Строение и функции прокариотов

Прокариоты – это древнейшие одноклеточные организмы, не имеющие оформленного ядра. К ним относятся бактерии и сине-зеленые водоросли.

Большинство прокариот имеет размер 1-5 мкм. Из внутриклеточных органелл имеются рибосомы, но меньших размеров, чем у эукариота. Мембрана клетки образует выпячивания плазмолеммы (мезосомы), выполняющие функции мембранных органоидов. На них расположены ферменты, обеспечивающие протекание процессов обмена веществ и энергии (ассимиляции и диссимиляции). Генетический материал прокариотических клеток (нуклеоид) представлен в виде кольцевой молекулы ДНК, связанный с небольшим количеством негистоновых белков. ДНК прокариот часто называют хромосомой, хотя структурно она существенно отличается от хромосом эукариот. В цитоплазме бактерий могут содержаться автономные генетические элементы – плазмиды. Размножаются прокариоты путем деления.

Типичная клетка прокариота включает:

· клеточную стенку;

· плазматическую (клеточную) мембрану;

· цитоплазму;

· рибосомы;

· жгутики и пили;

· нуклеоид;

· плазмиды.

 

Клеточная стенка - оболочка клетки, расположенная снаружи от цитоплазматической мембраны и выполняющая структурные, защитные и транспортные функции. Обнаруживается у большинства бактерий, архей, грибов и растений. Животные и многие простейшие не имеют клеточной стенки.

Плазмалемма - это перегородка, находящаяся внутри, непосредственно за оболочкой. Она делит клетку на определенные отсеки, которые направлены на компартменты или же органеллы. В них содержатся специализированные условия среды. Клеточная стенка полностью закрывает всю клеточную мембрану. Она выглядит как двойной слой молекул.

Цитоплазма - полужидкое содержимое клетки, внутренняя среда живой или умершей клетки, ограниченная плазматической мембраной.

Рибосомы - важнейшая немембранная органелла живой клетки, служащая для биосинтеза белка из аминокислот по заданной матрице на основе генетической информации, предоставляемой матричной РНК (мРНК).

Этот процесс называется трансляцией. Рибосомы имеют сферическую или слегка эллипсоидную форму, диаметром от 15—20 нанометров (прокариоты) до 25-30 нанометров (эукариоты), состоят из большой и малой субъединиц.

Жгутики и пили. Жгутики представляют собой внешние структуры клетки, которые служат пропеллерами, обеспечивающими ее движение.

Пили представляют собой внеклеточные белковые структуры, которые осуществляют самые разнообразные функции, включая обмен ДНК адгезию и образование биофильма клетками прокариот.

Биофильмы (biofilms, греч. bio(s) - жизнь и англ. film - пленка) - популяции или сообщества микроорганизмов (бактерий, грибов, водорослей), существующих в виде слизистых пленок, которые образуются на поверхности различных субстратов.

Нуклеоид (англ. Nucleoid) - неправильной формы зона в цитоплазме прокариотической клетки, в которой находится геномная ДНК и ассоциированные с ней белки.

Плазмиды ( англ. plasmids) — небольшие молекулы ДНК, физически обособленные от хромосом и способные к автономной репликации.

Вопросы для самоконтроля:

1. Что изучает цитология?

2. Каковы особенности клеток прокариотов?

3.Что такое цитоплазма, и каково ее значение?

Раздел 1. Клетка.

Тема 2.Цитология

Лекция №5. Строение клеток эукариот.

Цель: формировать знания о клеточных формами жизни, различных типах клеток и особенностях их строения.

Задачи: рассмотреть единство всего живого на земле на основе знаний о клеточной теории; формировать понятие о клетке как открытой биологической системе, структурной и функциональной единицы жизни на земле; владеть основополагающими понятиями и представлениями о живой природе, ее уровневой организации и эволюции; уверенное пользование биологической терминологией и символикой; формировать ОК 1. Понимать сущность и социальную значимость своей будущей профессии, проявлять к ней устойчивый интерес.

План:

1. Вирусы.

2. Эукариоты.

 

1. Вирусы. Вирусы - неклеточные формы жизни, внутриклеточные паразиты, паразитируют на генетическом уровне.

Состав: нуклеиновые кислоты (либо ДНК, либо РНК) и белков, образующих оболочку вокруг этой нуклеиновой кислоты. В состав некоторых вирусов входят липиды и углеводы.

Размеры вирусов - 10–300 нм. Форма вирусов: шаровидная, палочковидная, нитевидная, цилиндрическая и др.

Капсид - оболочка вируса, образована белковыми субъединицами, уложенными определенным образом. Капсид защищает нуклеиновую кислоту вируса от различных воздействий, обеспечивает осаждение вируса на поверхности клетки-хозяина. Суперкапсид - у сложноорганизованных вирусов (ВИЧ, вирусы гриппа, герпеса).

Бактериофаги - вирусы, паразитирующие в бактериальных клетках, состоят из головки, хвостика и хвостовых отростков, с помощью которых он осаждается на оболочке бактерий. В головке содержится ДНК или РНК. Фаг частично растворяет клеточную стенку и мембрану бактерии и за счет сократительной реакции хвостика «впрыскивает» свою нуклеиновую кислоту в ее клетку. Только паразитируя в клетке-хозяине, вирус может репродуцироваться, воспроизводить себе подобных.

