Химический состав клетки

Лекция 1. Введение в дисциплину. Основные положения клеточной теории

 

Вопросы:

1. Предмет и задачи гистологии и цитологии

Живая природа. Клетка и ее функции

Жизненный цикл клетки

 

1. Предмет и задачи гистологии и цитологии

Гистология (от 1реч. bistos - ткань, logos - учение) - фундаментальная медико-биологическая наука, изучающая микроскопическое строение и жизнедеятельность тканей, образующих его тело, т.е. тканевой уровень организации живого.

Гистология как наука и как учебная дисциплина традиционно объединяет два раздела: общую гистологию и частную гистологию.

Общая гистология изучает основные, фундаментальные свойства важнейших групп тканей, являясь, по сути, биологией тканей.

Частная гистология  изучает особенности структурно-функциональной организации и взаимодействия тканей в составе конкретных органов, тесно смыкаясь с микроскопической анатомией, предметом которой является исследование микроскопического строения органов. Таким образом, главным объектом изучения общей и частной гистологии человека служат его ткани.

Курс гистологии в медицинском ВУЗе в качестве основных разде­лов, помимо собственно гистологии, включает в себя учение о клетке - цитологию(от греч. cytos, или kytos - клетка), или биология клетки - наука о закономерностях строения, развития и жизнедея­тельности клетки., а также учение о пренатальном развитии организма - эм­бриологию.

 

Цитологию, подобно гистологии, иногда подразделяют на общую и частную.

Общая цитология изучает наиболее общие структурно-функцио­нальные свойства, присущие всем клеткам организма.

Частная цитология рассматривает специфические характерис­тики клеток конкретных тканей и органов, обусловленные особеннос­тями их развития, жизнедеятельности и выполняемых функций.

 

 

 

Живая природа. Клетка и ее функции

Основы клеточной теории. Химический состав клетки. Строение и функционирование клетки.

Клетка является структурно-функциональной основой любого живого организма, в том числе и человека. Клетки образуют ткани, ткани – органы, которые, в свою очередь, составляют системы органов.

Впервые клетки увидел английский естествоиспытатель Роберт Гук, который усовершенствовал микроскоп. При изучении тонкого среза обычной пробки, он обнаружил множество мелких ячеек, напоминающих пчелиные соты. Он назвал эти ячейки клетками, и с тех пор это слово стали применять для обозначения структурных единиц живой материи.

Впоследствии, по мере совершенствования микроскопов, было установлено, что клеточное строение присуще различным формам живого. В 1838 году два немецких биолога – М. Шлейден и Т. Шванн – сформулировали клеточную теорию СЛАЙД 3, согласно которой все живые организмы состоят из клеток. Основные положения клеточной теории остаются неизменными и по сей день, хотя они и не распространяются на такие формы жизни, как, например, вирусные частицы (вирионы – внеклеточные формы вирусов) и вирусы.

С учетом современных представлений о строении материи, эти положения можно сформулировать следующим образом:

• клетка является наименьшей структурно-функциональной единицей живого;
• клетки разных организмов сходны по своему строению и выполняемым функциям;
• размножение клеток происходит путем деления исходной клетки;
• клетки многоклеточных организмов дифференцированы и специализированы по выполнению определенных функций. Многоклеточные организмы представляют собой сложные ансамбли клеток и их производных, объединенные в целостные интегрированные системы тканей и органов не только межклеточными, гуморальными и нервными связями, но и гравитационными, электромагнитными и другими взаимодействиями.

Химический состав клетки

Химический состав клетки включает как неорганические, так и органические вещества (Слайд 4).

 

В организме обнаружено 86 постоянно присутствующих элементов периодической системы Д.И. Менделеева. Из них 25 необходимы для поддержания жизнедеятельности, 18 из которых абсолютно необходимы, а 7 – полезны. На долю четырех химических элементов – кислорода, водорода, углерода и азота – приходится около 98% массы клетки. Другие элементы присутствуют в ней в незначительных количествах: серы 0,15-0,2%, цинка 0,003%, а йода – всего 0,000001%.

Основные вещества клетки включают молекулы нуклеиновых кислот, белков, жиров, углеводов, воды, кислорода и углекислого газа. В неживой природе эти вещества нигде не встречаются вместе.

 

Нуклеиновые кислоты являются основой молекул дезоксирибонуклеиновой и рибонуклеиновой кислот – хранителей наследственной (генетической) информации, о которых мы скажем чуть позже.

Белки – основные вещества, необходимые клетке для существования и выполнения своих функций. Они составляют 50% сухой массы клетки. Белки – сложные высокомолекулярные вещества, состоящие из аминокислот.

С учетом биологического назначения, белки можно разделить на три группы:

1) ферменты – биологические катализаторы химических реакций в клетке;

2) специфические белки, производимые “на экспорт” (гормоны, медиаторы и другие);

3) структурные белки, необходимые для восстановления и обновления клеточных элементов.

Из молекул жиров (точнее, из фосфолипидов) состоят все мембраны клетки. Жиры используются организмом как теплоизолятор, предохраняя его от потери тепла. Большое значение имеют жиры и как внутренний резерв для извлечения воды: при “сжигании” 1 кг жира образуется 1,1 кг воды. Кроме того, жиры являются богатейшим источником энергии.

Углеводы, в первую очередь глюкоза и гликоген (полимер глюкозы), являются основным и легко доступным источником энергии. Однако энергетическая ценность жиров в 6 раз выше энергетической ценности гликогена, а запасы жиров в здоровом организме превышают запасы гликогена в печени и мышцах в 30 раз.

Большинство клеток на 70-80% состоят из воды, костные клетки – на 20%. Даже в эмали зубов – самой твердой ткани организма – содержится 10% воды. Вода является универсальным растворителем, в ней происходят все биохимические реакции клетки, при участии воды осуществляется теплорегуляция. Вода во многом определяет физические свойства клетки – ее объем, упругость, участвует в метаболизме, транспорте питательных веществ, кислорода, углекислого газа, а также в выведении токсичных веществ из организма.

Кислород – мощный природный окислитель – поступает в клетку в процессе преобразования энергии, а углекислый газ является одним из конечных продуктов процесса клеточного дыхания.