Современная клеточная теория

1. Жизнь существует только в форме клеток.

2. в основе непрерывности жизни лежит клетка.

3. Принцип комплиментарности (связь между структурой и функцией).

Активность организма зависит от клетки, в клетке хранится, перерабатывается наследственная информация. Клетка – основная единица, через которую проходит, запасается и перерабатывается энергия, вещество. Клетка простейшего практически бессмертна. При половом размножении вечны гаметы. В клетке клеточные структуры связаны между собой, все биохимические процессы происходят в соответствующей структуре.

В настоящее время установлены 2 вида клеточной организации: прокариоты и эукариоты. Они существенно отличаются друг от друга. К прокариотическим организмам относят бактерии, СЗО и архебактерии (бактерии, выживающие в крайне тяжелых условиях). 0,5-0,3 мкм – размер клетки (см. таблицу в альбоме). Генетическая информация в одной хромосоме – двуцепочечная ДНК, кольцевой формы. Состав хромосом: нет гистоновых белков. Хромосома «голая». Распространены повсеместно. Короткая регенерация, короткое время размножения, быстрый рост, большое биохимическое разнообразие. Эукариотические клетки имеют сильно разветвленные внутриклеточные мембраны. Ядра содержат ядрышки и хромосомы (количество хромосом больше 2). В состав хромосом также входят белки-гистоны, РНК и др. эукариотические клетки способны существовать вместе с другими эукариотическими клетками и являются субъединицами многоклеточного организма. Прокариоты и эукариоты относятся к кислороду по-разному. Большинство прокариот – облигатные анаэробы, реже – факультативные анаэробы, есть и облигатные аэробы. Среди эукариот – единообразие – облигатные аэробы.

Прокариоты возникли в период, когда содержание в среде кислорода изменялось, к моменту возникновения эукариот количество его было высоким и стабильным.

Между прокариотами и эукариотами прочные эволюционные связи. У них сходные метаболические пути. У прокариот – брожение, у эукариот – гликолиз. Реакции похожи, механизм почти один и тот же. Анаэробное брожение как источник энергии возникло на ранних стадиях эволюции. С появлением кислорода появилась возможность более эффективного процесса окисления – 36 молекул АТФ из 1 молекулы глюкозы – окислительное фосфорилирование. Причем у эукариот оба процесса имеют место. Поэтому КПД – 38АТФ. Наличие обоих процессов имеет большое значение, один процесс может временно компенсировать другой.

СЗО осуществляют аэробный фотосинтез. Предполагают, что цианобактерии способствовали накоплению кислорода в первичной атмосфере (около 1,5 млрд. лет назад).

Возникновение эукариотических клеток – дискуссионный вопрос. Есть 2 основные теории. Наиболее перспективна – теория симбиоза Маргулис.

Эукариотическая клетка – сложная структура, состоящая из нескольких типов клеток, находящихся в симбиотических отношениях друг с другом. Хлорелла может включаться в протоплазму инфузории, где продолжает функционирование. Некоторые амебы не имеют митохондрий, но в протоплазме есть симбионтные бактерии, которые не синтезируют АТФ, но участвуют в превращении ядовитых веществ в молочную кислоту. Некоторые брюхоногие моллюски могут извлекать хлоропласты из других клеток и встраивать в свои клетки. Согласно гипотезе, эукариотические клетки были первоначально прокариотическими.

 

Анаэробные прокариоты Аэробные прокариоты

(клетка хозяин) (презумптивная митохондрия)

 

прокариоты с митохондриями

 

подвижные прокариотические клетки клетки цианобактерий

 

подвижная прокариотическая клетка

 

фотосинтезирующая эукариотическая

клетка

простейшая эукариотическая клетка

 

1.Митохондрии и пластиды не могут возникать заново из химических соединений, а возникают путем деления.

2.Многие клеточные органоиды имеют 2 мембраны. Наружная возникла благодаря эндоплазматической мембране клетки-хозяина.

3. Кардиолипин (липид) существует только в клеточных мембранах прокариот.

4.Митохондрии и пластиды имеют ДНК, она голая и кольцевая. Они обладают своей собственной белок синтезирующей системой из рибосом, т-РНК, РНК-полимеразы, которые соответствуют основным частям прокариот.

5.Рибосомальная РНК митохондрий и пластид имеет сходство с РНК прокариотических рибосом.

6.Митохондрии реагируют на некоторые антибиотики, направленные против бактерий.

7.Среди ныне живущих организмов встречаются случаи симбиоза между одноклеточными жгутиковыми, не имеющими пластид и клетками водорослей, которые могут служить моделями определенной ступени филогенетического процесса эндосимбиоза.

Объем эукариотических клеток в 1000 и более раз превышает прокариотические клетки, поэтому в ДНК эукариотических клеток в 1000 и более раз больше генов. Чем у прокариот. Это связано с наличием сети мембран внутри клетки. Клетки эукариот имеют разную форму и размеры. Сферические клетки в среднем имеют диаметр 10-20 мкм (эритроцит – 8мкм, яйцеклетка – 200мкм, сперматозоид 75),некоторые клетки имеют несферическую форму (например, клетки нервной системы).