Строение и функции клетки

из двух хроматид и имеет перетяжку – центромеру, к которой прикрепляются

нити веретена деления. После деления центромеры каждая хроматида становится

самостоятельной дочерней хромосомой.

В анафазе дочерние хромосомы расходятся к разным полюсам клетки.

В последней стадии – телофазе – хромосомы вновь раскручиваются и

приобретают вид длинных тонких нитей. Вокруг них возникает ядерная

оболочка, в ядре формируется ядрышко.

В процессе деления цитоплазмы все её органоиды равномерно

распределяются между дочерними клетками. Весь процесс митоза продолжается

обычно 1-2 часа.

В результате митоза все дочерние клетки содержат одинаковый набор

хромосом и одни и те же гены. Следовательно, митоз – это способ деления

клетки, заключающийся в точном распределении генетического материала между

дочерними клетками, обе дочерние клетки получают диплоидный набор хромосом.

Биологическое значение митоза огромно. Функционирование органов и

тканей многоклеточного организма было бы невозможно без сохранения

одинакового генетического материала в бесчисленных клеточных поколениях.

Митоз обеспечивает такие важные процессы жизнедеятельности, как

эмбриональное развитие, рост, поддержание структурной целостности тканей

при постоянной утрате клеток в процессе их функционирования (замещение

погибших эритроцитов, эпителия кишечника и пр.), восстановление органов и

тканей после повреждения.

Обмен веществ.

Основная функция клетки – обмен веществ. Из межклеточного вещества в

клетки постоянно поступают питательные вещества и кислород и выделяются

продукты распада. Так, клетки человека поглощают кислород, воду, глюкозу,

аминокислоты, минеральные соли, витамины, а выводят углекислый газ, воду,

мочевину, мочевую кислоту и т.д.

Набор веществ, свойственный клеткам человека, присущ и многим другим

клеткам живых организмов: всем животным клеткам, некоторым микроорганизмам.

У клеток зелёных растений характер веществ существенно иной: пищевые

вещества у них составляют углекислый газ и вода, а выделяется кислород. У

некоторых бактерий, обитающих на корнях бобовых растений (вика, горох,

клевер, соя), пищевым веществом служит азот атмосферы, а выводятся соли

азотной кислоты. У микроорганизма, селящегося в выгребных ямах и на

болотах, пищевым веществом служит сероводород, а выделяется сера, покрывая

поверхность воды и почвы жёлтым налётом серы.

Таким образом, у клеток разных организмов характер пищевых и

выделяемых веществ различается, но общий закон действителен для всех: пока

клетка жива, происходит непрерывное движение веществ – из внешней среды в

клетку и из клетки во внешнюю среду.

Обмен веществ выполняет две функции. Первая функция – обеспечение

клетки строительным материалом. Из веществ, поступающих в клетку, -

аминокислот, глюкозы, органических кислот, нуклеотидов – в клетке

непрерывно происходит биосинтез белков, углеводов, липидов, нуклеиновых

кислот. Биосинтез – это образование белков, жиров, углеводов и их

соединений из более простых веществ. В процессе биосинтеза образуются

вещества, свойственные определённым клеткам организма. Например, в клетках

мышц синтезируются белки, обеспечивающие их сокращение. Из белков,

углеводов, липидов, нуклеиновых кислот формируется тело клетки, её

мембраны, органоиды. Реакции биосинтеза особенно активно идут в молодых,

растущих клетках. Однако биосинтез веществ постоянно происходит в клетках,

закончивших рост и развитие, так как химический состав клетки в течение её

жизни многократно обновляется. Обнаружено, что «продолжительность жизни»

молекул белков клетки колеблется от 2-3 часов до нескольких дней. После

этого срока они разрушаются и заменяются вновь синтезированными. Таким

образом, клетка сохраняет функции и химический состав.

Совокупность реакций, способствующих построению клетки и обновлению

её состава, носит название пластического обмена (греч. «пластикос» -

лепной, скульптурный).

