Физиология клетки. Организация потоков энергии, вещества и информации. Жизненный цикл клетки. Авторепродукция клеток

Физиология клетки.

MedBiolog

ПЛАН ЛЕКЦИИ:

1. Клетка - открытая система.
2. Организация потоков энергии, вещества и информации.
3. Жизненный цикл клетки.
4. Авторепродукция клеток.
5. Клеточная пролиферация и ее значение для медицины.

MedBiolog

Клетка - открытая саморегулируемая система.

Для нее характерны потоки веществ, энергии, информации, обеспечивающие обменные процессы.

Различают внешний и внутренний обмен. Внешний - с внешней средой. Это поступление питательных веществ в клетку и выделение продуктов метаболизма. Внутренний - осуществляется путем катаболизма и анаболизма.

Анаболизм включает реакций пластического обмена: биосинтез белков, жиров, углеводов, фотосинтез. По типу анаболизма организмы делятся на автотрофные и гетеротрофные. Катаболизм осуществляется путем реакций энергетического обмена. Это синтез АТФ за счет энергии расщепления сложных органических веществ. По типу катаболизма организмы бывают анаэробные и аэробные.

Энергетический обмен в клетке. Катаболизм.

У автотрофов в процессе фотосинтеза солнечная энергия сначала превращается в энергию молекул АТФ, НАДФН+Н+, а затем молекул органических веществ. У гетеротрофов поток энергии в клетках начинается с поступления готовых органических веществ, а затем обеспечивается процессами брожения и дыхания.

Схема энергетического обмена.

фотосинтез

С6Н12О6

АТФ НАДФН2

Энергия возбужден- ного электрона

Солнечная энергия

брожение

2ПВК+2АТФ

электронтранспортная цепь

дыхание

38АТФ 6CO2 H2O

Цикл Кребса 2АТФ 6СО2 8НАДФН2 2ФАДН2

MedBiolog

Анаэробное расщепление пировиноградной кислоты при недостатке кислорода – молочно-кислое брожение.

ПВК

мол. к-та

Поток вещества характеризуется пластическим обменом в клетке Реакции анаболизма.

• Фотосинтез:
• hν
• 6СО2 + 6Н2О ────> С6Н12О6 + 6О2
• хл.
• Хемосинтез:
• Н2S + O2  ──────> H2O + S + Q
• NH3 + O2 ──────> HNO3 + Q
• Биосинтез белков.

MedBiolog

Этапы биосинтеза белков.

• Транскрипция – процесс синтеза и-РНК в ядре с молекулы ДНК.
• Трансляция – перенос информации о структуре белка с и-РНК в цитоплазму на рибосому.
• Этапы синтеза полипептида:
• образование активированной аминокислоты – тройного комплекса из АТФ, фермента, аминокислоты;
• присоединение активированной аминокислоты к специфической т-РНК с высвобождением АМФ;
• связывание этого комплекса с рибосомами;
• включение аминокислот в полипептидную цепь с высвобождением т-РНК.

MedBiolog

Поток внутренней информации.

Внутренняя информация содержится в ДНК. В потоке внутренней информации принимает участие ядерная и цитоплазматическая ДНК, РНК, ферменты. Поток информации обеспечивает наследственную преемственность поколений.

Поток внешней информации.

Непрерывный поток информации поступает в организм, где анализируется. Химические сигналы в виде гормонов попадают в определенные клетки –мишени специфических органов, которые способны принять данный сигнал. В нервной системе информационным параметром служит число импульсов в единицу времени (частота импульсов). Количество информации в том или ином сигнале измеряют в битах.

Жизненный цикл клетки Период времени от окончания деления материнской клетки до ее собственного деления или гибели.

MedBiolog

Периоды жизненного цикла клетки.

1. Интерфаза - период подготовки клетки к делению. Включает:
2. G1 – постмитотический (синтез белков, р-РНК, и-РНК),
3. S – синтетический. Синтез ДНК.
4. G2 – премитотический. Синтез белков аппатата деления.
5. 2. Собственно деление клетки: митоз.

MedBiolog

Генетическая характеристика клетки в периоды интерфазы.

1. Постмитотический G1:
2. 2n 1 хроматида 2С.
3. Синтетический период S: 2n 2 хроматиды 4С.
4. Премитотический G2:
5. 2n 2 хроматиды 4С.

MedBiolog

Типы деления клеток.

I. Непрямое II. Прямое МИТОЗ АМИТОЗ 1. Собственно митоз А. По форме Б. По виду 2. Мейоз 3. Эндомитоз 1. Равномерный 1. Генеративный 4. Политения 2. Неравномерный 2. Реактивный 3. Фрагментация 3. Дегенеративный 4. Без деления цитоплазмы III. Простое бинарное деление характерно для прокариот.

MedBiolog

Фазы митоза:

1. Профаза.
2. Прометафаза.
3. Метафаза.
4. Анафаза.
5. Телофаза.

МИТОЗ.

MedBiolog

МИТОЗ.

MedBiolog

Значение митоза.

1. Обеспечивает преемственность хромосом в ряду клеточных поколений и равномерное распределение их в дочерних клетках.
2. Универсальный механизм воспроизведения клеточной организации эукариот.
3. Генетическая преемственность, образование идентичных с материнскими дочерних клеток.
4. Рост организма.
5. Регенерация.
6. Клеточная пролиферация.

MedBiolog

Виды митоза: Эндомитоз – деление с увеличением количества хромосом в клетке без их расхождения и последующего деления цитоплазмы. Это приводит к образованию полиплоидных клеток (3п, 4п и т.д.) Политения – воспроизведение в хромосомах хроматид, количество которых увеличивается многократно (до 1000 и более раз), без их расхождения. Образуются политенные хромосомы в слюнных железах насекомых. Мейоз – деление, при котором образуются половые клетки с гаплоидным набором хромосом.

MedBiolog

М Е Й О З.

• Мейоз 1
• Профаза 1
• лептотена
• зиготена
• пахитена
• диплотена
• диакенез
• Метафаза 1
• Анафаза 1
• Телофаза 1
• Мейоз 2
• Профаза 2
• Метафаза 2
• Анафаза 2
• Телофаза 2

MedBiolog

Значение мейоза.

1. Обеспечивает образование половых клеток с гаплоидным набором хромосом.
2. Способствует поддержанию постоянства числа хромосом.
3. Обуславливает образование новых комбинаций негомологичных хромосом. Является источником комбинативной изменчивости.
4. Образует большое количество рекомбинаций генов за счет кроссинговера.

MedBiolog

Амитоз – деление ядра простой перетяжкой, а затем и цитоплазмы без образования митотического аппарата. Хромосомы распределяются произвольно.

MedBiolog

Виды амитоза.

1. Генеративный.
2. Реактивный.
3. Дегенеративный.

MedBiolog

Деление ядра при амитозе.

1. Равномерное.
2. Неравномерное.
3. Фрагментация.

MedBiolog

Пролиферация – увеличение числа клеток путем митоза, приводящее к росту тканей.

Группы клеток по способности к пролиферации: Лабильные – обновляются быстро (эпидермис, клетки крови, слизистые). Стабильные – ограниченная способность к размножению (печень, поджелудочная жел.). Статические – не делятся или делятся только в чрезвычайных условиях (миокард, нервная ткань).

MedBiolog

Спасибо за внимание.

MedBiolog