Строения клеток прокариот и эукариот

Общность химического состава. Главными особенностями химического состава клетки и многоклеточного организма являются соединения углерода – белки, жиры, углеводы, нуклеиновые кислоты. В неживой природе эти соединения не образуются. ^ 2. уровни организации живой природы как отражение структурной сложности живых систем.

Структурная сложность живых организмов отражается в уровнях организации живого.

1. Молекулярный. Живая система состоит из биологических макромолекул: нуклеиновых кислот, белков, полисахаридов. На молекулярном уровне проходит граница между живой и неживой природой.

2. Клеточный. На этом уровне проявляются свойства живого: обмен веществ и энергии, развитие, реализация и передача наследственной информации и т.д. Существование вирусов (неклеточных форм жизни) подтверждает это правило, так как они могут проявлять свойства живых систем только в клетках живых организмов.

3. Тканевый. Ткань представляет собой совокупность сходных по происхождению и строению клеток и межклеточного вещества, объединенных выполнением общей функции.

4. Органный. Органы – это структурно-функциональные объединения нескольких типов тканей. Органы объединяются в системы органов.

5. Организменный. Организм представляет собой целостную одноклеточную или многоклеточную живую систему, способную к самостоятельному существованию.

6. Популяционно-видовой. Организмы одного вида создают популяцию как надорганизменную систему. В этой системе осуществляются элементарные эволюционные преобразования.

7. Биогеоценотический. Биогеоценоз – совокупность организмов разных видов совместно с факторами среды их обитания – компонентами атмосферы, гидросферы и литосферы. Биогеоценоз включает биотические и абиотические факторы среды.

8. Биосферный. Биосфера – система высшего порядка, охватывающая все явления жизни на нашей планете. На этом уровне происходят круговорот веществ и превращение энергии, связанные с жизнедеятельностью всех живых организмов, обитающих на Земле.
^ 3. роль биологии в системе медицинского образования. Биологические основы теоретической и практической медицины.

В системе медицинского образования изучение биологии определяется тем, что биология - это теоретическая основа медицины. Поскольку человек является частью живой природы, закономерности строения и функционирования живых организмов распространяются на процессы жизнедеятельности человека в норме и патологии.

Во всех медицинских науках используются фундаментальные знания об общебиологических закономерностях развития, строения и жизнедеятельности человека.

^ Биологические основы теоретической и практической медицины

Патологическая анатомия (Морфологические науки: анатомия, гистология, клеточная биология)

^ Патологическая физиология (Физиология, биохимия, клеточная биология, молекулярная генетика)

Гигиена (Популяционная генетика, экология, физиология.)

^ Терапия и хирургия (Анатомия, физиология, генетика, биохимия)

Акушерство ( Эмбриология, цитология, анатомия, физиология, генетика)

Эпидемиология (Паразитология, микробиология, вирусология, экология, молекулярная биология)

Успехи медицины тесно связаны с биологическими исследованиями, поэтому врач должен быть осведомлен о новейших достижениях в области современной биологии. Достаточно привести несколько примеров из истории науки, чтобы показать тесную связь успехов медицины с открытиями, сделанными в области биологии.

^ Исследования Л. Пастера (1822-1895 гг.), доказавшие невозможность самопроизвольного зарождения жизни в современных условиях, открытие того факта, что гниение и брожение вызываются микроорганизмами, произвели переворот в медицине и обеспечили развитие хирургии. В практику были введены антисептика и асептика. Это открытие послужило стимулом к поискам возбудителей инфекционных болезней и разработке мер по профилактике и лечению инфекционных болезней.

^ Изучение И.И. Мечниковым процессов пищеварения у низших многоклеточных организмов способствовало формированию знаний о механизмах клеточного иммунитета.

^ Появление клеточной теории позволили глубже понять причины возникновения болезни и способствовали разработке методов ее диагностики и лечения. Разрабатывая дальше клеточную теорию, Р. Вирхов создал концепцию клеточной патологии (1858 г.). Объясняя течение патологических состояний структурно-химическими изменениями на клеточном уровне, эта концепция способствовала появлению патологической анатомии.

