клітинна теорія — одне із загальновизнаних біологічних узагальнень, яке говорить про єдність принципу будови і розвитку світу рослин, тварин і інших живих організмів з клітинною будовою, в якому клітина розглядається в якості загального структурного елементу живих організмів.

Сучасна клітинна теорія включає такі основні положення:

• Клітина — елементарна одиниця живого, основна одиниця будови, функціонування, розмноження і розвитку всіх живих організмів.
• Клітини всіх одноклітинних і багатоклітинних організмів мають спільне походження і подібні за своєю будовою і хімічним складом, основним проявам життєдіяльності та обміном речовин.
• Розмноження клітин відбувається шляхом їх розподілу. Нові клітини завжди виникають з попередніх клітин.
• Клітина — це одиниця розвитку живого організму. 

3.Особливості  будови клітин прокаріотів та еукаріотів

  Існує дві ступені організації клітини: прокаріотична клітина (від грец. pro - до, karion - ядро) - не має ядра (у прокаріотів - бактерій і синьо-зелених водоростей) і еукаріотична клітина (від грец. ey - повністю, добре) - має ядро (в усіх інших одно- і багатоклітинних організмів). Характерні ознаки клітин прокаріот і еукаріот наведені в табл.1.

 

 

 

 

Таблиця 1

 

Ознаки Прокаріоти Еукаріоти Розміри клітин Діаметр у середньому складає 0,5-5 мкм Діаметр зазвичай складає до 40 мкм; об'єм клітини у 1000-10.000 більше, ніж у прокаріот Форма Одноклітинні Одноклітинні і багатоклітинні Генетичний матеріал Кільцева ДНК знаходиться в  цитоплазмі і нічим не захищена. Ядра немає, хромосом і ядерця також Є оформлене ядро, в якому лінійні  молекули ДНК зв'язані з білками і РНК і утворюють хромосоми. Всередині ядра знаходиться ядерце Де відбувається синтез білка В 70S-рибосомах. Ендоплазматичної сітки  немає. (Синтез білка характеризується чутливістю до антибіотиків; наприклад, розвиток прокаріот гальмується  стрептоміцином.) У 80S-рибосомах (більш великих, порівняно  з прокаріот, рибосомами). Рибосоми можуть бути прикріплені до ендоплазматичної сітки Клітинні стінки Жорсткі (містять полісахариди і амінокислоти). Основний компонент - муреїн. Деякі над клітинною стінкою мають слизову капсулу У рослин основний структурний полісахарид – целлюлоза. У тварин як такої клітинної стінки немає, але є поверхневий шар над плазматичною мембраною, який складається з білків, зв'язаних з вуглеводами і, частково, зі сполук ліпідів з вуглеводами і називається глікокалікс Джгутики Прості (мікротрубочки відсутні). Діаметр  ≈ 20 нм Складні з розташуванням мікротрубочок. Діаметр ≈200 нм Органели Мало. Жодна з них не має оболонки (подвійної мембрани). Внутрішні  мембрани зустрічаються рідко, але якщо вони є, то на них проходять процеси дихання і фотосинтезу Органел багато. Деякі оточені подвійною  мембраною (ядро, мітохондрії, хлоропласти  у рослинних клітинах). Велика кількість  органел оточена однією мембраною (апарат Гольджі, лізосоми, ендоплазматична сітка ...) Ендоплазматична сітка Відсутня Є Клітинний центр Немає Є Мітохондрії Відсутні Є Комплекс Гольджі Немає Є Лізосоми Немає Є Пластиди Відсутні У рослин є, у тварин немає Вакуолі Немає (за винятком газових вакуолей у мешканців водойм або капілярів ґрунту) У рослин є, у тварин немає Поділ клітин Амітоз Мітоз Дихання Якщо є аеробне дихання, то цей  процес відбувається в дихальних (цитоплазматичних) мембранах, а спеціальної органели для даного процесу немає Аеробне дихання відбувається в мітохондріях Фотосинтез Хлоропласти відсутні. А якщо даний  процес є, то він відбувається на фосинтетичних  мембранах Процес фотосинтезу відбувається в хлоропластах, які містять спеціальні мембрани, які зазвичай укладені в  ламели або грани Фіксація азоту Деякі прокаріоти здатні до фіксації азоту Не здатні до фіксації азоту