Слайд 1Лекция 1.
Клетка - элементарная биологическая система.
Кафедра биологии и экологии
К.б.н., доцент
Зубарева Е.В.
Слайд 2ПЛАН
1. Биология как наука.
2. Эукариотическая клетка. Положения клеточной теории.
3. Структуры клетки и их функции.
4. Ядро. Хроматин.
Слайд 3Термин «БИОЛОГИЯ» – (греческого bios – жизнь, logos – слово,
понятие, наука) введен независимо друг от друга в 1802 Ж.Б.Ламарком
и Гортфридом Тревиранусом.
Жан-Батист Ламарк
Слайд 4Биология – наука о жизни. Представляет
собой комплексную систему знаний,
изучающую
жизнь во всех ее проявлениях, а также свойства живого.
Слайд 5В системе медицинского образования биология играет важную роль
Гиппократ
«Каждый врач
должен понимать природу»
«Медицина взятая в плане теории
– прежде всего
общая биология»
Давыдовский И.В.
Слайд 6Предметом биологии является ЖИЗНЬ во всех ее проявлениях.
ЖИЗНЬ - есть
способ существования белковых тел, существенным моментом которого является постоянный обмен
веществ с окружающей их внешней природой, причем с прекращением этого обмена веществ прекращается и жизнь, что приводит к разложению белка. Ф. ЭНГЕЛЬС
Слайд 7Живые тела, существующие на Земле, представляют собой открытые саморегулирующиеся и
самовоспроизводящиеся системы, построенные из биополимеров – белков и нуклеиновых кислот.
М.В.
Волькенштейн
Слайд 8Свойства живых систем
Единство химического состава
Целостность и дискретность
Обмен
веществ, энергии и информации
Самовоспроизведение и самообновление
Наследственность и изменчивость
Эволюционное развитие (филогенез)
Раздражимость и движение
Клеточное строение
Индивидуальное развитие (онтогенез)
Саморегуляция
Слайд 9Уровни организации живой материи:
биосферный
биогеоценотический
популяционно-видовой
организменный
органный
тканевой
клеточный
Молекулярно-генетический
Слайд 10Уровни организации
Элементарная единица (ЭЕ) - это структура или объект
Элементарное явление
(ЭЯ) – это закономерные изменения ЭЕ в процессе сохранения и
развития Жизни
Слайд 11Уровни организации живого
1. Молекулярно-генетический:
ЭЕ элементарная единица – ген,
ЭЯ элементарное явление – конвариантная репликация, или самовоспроизведение с возникновением
некоторых изменений матрицы
Слайд 12Уровни организации живого
2.Клеточный: ЭЕ - клетка, ЭЯ – клеточный
метаболизм (потоки вещества, энергии, информации).
3.Тканевой: ЭЕ – совокупность сходных клеток,
ЭЯ- становление структуры и функционирования в едином организме.
Слайд 13Уровни организации живого
4.Органный: ЭЕ – органы, ЭЯ- становление их
структуры и функции.
5.Организменный (онтогенетический): ЭЕ – особь, ЭЯ – закономерности
изменения особи в онтогенезе (рост, дифференциация частей, интеграция).
Слайд 14Уровни организации живого
6.Популяционно-видовой: ЭЕ – популяция, ЭЯ – эволюционно-значимые
изменения генофонда популяции за счет ЭЭФ);
7.БГЦенотический: ЭЕ – БГЦ, ЭЯ-
вещественно-энергетический круговорот;
Слайд 15Уровни организации живого
8.Биосферный:
ЭЕ – живая оболочка земли, ЭЯ-
все явления жизни, активно приобретаемые живыми организмами.
Слайд 16Клетка – это обособленная, наименьшая по размерам структура, которой присуща
вся совокупность свойств жизни и которая может во внешних условиях
поддерживать эти свойства в себе самой и передавать их в ряду поколений.
Слайд 17КЛЕТОЧНАЯ ТЕОРИЯ
(1838-1839гг ботаник Матиас Шлейден, зоолог Теодор Шванн)
1. Все
организмы состоят из одинаковых структурных единиц - клеток.
2. Клетки растений
и животных сходны по строению, образуются и растут по одним и тем же законам.
Слайд 18Рудольф Вирхов 1855 (патологоанатом) внес существенные уточнения в положения клеточной
теории:
1. Клетка – структурная, функциональная, генетическая единица всех живых организмов.
2.
Клетки всех живых организмов сходны между собой по строению и химическому составу.
3. Новые клетки появляются только из ранее существовавших путем деления.
4. Клеточное строение всех ныне живущих организмов – свидетельство единства их происхождения.
