Лекция 1. Уровни организации живой материи. Клетка.

ОРГАНИЗМ ЧЕЛОВЕКА
! состоит примерно из 10
15
(1 000 000 000 000 000) клеток,
!
эти клетки разделяются минимум на 210 основных
клеточных типа,
! эти клетки происходят всего от одной зиготы,
!они имеют разный срок "жизни",
! разную функцию и "историю" ,
! одномоментно вряд ли удастся встретить в одном организме
две совершенно идентичные клетки-близнецы.
Вместе всё это работает как единая
биологическая
система
(собственно
организм), да еще и непрерывно изменяется
во времени.
УРОВНИ ОРГАНИЗАЦИИ ЖИЗНИ
1. МОЛЕКУЛЯРНЫЙ УРОВЕНЬ
ОРГАНИЗАЦИИ ЖИВОЙ ПРИРОДЫ



Включает:
органические и неорганические вещества;
процессы синтеза и распада этих веществ;
выделение и поглощение энергии.
Это все химические процессы, которые происходят внутри любой живой системы.
Науки, изучающие этот уровень:
Биохимия
Молекулярная биология
Молекулярная генетика
МОЛЕКУЛЯРНЫЙ УРОВЕНЬ ЛЕГ В ОСНОВУ
ДЕЛЕНИЯ ЖИВОЙ ПРИРОДЫ НА ЦАРСТВА ПО ЗАПАСНОМУ ПИТАТЕЛЬНОМУ ВЕЩЕСТВУ
2. КЛЕТОЧНЫЙ УРОВЕНЬ
ОРГАНИЗАЦИИ ЖИВОЙ ПРИРОДЫ
Включает в себя молекулярный уровень организации.
мельчайшая неделимая биологическая система – клетка:
 свой обмен веществ и энергии
 органоиды
 жизненные процессы - зарождение, рост,
самовоспроизведение (деление)



Науки, изучающие клеточный уровень организации:
Цитология
(Генетика)
(Эмбриология)
3. ТКАНЕВЫЙ УРОВЕНЬ
ОРГАНИЗАЦИИ:
Включает в себя молекулярный и клеточный уровни.
Этот уровень можно назвать "многоклеточным" - ведь
ткань представляет собой совокупность клеток со
сходным строением и выполняющих одинаковые
функции.
4. ОРГАННЫЙ УРОВЕНЬ
ОРГАНИЗАЦИИ ЖИЗНИ
У одноклеточных организмов это органеллы - у каждой свое
строение и свои функции.
У многоклеточных организмов это органы, которые
объединены в системы и четко взаимодействуют между
собой




Эти два уровня - тканевый и органный - изучают науки:
ботаника - растения,
зоология - животные,
анатомия – человек,
физиология
5. ОРГАНИЗМЕННЫЙ УРОВЕНЬ
Включает в себя молекулярный, клеточный, тканевый уровни и
органный.
Свойства этого уровня:
 Обмен веществ
 Питание
 Гомеостаз
 Размножение
 Взаимодействие между организмами
 Взаимодействие с окружающей средой
Науки:
 Анатомия
 Генетика
 Физиология
6. ПОПУЛЯЦИОННО-ВИДОВОЙ
УРОВЕНЬ ОРГАНИЗАЦИИ ЖИЗНИ
Включает в себя молекулярный, клеточный, тканевый уровни,
органный и организменный.
Если несколько организмов схожи морфологически (проще говоря,
одинаково устроены), и имеют одинаковый генотип, то они образуют
один вид или популяцию.
Основные процессы на этом уровне:
 Взаимодействие организмов между собой (конкуренция,
размножение)
 микроэволюция (изменение организма под действием внешних
условий)
Науки, изучающие этот уровень:
 Генетика
 Эволюция
 Экология
7. БИОГЕОЦЕНОТИЧЕСКИЙ
УРОВЕНЬ ОРГАНИЗАЦИИ ЖИЗНИ



Взаимодействие организмов между собой пищевые цепи и сети
Взаимодействие организмов межу собой конкуренция и размножение
Влияние окружающей среды на организмы и,
соответственно, влияние организмов на среду их
обитания
Наука, изучающая этот уровень - Экология
8. БИОСФЕРНЫЙ УРОВЕНЬ
ОРГАНИЗАЦИИ ЖИВОЙ ПРИРОДЫ




включает:
взаимодействие живых и неживых компонентов
природы
биогеоценозы
влияние человека - "антропогенные факторы"
круговорот веществ в природе
Наука - экология
ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ КЛЕТКИ
В любой эукариотической клетке есть:





углеводы ("shugars" – сахара);
белки ("proteins" - протеины)
жиры (липиды)
нуклеиновые кислоты (ДНК, РНК)
АТФ, гормоны и витамины
СООТНОШЕНИЕ ХИМИЧЕСКИХ
ВЕЩЕСТВ В ЖИВОТНОЙ КЛЕТКЕ
БЕЛКИ
«Жизнь есть способ существования
белковых тел, существенным
моментом которого является
постоянный обмен веществ с
окружающей их внешней
природой, причем с
прекращением этого обмена
веществ прекращается и жизнь,
что приводит к разложению белка»
Ф. Энгельс
ПРИЗНАКИ ЖИВЫХ ОРГАНИЗМОВ:






