Лекция: Клетка - единица строения и жизнедеятельности организмов. Сравнение клеток растений и животных.

Все живые организмы имеют клеточное строение (исключая вирусы). Каждая клетка имеет: оболочку, цитоплазму, ядро (исключая бактерии) и клеточные органоиды.

1. Строение растительной и животной клеток. Признаки сходства в строении этих клеток: наличие ядра, цитоплазмы, клеточной мембраны, митохондрий, рибосом, комплекса Гольджи и др. Признаки сходства — доказательство родства растений и животных. Отличия: только растительные клетки имеют твердую оболочку из клетчатки, пластиды, вакуоли с клеточным соком.

2. Функции клеточных структур. Функции оболочки и клеточной мембраны: защита клетки, поступление в нее одних веществ из окружающей среды и выделение других. Выполнение оболочкой функции скелета (постоянная форма клетки). Расположение цитоплазмы между клеточной мембраной и ядром, а в цитоплазме всех органоидов клетки. Функции цитоплазмы: связь между ядром и органоидами клетки, осуществление всех процессов клеточного обмена веществ (кроме синтеза нуклеиновых кислот), расположение в ядре хромосом, в которых хранится наследственная информация о признаках организма, передача хромосом от родителей потомству в результате деления клеток. Роль ядра в управлении синтезом белка клетки и всеми физиологическими процессами. Окисление в митохондриях органических веществ кислородом с освобождением энергии. Синтез в рибосомах молекул белка. Наличие хлоропластов (пластид) в растительных клетках, образование в них органических веществ из неорганических с использованием солнечной энергии (фотосинтез).

В растительной клетке есть все органоиды, свой­ственные и животной клетке: ядро, эндоплазматичеекая сеть, рибосомы, митохондрии, аппарат Гольджи. Вместе с тем она имеет существенные особенности строения Растительная клетка отличается от животной следующими признаками: прочной клеточной стенкой значительной толщины; особыми органоидами — пластидами, в которых происходит первичный синтез органических веществ из минеральных за счет энергии света; развитой сетью вакуолей, в значительной мере обусловливающих осмотические свойства клеток.

Растительная клетка, как и животная, окружена цитоплазматической мембраной, но кроме нее ограничена толстой клеточной стенкой, состоящей из целлюлозы, которой нет у животных. Клеточная стенка имеет по­ры, через которые каналы эндоплазматической сети со­седних клеток сообщаются друг с другом.

Преобладание синтетических процессов над процес­сами освобождения энергии — одна из наиболее харак­терных особенностей обмена веществ растительных ор­ганизмов. Первичный синтез углеводов из неорганиче­ских веществ осуществляется в пластидах. Различают три вида пластид: 1) лейкопласты — бесцветные плас­тиды, в которых происходит синтез крахмала из моно­сахаридов и дисахаридов (есть лейкопласты, запасаю­щие белки и жиры); 2) хлоропласты, включающие пигмент хлорофилл, где осуществляется фотосинтез; 3) хромопласты, содержащие различные пигменты, обусловливающие яркую окраску цветков и плодов.

Пластиды могут переходить друг в друга. Они содержат ДНК и РНК и размножаются делением надвое. Вакуоли развиваются из цистерн эндоплазматической сети, содер­жат в растворенном виде белки, углеводы, низкомолеку­лярные продукты синтеза, витамины, различные соли и окружены мембраной. Осмотическое давление, создавае­мое растворенными в вакуолярном соке веществами, при­водит к тому, что в клетку поступает вода и создается тургор — напряжение клеточной стенки. Тургор и толс­тые упругие оболочки клеток обусловливают прочность растений к статическим и динамическим нагрузкам.

3. Жизнедеятельность клетки. Питание, дыхание. Рост. Деление (размножение) клеток. Создание клеточной структуры в процессе питания из органических веществ. Сущность дыхания: окисление органических веществ. Клетки и освобождение энергии, которая используется в процессах жизнедеятельности. Рост молодых клеток и их старение. Размножение клетки путем деления.

