5. Физиология клетки.

Ядро имеет ядерную оболочку, кариоплазму (ядерный сок), одно или несколько ядрышек и хроматин.

Ядерная оболочка состоит из двух мембран, разделенных перинуклеарным пространством. В ней имеются поры. Их особенно много в ядрах интенсивно функционирующих клеток. Поры обеспечивают регуляцию избирательного транспорта веществ между цитоплазмой и ядром.

Наружная мембрана ядра имеет выросты в цитоплазму, с их помощью перинуклеарное пространство связано с эндоплазматическим ретикулумом. На наружной мембране находятся также рибосомы, синтезирующие специфические белки.

Кариоплазма – внутреннее содержимое ядра. Обеспечивает нормальное функционирование генетического материала. Представляет собой раствор белков, нуклеотидов, ионов, фибриллярных белков. В кариоплазме находятся ядрышки и хроматин.

Ядрышки – мелкие тельца, имеют большую плотность, чем ядро. Здесь происходит синтез РНК и образование субъединиц рибосом.

Хроматин – плотное вещество ядра. В его составе молекулы ДНК в комплексе с белками и РНК. В неделящихся (интерфазных) ядрах хроматин может равномерно заполнять объем ядра, находясь в деконденсированном состоянии - эухроматин (генетически активен). Иногда в интерфазном ядре видны глыбки хроматина, представляющие собой участки конденсированного хроматина (гетерохроматина). Это неактивные участки. Во время деления ядра происходит конденсация хроматина – образование более спирализованных (скрученных) нитей, называемых хромосомами.

Хромосома РИС! – это комплекс ДНК и белков – дезоксирибонуклеопротеидов. Строение хромосом удобнее изучать в момент их наибольшей конденсации, то есть в метафазе митотического деления. Каждая хромосома состоит из двух хроматид, соединенных центромерой (перетяжкой). Центромера делит хромосому на 2 плеча.

РИС! Хромосомы с равными плечами называют равноплечими или метацентрическими; с плечами неодинаковой длины – субметацентрическими; с одним коротким и вторым почти незаметным плечом – акроцентрическими. Некоторые хромосомы имеют вторичную перетяжку, отделяющую «спутник».

Число, размеры и форма хромосом у разных видов варьируют. РИС! Совокупность хромосом клетки у особей конкретного вида называется кариотипом. В кариотипе различают половые хромосомы (Х-хромосома и Y-хромосома) и аутосомы (все остальные). В соматических клетках (клетки тела) живых организмов присутствует диплоидный набор хромосом (2 n), половых клетках – гаплоидный (n). Расположение хромосом в клетках подчиняется определенным закономерностям.

1) Правило постоянства числа хромосом: соматические клетки организма каждого вида имеют строго определенное число хромосом. Например, у человека 46 хромосом, кошки – 38, дрозофилы – 8, лошадиной аскариды – 2, собаки и курицы – 78 и т. д.

2) Правило парности хромосом: каждая хромосома в соматических клетках с диплоидным набором имеет в паре такую же гомологичную (одинаковую) хромосому, идентичную по размерам, форме, но не одинаковую по происхождению – одну от отца, другую от матери.

3) Правило индивидуальности хромосом: каждая пара хромосом отличается от другой пары размерами и структурой.

4) Правило непрерывности хромосом. Перед делением клетки ДНК удваиваются: к каждой из двух исходных нитей достраиваются по принципу комплементарности новые нити ДНК. В результате образуются две молекулы ДНК, из которых получаются две сестринские хроматиды. После деления в дочерние клетки попадает по одной хроматиде. Т. о. хромосомы непрерывны: хромосома от хромосомы.

4. Отличие растительной клетки от животной. РИС!

Характеристика	Растения	Животные
1. Плазмалемма	+	+
2. Эндоплазматический ретикулум (ЭПР)	+	+
3. Аппарат Гольджи	+	+
4. Лизосомы	+	+
5. Микротельца	+	+
6. Рибосомы	+	+
7. Пластиды	хромопласты, хлоропласты, лейкопласты	_
8. Митохондрии	+	+
9. Клеточный центр	У некоторых низших растений	+
10. Вакуоли	Крупные, с клеточным соком	Мелкие, вакуоли: сократительные, пищеварительные, выделительные (у низших)
11. Способы питания	автотрофное	гетеротрофное
12. Синтез АТФ	В митохондриях и хлоропластах	В митохондриях
13. Расщепление АТФ	В хлоропластах и всех частях клетки, где нужна энергия	В частях клетки, где нужна энергия
14. Рост клетки	Растяжение за счет роста центральной вакуоли	За счет роста цитоплазмы.

5. Физиология клетки.

Жизнедеятельность клетки обеспечивается совокупностью взаимосвязанных, приуроченных к определенным клеточным структурам метаболических процессов. Эти процессы образуют 3 потока: информации, энергии и веществ. Эти потоки осуществляются непрерывно, обеспечивая сохранение клетки как живой системы.

Поток информации в клетке. Благодаря наличию потока информации клетка на основе многовекового эволюционного опыта предков приобретает структуру, отвечающую критериям живого, поддерживает эту структуру во времени, а также передает информацию о ней следующим поколениям. В передаче информации от материнской клетки к дочерней участвуют ядро (в частности, ДНК хромосом), а также макромолекулы, переносящие информацию из ядра в цитоплазму во время биосинтеза белка (и-РНК), цитоплазматический аппарат трансляции (рибосомы, молекулы т-РНК, ферменты активации аминокислот).

Внутриклеточный поток энергии. Поток энергии у представителей разных групп организмов обеспечивается механизмами энергоснабжения – брожением, фото- и хемосинтезом, дыханием.

Центральная роль в биоэнергетике клеток животных принадлежит дыхательному обмену. Он включает реакции расщепления глюкозы, жирных кислот, аминокислот, а также использование выделяемой при этом энергии для образования АТФ. Энергия АТФ, непосредственно в виде АТФ или в виде других соединений в разнообразных метаболических процессах преобразуется в разные виды работы – химическую (биосинтезы, например, фотосинтез, хемосинтез), осмотическую (поддержание перепадов концентрации веществ), электрическую, механическую, регуляторную.

Особое место в дыхательном обмене животной клетки принадлежит митохондриям, выполняющим функцию окислительного фосфорилирования, а также гиалоплазме, в которой происходит бескислородное расщепление глюкозы – анаэробный гликолиз. Из этих двух механизмов, обеспечивающих жизнедеятельность клетки энергией, гликолиз менее эффективен. В связи с неполным окислением, прежде всего глюкозы, в процессе гликолиза для нужд клетки извлекается не более 10% энергии. Недоокисленные продукты гликолиза поступают затем в митохондрии. Там они полностью окисляются и отдают для нужд клетки оставшуюся в их химических связях энергию.

Механизмы клеточного энергообеспечения отличаются эффективностью. Коэффициенты полезного действия фотосинтеза в хлоропластах и выделения АТФ в митохондрии достигают соответственно 25 и 45-60%. Эти коэффициенты превосходят аналогичный показатель двигателя внутреннего сгорания (17%).

Внутриклеточный поток веществ. Реакции дыхательного обмена не только поставляют энергию, но и снабжают клетку строительными белками для синтеза разнообразных молекул. Ими являются многие продукты расщепления пищевых веществ. Особая роль в этом принадлежит одному из этапов дыхательного обмена – циклу Кребса, осуществляемому в митохондриях. Через этот цикл проходят атомы углерода большинства соединений, служащих промежуточными продуктами для синтеза химических компонентов клетки. В цикле Кребса происходит выбор пути превращения того или иного соединения, а также переключение обмена клетки с одного пути на другой, например с углеводного обмена на жировой обмен. Таким образом, дыхательный обмен одновременно составляет ведущее звено потока веществ, объединяющего пути расщепления и синтеза углеводов, белков, жиров и нуклеиновых кислот.