Особенности строения клеток прокариот и эукариот

Содержание химических элементов в клетке. Вода и другие неорганические вещества, их роль в жизнедеятельности клетки.

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

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

Дата добавления: 2015-04-24