Лекція 1 Сутність життя. Теорії походження життя



Сторінка1/8
Дата конвертації16.02.2017
Розмір1.55 Mb.
ТипЛекція
  1   2   3   4   5   6   7   8
Вступ
Загальна біологія – наука про життя, закономірності існування живого, механізми розвитку і життєдіяльності організмів. Здоров’я людей значною мірою залежить від стану навколишнього середовища. Знання біологічних закономірностей і методів досліджень є основою підготовки фахівців зі спеціальності «фізична та біомедична електроніка», і біологія, що є базисною дисципліною, має велике значення при вивченні людини як біологічного і соціального об’єкта, а також у відношенні практики охорони здоров’я.

Вивчення біології як теоретичної природничо-наукової дисципліни має і більш загальне завдання - сприяти формуванню наукового світогляду.

Метою даної дисципліни є формування в студентів-інженерів цілісного уявлення про загальні закономірності розвитку живої природи, суть життя, його форми, структуру й функціонування екологічних систем, формування системного підходу до вивчення закономірностей життєдіяльності організму людини, механізмів регуляції вегетативних реакцій, взаємодії організму з навколишнім світом та особливостей росту й розвитку.


Лекція 1 Сутність життя. Теорії походження життя.
Біологія (від грец. bios – життя, logos – наука) – наука про життя, про загальні закономірності існування і розвиток живих істот: життєві процеси, що в них відбуваються, хід їх життєвих циклів, взаємозв’язок з оточуючим середовищем, походження, історичний та індивідуальний розвиток живих організмів. Вивчення світу живих істот почалось одночасно з появою людства.

Термін «біологія» був уперше вжитий у 1797 р. німецьким професором анатомії Теодором Рузом (1776 – 1847), пізніше в 1800 р. термін застосував професор Дерпського університету К. Бурдах (176 – 1847), а в 1802 р. – Ж.-Б. Ламарк (1744 – 1829) і Л. Тревіранус (1779 – 1864). Біологія як наука виникла при пізнанні людиною оточуючої природи, у зв’язку з матеріальними умовами життя суспільства, розвитком виробничих відносин, медицини, практичних потреб людини.



Вірусологія Анатомія

(віруси) (макроскопічна

будова)

Бактеріологія

(бактерії) Гістологія

(будова тканин)

Мікологія БІОЛОГІЯ

(гриби) Фізіологія

(функції організму)

Ботаніка

(рослини) Біохімія і



молекулярна біологія

Зоологія (клітинні функції)

(тварини)


Поряд з фізикою, хімією, математикою біологія належить до природничих наук, предметом вивчення яких є природа. У процесі поступового розвитку й у міру збагачення новими фактами біологія перетворилася в комплекс наук, що досліджує закономірності, властиві живим істотам з різних сторін. Деякі з цих наук представлені самостійними дисциплінами – анатомією, фізіологією, гістологією, біохімією, мікробіологією та ін.

Сучасна біологія – це складний високо диференційований комплекс фундаментальних і прикладних досліджень живої природи, яка складається з багатьох біологічних дисциплін, що спеціалізуються на вивченні структурно-функціональних особливостей певних організмів.

Теоретичний фундамент біології був закладений еволюційним вченням Дарвіна, клітинною теорією Шванна.
Форми життя

Життя як біологічна форма руху матерії – найбільш складна форма Всесвіту. Воно існує на космічному тілі – планеті Земля – впродовж тривалого історичного періоду. За різними оцінками, вік Землі близько 4,5 млрд років. Життя на Землі триває близько 4 млрд років. Таким чином, становлення нашої планети і виникнення на ній життя в космічних вимірах часу відбувалося майже одночасно. Вочевидь, подальша еволюція систем проходила за їх тісної взаємодії і мала взаємозумовлений характер. Біолог і геохімік В. І. Вернадський глибоко усвідомив це явище. Він створив нову галузь знань – науку про Землю. Ця наука поєднує геологію, геохімію і гідрохімію, ґрунтознавство, географію і, звичайно, біологію. Принципово новий підхід полягав у тому, що вчений об’єднав біоту – живу речовину, і сферу її існування – косну речовину, в єдине ціле - біосферу, живу оболонку Землі.