Слайд 19Типы организации клеток
Прокариотический
Эукариотический
Слайд 20Строение эукариотической клетки
Ядро
Цитоплазма
Органоиды и включения
гиалоплазма (матрикс)
Клеточная оболочка у растений и
грибов
Мембрана
Слайд 21Органоиды
Общие
Специальные
Трофические
Секреторные
Пигментные
Экскреторные
Мембранные Немембранные
Двумембранные
Митохондрии
Пластиды
Одномембранные
ЭПС (ЭПР)
Комплекс
Гольджи
Лизосомы
Микротельца
Вакуоли
Рибосомы
Клеточный центр
Микротрубочки
Микрофиламетны
Включения
Реснички
Жгутики
Миофибриллы
Нейрофибриллы
Микроворсинки
Слайд 22Плазматическая мембрана (плазмалемма) от греческого – plasma - форма, lemma
– оболочка
1972г – С. С(З)ингер и Д.Николсон модель «жидкой мозаичной
мембраны»
Слайд 23Жидкостно-мозаичная модель
Интегральные белки
Полуинтегральные белки
Поверхностные белки
Липиды
Полисахариды
Слайд 24Функции мембран
Разграничительная
– в клетке обеспечивают компартментализацию
Рецепторная – обеспечивается молекулами
поверхностных и интегральных белков, имеющих полисахаридные концы.
Слайд 25Функции мембран
Транспортная – обеспечивают гомеостаз в клетке.
Различают пассивный и активный
транспорт.
Пассивный транспорт происходит без затраты энергии путем: простой диффузии, облегченной
диффузии и осмоса.
Активный транспорт происходит с затратой энергии при участии белков-переносчиков, например: калий - натриевый насос.
Слайд 26Функции мембран
Поступление в клетку крупных макромолекул – эндоцитоз: фагоцитоз и
пиноцитоз
Происходит с затратой АТФ
Слайд 27Функции мембран
Удаление из клетки – экзоцитоз – выводятся из клетки
гормоны, белки, и другие продукты обмена
Секреторные гранулы
в бокаловидных клетках
кишечника
Слайд 28Функции мембран
Катализ биохимических процессов за счет мембранных белков
Передача нервных импульсов
через синапсы
Слайд 29Функции мембран
Участие в образовании тканей за счет контактов: плотных ,
щелевых и через десмосомы
Слайд 31Функция: транспортная, синтетическая (гранулярная – синтез белков, агранулярная – синтез
липидов, стероидов, ферментов).
Слайд 33Функция лизосом – внутриклеточное переваривание, расщепление.
Функция аппарата Гольджи: модификационная, синтетическая
(синтез углеводов), секреторная (образование слизистых и воскоподобных веществ), транспортная, накопительная.
Слайд 34Рибосомы
Функция – биосинтез белка
Слайд 35Митохондрии
Функция – синтез АТФ
На 50% своя белоксинтезирующая система
Слайд 37ПЛАСТИДЫ на 50% своя белоксинтезирующая система
ХЛОРОПЛАСТЫ зеленые – фотосинтез
Лейкопласты бесцветные
– накопление крахмала.
Хромопласты красно-оранжевые – окраска плодов, листьев.
Слайд 39Клеточный центр в дробящейся яйцеклетке лошадиной аскариды
Две центриоли и лучистая
сфера вокруг них
Слайд 40Специальные органоиды
Реснички эпителиальных клеток беззубки
Слайд 411 - Капли жира в клетках печени аксолотля
2 – Ядро
клетки
3 - Мембрана
3
1
2
3
1 – Клеточная оболочка
2 – Крахмальные зерна
3 -
Цитоплазма
ТРОФИЧЕСКИЕ ВКЛЮЧЕНИЯ
Слайд 43Хромосомы –
материальные носители наследственной информации (ДНК + гистоновые и
негистоновые белки)
ФУНКЦИИ – ХРАНЕНИЕ, ПЕРЕДАЧА И РЕАЛИЗАЦИЯ НАСЛЕДСТВЕННОЙ ИНФОРМАЦИИ
Слайд 45Кариотип
Кариограмма
Совокупный набор всех хромосом, характерный для данного вида.
Графическое изображение кариотипа
Слайд 46Идиограммы человека
Идиограмма - схематическое изображение гаплоидного набора хромосом с указанием
их структурных характеристик
Слайд 472n2c
2n4c
2n4c
2n2c
= Интерфаза + митоз
Слайд 48Наследственность – свойство клеток или организмов в процессе самовоспроизведения передавать
новому поколению способность к определенному обмену веществ и к онтогенезу,
что обеспечивает формирование признаков и свойств этого типа клеток и организмов.
Наследственность – материальная и функциональная преемственность между поколениями.
Слайд 49Изменчивость - свойство живых систем приобретать изменения и существовать в
различных вариантах.
