Биология

Взаимосвязь строения и жизнедеятельности клеток

Все живые организмы состоят из клеток, которые весьма разнообразны по строению и функциям. Одни из них представляют одноклеточные организмы, а другие входят в состав многоклеточных организмов животных и растений (Рис. 1).

Рис. 1. Одноклеточный и многоклеточный организмы (Источник)

Клетки схожи между собой, они ограничены от окружающей среды плазматической мембраной, которая окружает живое содержимое клетки – цитоплазму и содержащиеся в ней структуры, наличие генетического материала в виде молекул ДНК является обязательным (Рис. 2).

Рис. 2. Строение клетки (Источник)

При этом у прокариот генетический материал в виде бактериальной хромосомы – кольцевой молекулы ДНК лежит в цитоплазме свободно, а у эукариот генетический материал более сложно организованный, окружен ядерной оболочкой. Клетки могут иметь простое строение, как у прокариот, так и сложное, как у эукариот (Рис. 3).

Рис. 3. Клетка прокариота и эукариота (Источник)

Прокариотические клетки лишены ядер и ограниченных мембранами органелл, к ним относят бактерии и архебактерии.

Эукариотические клетки имеют более сложное строение – в их цитоплазме содержатся ядра и другие органоиды, ядро окружено ядерной оболочкой и заполнено нуклеоплазмой, содержит хроматин, одно или несколько ядрышек.

Хроматин – это ДНК, связанная с белками. Из хроматина во время деления образуются хромосомы. Хромосомный набор клетки называется кариотипом.

В цитоплазме клеток эукариот расположен цитоскелет – сложная система, выполняющая опорную, двигательную или транспортную функцию. Важнейшими органоидами клетки является ядро, эндоплазматическая сеть, аппарат Гольджи, рибосомы, митохондрии, лизосомы и у растений еще пластиды (Рис. 4).

Рис. 4. Клетка эукариота, пластиды (хлоропласты) (Источник)

Вирусы – это группа организмов, которая не имеет клеточного строения и относится к доклеточным формам жизни. Все вирусы являются паразитами, они паразитируют на клетках животных, растений и даже на бактериях.

Бактериофаги – группа вирусов, паразитирующих на бактериях.

Вирусы содержат генетический материал в виде молекул ДНК и РНК, небольшое количество ферментов – у них нет рибосом, они не могут обеспечивать себя белком, и только попадая в клетку хозяина, используя его белоксинтезирующую систему, они могут нормально размножаться, поэтому их и называют паразитами.

Обмен веществ и энергии в клетке

Для нормальной жизнедеятельности клеток необходимо постоянство внутренней среды, которое носит название гомеостаз. Гомеостаз поддерживается реакциями обмена веществ:

- ассимиляцией (анаболизмом) – процессом синтеза органических веществ;

- диссимиляцией (катаболизмом) – процессом распада органических веществ.

Все реакции обмена веществ идут с участием белковых ферментов – биологических катализаторов, которые ускоряют все химические реакции, происходящие или протекающие в живых организмах. Без них протекание реакций невозможно, а если они и происходят, то с низкой интенсивностью, недостаточной для обмена веществ.

Каждый из ферментов имеет свою специфику, он контролирует одну реакцию или реакцию одного типа, поэтому для обеспечения процессов жизнедеятельности в клетке работает множество различных ферментов.

Энергетические затраты в клетке обеспечиваются за счет молекулы АТФ (аденозинтрифосфорной кислоты), которая образуется за счет энергии, выделяющейся при распаде органических веществ. Этот процесс многоступенчатый, при этом наиболее эффективные выделения энергии происходят при кислородном расщеплении, которое происходит в митохондриях.

Энергия в клетке необходима для процессов жизнедеятельности, таких как биосинтез веществ. Важнейшим процессом ассимиляции в клетке является биосинтез белка, который не прекращается ни на минуту. Информация о первичной структуре белка закодирована в виде последовательности триплетов нуклеотидов в молекуле ДНК.

Ген – это участок молекулы ДНК, в котором закодирована информация о структуре одного белка.

Биосинтез белка включает два этапа: транскрипцию и трансляцию.

Транскрипция – процесс синтеза иРНК, кодирующий последовательность аминокислот белка, то есть это синтез информационной иРНК по матрице ДНК.

Трансляция – процесс выхода иРНК из ядра (у эукариот) в цитоплазму, где в рибосомах происходит формирование аминокислотной цепочки белка.

Процесс транскрипции связан с образованием иРНК, а процесс трансляции связан с образованием белка на рибосомах у матрицы иРНК.

В клетке содержится множество генов, но используется лишь часть генетической информации, так как имеются механизмы, которые способны включать или отключать определенные гены, регулирующие синтез определенных белков.

Заключение

Мы обобщили и повторили материал по разделу «Цитология», рассмотрели строение клетки, обмен веществ и энергии в клетке.

 

Список литературы

1. Беляев Д.К. Общая биология. Базовый уровень. – 11 издание, стереотипное. – М.: Просвещение, 2012.
2. Пасечник В.В., Каменский А.А., Криксунов Е.А. Общая биология, 10-11 класс. – М.: Дрофа, 2005.
3. Агафонова И.Б., Захарова Е.Т., Сивоглазов В.И. Биология 10-11 класс. Общая биология. Базовый уровень. – 6-е изд., доп. – Дрофа, 2010.

 

Дополнительные рекомендованные ссылки на ресурсы сети Интернет

1. Naexamen.ru (Источник).
2. Shkolo.ru (Источник).
3. Knowledge.allbest.ru (Источник).

 

Домашнее задание

1. Каково основное различие между клетками прокариот и эукариот?
2. Какими реакциями обмена поддерживается гомеостаз?
3. За счет чего обеспечиваются энергетические затраты в клетке?