Жива речовина становить всю сукупність живих організмів планети, що існують у даний момент, незалежно від систематики. Вона біохімічно надзвичайно активна і пов’язана з неживою природою неперервними біогенними потоками атомів і молекул під час реалізації своїх головних функцій – живлення, дихання, виділення, розмноження. Жива речовина набула і вдосконалила унікальну здатність сприймати, акумулювати і трансформувати космічну енергію сонця. Таким чином, впродовж еволюції Землі виник потужний фактор, що визначив хід наступних глобальних перебудов її поверхні.

У всьому розмаїті органічного світу можна виділити дві форми – неклітинну і клітинну.



Неклітинні форми органічного світу. До неклітинних належать віруси, які утворюють групу Віра (Vira). Віруси проявляють життєздатність тільки у стадії внутрішньоклітинного паразитизму. Існування вірусів було доведено у 1892 р. російським ботаніком Д. І. Івановським (1864–1920), але побачили їх багато пізніше. Більшість вірусів має субмікроскопічні розміри, тому для вивчення їх будови користуються електронним мікроскопом.

Зрілі частинки вірусів – віріони, або віроспори складаються з білкової оболонки і нуклеокапсиду, в якому зосереджений генетичний матеріал – нуклеїнова кислота. Одні віруси містять дезоксирибонуклеїнову кислоту (ДНК), інші – рибонуклеїнову (РНК). Описано сотні вірусів, які викликають захворювання у рослин, тварин і людини. До вірусних хвороб людини належать сказ, віспа, тайговий енцефаліт, грип, епідемічний паротит, кір, СНІД та ін.

Походження вірусів не з’ясоване. Одні вважають їх первинно примітивними організмами, які є основою життя. Інші схиляються до думки, що віруси походять від організмів, які мали більш високий ступінь організації, але дуже спростилися в результаті паразитичного способу життя. Існує і третя точка зору: віруси – група генів або фрагментів інших клітинних структур, які набули автономності.

Клітинні форми життя. Основну масу живих істот складають організми, які мають клітинну будову. У процесі еволюції органічного світу клітина набула властивостей елементарної системи, в якій можливий прояв усіх закономірностей, що характеризують життя.

Клітинні організми поділяють на дві категорії: ті, що не мають типового ядра – доядерні, або прокаріоти (Procaryota) та ті, які мають ядро – ядерні, або еукаріоти (Eucaryota). До прокаріотів належать бактерії та синьо-зелені водорості, до еукаріотів – більшість рослин, гриби і тварини. Різниця між одноклітинними прокаріотами та еукаріотами більш суттєва, ніж між одноклітинними еукаріотами та вищими рослинами і тваринами.

Прокаріоти – доядерні організми, які не мають типового ядра, оточеного ядерною оболонкою. Генетичний матеріал представлений генофором – ниткою ДНК, яка утворює кільце. Ця нитка не набула складної будови, що характерна для еукаріотичних хромосом, вона не пов’язана з білками-гістонами. Поділ клітини простий, але йому передує процес реплікації. У клітині прокаріотів відсутні мітохондрії, центріолі, пластиди, але може бути розвинена система мембран.

Бактерії та синьо-зелені водорості об’єднані в підцарство Дроб’янки. Клітина типових дроб’янок вкрита оболонкою із целюлози. Дроб’янки відіграють суттєву роль у кругообігу речовин у природі: синьо-зелені водорості – як синтетики органічної речовини, бактерії – як мінералізатори її. Багато бактерій мають медичне і ветеринарне значення як збудники хвороб.

Еукаріоти – ядерні організми, які мають ядро, оточене ядерною мембраною. Генетичний матеріал зосереджений переважно у хромосомах, які складаються з ниток ДНК та білкових молекул. Діляться ці клітини мітотично. Є центріолі, мітохондрії, пластиди. Серед еукаріотів є як одноклітинні, так і багатоклітинні організми.

Жива клітина – це упорядкована система, для якої є характерним отримувати ззовні, перетворювати і частково виділяти різні хімічні сполуки. У цілому це забезпечує фундаментальну властивість життя – історичну неперервність біологічних процесів.


Рівні організації клітини

У середині ХХ ст. у біології склалося уявлення про рівні організації як конкретне вираження впорядкованості, що є одиницею з основних властивостей живого.

Життя на нашій планеті існує у вигляді дискретних одиниць – організмів, особин. Кожний організм, з одного боку, складається з одиниць підпорядкованих йому рівнів організації (органів, тканин, клітин, молекул), з другого – сам є одиницею, яка входить до складу біологічних макросистем над організмом (популяцій, біоценозів, біосфери і у цілому).

