Основні критерії живого Основи цитології

Реферат на тему:

"Основні критерії живого. Основи цитології"

Основні критерії живого

Всі живі організми мають низку спільних ознак і властивостей, які роблять їх відмінними від тіл неживої природи.

1. Високоупорядоченное будову. Живі організми мають певний план будови - клітинний або Неклітинний (віруси), складаються з хімічних речовин більш високого рівня організації, ніж речовини неживої природи.

2. Обмін речовин і енергії. Для живих організмів характерна сукупність процесів дихання, харчування, виділення, за допомогою яких вони отримують із зовнішнього середовища необхідні речовини та енергію, перетворюють і накопичують їх в організмі, виділяють у навколишнє середовище продукти своєї життєдіяльності.

3. Подразливість. Організми здатні специфічно реагувати на зміни навколишнього середовища, адаптуватися і виживати в умовах, що змінюються.

4. Розмноження. Усе живе здатне до самовідтворення. Розмноження пов'язане з процесом передачі спадкової інформації і є найхарактернішою ознакою живого. Життя будь-якого організму обмежена, але за рахунок розмноження жива матерія «безсмертна».

5. Ріст і розвиток. Живі організми ростуть, збільшуються в розмірах, розвиваються, змінюються за рахунок надходження поживних речовин.

6. Рух. Організми здатні до більш-менш активного руху. Це один з яскравих ознак живого. Рух характерно як для організму, так і для клітини.

7. Саморегуляція. Одним з найбільш характерних властивостей живого є сталість внутрішнього середовища організму при зміні зовнішніх умов. Регулюється температура тіла, тиск, насиченість газами, концентрація речовин і т. д. Явище саморегуляції здійснюється не тільки на рівні всього організму і на рівні клітини. За рахунок діяльності всіх живих організмів саморегуляція властива і біосфері в цілому. Саморегуляція пов'язана з такими властивостями живого, як спадковість і мінливість.

8. Спадковість - це здатність передавати ознаки і властивості організму з покоління в покоління в процесі розмноження.

9. Мінливість - це здатність організму змінювати свої ознаки при взаємодії з середовищем.

10. Еволюція. Усе живе розвивається від простого до складного. У результаті історичного розвитку виникло все різноманіття живих організмів.

Рівні організації живого.

Для живої природи характерні різні структурно-функціональні рівні організації - від молекулярного до біосферного. Прояви життя вивчаються на кожному рівні.

На молекулярному - вивчають будову, властивості і роль біологічно значущих органічних сполук: білків, ліпідів, вуглеводів, нуклеїнових кислот, їх роль в обміні речовин, зберіганні і передачі спадкової інформації.

Клітинний - передбачає вивчення структури клітини та її органоїдів, процесів життєдіяльності, які в ній протікають.

На тканинному - розглядають характерні особливості спеціалізації клітин, що утворюють тканини.

На органному - вивчають будову і функціональні особливості органів і систем органів.

Організменний - передбачає вивчення процесів життєдіяльності цілого організму (індивідуума).

На популяційно-видовому - розглядають закони внутрішньовидових взаємовідносин, екологію та еволюцію вигляду.

На биоценотическом - вивчають закони міжвидових відносин в співтоваристві, взаємини організмів і навколишнього середовища.

Самим вищим рівнем організації життя є біосферний, на якому вивчають закономірності, характерні для всього живого, кругообіг речовин і перетворення енергії на Землі.

Основи цитології

Хімічна організація клітини

Більшість живих організмів мають клітинну будову. Клітина є структурною і функціональною одиницею живого. Для неї характерні всі ознаки і функції живих організмів: обмін речовин і енергії, зростання, розмноження, саморегуляція. Клітини відрізняються за формою, розміром, функцій, типом обміну речовин. Однак між усіма клітинами багато спільного. Вони мають однаковий хімічний склад і загальний план будови.

Хімічний склад. З усіх відомих хімічних елементів у живих організмах зустрічаються приблизно 60. Ці елементи називають біогенами. Їх можна розділити на три групи.

1. Макроелементи (1-98% усього складу): О, С, Н, N. Р, Са.

2. Мікроелементи (0,01-1%): 8, К, Иа, С1, Ме, Ре.