Вторая функция обмена веществ – обеспечение клетки энергией. Любое

проявление жизнедеятельности (движение, биосинтез веществ, генерация тепла

и др.) нуждаются в затрате энергии. Для энергообеспечения клетки

используется энергия химических реакций, которая освобождается в результате

расщепления поступающих веществ. Эта энергия преобразуется в другие виды

энергии. Совокупность реакций, обеспечивающих клетки энергией, называют

энергетическим обменом.

Пластический и энергетический обмены неразрывно связаны между собой.

С одной стороны, все реакции пластического обмена нуждаются в затрате

энергии. С другой стороны, для осуществления реакции энергетического обмена

необходим постоянный синтез ферментов, так как «продолжительность жизни»

молекул ферментов невелика.

Через пластический и энергетический обмены осуществляется связь

клетки с внешней средой. Эти процессы являются основным условием

поддержания жизни клетки, источником её роста, развития и функционирования.

Живая клетка представляет собой открытую систему, поскольку между

клеткой и окружающей средой постоянно происходит обмен веществ и энергии.

Раздражимость.

Живые клетки способны реагировать на физические и химические

изменения окружающей их среды. Это свойство клеток называется

раздражимостью или возбудимостью. При этом из состояния покоя клетка

переходит в рабочее состояние – возбуждение. При возбуждении в клетках

меняется скорость биосинтеза и распада веществ, потребление кислорода,

температура. В возбуждённом состоянии разные клетки выполняют свойственные

им функции. Железистые клетки образуют и выделяют вещества, мышечные клетки

сокращаются, в нервных клетках возникает слабый электрический сигнал –

нервный импульс, который может распространяться по клеточным мембранам.

Роль органических соединений в осуществлении функций клетки.

Главная роль в осуществлении функций клетки принадлежит органическим

соединениям. Среди них наибольшее значение имеют белки, жиры, углеводы и

нуклеиновые кислоты.

Белки.

Белки представляют собой большие молекулы, состоящие из сотен и тысяч

элементарных звеньев – аминокислот. Всего в живой клетке известно 20 видов

аминокислот. Название аминокислоты получили из-за содержания в своём

составе аминной группы NH2.

Белки в обмене веществ занимают особое место. Ф. Энгельс так оценил

эту роль белков: «Жизнь – это способ существования белковых тел,

существенным моментом которого является постоянный обмен веществ с

окружающей их внешней природой, причём с прекращением этого обмена веществ

прекращается и жизнь, что приводит к разложению белка». И на самом деле,

везде, где есть жизнь, находят белки.

Белки входят в состав цитоплазмы, гемоглобина, плазмы крови, многих

гормонов, иммунных тел, поддерживают постоянство водно-солевой среды

организма. Без белков нет роста. Ферменты, обязательно участвующие во всех

этапах обмена веществ, имеют белковую природу.

Углеводы.

Углеводы поступают в организм в виде крахмала. Расщепившись в

пищеварительном тракте до глюкозы, углеводы всасываются в кровь и

усваиваются клетками.

Углеводы – главный источник энергии, особенно при усиленной мышечной

работе. Больше половины энергии организм взрослых людей получает за счёт

углеводов. Конечные продукты обмена углеводов – углекислый газ и вода.

В крови количество глюкозы поддерживается на относительно постоянном

уровне (около 0,11%). Уменьшение содержания глюкозы вызывает понижение

температуры тела, расстройство деятельности нервной системы, утомление.

Повышение количества глюкозы вызывает её отложение в печени в виде

запасного животного крахмала – гликогена. Значение глюкозы для организма не

исчерпывается её ролью как источника энергии. Глюкоза входит в состав

цитоплазмы и, следовательно, необходима при образовании новых клеток,

особенно в период роста.

Углеводы имеют важное значение и в обмене веществ центральной нервной

системы. При резком снижении количества сахара в крови отмечаются

расстройства деятельности нервной системы. Наступают судороги, бред, потеря

сознания, изменение деятельности сердца.

Жиры.

Поступивший с пищей жир в пищеварительном тракте расщепляется на

глицерин и жирные кислоты, которые всасываются в основном в лимфу и лишь

частично в кровь.