Вирусы способны паразитировать в клетках большинства существующих живых организмов, вызывая различные заболевания.

Возбудитель СПИДа - вирус иммунодефицита человека (ВИЧ) - ретровирус. Имеет сферическую форму, диаметром 100–150 нм.

Вирус иммунодефицита человека поражает CD4-лимфоциты (хелперы), на поверхности которых есть рецепторы, способные связываться с поверхностным белком ВИЧ. Кроме того, ВИЧ проникает в клетки ЦНС, нейроглии, кишечника. Иммунная система организма человека утрачивает свои защитные свойства и оказывается не в состоянии противостоять возбудителям различных инфекций.

СПИД передается половым путем, через кровь и ткани, содержащие вирус иммунодефицита, от матери к плоду.

Эукариоты

Эукариоты – все организмы, кроме бактерий и цианобактерий. Они обладают, в отличии от прокариотов, оформленным клеточным ядром, ограниченным от цитоплазмы ядерной оболочкой.

   В цитоплазме эукариотических клеток имеются различные органоиды, выполняющие специфические функции (рибосомы, митохондрии, аппарат Гольджи, эндоплазматическая сеть и др.).

Размножаются они митотическим или мейотическим делением (в последнем случае при образовании половых клеток или при образовании спор у растений). Средний размер эукариотических клеток порядка 23мкм.

Типичная клетка эукариота включает:

· плазматическую (клеточную) мембрану;

· ядрышко;

· ядро;

· хромосомы;

·  рибосомы;

· эндоплазматический ретикулум;

· аппарат (комплекс) Гольджи;

· цитоскелет;

· цитоплазму;

· лизосомы;

· центриоль;

· митохондрии.

Ядрышко - немембранный внутриядерный субкомпартмент, присущий всем без исключения эукариотическим организмам.

Ядро (лат. nucleus) — это один из структурных компонентов эукариотической клетки, содержащий генетическую информацию (молекулы ДНК), осуществляющий основные функции: хранение, передача и реализация наследственной информации с обеспечением синтеза белка.

Хромосомы - нуклеопротеидные структуры клетки, в которых хранится наследственная информация.

Рибосомы - важнейшая немембранная органелла живой клетки, служащая для биосинтеза белка из аминокислот по заданной матрице на основе генетической информации, предоставляемой матричной РНК (мРНК).

Эндоплазмати́ческий рети́кулум (ЭПР) (лат. reticulum — сеточка), или эндоплазматическая сеть (ЭПС), - внутриклеточная органелла эукариотической клетки, представляющая собой разветвлённую систему из окружённых мембраной уплощённых полостей, пузырьков и канальцев.

Аппарат (комплекс) Гольджи - мембранная структура эукариотической клетки, органелла, в основном предназначенная для выведения веществ, синтезированных в эндоплазматическом ретикулуме.

Цитоскелет - это клеточный каркас или скелет, находящийся в цитоплазме живой клетки.

Цитоплазма (от греч. κύτος — «клетка» и πλάσμα — здесь «содержимое») - полужидкое содержимое клетки, внутренняя среда живой или умершей клетки, ограниченная плазматической мембраной.

Лизосомы – это мембранные органеллы диаметром от 0,2 до 2,0мкм. Входят в состав эукариотической клетки, где находятся сотни лизосом.

Центриоль — внутриклеточная органелла эукариотической клетки.

Митохондрия – это двумембранный органоид эукариотической клетки, основная функция которого синтез АТФ – источника энергии для жизнедеятельности клетки.

Вопросы для самоконтроля:

1. Каковы особенности клеток эукариотов?

2. Почему вирусы считают неклеточной формой жизни?

3. Дайте характеристику бактериофагам.

 

Раздел 1. Клетка.

Тема 2.Цитология.

Лекция №8. Химическая организация клетки.

Цель: дать представление о химической организации клеток.

Задачи: раскрыть роль нуклеиновых кислот в жизнедеятельности клетки; рассмотреть особенности органических и неорганических веществ; формирование ОК 6. Работать в коллективе и команде, взаимодействовать с коллегами и социальными партнёрами.

План:

1. Неорганические вещества.

2. Органические вещества.

3. Нуклеиновые кислоты.

 

В состав живой клетки входят те же химические элементы, которые входят в состав неживой природы. Из 104 элементов периодической системы Д. И. Менделеева в клетках обнаружено 60.

Их делят на три группы:

1. основные элементы - кислород, углерод, водород и азот (98% состава клетки);

2. элементы, составляющие десятые и сотые доли процента - калий, фосфор, сера, магний, железо, хлор, кальций, натрий (в сумме 1,9%);

3. все остальные элементы, присутствующие в еще более малых количествах -микроэлементы.

Молекулярный состав клетки сложный и разнородный. Отдельные соединения - вода и минеральные соли - встречаются также в неживой природе; другие - органические соединения: углеводы, жиры, белки, нуклеиновые кислоты и др.- характерны только для живых организмов.