^ Филогенетический принцип, основанный на теории эволюции органического мира, определил возможность создания живых моделей для изучения болезней и для испытания новых лекарственных препаратов. Этот метод помогает найти правильное решение при выборе тканей для трансплантации, понять происхождение патологии, найти наиболее рациональные пути реконструкции органа и т. д.

^ Открытие модели строения молекулы ДНК Дж. Уотсоном и Ф. Криком (1953 г.) явилось ключевым этапом развития молекулярной биологии и определилоприоритетныенаправления современной медицины в поисках путей профилактики, диагностики и лечении болезней человека.

^ Завершение Международного проекта «Геном человека» (2003 г) открывает новые перспективы в области молекулярной диагностики и создании новых методов лечения наследственных болезней.

Таким образом, достижения и открытия биологических наук определяют направления современной медицины в поисках путей профилактики, диагностики и лечении болезней человека.
4. многообразие органического мира (особенности строения клеток, способы питания, роль в экосистемах организмов из разных царств). Принципы классификации организмов. Основы систематики.

Мир живых существ насчитывает более 2 млн. видов. Со времен Аристотеля господствовало традиционное разделение живого на два царства – животных и растения. В настоящее время принято подразделять мир живых существ на два надцарства: безъядерные или прокариоты (Procaryota), и ядерные, или эукариоты (Eucaryota).

Среди прокариот выделяют царства архебактерий (Archaebacteria) и собственно бактерий (Eubacteria). Эубактерии имеют типичное для прокариот строение. Архебактерии открыты относительно недавно – в 1977 году. Они являются обитателями экстремальных условий. Архебактерии отличаются от бактерий составом клеточной стенки – в ее состав входит вместо муреина псевдомуреин. У некоторых архебактерий клеточная стенка построена из белка. Другое уникальное свойство архебактерий касается состава их мембранных липидов: образуются однослойные (а не двухслойные) липидные мембраны. Существенные отличия выявлены у архебактерий в строении генома, аппаратов репликации, транскрипции и трансляции.

Эукариот чаще всего подразделяют на три царства: растений (Vegetabilia, или Plantae), животных (Animalia, или Zoa) и грибов (Mycetalia, Fungi). Животные и грибы относятся к гетеротрофным организмам, питающимся готовыми органическими веществами, но первые преимущественно питаются другими организмами или их остатками, а грибы впитывают растворенные органические вещества. Большинство же растений – автотрофы, создающие органические вещества в процессе фотосинтеза.

Доклеточные формы живого – вирусы, иногда выделяют в империю Noncellulata, противопоставляя их империи клеточных (Cellulata). Вирусы – неклеточные формы жизни, способные проникать в живые клетки и размножаться только внутри этих клеток.

На основе сравнительного изучения живых организмов из разных царств выявлены их основные особенности. Зеленые растения обладают голофитным способом питания (питание без захвата твердых пищевых частиц – посредством транспорта растворенных веществ через поверхностные структуры клетки), животным свойственен особый – анимальный или голозойный способ питания путем заглатывания пищевых частиц. Кроме того, некоторые животные обладают, подобно грибам, сапрофитным способом питания. К ним относятся некоторые паразитические и примитивные свободноживущие формы, всасывающие через покровы растворенные органические вещества. Морфологически клетки животных отличаются от таковых у растений и грибов отсутствием твердой (целлюлозной или хитиноидной) оболочки. Животным свойственны активный метаболизм, ограниченный рост тела и сложное строение у высших форм.

Автотрофные организмы (зеленые растения) являются продуцентами органического вещества, а животные – основные консументы, или потребители, органических веществ. Наряду с грибами и микроорганизмами животные могут выполнять и роль редуцентов, осуществляя минерализацию органических веществ. Автотрофы обогащают атмосферу кислородом, необходимым для дыхания большинства живых организмов, гетеротрофы выделяют в процессе дыхания углекислый газ, используемый растениями для фотосинтеза.

