2.1.1 Основные признаки живого
Живой организм – биологическая система с разной структурой упорядоченности, причем элементы организма в сумме не представляют сам организм. Только соединение их в эволюционно обусловленном порядке и соответствующие взаимодействия образуют организм как открытую систему и для нее характерно обмен вещества с окружающей средой и превращение энергии внутри системы.
Определение «живого» М. Волькенштейна: «Живые тела, существующие на Земле, представляют собой открытые саморегулирующиеся и самовоспроизводящиеся системы, состоящие из биополимеров».
Основные признаки живого:
1. Обмен с окружающей средой;
2. Сложность и высокая степень организации живой материи;
3. Разнообразие (чем разнообразнее, тем устойчивей);
4. Способность извлекать, преобразовывать и усваивать энергию Солнца или питательных веществ;
5. Способность реагировать на внешние раздражители, гомеостаз по механизму обратной связи;
6. Способность к адаптации;
7. Размножение, развитие, редупликация, наследственность и изменчивость;
8. Историческое развитие от простого к сложному.
2.1.2. Образование биосистемы
Биосистема (биологическая система) – это система, элементами которой являются живые организмы любой степени организации.
Система – это совокупность элементов объединенных взаимообратными, взаимозависимыми и облигатными связями для выполнения общей цели.
В основе любой биосистемы лежит биотическая компонента, которая представлена уровнями организации живой материи (степенями жизни). Способ образования и существования биосистемы есть обмен биотической компоненты любого уровня организации с окружающей средой веществом, энергией, информацией.
Таким образом, и биосистемы организованы иерархическим образом в соответствии с живой материей входящей в их состав.
С точки зрения системного подхода любая система (в том числе и биосистема) это реальная или мыслимая совокупность частей, целостные свойства, которых определяются обусловленным взаимодействием между частями или элементами системы, то есть, систему можно определить как совокупность объектов, объединенных некой формой регулярных взаимоотношений для выполнения заданной функции.
По типу обмена все системы условно делятся на 3 типа:
1. изолированные системы, которые не обмениваются с окружающей средой веществом, энергией, информацией.
2. замкнутые, которые обмениваются энергией, но нет массообмена.
3. открытые, которые обмениваются с окружающей средой веществом, энергией, информацией.
Динамические систем ы , ее элементы находятся в состоянии обмена ВЭЧ. Любая биосистема – открытая динамическая система.
1. Тот факт, что структуру биосистем составляют биологические объекты определенного уровня организации, являются основой того, что и сами биосистемы ранжированы по степени организации и каждая биосистема представляет собой определенный уровень организации биосферы в целом.
2. Любая биосистема является составляющей (элементом) соответствующий надсистем., а с другой стороны структуру этой системы составляют подсистемы.
Таким образом, принципом существования биосистемы является ее структурированность из подсистем и вложенность в надсистему.
3. Ни одна биосистема не существует сама по себе вне организации всех природных систем, составляющих биосистему.
Живая материя на нашей планете существует в виде биосистем-клеток, тканей, органов
Отличаются др. от др.: состав, происходящими процессами,Функции
Общее понятие о системе
Система – это совокупность компонентов находящиеся во взаимодействии и образующих единое целое.
Виды: открытые, закрытые, живые, неживые, Высокоупорядоченные, низкоупорядоченные, саморегулирующиеся, Внешняя регуляция)
Свойства : 1. Целостность; 2. Подчиненность компонентов общей цепи; 3.Взаимосвязанность. 4.Иерархичность
Принцип организации биосистем : Наиболее важным принципом организации биосистем явл. открытость биостем для поступающих из вне веществ, энергии и инф. Биосистемы построены на основе принципа высокой упорядоченности обеспечивающий эффективное использование поступающих в них энергии.
Высокая упорядоченность биосистем достигается посредством реализации в их строение принципа оптимальности конструкции. Он реализован в Х. составе тел организма.Биосистемы построены в соответствии с принципом управляемости, обеспечивающим их переход из одного состояния в другое, все биологические системы обладают очень сложным строением (принцип иерархичности)Итак в организме биосистем проявляются общие принципы создания открытых для веществ, энергии и инф. Высокоупорядоченных систем,обладающих четко выраженной структурой, способных к приспособительным изменениям,происходящим как в самой системе так и в окр. среде.
УОЗЖ
№3 Эукариотическая клетка - форма организации живой материи. Основыные структурные компоненты эукариот]клетки. Современные представления о строении и функциях биологических мембран, Принципы компартментации. Транспорт в-в через плазмолемму.
Эукариоты - домен (надцарство) живых организмов, клетки которых содержат ядра (ядерные). К ним относятся все высшие животные и растения, а также одноклеточные и многоклеточные водоросли, грибы и простейшие.Они могут быть одноклеточными и многоклеточными , но все имеют общий план строения клеток.В цитозоле любой (не только растительной) современной эукариотической клетки находятся следующие органеллы: ядро, ЭПС, аппарат Гольджи, цитоскелет, центриоль, митохондрии, лизосомы; растительная клетка наряду с этими органеллами обязательно содержит: пластиды, вакуоли.