Рівні організації органічного світу:


  • Біологічні мікроструктури включають рівні:

  • молекулярний (молекулярно-генетичний);

  • субклітинний;

  • клітинний;

  • Біологічні мезосистеми:

  • тканинний;

  • органний;

  • організмений, або онтогенетичний;

  • Біологічні макросистеми:

  • популяційно-видовий;

  • біоценотичний;

  • глобальний (біосфера в цілому).

Життя на нашій планеті існує у вигляді дискретних

одиниць – організмів, особин. Кожний організм, з одного боку, складається з одиниць підпорядкованих йому рівнів організації (органів, тканин, клітин, молекул), з другого – сам є одиницею, яка входить до складу біологічних макросистем над організмом (популяційний, біоценотичний, біосферний).

Існування життя на всіх рівнях забезпечується і визначається структурою нижчого рівня. Характер клітинного рівня організації визначається молекулярним і субклітинним рівнями; організму – клітинним, тканинним, на рівні органів; видовий (популяційний) – на рівні організму тощо.

Молекулярний рівень – дискретні системи дуже одноманітні. Базовий життєвий субстрат для всіх живих істот створюють лише 20 амінокислот, з яких синтезується білок, і 5 азотистих основ, що входять до складу молекул нуклеїнових кислот. Близький склад мають білки і вуглеводи. У всіх організмів біологічна енергія запасається у вигляді багатих на енергію адинозинфосфорних кислот (АТФ, АДФ, АМФ). Спадкова інформація у них закладена у молекулі ДНК, що здатна до саморепродукції (виняток становлять лише РНК-вмісні віруси). Реалізація спадкової інформації здійснюються за участю молекул РНК, що синтезуються на матричних молекулах ДНК.

Клітинний рівень також характеризується однотипністю всіх живих організмів: клітина в них є основною елементарною біологічною одиницею. У всіх організмів тільки на клітинному рівні можливі біосинтез і реалізація спадкової інформації. Клітинний рівень у одноклітинних організмів збігається з рівнем організму (одноклітинні організми: амеба, інфузорія).

Тканинний рівень виник разом з появою багатоклітинних тварин і рослин, які мали диференційовані тканини. У багатоклітинних організмів він розвивається у період онтогенезу. Велика подібність між всіма організмами зберігається на тканинному рівні. Спільно функціонуючи, клітини різних тканин утворюють органи. Лише 4 основних типи тканин входять до складу органів всіх багатоклітинних тварин, і 5 основних тканин утворюють органи рослин.

Рівень організму (онтогенетичний). На цьому рівні спостерігається найбільша різноманітність форм життя. На Землі існує понад мільйон видів тварин та близько півмільйона видів рослин. Кожний вид складається з окремих особин. Особина – це елементарна одиниця життя. Поза особинами у природі життя не існує. На рівні організму відбуваються процеси онтогенезу, тому цей рівень ще називають онтогенетичним.

Популяційно-видовий рівень. Сукупність особин одного виду, що населяють певну територію та ізольовані від особин інших сукупностей, утворює популяцію. Між особинами у популяції відбувається вільне схрещування. Популяція – це елементарна одиниця еволюційного процесу, в ній розпочинаються процеси видоутворення. Популяція входить до складу біогеоценозів.

Біоценотичний і біосферний рівні. Біогеоценози – історично сформовані стійкі угрупування популяцій різних видів, що зв’язані між собою і з навколишньою неживою природою обміном речовин, енергії та інформації. Це елементарні системи, в яких здійснюється зумовлений життєдіяльністю організмів кругообіг речовин і енергії. Біоценози утворюють біосферу і зумовлюють всі процеси, що відбуваються в ній.

Тільки при комплексному вивченні явищ життя на всіх рівнях можна скласти цілісне уявлення про особливу (біологічну) форму існування матерії.



Сучасні методи цитологічних досліджень

У живих і мертвих біологічних об’єктах без спеціальної обробки не можна розглянути деталі мікроскопічної будови, оскільки вони прозорі і не мають видимих оптичних меж, тому перші мікроскопісти мали досить бідне уявлення про внутрішню структуру клітини і могли описати тільки клітинні оболонки у тканинах рослин.

