3.Рибонуклеиновая кислота (рнк).

• Одноцепочечный полимер РНК переносит информацию о последователь­ности аминокислот в белках, о структуре белков от хро­мосом к месту их синтеза в рибосомах и участвует в синтезе белков.

• Двуцепочечные РНК — хранители генетической ин­формации у ряда вирусов; они выполняют у них фун­кцию хромосом.

Мономерами РНК, одно- и двуцепочечной, являют­ся рибонуклеотиды: адениновый, цитозиновый, урациловый вместо тиминового (в ДНК) и гуаниновый. Связь между нуклеотидами осуще­ствляется так же, как и в од­ной цепи ДНК: через угле­вод и остаток фосфорной кислоты. В отличие от ДНК, содержание которой в клетках организмов определен­ных видов постоянно, содер­жание РНК в них сильно колеблется. Оно заметно по­вышено в клетках, где про­исходит синтез белка.

Функции РНК

— транспортная РНК (т- РНК) в основном содержится в цитоплазме, ее моле­кулы самые короткие (80—100 нуклеотидов) (рис. 4). Функция состоит в переносе аминокислот в рибосомы, где осуществляется синтез белка. Из всей РНК клет­ки на долю т-РНК приходится примерно 10%;

— рибосомная РНК (р-РНК) содержится в рибо­сомах, ее молекулы относительно невелики (3000—5000 нуклеотидов), она составляет большую часть РНК, на­ходящейся в клетке, на ее долю приходится до 90%;

— информационная, или матричная, РНК (и-РНК) содержится в ядре и цитоплазме, размер этих РНК зави­сит от длины участка ДНК, на котором они синтезиро­ваны. Молекулы иРНК могут состоять из 300—30 000 нуклеотидов; иРНК переносит к рибосомам информа­цию о последовательности аминокислот в белках, кото­рые должны быть синтезированы.

4. Аденозинтрифосфориая кислота (АТФ) — особый нуклеотид, играющий наиважнейшую роль в энергетике клетки, ее молекулы обеспечивают энергией все виды клеточных функций: биосинтез, механическую работу, активный перенос веществ через мембрану и т. д. Моле­кула АТФ состоит из остатка азотистого основания аде-нина, рибозы и трех остатков фосфорной кислоты. Под действием фермента АТФазы из АТФ отщепляются остатки фосфорной кислоты: при отщеплении одной молекулы фосфорной кислоты АТФ переходит в АДФ(аденозиндифосфорную кислоту), при отщеплении двух молекул — в АМФ (аденозинмонофосфорную кислоту). Отщепление фосфорной группы сопровождается выде­лением энергии (порядка 419 кДж/моль вместо 12 кДж, выделяемых при разрыве обычных ковалентных связей). Такую связь принято обозначать значком «°°» и назы­вать макроэргической. В АТФ имеются две макроэргические связи, она наиболее энергоемка. Основ­ной синтез АТФ осуществляется в митохондриях.

5. Витамины. К конечным продуктам биосинтеза принадлежат витамины. К ним относят жизненно важные соединения, кото­рые организмы данного вида не способны синтезировать сами, а должны получать в готовом виде извне. Например, витамин С (аскорбиновая кислота) синтезируется в клетках большинства животных, а также в клетках растений и микроорганизмов. Клетки человека, человекообразных обезьян, морских свинок, некоторых видов летучих мышей утратили способность синте­зировать аскорбиновую кислоту. Поэтому она является витами­ном только для человека и перечисленных животных. Витамин РР животные не способны синтезировать, но его синтезируют все растения и многие бактерии.

Большинство известных витаминов в клетке становятся со­ставными частями ферментов и участвуют в биохимических ре­акциях. Суточная потребность человека в каждом витамине со­ставляет несколько микрограммов.

Только витамин С нужен в количестве около 100 мг в сутки. Недостаток ряда витаминов в организме человека и жи­вотных ведет к нарушению работы ферментов и является при­чиной тяжелых заболеваний — авитаминозов. Например, не­достаток витамина С является причиной тяжелого заболева­ния — цинги, при недостатке витамина D развивается рахит у детей.

Лекция № 7

Тема: Структура и функция клетки. Цитоплазма.

План

1. Прокариоты и эукариоты

2. Цитоплазма. Биологические мембраны.

3. Типы питания клеток.

4. Немембранные органоиды.

1.Эукариоты и прокариоты.

Эукариотные клетки, отличающиеся разнообразием и сложностью строения, имеют общие черты. Каждая клетка состоит из двух важнейших, неразрывно свя­занных частей — цитоплазмы и ядра, а также огра­ничивающей клетку мембраны

Клетки прокариот, к которым относятся бактерии, в отли­чие от эукариот, имеют относительно простое строение. В прокариотической клетке нет организованного ядра, в ней содер­жится только одна хромосома, которая не отделена от осталь­ной части клетки мембраной, а лежит непосредственно в цито­плазме. Однако в ней также записана вся наследственная ин­формация бактериальной клетки.

Цитоплазма прокариот по сравнению с цитоплазмой эука-риотических клеток значительно беднее по составу структур. Там находятся многочисленные более мелкие, чем в клетках эукариот, рибосомы. Функциональную роль митохондрий и хло-ропластов в клетках прокариот выполняют специальные, доволь­но просто организованные мембранные складки.

Клетки прокариот, так же как и эукариотические клетки, покрыты плазматической мембраной, поверх которой распола­гается клеточная оболочка или слизистая капсула. Несмотря на относительную простоту, прокариоты являются типичными не­зависимыми клетками. Сравнительная характеристика клеток эукариот. По строе­нию различные эукариотические клетки сходны. Но наряду со сходством между клетками организмов различных царств жи­вой природы имеются заметные отличия. Они касаются как структурных, так и биохимических особенностей.