Жир используется организмом как богатый источник энергии. При распаде

одного грамма жира в организме освобождается энергии в два раза больше, чем

при распаде такого же количества белков и углеводов. Жиры входят и в состав

клеток (цитоплазма, ядро, клеточные мембраны), где их количество устойчиво

и постоянно.

Скопления жира могут выполнять и другие функции. Например, подкожный

жир препятствует усиленной отдаче тепла, околопочечный жир предохраняет

почку от ушибов и т.д.

Недостаток жиров в пище нарушает деятельность центральной нервной

системы и органов размножения, снижает выносливость к различным

заболеваниям.

С жирами в организм поступают растворимые в них витамины (витамины A,

D, E и др.), имеющие для человека жизненно важное значение.

Нуклеиновые кислоты.

Нуклеиновые кислоты образуются в клеточном ядре. Отсюда и произошло

название (лат. «нуклеус» - ядро). Входя в состав хромосом, нуклеиновые

кислоты участвуют в хранении и передаче наследственных свойств клетки.

Нуклеиновые кислоты обеспечивают образование белков.

ДНК.

Молекула ДНК – дезоксирибонуклеиновая кислота – была открыта в

клеточных ядрах ещё в 1868 году швейцарским врачом И.Ф. Мишером. Позднее

узнали, что ДНК находится в хромосомах ядра.

Основная функция ДНК – информационная: порядок расположения её

четырёх нуклеотидов (нуклеотид - мономер; мономер – вещество, состоящее из

повторяющихся элементарных звеньев) несёт важную информацию – определяет

порядок расположения аминокислот в линейных молекулах белков, т.е. их

первичную структуру. Набор белков (ферментов, гормонов) определяет свойства

клетки и организма. Молекулы ДНК хранят сведения об этих свойствах и

передают их в поколения потомков, т.е. ДНК является носителем

наследственной информации.

РНК.

РНК – рибонуклеиновая кислота – очень похожа на ДНК и тоже построена

из мономерных нуклеотидов четырёх типов. Главное отличие РНК от ДНК –

одинарная, а не двойная цепочка молекулы.

Различают несколько видов РНК, все они принимают участие в реализации

наследственной информации, хранящейся в молекулах ДНК, через синтез белка.

АТФ.

Очень важную роль в биоэнергетике клетки играет адениловый нуклеотид,

к которому присоединены два остатка фосфорной кислоты. Такое вещество

называют аденозинтрифосфорной кислотой (АТФ). АТФ – универсальный

биологический аккумулятор энергии: световая энергия Солнца и энергия,

заключённая в потребляемой пище, запасается в молекулах АТФ.

Энергию АТФ (Е) все клетки используют для процессов биосинтеза,

движения нервных импульсов, свечений и других процессов жизнедеятельности.

Новые открытия в области клетки.

Раковые клетки.

Два британца и американец разделят Нобелевскую премию за 2001 г. по

медицине. Их открытия в области развития клеток, возможно, позволят

разработать новые методы борьбы с раком.

Как сообщил представитель Нобелевского комитета, ученые-медики разделят

премию в $943 000. 61-летний американец Лиланд Хартвел работает в

Исследовательском раковом центре Фреда Хатчисона в Сиэтле. Британцы 58-

летний Тимоти Хунт и 52-летний Пол Нурс - сотрудники отделений Королевского

фонда исследований рака в Хертфордшире и Лондоне.

Научные открытия, совершенные лауреатами касаются жизненного цикла

раковых клеток. В частности, они обнаружили ключевые регуляторы деления

клеток - нарушение этого процесса ведет к возникновению раковых клеток.

Результаты исследований могут быть использованы при диагностике болезни и

имеют важное значение для перспективы создания новых методов лечения рака.

Трое победителей были определены утром 08.10.01 в результате голосования

членов комитета, которое прошло в Каролинском институте Стокгольма.

Клонирование.

Клонированная овца Долли явила миру технологию получения из взрослой

клетки точной копии животного. А значит, принципиально возможным стало

получить точную копию человека.

И теперь человечество встало перед вопросом: что будет, если кто-

нибудь эту возможность реализует?..