Необхідність пізнати тонку структуру клітини спричинила розвиток мікроскопічної техніки. Для вивчення мікроскопічної будови клітин почали використовувати фіксатори, тобто розчини, які швидко вбивають тканини, але не викликають в них значних структурних змін. Із фіксованих тканин робили тонкі зрізи і фарбували різними барвниками. Були знайдені такі барвники, які вибірково фарбують окремі частини клітин. Пізніше почали застосовувати прижиттєве фарбування, завдяки чому вдалося побачити деталі будови живих клітин.

На початку ХХ ст. був розроблений спосіб культивування тканин, а потім і окремих клітин. Цей метод дозволив спостерігати розмноження клітин, їхній ріст, диференціації, вплив середовища на процеси життєдіяльності.

Останнім часом виявлені нові можливості світлового мікроскопа: метод фазового контрасту дав можливість вивчати деталі будови живої клітини. Цей метод використовується для вивчення дії хімічних речовин і фізичних факторів на живу клітину.

У цитології використовується люмінесцентна і ультрафіолетова мікроскопія, яка дозволяє побачити більш тонкі структури клітини, ніж при звичайному світловому мікроскопі.

Застосування повільного фотографування на кіноплівку дало змогу наочно уявити багато процесів життєдіяльності, зокрема, поділ клітини.

Спираючись на досягнення фізики, хімії, математики та інших точних наук, крім світлової мікроскопії, у вивченні структури та функціонування клітини застосовують новітні методи дослідження. До них належать: електронна мікроскопія, центрифугування, рентгеноструктурний аналіз, методи мічених атомів та ауторадіографії, полімеразної ланцюгової реакції та ін.



Електронна мікроскопія. Дрібні клітинні структури або окремі молекули вивчають за допомогою електронного мікроскопа, який дозволяє спостерігати об’єкти розміром 1 нм. Їх розглядають на екрані і фотографують.

Цитохімічні і цитоспектрофотометричні методи дослідження. Для визначення розташування і кількісного вмісту в клітині хімічних речовин застосовують метод цитофотометрії. Дослідження проводять у видимій і ультрафіолетовій ділянках спектра. Попередньо додають спектральні барвники – флуорохроми, які сприймаються клітинними структурами. Останні набувають яскравого забарвлення. Так визначають нуклеїнові кислоти, їх кількість, місце розташування білків, вітамінів, металів тощо.

Швидкісне центрифугування. Для виділення і вивчення часток, що входять до складу цитоплазми, за допомогою ультрацентрифуг застосовують метод швидкісного ультрацентрифугування (15-40 тис. обертів за 1 хв). Цим методом осаджують спочатку клітинні ядра, потім міто-хондрії, рибосоми, полісоми та ін.

Метод рентгеноструктурного аналізу. Використовуючи рентгенівські промені, вивчають молекулярну структуру речовин, які входять до складу клітин, розміри і просторове розміщення молекул і атомів. Цим методом була досліджена структура молекули ДНК.

Метод мічених атомів. У організм вводять ізотопи з α-, β- або γ-випромінюванням, які включаються у певні структури клітин. Так простежують місце розташування та переміщення їх у клітинах і тканинах. Цим методом досліджують біохімічні процеси як у клітині, так і в окремих її частинах.

Метод полімеразної ланцюгової реакції. Дозволяє виявити наявність або відсутність певних послідовностей ДНК.


Лекція 2 Будова клітини. Клітинна теорія. Цитологічні основи спадковості
Передача спадкової інформації здійснюється завдяки

здатності клітини до ділення і характерна для всіх живих істот.

Який об‘єкт вважають живим? За сучасними уявленнями для живого організму характерними є такі ознаки:


  1. репродукція – здатність до відтворення, самовідтворення, розмноження;

  2. використання та трансформація енергії (перетворення одного виду енергії до іншого);

  3. метаболізм (обмін речовин);

  4. чутливість, тобто сприйняття зовнішніх дій (подразнень) та подразливість – здатність реагувати на подразнення зміною свого стану (скорочення органів та окремих структур) або специфічною діяльністю (у формі різних рухів, наприклад, таксисів та тропізмів);

  5. мінливість – здатність змінювати свої ознаки.

Кожна властивість окремо одна від одної може бути характерною і для неживого об’єкта (наприклад, якщо вдарити по каменю, він розіб‘ється – характерна чутливість). Але лише разом взяті ці ознаки характеризують об’єкт в якості живого, і вся сукупність цих ознак з’являється вже на клітинному рівні. Найменшою одиницею живого є клітина.