2. Лишайники — симбиотические организмы, их разнообразие. Среди гербарных экземпляров найдите лишайники. По каким признакам вы их определите? Приведите другие примеры симбиотических отношений в природе и раскройте их значение.

В царство растений лишайники традиционно включаются в ранге отдела. Эти своеобразные организмы в равной мере могут быть отнесены как к царству грибов, так и к царству растений. Компонентом многих лишайников служат и синезеленые водоросли, относящиеся не к растениям – эукариотам, а к прокариотам.

Отдел Лишайники насчитывает около 20 тыс. видов. Они приспособлены к обитанию в различных условиях в любых климатических зонах и географических широтах. Растут они медленно – от 1 до 30 мм в год, живут от50 до 100 лет. Могут поселяться на скалах, камнях, почве, стволах деревьев. Имеют окраску от серовато-желтой до черной.

Лишайник – классический пример взаимовыгодного симбиоза (мутуализма) гриба и одноклеточной зеленой водоросли. Гифы гриба обеспечивают водоросль водой и растворами минеральных солей, взамен получают от нее органические вещества. Лишайники образуют также особые вещества, не встречающиеся в других группах организмов.

Тело лишайника – слоевище. В зависимости от его формы различают лишайники:

1. накипные, или корковые; обычно на корнях в виде плотно «прирастающих корочек);

2. листоватые (ризоидоподобными отростками фиксируются на стволах деревьев и легко отделяются); пример – ксантория золотистая на осине;

3. кустистые (в виде кустиков или свисающих со стволов деревьев тонких нитей); пример – исланский мох.

Начало образованию лишайников дают представители различных классов грибов. Вегетативное тело лишайников (слоевище или таллом) целиком состоит из переплетения грибных гиф, между которыми располагаются водоросли. У большинства лишайников плотные сплетения грибных нитей образуют верхний и нижний корковые слои. Под верхним слоем располагается слой водорослей, где осуществляется фотосинтез и накапливаются органические вещества. Ниже находится сердцевина, состоящая из рыхло расположенных гиф и воздушных полостей. Функция сердцевины – проведение воздуха к клеткам водорослей.

Лишайники широко распространены. Наряду с синезелеными водорослями они являются пионерами в освоении безжизненных и скудных местообитаний: поверхности потоков лавы после извержения вулканов, скал и т.п.

Разрушая и разрыхляя каменистый грунт, обогащая его органическими веществами, лишайники создают условия для поселения высших растений. Лишайники заселили огромные пространства тундр, где представители рода кладония (олений мох, или ягель) служат основными источниками питания.

Размножаются лишайники спорами, которые образует гриб, либо вегетативно – отламыванием кусочков слоевищ, затем прорастающих на новом месте. Споры гриба могут быть одно- и многоклеточными. Попадая в благоприятные условия, они образуют первичный мицелий. Дальнейшее развитие этого мицелия и формирование слоевища зависят от того, встретят ли его гифы водоросль, соответствующую данному виду лишайника. Если в субстрате, где растет первичный мицелий, таких водорослей нет, первичный мицелий погибает, а если есть, то они оплетают ее и тогда начинается формирование слоевища.

Размножаются лишайники с помощью особых образований, возникающих под верхней корой слоевища и состоящих их клеток водоросли, окруженной гифами гриба. При разрывании коркового слоя они разносятся ветром и, попав в благоприятные условия, сразу начинают разрастаться в новое слоевище.

Лишайники играют важную роль в наземных биоценозах. Их масса может достигать 20 – 40 ц/га (в таежных лесах и тундре). Среди лишайников живут или питаются ими многие виды беспозвоночных и позвоночных животных (клещи, ногохвостки, сеноеды, северные олени и т.д.). разлагаясь после отмирания, лишайники создают необходимые условия для образования почвенного гумуса.

Антибиотические свойства лишайников находят применение в парфюмерной промышленности.

Лишайники очень чувствительны к загрязнению воздуха, особенно соединениями серы, и степень их развития может служить индикатором экологической обстановки в городах.