1) Ядро - э то один из структурных компонентов HYPERLINK "http://ru.wikipedia.org/wiki/Эукариоты"эукариотической HYPERLINK "http://ru.wikipedia.org/wiki/Клетка"клетки , содержащий генетическую информацию (молекулы ДНК ), осуществляющий основные функции: хранение, передача и реализация наследственной информации с обеспечением синтеза белка . Ядро состоит из хромати́на , я́дрышка , кариопла́змы (или нуклеоплазмы ) и ядерной оболочки . (подробно в билете №4)
2) Эндоплазматический ретикулум (ЭПР) или эндоплазматическая сеть (ЭПС) - внутриклеточный органоид эукариотической клетки, представляющий собой разветвлённую систему из окружённых мембраной уплощённых полостей, пузырьков и канальцев. Мембраны ЭПС обеспечиваютактивный транспорт ряда элементов против градиента концентрации .Выделяют два вида ЭПР: гранулярный эндоплазматический ретикулум; агранулярный (гладкий) эндоплазматический ретикулум. На поверхности гранулярного эндоплазматического ретикулума находится большое количество рибосом , которые отсутствуют на поверхности агранулярного ЭПР. Гранулярный и агранулярный эндоплазматический ретикулум выполняют различные функции в клетке. При участии эндоплазматического ретикулума происходит трансляция и транспорт белков, синтез и транспорт липидов истероидов . Для ЭПС характерно также накопление продуктов синтеза. Эндоплазматический ретикулум принимает участие в том числе и в создании новой ядерной оболочки (например после митоза ). Эндоплазматический ретикулум содержит внутриклеточный запас кальция , который является, в частности, медиатором сокращения мышечной клетки .
3) Аппарат (комплекс) Гольджи - мембранная структура эукариотической клетки , представляет собой стопку плоских мембранных цистерн, несколько расширенных ближе к краям. В цистернах аппарата Гольджи созревают некоторые белки, синтезированные на мембранах гранулярного ЭПР и предназначенные для секреции или образования лизосом .В Комплексе Гольджи выделяют 3 отдела цистерн, окружённых мембранными пузырьками:Цис-отдел (ближний к ядру); Медиальный отдел; Транс-отдел (самый отдалённый от ядра). Функции: сортировка, накопление и выведение секреторных продуктов; завершение посттрансляционной модификации белков ; накопление молекул липидов и образование липопротеидов ; образование лизосом ; формирование клеточной пластинки после ; участие в формировании акросомы ; формирование сократимых вакуолейпростейших.
4) Лизосома - небольшое тельце, ограниченное от цитоплазмы одинарной мембраной. В ней находятся литические ферменты , способные расщепить все биополимеры. Основная функция - автолиз - то есть расщепление отдельных органоидов, участков цитоплазмы клетки. Лизосомы формируются из пузырьков (везикул), отделяющихся от аппарата Гольджи , и пузырьков (эндосом), в которые попадают вещества при эндоцитозе . В образовании аутолизосом (аутофагосом) принимают участие мембраны эндоплазматического ретикулума. Все белки лизосом синтезируются на «сидячих» рибосомах на внешней стороне мембран эндоплазматического ретикулума и затем проходят через его полость и через аппарат Гольджи.
5) Митохондрии - двумембранная гранулярная или нитевидная органелла толщиной около 0,5 мкм. Основная функция - окисление органических соединений и использование освобождающейся при их распаде энергии в синтезе молекул АТФ , который происходит за счёт движения электрона поэлектронно-транспортной цепи белков внутренней мембраны. М. отсутствуют лишь у бактерий, синезелёных водорослей и других прокариотов , где их функцию выполняет клеточная мембрана. М. окружено двойной мембраной: наружной - гладкой, и внутренней, - образующей впячивания,называется кристами . Дыхание (поглощение кислорода и выделениеуглекислого газа ) происходит также за счёт энзиматических систем митохондрий. Митохондрии имеют свой собственный ДНК -геном и прокариотические рибосомы , что, безусловно, указывает на симбиотическое происхождение этих органелл.
6)Вакуоль - одномембранный органоид , содержащийся в некоторых эукариотических HYPERLINK " http :// ru . wikipedia . org / wiki /Клетка" клетках и выполняющий различные функции (секреция , экскреция и хранение запасных веществ, аутофагия , автолиз и др.). Вакуоли и их содержимое рассматриваются как обособленный от цитоплазмы HYPERLINK " http :// ru . wikipedia . org / wiki /Компартмент" компартмент . Различают пищеварительные и сократительные (пульсирующие) вакуоли, регулирующие осмотическое давление и служащие для выведения из организма продуктов распада. Вакуоли особенно хорошо заметны в клетках растений : во многих зрелых клетках растений они составляют более половины объёма клетки. Одна из важных функций растительных вакуолей - накопление ионов и поддержание тургора (тургорного давления ). Вакуоль - это место запаса воды. Вакуоли развиваются из цистерн эндоплазматической сети.Мембрана, в которую заключена вакуоль, называется тонопласт. В вакуолях содержатся органические кислоты, углеводы, дубильные вещества, неорганические вещества (нитраты, фосфаты, хлориды и др.), белки и др.