Клітинна теорія

Будову клітини вивчає наука цитологія. Тіла всіх живих організмів складаються з клітин, які вперше спостерігав у 1665 р. англійський фізик Роберт Гук. Значний внесок у вивчення клітини внесли Мальпігі, Левенгук, Браун.

Базуючись на роботах ботаніка М. Шлейдена, німецький зоолог Т. Шванн у 1838–39 рр. сформулював гіпотезу, що клітина є структурною та функціональною основою життя, що рослинна та тваринна клітини схожі між собою (гомологічні), розвиваються за однаковим принципом – зароджуються в глибині клітин з деякої “зернистої маси” (теорія цитобластеми), а ріст тканин зумовлений утворенням нових клітин. Однак Шванн вважав, що багатоклітинний організм – це лише сума окремих клітин. Певні недоліки цих поглядів були в роботах Р. Вірхова.

У 1858 р. німецький патолог Р. Віхров завершив створення клітинної теорії. Він не був прибічником ідеї самозародження життя та сформулював висновок про те, що клітини утворюються лише у результаті ділення попередніх (материнських) клітин – «кожна клітина з клітини». Погляди Шванна на функціонування багатоклітинного організму були розширені Вірховим і отримали назву теорії «клітинної держави», згідно з якою організм є сума клітин, упорядкованих подібно до держави. Незважаючи на те, що клітини тісно пов’язані одна з одною в тканинах, залежні, вони достатньо самостійні, діють самі, хоча й отримують стимули від інших клітин (головних). Такі погляди на організм були помилкові, бо той не сприймався як єдине ціле, в якому немає головного органа або головних клітин. У дійсності клітини об’єднані в тканини та органи, у функціональні системи, взаємозв’язані одна з одною у межах органу (тканини), і в той самий час їх діяльність регулюється міжклітинними, гуморальними та нервовими факторами.

Шлейден, Шванн та Віхров є засновниками клітинної теорії, яка пізніше була розвинена іншими дослідниками.
Основні положення сучасної клітинної теорії:


  1. Клітина – основна структурна, функціональна та генетична одиниця живого. Поза клітиною життя не існує. Клітина – відкрита біологічна система, що обмінюється з навколишнім середовищем речовинами та енергією.

  2. Клітини різних організмів гомологічні (схожі за будовою та походженням).

  3. Клітина утворюється з попередньої клітини (материнської) в результаті ділення. Самозародження клітини з неживої матерії неможливе.

  4. Клітина – структурно-функціональна одиниця багатоклітинного організму, який володіє новими властивостями та ознаками, не характерними клітинам. Організм – цілісна система тканин та органів, пов’язаних між собою складними формами регуляції.


Будова клітини

Клітина – це обмежена активною (напівпроникною) мембраною впорядкована система біополімерів (білків, нуклеїнових кислот, вуглеводів, ліпідів), яка знаходиться у стані рівноваги (гомеостазу). Всі клітини, незалежно від деталей будови, мають однакові властивості: а) зберігання біологічної інформації; б) реплікація (подвоєння) спадкового матеріалу (ДНК) і передача його нащадкам; в) використання інформації для функціонування клітини; г) зберігання та перенос енергії в роботу; д) регуляція обміну речовин.



c:\documents and settings\администратор\рабочий стол\безимени-1.jpg
Рисунок 1 – Будова тваринної клітини
Складові частини клітини – плазматична мембрана, цитоплазма та ядро – виконують різні фізіологічні та біохімічні функції (рис.1).


  1. Плазматична мембрана обмежовує цитоплазму, відділяючи її від зовнішнього середовища, зберігає форму клітини. Вибірково пропускаючи іони та різні органічні молекули, вона зумовлює та регулює активний транспорт речовин; бере участь у піноцитозі та фагоцитозі; сприяє з’єднанню клітин в тканини; забезпечує утворення (у бактерій, рослин, грибів) клітинної стінки (оболонки). Мембрани відділяють одні частини клітини від інших – ділять її на окремі частини – органели (компартментація), в яких одночасно відбуваються різні хімічні реакції та фізіологічні процеси. Мембрани містять більшість ферментів (наприклад, окислювального фосфорилювання). Мембрана складається з двох мономолекулярних шарів білку та бімолекулярного шару ліпідів між ними (рис.2).


Рисунок 2 – Будова плазматичної мембрани




  1. Цитоплазма – це весь внутрішній вміст клітини за виключенням ядра. Вона містить гіалоплазму, мембранні і не мембранні компоненти.

