Поток информации в клетке

Благодаря потоку информации клетка приобретает структуру живого, выработанную эволюцией ее предков. Также поток информации обеспечивает поддержание процессов жизнедеятельности в клетке, передачу информации о клеточной структуре и функциональности в ряду поколений.

В клетке информация хранится в ДНКхромосом, которые у эукариот локализованы в ядре. Такие макромолекулы и структуры как мРНК, тРНК, рибосомы, различные ферменты переносят информацию в цитоплазму и осуществляют ее трансляцию, что можно понимать как реализацию информации.

Синтезированные полипептиды принимают третичную и четвертичную структуру и в основном используются как ферменты или структурные белки.

В потоке информации в клетках эукариот также участвуют геномы митохондрий и хлоропластов.

Поток энергии

Поток энергии в клетке обеспечивается дыхательным обменом, фотосинтезом, хемосинтезом, брожением. Последние три процесса характерны только для определенных групп организмов.

Дыхательный обмен включает реакции расщепления органических веществ: глюкозы, жирных кислот, аминокислот. Энергия, которая выделяется в этих реакциях, идет на синтез высококалорийных молекул АТФ.

Впоследствии энергия АТФ преобразуется в какую-либо работу: осуществляется синтез веществ, поддерживается осмос, движение и др. Так в клетках поперечно-полосатой мускулатуры система, состоящая из сократительных белков и фермента аденозинтрифосфатазы, расщепляет АТФ. Высвобождающаяся при этом энергия используется для выполнения механического движения.

АТФ относится к группе макроэргических соединений. В них энергия, запасенная в химических связях, доступна для использования в биологических процессах.

Главный клеточный органоид дыхательного обмена, а, следовательно, и потока энергии, – митохондрия. В ней происходит окислительное фосфорилирование, приводящее к синтезу большого количества молекул АТФ. Однако в цитоплазме протекает немаловажный этап дыхательного обмена — гликолиз — анаэробное расщепление глюкозы.

При гликолизе глюкоза окисляется не полностью, извлекается лишь около 10% заключенной в ее связях энергии. Продукт гликолиза — пируват — поступает для дальнейшего окисления в митохондрии. Здесь протекает аэробное (с участием молекулярного кислорода) дыхание.

В растительных клетках в потоке энергии также участвует фотосинтез, при котором происходит преобразование энергии света в энергию химических связей.

Энергетические процессы в клетках весьма эффективны. Коэффициент полезного действия митохондрий может достигать 60%.

Поток веществ в клетке

В клетках поток веществ тесно связан с реакциями дыхательного обмена, которые помимо поставки энергии обеспечивают клетку веществами, необходимыми для синтеза разнообразных соединений. Такими строительными блоками являются многие продукты расщепления питательных веществ.

Поток веществ объединяет метаболические пути расщепления и синтеза углеводов, жиров, белков и нуклеиновых кислот.

Большое разнообразие строительных блоков поставляет цикл Кребса, функционирующий в матриксе митохондрий. Через него проходят многие соединения, являющиеся промежуточными продуктами синтеза основных молекул клетки.

В цикле Кребса происходит выбор пути превращения определенного соединения, переключение обмена клетки с одного пути на другой, например, с углеводного на жировой.

В общей сложности поток веществ в клетке можно представить как поступление в нее одних веществ, из расщепление, синтез необходимых веществ и выведение из клетки ненужных ей веществ.

Вопрос 22. Цитоплазматическая наследственность.

  Внеядерная (цитоплазматическая) наследственность – это способность определенных структур цитоплазмы хранить и в дальнейшем передавать из поколения в поколение часть наследственной информации.

Цитоплазматическая наследственность

Явление внеядерной или цитоплазматической наследственности состоит непосредственно в способности некоторых структурных компонентовцитоплазмы сохранять и передавать от родителей к потомкам, из поколения в поколение часть наследственной информации. Конечно, ведущую роль выполняют гены хромосом в процессе наследования большей доли признаков организма, но внеядерная наследственность тоже играет достаточно значительную роль.

Этот вид наследственности связан напрямую с двумя видами генетических явлений.
Первое - это с наследованием признаков, обусловленных внеядерными генами, которые содержатся в специальных органеллах. Такими органеллами в клетках являются митохондрии, пластиды.

Второе - с появлением у потомков признаков, которые обусловлены ядерными генами родительских форм, но на развитие и проявление их влияет цитоплазма яйцеклетки.

Наличие генов в полуавтономных органеллах, способных к самоудвоению - митохондриях и пластидах - было обнаружено уже в начале века.

Пластидное наследование

Цитоплазматическая наследственность, которая связана с генами пластид, свойственна многим цветочным растениям, например, таким как львиный зев, ночная красавица. Среди них встречаются формы с пестрыми листьями. Даный признак может передаваться только по материнской линии.

Степень пестроты листьев объясняется тем, что некоторые части пластид не способны образовывать хлорофилл. Кроме того, еще во время образования гамет (яйцеклеток и спермиев) пластиды попадают к яйцеклеткам, а не к спермиям. Размножающиеся делением пластиды имеют генетическую непрерывность: от зеленых пластид образуются зеленые, а бесцветные дают начало бесцветным.

ЗАМЕЧАНИЕ 1

При делении клетки пластиды разных типов распределяются случайным образом, в результате этого образуются клетки с бесцветными, зелеными или пластидами обоих типов вместе.