^ Принципы классификации живых организмов

Классификация – распределение всего множества живых организмов по определенной системе иерархически соподчиненных групп – таксонов(классы, семейства, роды, виды и т.д.). Описанием упорядоченных (классифицированных) биологических объектов и построением их систем, занимается наука систематика.

Основа естественной систематики – историческая общность, т.е. организмы, имеющие филогенетическое родство попадают в одну группу, далекие – в разные.

Основными методами систематики являются сравнительно – морфологический и палеонтологический. С середины 20 в. в систематике используется иммунологические и биохимические данные (хемосистематика или хемотаксономия). Изучение тонкого строения хромосом привело к развитию кариосистематики. Перспективным направлением является геносистематика, основанная на изучении структуры ДНК.

Вид – основная структурная единица в системе живых организмов, качественный этап их эволюции. Вследствие этого вид – основная таксономическая категория в биологической систематике.

Каждому виду присваиваетсялатинское название, состоящее из двух слов. Первое слово – существительное есть название рода, в который объединена группа близких видов, второе – обычно прилагательное – представляет собой название вида. Близкородственные роды объединяются в семейства, семейства – в отряды, отряды – в классы. Одной из высших таксономических категорий является тип. Тип объединяет родственные классы. Часто тип подразделяют на более высшие чем классы таксоны – подтипы. Все организмы, относящиеся к одному типу, характеризуются единым планом строения. Очень часто используются «промежуточные» таксоны: подтипы, подклассы, надотряды, подотряды и т.д., объединяющие в пределах данного таксона группы более низкого ранга. Например, классы в пределах типа могут быть сформированы в несколько подтипов.
^ 5: клетка – структурно- функциональная единица всего живого. Основные положения клеточной теории, её мед. значение.

Кле́тка — элементарная единица строения и жизнедеятельности всех живыхорганизмов, обладающая собственным обменом веществ, способная к самостоятельному существованию, самовоспроизведению и развитию.

Клеточная теория была сформулирована ботаником М. Шлейденом и зоологом Т. Шванном в 1838-1839 г.г. В 1858 г. Р. Вирхов обосновал принцип преемственности клеток путем деления («каждая клетка из клетки»).

Клеточная теория постулирует:

1. 
   Клетка - единица строения, жизнедеятельности, роста и развития живых организмов, вне клетки жизни нет;
2. 
   Клетки разных организмов сходны по своему строению;
3. 
   Размножение клеток происходит путем деления исходной клетки;
4. 
   Многоклеточные организмы представляют собой сложные ансамбли клеток, объединенные в целостные, интегрированные системы тканей и органов, подчиненных и связанных между собой межклеточными, гуморальными и нервными формами регуляции.

С современных позиций можно добавить еще одно положение:

1. 
   В клетке содержится вся генетическая информация о строении и функциях организма.

^ Значение клеточной теории: она дала начало в развитии науки цитологии и гистологии. Знания структуры и функций клеток разных тканей, их субструктур, и взаимодействия, протекающих в них процессов роста, развития, размножения и гибели, патологических нарушений их жизнедеятельности определяют клинические проявления болезней и имеют важнейшее значение для диагностики и лечения.
^ 6: Неклеточные формы жизни – вирусы.

Вирусы – неклеточные формы жизни, способные проникать в живые клетки и размножаться только внутри этих клеток. Подобно всем другим организмам вирусы обладают собственным генетическим аппаратом, который кодирует синтез вирусных частиц из биохимических предшественников, находящихся в клетке – хозяине; Вирусы существуют в двух формах: покоящейся, или внеклеточной (вирусные частицы, или вирионы), и репродуцирующейся, или внутриклеточной. Простые вирусы состоят из нуклеиновой кислоты (ДНК или РНК) и белковой оболочки – капсида и имеют палочковидную, нитевидную или сферическую форму. Более сложные вирусы кроме нуклеиновой кислоты и белков могут содержать липопротеидную мембрану, углеводы и неструктурные белки – ферменты.

Генетическим материалом для вирусов может являться как РНК, так и ДНК.