Гіалоплазма – складна колоїдна система, яка містить у воднево-соляному середовищі біополімери: білки, нуклеїнові кислоти, полісахариди, ліпіди. Вона забезпечує хімічну взаємодію клітинних структур, перенесення іонів, молекул, особливо АТФ; в гіалоплазмі відкладаються запасні продукти – глікоген, жирові краплі.

Мембранні компоненти клітини поділяють на одномембранні і двомембранні. До одномембранних органел належать:

  • ендоплазматичний ретикулум – система каналів, об’єднаних в єдине ціле із зовнішньою мембраною ядерної оболонки та зовнішньою клітинною мембраною, що забезпечує транспорт речовин. Гранулярний ЕПР (грЕПР) несе рибосоми, бере участь у синтезі білків і глікопротеїдів, здійснює їх транспорт в інші частини клітини; агранулярний ЕПР (або гладкий) – місце синтезу й транспорту ліпідів і полісахаридів, стероїдів, виконує детоксикаційну функцію.

  • апарат Гольджі – органоїд, що складається з купки плоских цистерн, від країв яких відходять трубочки, що відділяють дрібні пухирці; здійснює дозрівання, накопичення й екзоцитоз (секрецію) синтезованих макромолекул, утворення лізосом, синтез полісахаридів, бере участь у формуванні плазматичної мембрани.

  • лізосоми – округлі органели, які здійснюють перетравлення їжі, що потрапила в тваринну клітину при фагоцитозі, розщеплення білків, нуклеїнових кислот, полісахаридів і ліпідів, накопичення неперетравлених продуктів (відкладень), виконують захисну функцію. Їх кількість залежить від життєдіяльності та фізіологічного стану клітини.

  • пероксисоми – їх функція – метаболізм перекису водню, перетворення жирів у вуглеводи.

  • вакуолі – у рослин – крупні порожнини, які заповнені клітинним соком, слугують для підтримання тургорного тиску клітини, відкладення запасаючих речовин; у тварин є травні та скоротливі вакуолі, зазвичай дрібні.


Подвійну мембрану мають:

  • мітохондрії – на складках їх внутрішньої мембрани (кристах) знаходяться ферменти, які в процесі окислення органічних речовин (глюкози, жирних кислот, амінокислот) синтезують молекули АТФ, багаті на енергію.

  • пластиди – органоїди рослинних клітин, серед яких виділяють: лейкопласти – округлі безбарвні органоїди, в яких накопичується крохмаль, є попередниками хлоропластів і хромопластів; хлоропласти – чечевицеподібні зелені органоїди, які утворюються на світлі з лейкопластів, їх внутрішня мембрана утворює систему двошарових пластин – ламелл, в яких знаходиться пігмент хлорофіл, де й здійснюється фотосинтез (синтез цукрів і виділення кисню); різноманітної форми жовті, помаранчеві та червоні хромопласти, які утворюються з хлоропластів і рідше з лейкопластів, у яких накопичуються каротиноїди.

Мітохондрії та хлоропласти є напівавтономні органоїди, оскільки здатні розмножуватися. Вони мають свою специфічну ДНК, що забезпечує цитологічне успадкування, РНК і рибосоми, в них відбувається синтез власного білку, причому цей процес дещо відрізняється від цитоплазматичного. Ряд ознак організмів, а також деякі хвороби людини пов’язані зі змінами генів, що знаходяться в мітохондріальній ДНК.
До немембранних компонентів належать:

  • рибосоми – округлої або грибоподібної форми, що складаються з двох субодиниць (великої та малої). Субодиниці утворюються з рРНК і білку в ядрі, через пори в ядерній оболонці виходять в цитоплазму, де об’єднуються в рибосоми. Знаходяться в цитоплазмі, а також у мітохондріях і хлоропластах, здійснюють синтез білку на молекулі мРНК (на ній вони можуть утворювати ланцюжки – полірибосоми).

  • центріолі – особливі циліндричні структури у всіх тваринних і деяких рослинних клітин, які складаються з мікротрубочок. Вони беруть участь в утворенні ниток веретена поділу клітини, є також базальним тілом війок та джгутиків.

  • мікротрубочки – беруть участь у розходженні хромосом до полюсів клітини, формуванні внутрішньоклітинного скелету (наприклад, підтримують форму еритроцита);

  • міофібрили здійснюють переміщення органоїдів стосовно подразників (світла, тепла, хімічної речовини), скорочення клітини, що є здатністю її до руху;

  • мікрофібрили і мікрофіламенти – забезпечують кар-кас і рух цитоплазми.




