Тема 01. Клетка

Transcript

1. ТЕМА 1. ЦИТОЛОГИЯ. НАУКА О КЛЕТКЕ. ОСНОВНЫЕ УРОВНИ ОРГАНИЗАЦИИ ЖИВОЙ ПРИРОДЫ: КЛЕТОЧНЫЙ, ОРГАНИЗМЕННЫЙ, ПОПУЛЯЦИОННО-ВИДОВОЙ, БИОГЕОЦЕНОТИЧЕСКИЙ, БИОСФЕРНЫЙ. СОВРЕМЕННАЯ КЛЕТОЧНАЯ ТЕОРИЯ, ЕЕ ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ. РАЗВИТИЕ ЗНАНИЙ О КЛЕТКЕ. КЛЕТОЧНОЕ СТРОЕНИЕ ОРГАНИЗМОВ – ОСНОВА ЕДИНСТВА ОРГАНИЧЕСКОГО МИРА, ДОКАЗАТЕЛЬСТВО РОДСТВА ЖИВОЙ ПРИРОДЫ. МНОГООБРАЗИЕ КЛЕТОК. ПРОКАРИОТИЧЕСКИЕ И ЭУКАРИОТИЧЕСКИЕ КЛЕТКИ. СРАВНИТЕЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА КЛЕТОК РАСТЕНИЙ, ЖИВОТНЫХ, БАКТЕРИЙ, ГРИБОВ. ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ КЛЕТКИ. МАКРО- И МИКРОЭЛЕМЕНТЫ. ВЗАИМОСВЯЗЬ СТРОЕНИЯ И ФУНКЦИЙ НЕОРГАНИЧЕСКИХ И ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ (БЕЛКОВ, НУКЛЕИНОВЫХ КИСЛОТ, УГЛЕВОДОВ, ЛИПИДОВ, АТФ), ВХОДЯЩИХ В СОСТАВ КЛЕТКИ. РОЛЬ ХИМИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ В КЛЕТКЕ И ОРГАНИЗМЕ ЧЕЛОВЕКА. СТРОЕНИЕ КЛЕТКИ. ВЗАИМОСВЯЗЬ СТРОЕНИЯ И ФУНКЦИЙ ЧАСТЕЙ И ОРГАНОИДОВ КЛЕТКИ – ОСНОВА ЕЕ ЦЕЛОСТНОСТИ 1
2. УРОВНИ ОРГАНИЗАЦИИ ЖИЗНИ • Молекулярный • Клеточный • Тканевый (Органный) • Организменный • Популяционно-видовой, биогеоценотический • Биосферный 2
3. КЛЕТКА - СТРУКТУРНАЯ И ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ЕДИНИЦА ЖИВОГО. ИСТОРИЯ • Гук совершенствует микроскоп и вводит термин «клетка» - 1665 г. • Левенгук – рассматривает под микроскопом каплю воды из лужи – 1670 г. • Шванн и Шлейден разрабатывают клеточную теорию – 1839 г. • Рудольф Вирхов – дополнил клеточную теорию в 1855 г. Отец патологической анатомии. 3
4. МИКРОСКОПЫ • Предел разрешения светового микроскопа – 0,2 мкм (0,0002 мм). Можно увидеть: клетку (7-100 мкм), ядро (7-10 мкм), ядрышки (3-10 мкм), комплекс Гольджи (1-2 мкм). • Предел разрешения электронного микроскопа – 2 нм (0,000002 мм). Можно увидеть плазмалемму (7-10 нм), рибосомы (15-30 нм), микротрубочки (25 нм). 4
5. • Стандартный окуляр – 10х • Стандартные объективы – 4х, 10х, 40х • Увеличения – 40х, 100х, 400х (только иммерсия)
6. КЛЕТКИ ПОД СВЕТОВЫМ МИКРОСКОПОМ • Клетки кожицы лука – увеличение Х150
7. КЛЕТКИ ПОД ЭЛЕКТРОННЫМ МИКРОСКОПОМ
8. КЛЕТОЧНАЯ ТЕОРИЯ ШВАННА, ШЛЕЙДЕНА И ВИРХОВА • 1. Клетка – элементарная структурная и функциональная единица живых организмов. • 2. Новые клетки образуются только из клеток. • 3. Все клетки в основе своей сходны по химическому составу и характеру протекающих в них реакций (обмену веществ). • 4. Активность организма как целого складывается из активности и взаимодействия отдельных клеток. 8
11. КЛЕТКА ЭУКАРИОТ И ПРОКАРИОТ
12. ЧАСТИ ЭУКАРИОТИЧЕСКОЙ КЛЕТКИ •Покровы = мембрана + клеточная стенка •Протоплазма = цитоплазма + органеллы •Ядро 12
13. ОРГАНЕЛЛЫ ЭУКАРИОТИЧЕСКОЙ КЛЕТКИ • Эндоплазматическая сеть (ЭПС) – гладкая, шероховатая • Митохондрии • Хлоропласты • Аппарат Гольджи • Рибосомы • Лизосомы, пероксисомы • Цитоскелет из микротрубочек • Клеточный центр из микротрубочек • Жгутики и реснички (органеллы движения – тоже из микротрубочек) • ЯДРО 13
14. ТИПЫ ОРГАНЕЛЛ КЛЕТКИ • Дву(х)мембранные – ядро, митохондрии, хлоропласты • Мембранные – аппарат Гольджи, ЭПС, лизосомы (везикулы), вакуоли • Немембранные – рибосомы, микротрубочки, клеточный центр, микрофиламенты, 14
15. В ЧЁМ РАЗНИЦА МЕЖДУ КЛЕТКАМИ ЖИВОТНЫХ И РАСТЕНИЙ (5 ОТЛИЧИЙ)? • Центральные вакуоли есть только в клетках растений • Пластиды есть только в клетках растений • Клеточная стенка в клетках растений состоит из целлюлозы, у животных нет клеточной стенки • Запасные вещества: у растений – крахмал, у животных – гликоген • У растений нет клеточного центра (центриоль); присутствует только у низших растений 15