3. Раскройте роль белков в организме по следующему плану: в каких продуктах содержатся, конечные продукты расщепления в пищеварительном канапе, конечные продукты обмена, роль белков в организме. Объясните, почему в пищевом рационе детей и подростков должны обязательно присутствовать белки.

Белки.Белки составляют 10—18% от общей массы клетки. Это высокомолекулярные полипептиды с моле­кулярной массой от 6000 до 1 млн Д и выше. В орга­низме человека встречается около 5 млн типов белко­вых молекул, отличающихся по своей массе, структуре и функциям не только друг от друга, но и от белков других организмов. Несмотря на такое разнообразие и сложность стро­ения, все белки построены всего из 20 различных ами­нокислот.

Белки содержатся в большинстве продуктов питания. Особенно богаты белком мясо, птица, рыба, яйца, молоко, горох, орехи. Полноценная пища обязательно должна содержать белки животного и растительного происхождения. В сутки человеку необходимо 100-120г белковых веществ.

Продукты распада белка – это аммиак, вода и углекислый газ.

Белки, входящие в состав живых организмов, вклю­чают сотни и тысячи аминокислот. Порядок их соеди­нения в молекулах белков самый разнообразный, чем и определяется различие свойств белков. Последовательность аминокислот в полипептидной цепи принято называть первичной структурой белка. Однако молекула белка в виде цепи аминокислот, последовательно соединенных между собой пептидны­ми связями, еще не способна выполнять специфиче­ские функции. Для этого необходим более высокий уровень структурной организации, выражающийся в усложнении пространственного расположения мономе­ров белковой молекулы (вторичная, третичная и четвертичная стркутуры белка).

По своему составу белки делятся на простые и слож­ные. Простые белки состоят только из аминокислот. Сложные белки помимо аминокислот имеют в своем со­ставе другие органические соединения (нуклеиновые кислоты, липиды, углеводы), соединения фосфора, ме­таллы. Соответственно они носят название нуклеопротеидов, липопротеидов, гликопротеидов, фосфо- и металлопротеидов.

Функциибелков. Функции белков в клетке многооб­разны. Одна из. важнейших — строительная функция: белки входят в состав всех клеточных мембран и орга­ноидов клетки7 а также внеклеточных структур.

Дли обеспечения жизнедеятельности клетки исклю­чительно важное значение имеет каталитическая,или ферментативная, роль белков. Биологические катали­заторы, или ферменты, — это вещества белковой при­роды, ускоряющие химические реакции в десятки и сотни тысяч раз.

Ферментам свойственны некоторые черты, отличаю­щие их от катализаторов неорганической природы. Во-первых, один фермент катализирует только одну ре­акцию или один тип реакций, т. е. биологический ката­лиз специфичен. Во-вторых, активность ферментов ог­раничена довольно узкими температурными рамками (35—45 °С), за пределами которых их активность сни­жается или исчезает. В-третьих, ферменты активны при физиологических значениях рН, т. е. в слабощелочной среде. Еще одно важное отличие ферментов от неорга­нических катализаторов: биологический катализ проте­кает при нормальном атмосферном давлении. Все это определяет ту важную роль, которую фермен­ты играют в живом организме. Практически все химиче­ские реакции в клетке протекают с участием ферментов.

Двигательнаяфункция живых организмов обеспечи­вается специальными сократительными белками. Эти белки участвуют во всех видах движения, к которым способны клетки и организмы: мерцание ресничек и биение жгутиков у простейших, сокращение мышц у многоклеточных животных.

Транспортная функция белков заключается в присо­единении химических элементов (например, кислоро­да) или биологически активных веществ (гормонов) и переносе их к различным тканям и органам тела.

При поступлении в организм чужеродных белков или микроорганизмов белые кровяные тельца — лейко­циты — образуют особые белки — антитела. Они свя­зывают и обезвреживают не свойственные организму вещества — это защитная функция белков.

Белки служат также источником энергии в клетке, т. е. выполняют энергетическую функцию.При полном расщеплении 1 г белка выделяется 17,6 кДж энергии.