Если вспомнить про трансплантацию органов, которая позволяет заменить

одну или несколько "запчастей", то клонирование теоретически позволяет

обеспечить полную замену "агрегата" под названием человеческий организм.

Да это же решение проблемы личного бессмертия! Ведь благодаря

клонированию из собственных планов на жизнь можно исключить болезнь,

инвалидность и даже смерть!

Звучит славно, не правда ли? Особенно, если учесть, что копии должны

быть живыми и находиться при этом в таких условиях, чтобы как минимум не

портились. Представляете себе эти "склады" живых человеческих "запчастей"?

А есть ведь еще и "польза" вторая - использование клонирования не

только для получения органов, но и для проведения исследований и

экспериментов на живом "материале".

Далее перед дерзающими маячит манящая идея воспроизводства

Эйнштейнов, Пушкиных, Лобачевских, Ньютонов. Налепили гениев и рванули

вперед по пути прогресса.

Однако буквально все - от ученых до простой публики - сознают, что

выращивание человека на "запчасти" порождает немало вопросов этического

плана. Уже сейчас мировое сообщество располагает документами, согласно

которым подобное не должно быть позволено. Конвенция о правах человека

устанавливает принцип: "Интересы и благо человеческого существа должны

иметь приоритет над односторонне рассматриваемыми интересами общества и

развития науки".

Российское законодательство также устанавливает весьма жесткие

ограничения на использование человеческого материала. Так, в предлагаемой

медиками поправке к проекту "Закона о репродуктивных правах граждан и

гарантиях их осуществления" содержится такай пункт: "Человеческий эмбрион

не может быть целенаправленно получен или клонирован в научных,

фармакологических или лечебных целях".

Вообще, дискуссии по этому поводу в мире идут достаточно бурные. Если

американские эксперты из федеральной комиссии по биотехнологиям еще только

начинают изучать правовые и этические аспекты этого открытия и представлять

его на суд законодателей, то Ватикан остался верен своей прежней позиции,

заявив о неприемлемости вмешательства человека в процессы репродукции и

вообще - в генетический материал человека и животного. Исламские теологи

выражают озабоченность тем, что клонирование людей нарушит и без того

разрываемый противоречиями институт брака. Индуисты и буддисты мучительно

размышляют над тем, как соотнести клонирование с проблемами кармы и дхармы.

Всемирная организация здравоохранения /ВОЗ/ также негативно относится

к клонированию собственно человека. Генеральный директор ВОЗ Хироси

Накадзима считает, что "использование клонирования для производства

человека неприемлемо с этической точки зрения". Специалисты ВОЗ исходят из

того, что применение метода клонирования к людям нарушило бы такие

фундаментальные принципы медицинской науки и права, как уважение

человеческого достоинства и безопасность человеческого генетического

потенциала.

Вместе с тем ВОЗ не против исследований в области клонирования

клеток, поскольку это могло бы принести пользу, в частности, для

диагностики и изучения рака. Не возражают медики и против клонирования

животных, которое может содействовать изучению болезней, поражающих людей.

При этом ВОЗ считает, что хотя клонирование животных способно принести

существенные выгоды медицине, нужно быть все время начеку, помня о

возможных негативных последствиях - таких, например, как перенос заразных

болезней от животных человеку.

Опасения, высказываемые по поводу клонирования в современных

культурах Запада и Востока, вполне объяснимы. Как бы суммируя их, известный

французский цитобиолог Пьер Шамбон предлагает ввести 50-летний мораторий на

вторжение в хромосомы человека, если это не направлено на устранение

генетических дефектов и заболеваний.

А вот еще вопрос не из маловажных: клонируется ли душа? Можно ли

вообще считать искусственного человека личностью, наделенной ею?

Точка зрения церкви на этот счет абсолютно однозначна. "Даже если

такой искусственный человек будет создан руками ученых, у него не будет

души, а значит, это не человек, а зомби", - считает священник Храма

Вознесения Христова отец Олег.

Но и в возможность создания клонированного человека представитель

церкви не верит, так как убежден, что только Бог может сотворить человека.