, Вг, Г, 2п, Си, В и др. 3. Ультрамікроелементи (менше 0,01% або слідові кількості): Мп, I, Вг, Г, 2п, Сі, В та ін

Неорганічні речовини

З неорганічних речовин найбільше значення має вода. Вміст води в клітинах коливається від 60 до 98%, що залежить від типу клітин, інтенсивності обміну речовин. Вода є універсальним розчинником; визначає обсяг і тургор клітин і тканин; середовищем, де протікають хімічні реакції; каталізатором; учасником всіх реакцій гідролізу. Вона становить внутрішнє середовище організму, структурує клітку, бере участь у терморегуляції.

Мінеральні речовини в клітинах присутні у вигляді іонів. ^- ) и инсулина (2п ²⁺ ); в состав гемоглобина крови (Ре ²⁺ ), костей (Са ²⁺ , РО4") и т. д. Вони створюють кислу або лужну реакцію середовища (Н ^+, НР0 ₄ ~, НСОд, СГ); активізують діяльність ферментів (Мп ^{2 +,} 2п ^{2 +,} Сі ^{2 +);} сприяють проведенню нервових імпульсів і збудливості клітини (Иа ^+, К ⁺ ), бере участь у згортанні крові (Са ^{2 +);} входять до складу хлорофілу (М & ^{2 +);} гормонів тироксину (I ^-) та інсуліну (2п ^{2 +);} до складу гемоглобіну крові (Ре ^{2 +),} кісток (Са ^{2 +,} РО4 ") і т. д.

Органічні речовини

Ліпіди - складні ефіри гліцерину (або інших спиртів) і вищих жирних кислот. Вони утворюють тригліцериди (жири і масла), фосфо-ліпіди, віск, стеридами (холестерин, стероїдні гормони). Залежно від типу клітин вміст ліпідів коливається від 5 до 90% (у клітинах жирової тканини). Це гідрофобні речовини з високою енергоємністю.

Функції в організмі: енергетична (1 г жиру дає 38,9 кДж); будівельна (фосфоліпіди входять до складу мембранних структур клітин); захисна; Терморегуляторная; гормональна (стероїдні гормони). Ліпіди є компонентами вітамінів Б, Е; джерелом води в клітині; запасним живильною речовиною.

Вуглеводи - цукристі або сахароподобние речовини з загальною формулою С _п (Н ₂ 0) _т. У клітинах тварин вуглеводів 1-3% (у клітинах печінки до 5%); в клітинах рослин до 90%, де вони є основним будівельним і запасним живильною речовиною. Вуглеводи поділяються на прості - моносахариди і дисахариди і складні - полісахариди.

Моносахариди (глюкоза, фруктоза, рибоза, дезоксирибоза) і дисахариди (сахароза, лактоза) - безбарвні кристалічні речовини, добре розчинні у воді, мають солодкий смак. Полісахариди (крохмаль, глікоген, целюлоза) у воді розчиняються погано або не розчиняються. Вони утворені з моносахаридів, зокрема з глюкози, і при гідролізі утворюють глюкозу.

В організмі вуглеводи виконують в основному будівельну та енергетичну функції. З целюлози складається оболонка рослинних клітин, моносахариди утворюють комплекси з зовнішньої клітинної мембраною, полісахарид хітин формує покрови членистоногих і оболонку клітин грибів.

Крохмаль і глікоген є запасним живильною речовиною і виконують поряд з глюкозою енергетичну функцію в організмі: 1 г вуглеводів дає 17,6 кДж.

Рибоза і дезоксирибоза входять до складу нуклеїнових кислот і АТФ.

Білки - полімери з великою молекулярною масою, що складаються з 20 різних амінокислот, кількість яких в одній молекулі може коливатися від 3-5 до кількох тисяч. Амінокислоти з'єднані один з одним пептидного зв'язком, тому білки часто називають пептидами. Білки кожного організму строго специфічні, що виражається у різній кількості і порядку чергування амінокислот. Вони мають складну будову і кілька рівнів організації.

Первинна структура - послідовність амінокислот у поліпептидному ланцюзі. Ця послідовність визначається спадковою програмою кожного організму.

Вторинна структура - певна компоновка поліпептидного ланцюга за рахунок водневих зв'язків, що виникають між атомами водню і кисню. Існують два типи вторинної структури.

а-Спіраль - спірально закручена поліпептидний ланцюг. Таку структуру мають всі білки-ферменти.