16. ОТЛИЧИЯ БАКТЕРИЙ, ЖИВОТНЫХ, РАСТЕНИЙ, ГРИБОВ 16 Бактерии Животные Грибы Растения Клеточная стенка Муреин - (гликокаликс) Хитин Целлюлоза Запасное веществе Разн. Гликоген Гликоген Крахмал
18. ЭНДОПЛАЗМАТИЧЕСКАЯ СЕТЬ, ФУНКЦИИ • синтез углеводов и липидов (гладкая ЭПС) • синтез белка (шероховатая ЭПС) • транспорт веществ из одной части клетки в другую • разделение цитоплазмы клетки на компартменты ( «отсеки») • место образования аппарата Гольджи. 18
19. АППАРАТ ГОЛЬДЖИ, ФУНКЦИИ • Секреторная (секреция ферментов и др. веществ) • Строительство мембраны • Транспортная (перераспределение молекул в клетке) • Образование лизосом • Модификации сложных белков 19
20. РИБОСОМЫ • Единственная функция – синтез белка (трансляция) 20
21. МИТОХОНДРИИ 21
22. ХЛОРОПЛАСТЫ, ИХ ФУНКЦИИ 22
23. Митохондрия Хлоропласт • Внутреннее содержимое – матрикс • Складки внутренней мембраны – кристы • Внутреннее содержимое – строма • Внутренние мембраны – тилакоиды, собраны в стопки – граны, которые соединены ламеллами 23
24. МИКРОТРУБОЧКИ, ЖГУТИКИ ЭУКАРИОТ 24
25. ХИМИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ В ОРГАНИЗМЕ • Органогенные (биогенные) элементы: C H N O • Другие макроэлементы: P S K Na Cl Mg Fe Ca • Микроэлементы: Br I Co Mn Cu Mo Se F Cr Zn 25
26. ВОДА И ЕЁ РОЛЬ В ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ ЖИВОГО ОРГАНИЗМА • Вода – полярный растворитель, в свободном и связанном состоянии составляет до 95% массы организма. • Уникальность воды – свойства кислоты и основания, водородные связи обусловливают высокую температуру плавления, кипения и испарения, высокую вязкость, высокое поверхностное натяжение. Без водородных связей кипела бы при -80оС, замерзала бы при -100оС. • В жидком состоянии плотнее, чем в твёрдом. • Функции воды: структурная, механическая (тургор), транспортная, метаболическая, (термо)регуляторная. • *Водородная связь – это форма ассоциации между электроотрицательным атомом и атомом водорода H, связанным ковалентно с другим электроотрицательным атомом. В качестве электроотрицательных атомов могут выступать N, O или F. 26
27. ДРУГИЕ НЕОРГАНИЧЕСКИЕ ВЕЩЕСТВА И ИХ РОЛЬ В ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ ОРГАНИЗМА ЖИВОТНЫХ Na+ Ca++ 27 K+
28. УГЛЕВОДЫ • Сх (H2 0)y ; C от 3 до 9 • Моносахариды – глюкоза, галактоза, фруктоза • Дисахариды – мальтоза, сахароза, лактоза • Полисахариды – гликоген, крахмал, целлюлоза 28
29. ФУНКЦИИ УГЛЕВОДОВ • Энергетическая • Структурная (входят в состав ДНК, РНК) _______________________________________ • Защитная • Пластическая (строительная) • Запасающая • Осмотическая (гомеостаз) • Рецепторная 29
30. ЛИПИДЫ • Глицерин • Жирные кислоты • Простые липиды – это вещества, образованные при реакции межмолекулярной дегидратации какого-либо спирта и нескольких жирных кислот 30
31. ФУНКЦИИ ЛИПИДОВ • Энергетическая/запасающая • Терморегуляторная • Структурная (фосфолипиды мембран) • Рецепторная (гликолипиды) • Регуляторная (стероиды) • Защитная • Плавательная • Витамины A, D, E, K - жирорастворимые 31
32. БЕЛКИ • Типичные биополимеры, а мономеры - 20 аминокислот 32
33. ОБРАЗОВАНИЕ ПЕПТИДНОЙ СВЯЗИ
35. БЕЛКИ • Первичная структура – это последовательность аминокислот, ковалентно связанных пептидной связью. • Вторичная структура (фибриллярная) – водородные связи между карбоксилами и аминогруппами внутри одной полипептидной цепи • Третичная структура (глобулярная) – уникальная, за счёт ковалентных и водородных связей между радикалами, а также – в зависимости от окружающей среды (некоторые радикалы гидрофобны) • Четвертичная структура – полиглобулярная. 35