клеточное строение, негомогенность строения
наличие в составе живых организмов
органических веществ
обмен веществ (это самый главный признак)
размножение, воспроизведение потомства
наследственность и изменчивость
раздражимость
Мономеры белков — аминокислоты.
Для синтеза белков используются двадцать
стандартных аминокислот: именно они
закодированы в ДНК триплетами генетического
кода
Структура аминокислоты с аминогруппой слева и
карбоксильной группой справа. R — радикал (группа атомов,
различная у разных аминокислот)
УРОВНИ УКЛАДКИ БЕЛКОВЫХ МОЛЕКУЛ
ФУНКЦИИ БЕЛКОВ








запасающая (энергетическая);
структурная;
транспортная;
защитная;
рецепторная;
сигнальная;
регуляторная (гормоны);
каталитическая (ферменты).
БЕЛКИ
ДНК: СТРУКТУРА, КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ
Типичная молекула ДНК состоит из двух спирально закрученных полинуклеотидных
цепей длиной от многих тысяч до нескольких миллионов нуклеотидов.
 Нуклеотиды из разных цепей связаны между собой водородными связями, причем
таким образом, что:
дезоксиАДЕНОЗИНмонофосфат всегда взаимодействует
с дезоксиТИМИДИНмонофосфатом
(пары А-Т),
дезоксиГУАНОЗИНмонофосфат с дезоксиЦИТИДИНмонофосфатом
(пары Г-Ц).

Таким образом, последовательность
нуклеотидов одной цепи определяет
последовательность нуклеотидов второй цепи,
то есть эти цепи комплементарны.
РЕПЛИКАЦИЯ ДНК, СИНТЕЗ БЕЛКА
ЧТО ТАКОЕ ГЕН?
Ген – вся ДНК, которая кодирует первичную последовательность конечного
продукта гена, который может быть либо белком, либо РНК.
Мута́ция (лат. mutatio — изменение) — стойкое (то есть
такое, которое может быть унаследовано потомками
данной
клетки
или
организма)
преобразование
генотипа,
происходящее
под
влиянием внешней или внутренней среды.
Спонтанные
Индуцированные
Геноти́п — совокупность генов данного
организма.
ЖИРЫ (ЛИПИДЫ)
-
производные глицерина и жирных кислот.
функции:
1) теплоизоляционная;
2) запасное питательное вещество;
3) энергетическая: при гидролизе жиров выделяется
энергия;
4) структурная: некоторые липиды служат составной
частью клеточных мембран.
УГЛЕВОДЫ
- вещества, состоящие из углерода, водорода и кислорода.
функции:
1) энергетическая: при окислении до СО2 и Н2О
высвобождается энергия; избыток энергии запасается в
клетках печени и мышц в виде гликогена;
2) строительная: входят в состав мембран;
3) структурная: входят в состав межклеточного вещества,
кожи, сухожилий, хрящей;
4) узнавание клетками др.: в составе клеточных мембран взаимодействие однотипных клеток.
КЛЕТОЧНАЯ ТЕОРИЯ
сформулировали
клеточную теорию,
основываясь на
множестве
исследований о клетке
в 1838—1839 гг.
Маттиас Шлейден
Теодор Шванн
ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ СОВРЕМЕННОЙ
КЛЕТОЧНОЙ ТЕОРИИ:
1)
Клетка — элементарная живая система, единица
строения, жизнедеятельности, размножения и
индивидуального развития организмов.
2)
Клетки всех живых организмов сходны по строению и
химическому составу.
3)
Новые клетки возникают только путем деления ранее
существовавших клеток.
4)
Клеточное строение организмов — доказательство
единства происхождения всего живого.
ТИПЫ КЛЕТОЧНОЙ ОРГАНИЗАЦИИ
Прокариотический - или
доядерный — одноклеточные
живые организмы, не
обладающие (в отличие от
эукариот) оформленным
клеточным ядром и другими
внутренними мембранными
органоидами
Эукариотический - это
истинно-ядерные организмы,
клетки которых имеют
оформленное клеточное ядро,
отделенное от цитоплазмы
ядерной оболочкой.
СТРОЕНИЕ КЛЕТКИ ЭУКАРИОТ
ФОРМА КЛЕТОК
1 - клетка крови - лимфоцит; 2 - клетка печени - гепатоцит; 3 - клетка костной
ткани - остеобласт; 4 - клетка мерцательного эпителия; 5 - бокаловидная
клетка слизистой оболочки толстой кишки; 6 - мужская половая клетка
(сперматозоид); 7 - клетка нервной ткани – нейрон
ЦИТОПЛАЗМАТИЧЕСКАЯ МЕМБРАНА
БЕЛКИ-РЕЦЕПТОРЫ
(ПРИНЦИП «КЛЮЧ-ЗАМОК»)
Клеточные рецепторы – это белковые макромолекулы.
К выпускаемому замку (рецептору) прилагается ограниченный набор ключей
(медиаторов или гормонов). Замок тем лучше, чем меньшее число
“посторонних” ключей к нему подходит.
РИБОСОМЫ
МИТОХОНДРИЯ
ЯДРО
ЖИЗНЬ КЛЕТКИ