Материальным субстратом наследственности и изменчивости являются нуклеиновые кислоты
в большинстве - это ДНК.
Слайд 50ДНК – дезоксирибонуклеиновая кислота
Первичная структура – полинуклеотидная цепь, мономеры-нуклеотиды. Нуклеотид
= азотистое основание (пуриновые А,Г и пиримидиновые Ц, Т) +
сахар дезоксирибоза + остаток фосф. к-ты. Нуклеотиды соединяются фосфодиэфирными связями (сборка цепи за счет фермента ДНК-зависимой ДНК-полимеразы).
Наращивание цепи идет в направлении
5/ --------3/
Слайд 52Вторичная структура ДНК – две полинуклеотидные цепи (антипараллельны), связанные водородными
связями по принципу комплементарности (А-Т, Г-Ц) закручиваются спиралью вокруг воображаемой
оси.
Слайд 54Уровни компактизации ДНК (упаковка)
нуклеосомный
нуклеомерный
хромомерный
хромонемный
Слайд 551. НУКЛЕОСОМА – дискретная единица хроматина
4 пары
гистонов
Нуклеосомы в виде «бусин
на нити»
уплотнение ДНК в 7 раз
Слайд 56Уровени компактизации ДНК (упаковка)
нуклеосомный
нуклеомерный
хромомерный
хромонемный
Слайд 572. нуклеомерный
- упаковка нуклеосом с помощью гистоновых белков.
-Возникает структура спирального
типа – соленоид.
Она повышает компактность ДНК еще в 40
-70 раз.
Под электронным микроскопом соленоид –фибриллы хроматина.
Слайд 58Уровени компактизации ДНК (упаковка)
нуклеосомный
нуклеомерный
хромомерный
хромонемный
Слайд 593. Доменно-петлевой или хромомерный
- Связан с негистоновыми белками.
- Фибриллы
хроматина в местах связывания с негистоновыми белками образуют петли.
- Формируется
поперечная петлистая структура вдоль хромосомы.
Уплотнение ДНК в 600-700раз.
Слайд 60Уровени компактизации ДНК (упаковка)
нуклеосомный
нуклеомерный
хромомерный
хромонемный
Слайд 614. Дезактивация хроматина, образуется гетерохроматин. В митотических хромосомах ЭТО–
хромонемы. Образуются хроматиды.
5. Спирализация хроматина до образования хромосом.
Слайд 63Свойства ДНК
1. репликация
2. репарация
3.транскрипция
4. рекомбинация
5. мутация
Основная функция ДНК – хранение и передача наследственной информации.
Слайд 64Свойства ДНК. Репликация
Этапы РЕПЛИКАЦИИ:
1 - Разделение материнской цепи на
2 матричные нити (работает фермент ГЕЛИКАЗА)
2 - Дестабилизирующие белки располагаются
вдоль каждой полинуклеотидной цепи (роль: растяжение нити и доступность для комплементарных нуклеотидов)
3 – Достраивание дочерней нити ДНК у каждой материнской с участием фермента
ДНК-зависимойДНК-полимеразы.
Слайд 65В материнской ДНК цепи антипараллельны. ДНК-полимеразы способны двигаться в одном
направлении — от 3'-конца к 5'-концу, строя дочернюю цепь антипараллельно
— от 5' к 3'-концу.
Одна ДНК-полимераза передвигается в направлении 3'→5' по одной цепи ДНК непрерывно, синтезируя лидирующую цепь.
Репликация ДНК - самоудвоение
Слайд 66Другая ДНК-полимераза движется по другой цепи (5'—3') в обратную сторону
(тоже в направлении 3'→5'), синтезируя вторую дочернюю цепь фрагментами, которые
получили название фрагменты Оказаки, которые после завершения репликации сшиваются в единую цепь. Эта цепь называется отстающей.
Сшивают фрагменты Оказаки ферменты лигазы.
Репликация ДНК
Слайд 67Свойства ДНК
РЕПЛИКАЦИЯ – способность к самокопированию
Способ: ПОЛУКОНСЕРВАТИВНЫЙ
Слайд 68РЕПАРАЦИЯ – коррекция нарушений соединений, возникших под влиянием реакционно-способных веществ
или УФ.
При наличии большого объема поражений включается система индуцируемых ферментов
репарации (SOS система). Иногда восстановление может идти без соблюдения принципа комплементарности, что ведет к стойким изменениям – мутациям)
- При значительном повреждении – блокада репликации ДНК.
Слайд 69Минимальное количество наследственного материала, способного изменяться и приводить к появлению
новых вариантов признака называется мутон.
Мутон – это элементарная единица мутационного
процесса.
Минимальный мутон соответствует 1 паре комплементарных нуклеотидов.
Слайд 70Перечислите уровни компактизации генетического материала
СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