7) Пластиды - внутриклеточные органеллы цитоплазмы автотрофных растений, содержащие пигменты и осуществляющие синтез органических веществ. У высших растений различают 3 типа П.: зелёные хлоропласты (ХП), бесцветные лейкопласты (ЛП) и различно окрашенные хромопласты (ХР). Совокупность всех типов носит название пластом или пластидом.Есть лишь в растительных клетках. Они встречаются у всех растений, за исключением некоторых бактерий, водорослей, миксомицетов и грибов. У водорослей функции пластид выполняет хроматофор. Для этих органелл характерно наличие пигмента (хлорофилл и каротиноиды), а также способность синтезировать и накапливать запасные вещества (крахмал, жиры и белки)&
Биологическая мембрана - отделяет содержимое любой клетки от внешней среды, обеспечивая её целостность, а также формируют оболочки ядер, митохондрий и пластид. Они образуют лабиринт эндр-плазматического ретикулума и уплощенных пузырьков в виде стопки, составляющих комплекс Гольджи , образуют лизосомы, крупные и мелкие вакуоли растительных и грибных клеток, пульсирующие вакуоли простейших. Все эти структуры представляют собой компартменты (отсеки), предназначенные для тех или иных специализированных процессов и циклов. Следовательно, без мембран существование клетки невозможно.Клеточная мембрана представляет собой двойной слой (бислой ) молекул класса липидов , большинство из которых представляет собой так называемые сложные липиды -фосфолипиды . Молекулы липидов имеют гидрофильную «головка») и идрофобную («хвост») часть. При образовании мембран гидрофобные участки молекул оказываются обращены внутрь, а гидрофильные - наружу.
Принцип компартментации. Высокая упорядоченность внутреннего содержимого эукариотической клетки достигается путем компартментации ее объема - подразделения на «ячейки», отличающиеся деталями химического (ферментного) состава. Компартментация способствует пространственному разделению веществ и процессов в клетке. Отдельный компартмент представлен органеллой (лизосома) или ее частью (пространство, отграниченное внутренней мембраной митохондрии).В настоящее время принята точка зрения, согласно которой мембрана составлена из бимолекулярного слоя липидов. Гидрофобные участки их молекул повернуты друг к другу, а гидрофильные -находятся на поверхности слоя. Разнообразные белковые молекулы встроены в этот слой или размещены на его поверхностях. Благодаря компартментации клеточного объема в эукариотической клетке наблюдается разделение функций между разными структурами. Одновременно различные структуры закономерно взаимодействуют друг с другом.
Трансмембранный перенос (транспорт в-в через плазмолемму)
Следует разделять способы помолекулярного (поионного) и мультимолекулярного трансмембранного переноса. В первом случае мол-лы (ионы) в-ва проходят через мембрану относительно независимо др от друга. Во втором - за один акт переноса перемещается сразу огромное число молекул. Способы помолекулярного переноса: (данные способы транспорта используются только для низкомолекулярных в-в)
Простая диффузия - самостоятельное проникновение в-в через мембрану по градиенту концентрации.Так проходят небольшие нейтральные мол-лы (Н2О, СО2, О2) и низкомолекулярные гидрофобные орг в-ва (жирные к-ты, мочевина)
Облегченная диффузия - проходит через мембрану также по градиенту концентрации, но помощью спец белка - транслоказы, которые образуют в мембране транспортные каналы. Примерами таких каналов являются ионные каналы - в частности К+ - каналы, Na+ - каналы, анионные канали и т. д.
Активный транспорт - в-ва переносятся с помощью спец транспортной сис-мы (насоса) против градиента концентрации. Для этого требуется энергия (АТФ). Пример подобных сис-м: Na+, K+ - насос (или Na+, K+ - АТФаза) .
Способы мультимолекулярного переноса:
1) Эндоцитоз - различают 2 разновидности эндоцитоза
Пиноцитоз - захват и поглощение клеткой рас-ров в-в
Фагоцитоз - перенос в клетку тв частиц
2) экзоцитоз - здесь тоже существует 2 варианта, в зависимости от растворимости выделяемых из клетки в-в:
- секреция - мультимолекулярное выделение из клетки растворенных в-в
- экскреция - выведение из клетки тв части.
Существует еще одно понятие - трансцитоз (или рекреция), это перенос в-в через клетку; здесь сочетаются эндо- и экзоцитоз