(З-Структура - шарувата структура, утворена з декількох паралельно розташованих поліпептидних ланцюгів, пов'язаних водневими зв'язками. Таку структуру мають фиброин шовку, кератин волосся.

Третинна структура - просторова конфігурація ос-спіралі у вигляді компактних глобул. Вона підтримується за рахунок різних взаємодій: ковалентних ді-сульфідних, іонних і водневих зв'язків, а також гідрофобних взаємодій.

Четвертинна структура - суперструктура, що утворюється при взаємодії декількох поліпептидних молекул (субодиниць). Вона характерна не для всіх білків. Наприклад, інсулін не має четвертинної структури, а білок гемоглобін складається з 4 субодиниць.

Особливість всіх структур і форма білкової молекули визначаються первинною структурою.

Білки, які містять тільки поліпептидних ланцюгів, називаються протеїнами. Складні білки крім поліпептидних ланцюгів містять також небілковий компонент і називаються протеїди. Наприклад: хромопротеїд - гемоглобін, який містить крім 4 субодиниць білка ще й гем - органічна речовина з іоном заліза; глікопротеїди складаються з білка і глюкози або іншого моносахаридах; ліпопротеїди містять додатково ліпіди.

Білки мають ряд властивостей. Денатурація - втрата білком природних властивостей і структури. Вона може відбуватися під впливом хімічних речовин (кислот, лугів, солей), високих температур, радіоактивного випромінювання. Ступінь денатурації залежить від інтенсивності фактора впливу і може бути оборотною і безповоротною. При температурі 40-50 ° С і вище багато білків денатурують необоротно. Те ж відбувається і при дії концентрованих розчинів кислот, лугів, солей важких металів. Солі легких металів, розбавлені розчини кислот викликають оборотну денатурацію, тому при знятті фактора впливу білок відновлює

Серед органічних речовин білки займають одне з перших місць по значимості і різноманітності. Так, наприклад, клітини тварин наполовину складаються з білків, а кількість їх видів в одному організмі може перевищувати 1 млн.

Дуже різноманітні функції білків. Найважливішою є ферментативна функція білків. Це біокаталізатори, які прискорюють всі хімічні реакції, що протікають в організмі. Жодна реакція в клітці не протікає без участі ферменту.

Будівельна функція полягає в тому, що білки утворюють мембранні структури клітин; енергетична - 1 г білка дає 17,6 кДж енергії; рухова - скоротливі білки входять до складу м'язових волокон, мікротрубочок, війок, джгутиків і забезпечують рух організму і клітин; транспортна - пов'язують і переносять речовини, наприклад, гемоглобін переносить кисень; захисна - білки утворюють антитіла і антигени, що захищають організм від чужорідних білків бактерій і вірусів; регуляторна - білки-гормони регулюють обмін речовин в організмі, наприклад, інсулін регулює вміст глюкози в крові та синтез глікогену.

Нуклеїнові кислоти - вперше були виділені з ядра. Зустрічаються два типи кислот: дезоксирибонуклеїнова (ДНК) і рибонуклеїнова (РНК). Це самі високомолекулярні речовини в клітці, причому маса ДНК у кілька сот разів вище маси РНК.

Це біополімери, мономерами яких є нуклеотиди. Нуклеотид складається із залишку фосфорної кислоти, вуглеводу рибози (в РНК) або дезоксирибози (в ДНК) і 4 азотистих основ: аденіну (А), гуаніну (Г), цитозину (Ц) і тиміну (Т) в ДНК або урацилу (У) в РНК. У нуклеотиді вуглевод з'єднаний з фосфорною кислотою з одного боку і азотистим підставою з іншого. Кількість нуклеотидів у ланцюгу може досягати 30 000. Азотисті основи можуть утворювати між собою водневі зв'язку попарно. Причому, між аденіном та тиміном або урацилом утворюються дві зв'язку (А = Т) або (А = У), а між цитозином і гуаніном - три (Ц = Г). Парні азотисті основи, між якими виникають водневі зв'язки, називаються комплементарними.

ДНК. Молекула ДНК складається з двох полі-нуклеотидних ланцюгів, з'єднаних один з одним водневими зв'язками, причому послідовність нуклеотидів в одного ланцюга комплементарна послідовності нуклеотидів в іншій. Молекула ДНК має структуру подвійної спіралі.