^ ДНК- содержажие вирусы:

-одноцепочечные линейные (парвовирусы) -одноцепочечные кольцевые (бактериофаг М13)

-двуцепочечные линейные (аденовирусы, герпес-вирус)

двуцепочечные кольцевые (папилловирусы)

РНК-содержащие:

-двучепочечные линеиные (реовирусы)

-одноцепочечные линейные: с позитивным геномом (ретровирусы); с негативным геномом (грипп, корь).

строения клеток прокариот и эукариот.

Признак	Прокариоты	Эукариоты
1.Размеры клеток	Диаметр 0,5 – 5 мкм	Диаметр примерно 40 мкм. Объем клетки в 1000-10000 раз больше, чем у прокариот.
2. Ядро	нет	есть
3.Ядерная мембрана	нет	есть
4.Генетический аппарат	Одна кольцевая хромосома в зоне нуклеоида	Хромосомы
5.Система цитоплазматических мембран	нет	есть
6.Эдоплазматический ретикулум (ЭПР)	нет	есть
7. Рибосомы	есть (70S)	есть (80S)
8.Митохондрии	нет	есть
9.Комплекс Гольджи	нет	есть
10.Лизосомы	нет	есть
11.Клеточный центр	нет	есть
12.Микротрубочки	нет	есть
13.Внутриклеточное перемещение цитоплазмы	нет	есть
14. Органоиды движения	Жгутики. Жгутиковая нить состоит из белка флагеллина.	Реснички и жгутики включают в свой состав микротрубочки, построенные из белка тубулина.
15.Наружная клеточная мембрана	есть	есть
16. Клеточная стенка	Жесткая, содержит полисахариды, основной – муреин (пептидогликан)	У растений содержит целлюлозу, у грибов – хитин, у животных отсутствует.
17. Деление	Прямое	Митоз, мейоз

^ Строение эукариотической клетки

Клетка состоит из двух основных компонентов – ядра и цитоплазмы. Цитоплазма отделена от внешней среды плазматической мембраной и содержит органеллы и включения, погруженные в клеточный матрикс (цитозоль, гиалоплазма). Клеточный матрикс включает в себя различные биополимеры: белки, нуклеиновые кислоты, полисахариды и т. д.

Органеллы – постоянные компоненты цитоплазмы. Различают мембранные и немембранные органеллы. Мембранные органеллы представлены двумя вариантами: одномембранные и двумембранные. К первым относятся эндоплазматический ретикулум, аппарат Гольджи, лизосомы, пероксисомы и другие специализированные вакуоли. К двумембранным относятся митохондрии и пластиды, а также клеточное ядро. К немембранным органеллам принадлежат рибосомы, клеточный центр животных клеток, а также элементы цитоскелета (микротрубочки и микрофиламенты).

Включения представляют собой непостоянные компоненты цитоплазмы, образующиеся в результате накопления продуктов метаболизма клеток.
^ 8: строение и функции клеточной мембраны.

Структурной основой мембран является двойной слой липидов, в который включены молекулы белка. К липидам относится большая группа органических веществ, обладающих плохой растворимостью в воде и хорошей растворимостью в органических растворителях. Состав липидов, входящих в мембраны клеток, очень разнообразен. Характерными представителями липидов, встречающихся в клеточных мембранах, являются фосфолипиды, сфингомиелины и холестерин (в растительных клетках не обнаружен). Характерной особенностью липидов мембран является разделение их молекулы на две функционально различные части: неполярные хвосты, состоящие из жирных кислот, и заряженные полярные головки.

Обязательным компонентом клеточных мембран являются белки. В среднем они составляют 50% массы мембраны.

Выявлено два типа мембранных белков. Белки первого типа, называемые периферическими белками, связаны с мембраной в основном ионными взаимодействиями. Мембранные белки второго типа называют интегральными белками. Эти протеины или погружены в толщу липидного бислоя, или пронизывают мембрану насквозь (трансмембранные белки). Интегральные белки перемещаются в плоскости мембраны.

^ Функции мембран: