Особенности строения клеток прокариот и эукариот
Химическая организация клетки:
80% - вода.
1-2% - липиды
1-2% - неорганические вещества.
1-2% - нуклеиновые кислоты.
1-1,5% - низкомолекулярные вещества.
1-2% - углеводы.
10-12% - белки.
Вода – обязательный компонент клетки. В ней растворены многие вещества, в т.ч. органические (гидрофильные – углеводы и гидрофобные – белки). Вода необходима для работы ферментов.
Функции воды: 1.Служит для протекания реакций. 2.Участвует в химических реакциях 3.Регулирует обмен веществ 4.Участвует в терморегуляции 5.Смачивание поступающей пищи.
Биологическая роль воды определяется особенностью ее молекулярной структуры.
Осмос – проникновение молекул растворителя через полупроницаемую мембрану из раствора с меньшей концентрацией в раствор с большей концентрацией. Давление воды, с которой она давит на мембрану – осмотическое давление. Растворы, имеющие одинаковое осмотическое давление называются изотоническими.
Растворы: 1.Гипертонические – вызывают сморщивание клеток 2.Гипотонические – вызывают разрыв клеток
Тургор – давление, с которым вода давит изнутри на оболочку.
Соли:
К неорганическим веществам кроме воды относятся и соли. Они находятся в диссоциироранном состоянии: Na+, K+, Ca2+, Mg2+ - катионы и HPO42-, H2PO4-, HCO3- - анионы. От концентрации солей зависит осмотическое давление и ее буферные свойства, т.е. поддерживать реакцию на слабощелочном или нейтральном уровне РН.
РН – отрицательный логарифм концентрации водородных ионов.
РН = 7 – среда нейтральная.
РН = (7;14) – щелочная среда.
РН = (1;7) – кислая среда.
В некоторых клетках находятся нерастворимые минеральные соли (костные клетки) за счет присутствия Ca3PO4, CaCO3.
3.Органические вещества клетки: липиды, АТФ, биополимеры (углеводы, белки, нуклеиновые кислоты) и их роль в клетке.
Липиды
Липиды – сложные эфиры высокомолекулярных жирных кислот и трехатомного спирта глицерина. Липиды содержатся во всех клетках животных и растений. Они входят в состав многих клеточных структур. Витамины А, D, E, К – являются жирорастворимыми.
Функции жиров: 1.Энергетическая – 1г. жира – 9,2 ккал. 2.Строительная – входит в состав всех мембран. 3.Некоторые липиды являются предшественниками гормонов – регулируют обмен веществ. 4.Защитная. 5.Терморегуляторная.
Аденозинтрифосфорная кислота (АТФ)
АТФ обеспечивает клетку энергией. Любое проявление жизнедеятельности нуждается в затрате энергии. Энергетический обмен связан с пластическим. Все реакции пластического обмена нуждаются в затрате энергии. Для осуществления реакций энергетического обмена необходим постоянный синтез ферментов, т.к. продолжительность жизни ферментов невелика. Через пластический и энергетический обмен осуществляется связь клетки с внешней средой. Живая клетка представляет собой открытую систему, т.к. между клеткой и внешней средой постоянно происходит обмен веществ и энергией.
Клетка – высокоорганизованная структура, в которой экономно расходуется материалы и энергия и процессы идут с высоким КПД. КПД митохондрий - 45-60%, хлоропластов – 25%.
Использование энергии АТФ: 1.Ассимиляция. 2.Транспорт веществ. 3.Деление клетки и ее органоидов. 4.На процессы жизнедеятельности.
Углеводы
Углеводы – органические вещества с общей формулой (CH2O)n. В живой клетке - 1-2%, в печени и мышцах – до 5%. В растительной клетке до 90% (картофель, семена).
Углеводы: 1.Простые – моносахариды – определяются по числу атомов углерода: триозы, тетрозы, пентозы, гексозы. Наиболее важны: пентозы C5H10O5 и гексозы C6H12O6. Из петоз выделяют рибозы и дезоксирибозы (рибозы входят в состав РНК, АТФ; дезоксирибозы - ДНК). Из гексоз выделяют глюкозу, фруктозу, галактозу. 2.Сложные – дисахариды, полисахариды.
Дисахариды – сахароза (глюкоза + фруктоза), лактоза (глюкоза + галактоза).
Подисахариды – состоят из множества молекул моносахаридов: целлюлоза (полимер из 150-200 молекул глюкозы), крахмал.
Функции углеводов: 1.Энергетическая – окисление в митохондриях мышц. 2.Строительная – целлюлоза в клеточной стенки растений, хитин в скелете членистоногих.