Для растительной клетки характерно наличие различных пла­стид, крупной центральной вакуоли, которая иногда отодвига­ет ядро к периферии, а также расположенной снаружи плазматической мембраны клеточной стенки, состоящей из целлюло­зы. В клетках высших растений в клеточном центре отсутству­ет центриоль, встречающаяся только у водорослей. Резервным питательным углеводом в клетках растений является крахмал.

Сравнительная характеристика прокариот и эукариот

Признаки	Прокариоты	Эукариоты
Ядерная оболочка	Нет	Есть
ДНК	Замкнута в кольцо (условно называется бак- териальная хромосома)	Ядерная ДНК представляет собой линейную структуру и нахо­дится в хромосомах
Хромосомы	Нет	Есть
Митоз	Нет	Есть
Мейоз	Нет	Есть
Гаметы	Нет	Есть
Митохондрии	Нет	Есть
Пластиды у автотрофов	Нет	Есть
Способ поглощения пищи	Адсорбция через клеточную мембрану	Фагоцитоз и пиноцитоз
Пищеварительные вакуоли	Нет	Есть
Жгутики	Есть	Есть

В клетках представителей царства грибов клеточная стенка обычно состоит из хитина — вещества, из которого построен на­ружный скелет членистоногих, животных. Имеется центральная вакуоль, отсутствуют пластиды. Только у некоторых грибов в клеточном центре встречается центриоль. Запасным углеводом в клетках грибов является гликоген.

В клетках животных отсутствует плотная клеточная стенка, нет пластид. Нет в животной клетке и центральной вакуоли. Центриоль характерна для клеточного центра животных кле­ток. Резервным углеводом в клетках животных также являет­ся гликоген.

Прокариоты

Это все бактерии, цианобактерии, или сине-зеленые, а также архебактерии. Аналогом ядра у прокариот является структура, состоящая из ДНК, имеющая фор­му кольца и погруженная в цитоплазму. ДНК не сое­динена с гистонами, поэтому все гены, входящие в со­став хромосом прокариот, являются рабочими, т. е. с них непрерывно считывается информация. Прокариотная клетка окружена мембраной, отделяющей цитоплаз­му от клеточной стенки (у бактерий, цианей). Клеточ­ные стенки у прокариот имеют своеобразное строение, отличающееся от таковых эукариот. У многих прока­риот в состав клеточных стенок входят гликопептид и муреин. В цитоплазме мало мембран; они представ­ляют собой впячивание наружной цитоплазматической мембраны. Отсутствуют органоиды: митохондрии, хлоропласты, центриолей, аппарат Гольджи. Синтез бел­ков осуществляется рибосомами меньшего размера, чем у эукариот. Все ферменты, обеспечивающие процессы жизнедеятельности, диффузно рассеяны в ци­топлазме или прикреплены к внутренней поверхно­сти цитоплазматической мембраны.

Нуклеоид (лат. nucleus — ядро и греч. eidos — вид) — ДНК-содержащая зона клетки прокариот. Иног­да нуклеоид называют бактериальной хромосомой.

2. Цитоплазма — внутренняя клеточная среда, состав­ляющая все содержимое клетки. Жидкая фаза цито­плазмы — цитозоль представляет собой комплекс рас­творенных в воде органических и неорганических соединений. Цитозоль может быть жидким или гелеобразным (студенистым). В цитозоль погружены все клеточные органоиды или органеллы — постоянные структуры клетки, а также непостоянные клеточные об­разования — включения: запасные питательные веще­ства и продукты, подлежащие выведению. В цитоплазме имеется система нитей (филаментов), которая связывает отдельные структуры клетки между собой и с плазмати­ческой мембраной. Из трех типов филаментов (миозиновые нити, микрофиламенты, микротрубочки) два послед­них образуют комплекс, представляющий собой каркас клетки — цитоскелет. Он придает клетке форму и слу­жит местом прикрепления органоидов, в то же время это подвижная, изменяющаяся структура.

Функции цитоплазмы: объединение всех клеточ­ных структур в единый взаимодействующий комплекс; место отложения запасных веществ; среда протекания различных биохимических процессов, свойственных данной клетке.

В цитоплазме расположены органоиды, которые под­разделяются на мембранные и немембранные.

Биологические мембраны. В основе структурной ор­ганизации клетки лежит мембранный принцип строе­ния. Мембраны образуют многие структуры-органоиды, которые находятся в цитоплазме. Все биологические мем­браны имеют сходное строение: два ряда фосфолипидов, в которые погружены на разную глубину молекулы раз-личных белков, часть белков может пронизывать мемб­рану насквозь. Толщина биологической мембраны 7,5— 8 нм. Большая часть погруженных белков — фермен­ты, они определяют характер биохимических реакций. Белковые компоненты тех мембран, которые образуют различные органоиды цитоплазмы, неодинаковы. Так, в мембраны, образующие митохондрии, входят ферменты, участвующие в синтезе АТФ, и т. д.

Цитоплазматическая, или плазматическая, мем­брана, плазмалемма — важнейший органоид клет­ки, отделяет цитоплазму клетки от наружной среды или оболочки (в растительных клетках). Она образует по­верхность клетки, имеет такое же строение, как все био­логические мембраны. Благодаря многочисленным вы­ростам мембрана значительно увеличивает площадь контакта со средой, окружающей клетку.