У клітинах молекули ДНК знаходяться в ядрі. Крім того, специфічні ДНК є в мітохондріях і хлоропластах. Молекули ДНК здатні до самоудвоение - реплікації. ДНК розкручуються з одного кінця, і на кожному ланцюзі синтезується нова ланцюг за принципом комплементарна ™. Таким чином, в нових двох молекулах ДНК один ланцюг залишається вихідної материнської, а друга - нової дочірньою.

ДНК у клітині виконує виключно важливу функцію - зберігання та передачу спадкової інформації. Кількість молекул ДНК і їх нуклеотидна послідовність є генетичним ознакою виду і специфічні для кожного організму. У молекулах ДНК закодована інформація про первинну структуру білка. На матриці ДНК йде синтез молекул РНК.

РНК. Молекули РНК складаються з однієї полі-нуклеотидної ланцюга, яка може мати спіральні ділянки, утворювати петлі, набувати різну конфігурацію також за рахунок водневих зв'язків. У клітці РНК знаходиться в ядрі, цитоплазмі, хлоропластах, мітохондріях, рибосомах. Існує кілька видів РНК. Транспортна тРНК переносить амінокислоти до місця синтезу білка на рибосоми. Інформаційна іРНК переносить інформацію про структуру білка від ДНК на рибосоми. Рибосом-ні рРНК будують тіло рибосоми. Вірусні РНК - самі високомолекулярні, несуть інформацію про структуру вірусів, є його генетичним апаратом.

АТФ - аденозинтрифосфат - нуклеотид, що складається з рибози, аденіну та трьох залишків фосфорної кислоти, між якими є дві макроергічні (високоенергетичні) зв'язку. Енергія простий зв'язку - приблизно 13,8 кДж / моль, а макроергічних - 30,6 кДж / моль.

Енергія в АТФ запасається в результаті розпаду і окислення органічних речовин. Клітина використовує цю енергію в різних процесах: у біосинтезі власних органічних речовин, для руху, при розподілі, для передачі нервових імпульсів і т. д. АТФ є ключовим речовиною обмінних процесів у клітині.

Вітаміни

Крім білків, жирів, вуглеводів, води і мінеральних солей, їжа повинна містити особливі органічні сполуки - вітаміни, які беруть активну участь у всіх біохімічних і фізіологічних процесах. Вітаміни роблять сильний і специфічний вплив на зростання, розвиток, обмін речовин організму, так як є ферментами або входять до їх складу. При відсутності в їжі необхідних вітамінів порушується обмін речовин і виникають захворювання - авітамінози.

Основними вітамінами є: вітаміни А, В, С, Б.

Вітамін А міститься в печінці, молоці і молочних продуктах, яєчному жовтку, ікрі, риб'ячому жирі; в рослинній їжі (морква, помідори, гарбуз, абрикоси) міститься каротин, що перетворюється в організмі на вітамін А. При нестачі вітаміну А відбувається різке погіршення зору ( особливо при зниженому освітленні).

Вітаміни групи В (В _{1 (В 2,} В _6, В _і, В ₁₂ і ін) містяться в пивних дріжджах, оболонках насіння жита, рису, бобових, а з тваринних продуктів - у нирках, печінці, яєчному жовтку. З цих вітамінів утворюються ферменти, що здійснюють багато найважливіших реакції обміну речовин. При відсутності або нестачі в їжі вітаміну В ₁ розвиваються ураження нервової системи, небезпечні для життя людини. При нестачі вітаміну В ₂ виникають хвороби шкіри і слизових оболонок. Вітамін В ₆ бере участь у перетвореннях амінокислот і в обміні вуглеводів. Вітамін В ₁₂ регулює кровотворну функцію, зростання нервової тканини.

Вітамін С міститься в плодах шипшини, чорної смородини, капусті, помідорах, моркві, картоплі та інших овочах і фруктах. Він стимулює гормональну регуляцію, процеси розвитку організму, опірність до захворювань. При його недоліку відзначається швидка стомлюваність, запалення слизових оболонок, кровоточивість ясен.

Вітаміну Про багато в риб'ячому жирі, він може утворюватися в шкірі людини під впливом ультрафіолетових променів. Вітамін Б підвищує всмоктування кальцію і фосфору з кишечника, компенсуючи таким чином виведення цих речовин з кісткової тканини. При нестачі вітаміну Б відбувається викривлення кісток кінцівок, деформація грудної клітини.