Белки
Белки входят в состав всех организмов. По химической природе – белки – полимеры, мономеры которых – аминокислоты. Аминокислота – органическая кислота.
Состав аминокислоты: 1.Аминогруппа – NH2 2.Карбоксильная группа – СООН
Аминогруппа в цепи белка соединена пептидной связью (CO-NH), образована карбоксильной группой и группой другой аминокислоты.
Живыми организмами используется только 20 аминокислот, хотя существует их значительно больше: глицин, аланин, валин, лейцин, изолейцин, серин, треонин, аспарагиновая кислота, глутаминовая кислота, аспарагин, глутамин, лизин, аргинин, цистеин, метионин, фенилаланин, тирозин, триптофан, гистидин, пролин.
Различают 4структуры белка:
Первичная структура - аминокислотная цепь, связанная между собой пептидными связями.
Вторичная структура - белковая нить закручена в спираль и соединение участков цепи происходит за счет водородных связей (Н-Н).
Третичная структура – сворачивание вторичной структуры в клубок. Эта структура специфическая для каждой молекулы белка. Сворачивание происходит за счет дисульфидных мостиков (-S-S-), и сульфгидрильных мостиков (-S-H-).
Четвертичная структура – имеется не у всех белков – объединение нескольких структур (субъединиц). Например: гемоглобин.
По своему составу белки бывают: 1.Простые – состоят только из аминокислот 2.Сложные – содержат нуклеиновые кислоты (нуклеопротеиды), жиры (липопротеиды), углеводы (гликопротеиды), металлы (металлопротеиды).
Функции белков: 1.Строительная (мембраны, ядро). 2.Транспортная (перенос О2 гемоглобином). 3.Ферментативная (ускорение биохимических реакций). 4.Двигательная (сократительная). 5.Защитная (гаммаглобулины). 6.Энергетическая (1г. – 4,2 ккал). 7.Сигнальная
Особенности строения клеток прокариот и эукариот.
По особенностям организации выделяют клетки прокариотического и эукариотического типов. К царству Прокариот относят царство Бактерий, к царству эукариот – все остальные царства: Грибы, Растения, Животные.
Эволюционно прокариоты более ранние, чем эукариоты, они возникли в Архейскую эру (около 3*109лет назад). Первые эукариоты появились около 2*109лет назад, возможно от прокариот.
Прокариоты – доядерные – не имеют морфологически обособленного ядра, т.к. ядерный материал не отграничен от цитоплазмы ядерной мембраной.
Эукариоты – ядерные – генетический материал окружен ядерной оболочкой.
Типичной прокариотической клеткой является бактериальные клетка: снаружи окружена клеточной стенкой особого химического состава, под клеточной стенкой – плазматическая мембрана, окружающая цитоплазму, в которой находится нуклеотид – аналог ядра.
Сравнительная характеристика эукариот и прокариот: Признак Прокариоты Эукариоты
1. Величина клетки От 0,5 до 5 мкм До 40 мкм
Оболочка клетки Есть, отличная по химическому строению от эукариот. В стенке – пептидогликан. Есть, различны у растений и животных, нет пептидогликана
Плазматическая мембрана Есть Есть
Мезосомы Есть Есть
Цитоплазма Есть, движение отсутствует Есть, движение есть
Мембранные органеллы-ЭПС, аппарат Гольджи, хлоропласты, митохондрии, лизосомы, пероксисомы, вакуоли. Нет Есть
Ядерная мембрана, наличие ядра Нет Есть
Организация генетического материала 1 молекула ДНК, кольцевая, находится в нуклеиде, не окружена ядерной мембраной; истинного ядра и хромосом нет Линейная ДНК, связанная белками – гистонами и РНК, образуют хромосомы, находящиеся в ядре.
Внехромасомные факторы наследственности (цитоплазматические) Есть Есть
Рибосомы в цитоплазме 70 S 80 S
Включения Есть Есть
Цитоскелет Нет Есть
Жгутики Простые микротрубочки отсутствуют, напоминают 1 из мкротрубочек оруженной плазматической мембраной Сложные, с микротрубочками 2*9+2, окружены плазматической мембраной
Способность к активизации движений Есть Есть
Способность к эндоцитозу Нет Есть
Размножение Бинарное деление Митоз, мейоз
Скорость размножения 1 деление в 20 минут 1 деление в несколько минут
Спорообразование Для сохранения вида – 1 спора Для размножения много спор
Дыхание Бактерии – плазматической мембраной. Цианобактерии – в цитоплазматических мембранах В митохондриях
Фотосинтез В мембранах, не имеющих специфической упаковки; хлоропластов нет В сложноустроенных хлоропластах с гранулами
Способность к фиксации Есть у некоторых Неспособны
|