  1. Ядро

Ядро було відкрите шотландським ботаніком Р. Брауном у 1833 р. Воно регулює всі життєві процеси в клітині, у ньому синтезуються ДНК і РНК. У еукаріотичних клітинах генетичний матеріал зосереджений у ядрі (лат. nucleus – ядро). При штучному видаленні ядра клітина невдовзі гине від відсутності синтезу РНК і білків. Еритроцити ссавців не мають ядер, тому термін їх життя недовгий (кілька місяців).

Ядро має округлу форму, але може бути й іншим: паличкоподібним, серпоподібним, лопатевим. Форма ядра залежить від форми самої клітини і від функцій, які вони виконують. Наприклад, сегментоядерні лейкоцити мають багатолопатеві ядра. Звичайно у клітинах є одне ядро, рідше – кілька. Розміри ядра здебільшого залежать від розміру клітини і коливаються від 2 до 600 мкм. Здебільшого об’єм ядра займає біля 10-15% об’єму клітини. Ядро складається з декількох компонентів, що виконують різні функції: ядерної оболонки, каріоплазми, хроматину, ядерця.



Ядерна оболонка. Ядро відокремлене від цитоплазми подвійною ядерною мембраною, причому зовнішня мембрана переходить у мембрани ЕПР. Обидві мембрани пронизані численними порами, які можуть розширюватися, звужуватися або навіть закриватися.

Основні функції ядерної оболонки:



  1. створення компартмента клітини, де сконцентрований генетичний матеріал і умови його збереження і подвоєння;

  2. відокремлення від цитоплазми;

  3. підтримання форми та об’єму ядра або їх змін;

  4. регуляція потоків речовин всередину і назовні ядра.


Каріоплазма. Речовина, що наповнює простір ядра, ядерний сік, називається каріоплазмою, або каріолімфою. Це колоїдний розчин нуклеїнових кислот, білків, вуглеводів, мінеральних солей і має кислу реакцію, бере участь в транспорті речовин і ядерних структур, а при поділі клітини змішується з цитоплазмою.

Ядерця – непостійні структури: вони зникають на початку поділу клітини і знову з’являються в кінці його. Утворення їх пов’язане з хромосомами, які мають ділянку з ядерцевим організатором. Ядерця містять білки і РНК. Основні функції ядерець: 1) синтез рибосомальної РНК; 2) утворення субодиниць рибосом; 3) синтез ядерних білків (гістонів).

Найважливіша структура ядра – хроматин, що знаходиться в каріоплазмі. Це ниткоподібний комплекс ДНК та білків, які виділяються в інтерфазному ядрі барвниками, специфічними для ДНК. Під час поділу клітини хроматин зменшується в розмірах за рахунок спіралізації, утворює хромосоми, які добре помітні під час мітозу.

Функції хроматину:


  1. збереження генетичної спадкової інформації у вигляді чіткої послідовності нуклеотидів ДНК, стабілізованої білками і спеціальним упакуванням;

  2. передача спадкової інформації від батьків до нащадків за допомогою формування хромосом;

  3. забезпечення росту клітин, підтримка їх будови та функцій шляхом керування синтезом структурних білків;

  4. контроль метаболізму шляхом регуляції утворення необхідних ферментів;

  5. формування ядерець, де утворюються рибосоми.

Типи хроматину. Залежно від ступеня конденсації (спіралізації) хроматин поділяють на гетерохроматин і еухроматин.

Гетерохроматин – дуже ущільнений і генетично неактивний. До 90% хроматину знаходиться саме в такій формі. На електронно-мікроскопічних фотографіях гетерохроматин виглядає як сильно забарвлені темні ділянки ядра.

Еухроматин – мало конденсований, деспіралізований. Під електронним мікроскопом він виявляється у вигляді світлих ділянок ядра. Із цих ділянок хроматину зчитується інформація і утворюється РНК.

Статевий хроматин – генетично інактивована Х-хромосома, яка знаходиться в гетерохроматиновому стані і міститься в ядрах клітин жіночої статі багатьох тварин і у людини.



Поділіться з Вашими друзьями:
  1   2   3   4   5   6   7   8


База даних захищена авторським правом ©divovo.in.ua 2017
звернутися до адміністрації

войти | регистрация
    Головна сторінка


загрузить материал