36. ФУНКЦИИ БЕЛКОВ • Структурная и строительная (входят в состав мембран, органелл, тканей – коллаген, тубулин) • Транспортная (гемоглобин, ионные насосы) • Двигательная (актин и миозин) • Защитная (иммунитет) • Каталитическая (ферменты) • Энергетическая/запасающая (казеин) • Сигнальная (рецепторная) • Регуляторная (факторы транскрипции, гормоны) 36
37. ДЕНАТУРАЦИЯ БЕЛКОВ. • Это любые изменения в его биологической активности и/или физико-химических свойствах, связанные с потерей четвертичной, третичной или вторичной структуры • Механическая • Химическая • Физическая • Полная/частичная • Обратимая/необратимая • Иногда денатурация функциональна 37
38. СТРОЕНИЕ ФЕРМЕНТОВ, ИХ РОЛЬ В ПРОЦЕССАХ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ. • Апофермент + кофермент = холофермент 38
39. НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ: РНК И ДНК, ИХ РОЛЬ В ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ. • Дезоксирибонуклеиновая кислота – типичный биополимер • Двойная спираль ДНК построена по комплементарному принципу 39
40. ОБРАЗОВАНИЕ ФОСФОДИЭФИРНЫХ СВЯЗЕЙ. КОМПЛЕМЕНТАРНОСТЬ 40
41. АТФ – УНИВЕРСАЛЬНЫЙ ИСТОЧНИК ЭНЕРГИИ 41
42. ЗНАЧЕНИЕ АТФ, НАД+, НАДФ+ В ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ. 42 $ НАД+, НАДФ+ - производные никотиновой кислоты. Они могут акцептировать и электроны, и атомы водорода
43. ПЛАЗМАТИЧЕСКАЯ МЕМБРАНА. 43
44. ФУНКЦИИ ПЛАЗМАЛЕММЫ • 1. Барьерная (защитная) • 2. Транспортная/Регуляторная (избирательная проницаемость) • 3. Энерготрансформирующая функция (мембранный потенциал) • 4. Рецепторно-сигнальная функция (иммунная) • 5. Контактная (плазмодесмы, щелевые контакты) • 6. Ферментативная 44
45. СПОСОБЫ ДВИЖЕНИЯ ВЕЩЕСТВ ЧЕРЕЗ ПОЛУПРОНИЦАЕМУЮ МЕМБРАНУ 1) Пассивный транспорт – по градиенту, без затрат энергии • А) Диффузия – движение растворённого вещества в область его меньшей концентрации • Б) Осмос - движение молекул растворителя в сторону большей концентрации растворённого вещества • В) Облегчённая диффузия – по градиенту, но через специальный переносчик 2) Активный транспорт – с помощью специальных переносчиков, с затратой энергии, в том числе против градиента 3) Эндо-/Экзо-/Пиноцитоз – отдельный вид клеточного транспорта (активного). Также идёт против градиента. 45
46. ТУРГОР • Напряженное состояние клеточной стенки, создаваемое давлением внутриклеточной жидкости. • Тургорное давление – давление, оказываемое содержимым клетки на клеточную стенку • Благодаря тургору растительные ткани обладают упругостью, поддерживается вертикальное положение травянистых стеблей 46
47. ФАГОЦИТОЗ • Эндоцитоз – «заглатывание» твёрдых частичек пищи • Экзоцитоз – выброс продуктов распада • Пиноцитоз – захват жидкого содержимого 47
48. ДОМАШНЯЯ РАБОТА • В ЕГЭ – вопросы 5-9, 24, 25 • 4638534 – определение органоида по рисунку (5+6) делать со связанным блоком! • 4638555 – строение клеток (7) • 4638757 – сравнение царств (9) 48
49. ЗАДАНИЕ 2 № 45692 • Экспериментатор поместил эритроциты в гипотонический раствор NaCl. Как изменились количество воды и количество солей в клетке при достижении гомеостаза. Для каждой величины определите соответствующий характер её изменения: • 1) увеличилась • 2) не изменилась • 3) уменьшилась • Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой величины. Цифры в ответе могут повторяться 49 Количество воды Количество солей
50. ОТВЕТ • 12 50