"Чтобы в клетке ДНК, помимо чисто биологических и механических соединений

начался процесс роста живого человеческого существа, наделенного душой, в

этом должен участвовать святой дух, а такого при искусственном зарождении

жизни нет».

Хабаровские цитологи.

Вопросами цитологии и гистологии в Хабаровском крае занимались

сотрудники Медицинского института (ныне Дальневосточный Государственный

Медицинский Университет – ДВГМУ).

У истоков стоял Алов Иосиф Александрович, заведующий кафедрой

гистологии в 1952 – 1961 гг. С 1962 по 1982 гг. заведовал лабораторией

гистологии в Институте Морфологии Человека АМН СССР в г. Москва.

Ныне кафедру гистологии возглавляет Рыжавский Борис Яковлевич (с 1979

года), защитивший докторскую диссертацию в 1985 году.

Основными направлениями работы кафедры гистологии являются следующие:

- овариоэктология (удаление яичника) и её влияние на формирование

нормальной морфологии коры больших полушарий у потомства

(определяют особые количественные показатели, например, ростовые

индексы и т.п.)

- влияние алкоголя и ноотропных препаратов на потомство

- исследование плаценты и её патологий в ходе эмбриогенеза и влияние

этих отклонений на дальнейший онтогенез.

Используются главным образом классические гистологические методики

для решения этих задач.

Также вопросами, связанными с клеткой и тканями, занимается

Центральная научно-исследовательская лаборатория (ЦНИЛ) при ДВГМУ,

возглавляемая профессором Сергеем Серафимовичем Тимошиным, под руководством

которого защищены 3 докторских и 18 кандидатских диссертаций. По его

инициативе и непосредственном участии в Хабаровском крае была создана

первая радио иммунологическая лаборатория. Внедрена в практику

здравоохранения методика определения гормонов и биологически-активных

веществ радио иммунным и иммуноферментным методами, что позволяет

осуществлять раннюю диагностику ряда заболеваний, в том числе

онкологических.

Заключение.

Клетка – это самостоятельное живое существо. Она питается, двигается

в поисках пищи, выбирает, куда идти и чем питаться, защищается и не пускает

внутрь из окружающей среды неподходящие вещества и существа. Всеми этими

способностями обладают одноклеточные организмы, например, амёбы. Клетки,

входящие в состав организма, специализированы и не обладают некоторыми

возможностями свободных клеток.

Клетка – самая мелкая единица живого, лежащая в основе строения и

развития растительных и животных организмов нашей планеты. Она представляет

собой элементарную живую систему, способную к самообновлению,

саморегуляции, самовоспроизведению. Клетка является основным «кирпичиком

жизни». Вне клетки жизни нет.

Живая клетка является основой всех форм жизни на Земле – животной и

растительной. Исключения – а, как известно, исключения лишний раз

подтверждают правила – составляют лишь вирусы, однако и они не могут

функционировать вне клеток, которые представляют собой «дом», где «живут»

эти своеобразные биологические образования.

Список используемой литературы:

1. Батуева А.С. «Биология. Человек», учебник для 9 класса.

2. Вернандский В.И. «Проблемы биогеохимии».

3. Воронцов Н.Н., Сухорукова Л.Н. «Эволюция органического мира».

4. Дубинин Н., Губарев В. «Нить жизни».

5. Затула Д.Г., Мамедова С.А. «Вирус – друг или враг?».

6. Карузина И.П. «Учебное пособие по основам генетики».

7. Либерман Е.А. «Живая клетка».

8. Полянский Ю.И. «Общая биология», учебник для 10-11 классов.

9. Прохоров А.М. «Советский энциклопедический словарь».

10. Скулачёв В. «Рассказы о биоэнергетике».

11. Хрипкова А.Г., Колесов Д.В., Миронов В.С., Шепило И.Н. «Физиология

человека».

12. Цузмер А.М., Петришина О.Л. «Биология, человек и его здоровье».

13. Чухрай Е.С. «Молекула, жизнь, организм».

14. Штрбанова С. «Кто мы? Книга о жизни, клетках и учёных».

Страницы: 1, 2