51. ЗАДАНИЕ 22 № 45717 • Экспериментатор решил исследовать изменения, происходящие с эритроцитами, помещёнными в растворы с различной концентрацией хлорида натрия (NaCl). Перед началом эксперимента он выяснил, что концентрация NaCl в плазме крови составляет 0,9%. В рамках эксперимента он распределил кровь по двум пробиркам, в каждую из которых добавил растворы NaCl с различной концентрацией в соотношении 1 : 1 (на 1 мл крови — 1 мл раствора NaCl). По результатам наблюдений экспериментатор сделал рисунки эритроцитов А и Б. Какой параметр задаётся экспериментатором (независимая переменная), а какой параметр меняется в зависимости от этого (зависимая переменная)? Какие изменения произошли с эритроцитом в пробирке Б? Объясните данное явление. Раствор какой концентрации NaCl был добавлен в пробирку на рис. А, а какой — в пробирку на рис. Б? 51
52. ОТВЕТ • 1. Независимая (задаваемая экспериментатором) переменная — концентрация соли в растворе (солёность); зависимая (изменяющаяся в результате эксперимента) — изменение формы (объёма) эритроцитов / изменение осмотического давления в эритроците (должны быть указаны обе переменные); • 2. Эритроцит на рис. Б сморщился; • 3. Изменение связано с потерей воды эритроцитом; • 4. Вода поступила из эритроцита в раствор по закону диффузии (осмоса); • 5. В пробирку А был добавлен раствор с концентрацией NaCl 0,9% (физиологический раствор), в пробирку Б — раствор с концентрацией соли больше 0,9% (гипертонический раствор) 52
53. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ • Теремов, Петросова 10 кл – стр. 22- 96 • https://en.ppt-online.org/118958 53
54. ГОМЕОСТАЗ • Клетка является саморегулирующейся системой, потому что… • 1) Клетка является системой, т. к. состоит из множества взаимосвязанных и взаимодействующих частей — органоидов и др. структур. • 2) Клетка может самостоятельно реагировать на изменения в окружающей среде. • (или, Клетка способна реагировать на раздражители или, Клетка отвечает на сигналы внешней среды и возвращается к исходно- му состоянию. Ее реакции на стимулы обратимы.). • 3) В клетке поддерживается относительно постоянный состав благодаря саморегуляции, осуществляемой на генетическом уровне. • (или В клетке поддерживается гомеостаз благодаря саморегуляции, осуществляемой на генетическом уровне.) • Гомеостаз – это саморегуляция, способность открытой системы сохранять постоянство своего внутреннего состояния посредством скоординированных реакций, направленных на поддержание динамического равновесия. Стремление системы воспроизводить себя, восстанавливать утраченное равновесие, преодолевать сопротивление внешней среды. 54
55. СТРОЕНИЕ КЛЕТКИ ЧЕЛОВЕКА И ИХ РАЗНООБРАЗИЕ. 55
56. ТЕОРИЯ ЭНДОСИМБИОЗА 56
57. ВЗАИМОПРЕВРАЩЕНИЯ ПЛАСТИД 57
58. КЛЕТОЧНЫЙ ЦЕНТР • Клеточный центр — это органоид эукариотических клеток. По- другому клеточный центр называется центросомой. В большинстве клеток центросома включает две центриоли. Однако в клетках высших растений и некоторых других организмов клеточный центр есть, а центриолей (или центросомы) нет. • Центриоль - это цилиндрическая частица диаметром около 0,2 мкм и высотой 0,4-0,5 мкм. Ее основу составляют триплеты (от лат. триплекс - тройной) микротрубочек - 3 микротрубочки, последовательно соединенные боковыми поверхностями. 9 триплетов взаимодействуют друг с другом специальными белками и формируют стенку цилиндра. В центре цилиндра расположена белковая ось с девятью белковыми спицами, каждая из которых взаимодействует с одним триплетом и соседней спицей. Снаружи стенка покрыта центриолярным матриксом, на котором и располагается центр организации микротрубочек, функционирующий даже после разрушения центриоли. 58
59. МИКРОФИЛАМЕНТЫ • Нити, состоящие из молекул глобулярного белка актина и присутствующие в цитоплазме всех эукариотических клеток. В цитоплазме формируют пучки из параллельно ориентированных нитей или трехмерную сеть. Имеют диаметр около 6—8 нм. 59