NEOSENSYS.COM Симптомы, диагностика и методы лечения заболеваний.
Основные процессы жизнедеятельности клетки
Клетка — элементарная единица всех организмов. От ее состояния зависит степень активности, способность приспосабливаться к условиям среды. Процессы жизнедеятельности клетки подчинены определенным закономерностям. Степень активности протекания каждого из них зависит от фазы жизненного цикла. Всего их выделяют две: интерфаза и деление (фаза М). Первая занимает время между образованием клетки и ее гибелью или делением. В период интерфазы активно протекают практически все основные процессы жизнедеятельности клетки: питание, дыхание, рост, раздражимость, движение. Размножение клетки осуществляется только на фазе М.
Время клеточного роста между делениями разделяется на несколько этапов:
- пресинтетический, или фаза G-1, — начальный период: синтез матричной РНК, белков и некоторых прочих клеточных элементов;
- синтетический, или фаза S: удвоение ДНК;
- постсинтетический, или фаза G-2: подготовка к митозу.
Кроме того, некоторые клетки после дифференциации перестают делиться. В их интерфазе отсутствует период G-1. Они находятся в так называемой фазе покоя (G-0).
Как уже было сказано, процессы жизнедеятельности живой клетки по большей части протекают в период интерфазы. Основным из них считается обмен веществ. Благодаря ему протекают не только различные внутренние реакции, но и межклеточные процессы, связывающие отдельные структуры в целый организм.
Обмену веществ присуща определенная схема. Процессы жизнедеятельности клетки во многом зависят от ее соблюдения, отсутствия каких бы то ни было нарушений в ней. Вещества, прежде чем повлиять на внутриклеточную среду, должны проникнуть сквозь мембрану. Затем они подвергаются определенной переработке в процессе питания или дыхания. На следующем этапе образовавшиеся продукты переработки используются для синтеза новых элементов или преобразования имеющихся структур. Оставшиеся после всех преобразований продукты обмена, которые вредны для клетки или просто не нужны ей, удаляются во внешнюю среду.
Регуляцией последовательной смены преобразований одних веществ в другие занимаются ферменты. Они способствуют более быстрому протеканию определенных процессов, то есть выступают в качестве катализаторов. Каждый такой «ускоритель» влияет лишь на конкретное преобразование, направляя течение процесса в одну сторону. Вновь образованные вещества далее подвергаются воздействию других ферментов, способствующих дальнейшему их превращению.
При этом все процессы жизнедеятельности клетки так или иначе связаны с двумя противоположными тенденциями: ассимиляцией и диссимиляцией. Для обмена веществ их взаимодействие, баланс или некоторое противостояние являются основой. Разнообразные вещества, поступившие извне, преобразуются под действием ферментов в привычные и необходимые для клетки. Эти синтетические преобразования и называются ассимиляцией. При этом для подобных реакций необходима энергия. Ее источником являются процессы диссимиляции, или разрушения. Распад вещества сопровождается выделением энергии, необходимой для того, чтобы могли протекать основные процессы жизнедеятельности клетки. Диссимиляция также способствует образованию более простых веществ, которые затем используются для нового синтеза. Часть продуктов распада при этом выводится.
Процессы жизнедеятельности клетки связаны часто с балансом синтеза и распада. Так, рост возможен только при преобладании ассимиляции над диссимиляцией. Интересно, что бесконечно расти клетка не может: в ней заложены определенные границы, по достижении которых рост останавливается.
Транспортировка веществ из окружающей среды в клетку осуществляется пассивно и активно. В первом случае перенос становится возможен благодаря диффузии и осмосу. Активная транспортировка сопровождается затратой энергии и часто происходит вопреки указанным процессам. Таким образом, например, проникают ионы калия. Они нагнетаются в клетку, даже если их концентрация в цитоплазме превышает ее уровень во внешней среде.
Характеристики веществ влияют на степень проницаемости для них клеточной мембраны. Так, органические вещества попадают в цитоплазму легче, чем неорганические. Для проницаемости имеет значение и размер молекул. Также свойства мембраны зависят от физиологического состояния клетки и таких особенностей окружающей среды, как температура и освещенность.
В поступлении веществ из окружающей среды принимают участие довольно хорошо изученные процессы жизнедеятельности: дыхание клетки и ее питание. Последнее осуществляется с помощью пиноцитоза и фагоцитоза.
Механизм обоих процессов схож, но во время пиноцитоза захватываются менее крупные и плотные частицы. Молекулы поглощаемого вещества адсорбируются мембраной, захватываются специальными выростами и погружаются вместе с ними внутрь клетки. В результате образуется канал, а затем возникают пузырьки из мембраны, содержащие пищевые частички. Постепенно они освобождаются от оболочки. Далее частички подвергаются воздействию очень близких к пищеварению процессов. После ряда преобразований вещества расщепляются на более простые и используются для синтеза элементов, необходимых клетке. При этом часть образовавшихся веществ выводится в окружающую среду, поскольку не подлежит дальнейшей переработке или использованию.
Питание — не единственный процесс, способствующий появлению в клетке необходимых элементов. Дыхание по своей сути с ним очень схоже. Оно представляет собой ряд последовательных преобразований углеводов, липидов и аминокислот, в результате которых возникают новые вещества: углекислый газ и вода. Важнейшая часть процесса заключается в образовании энергии, которая запасается клеткой в виде АТФ и некоторых других соединений.
Процессы жизнедеятельности клетки человека, как и многих других организмов, немыслимы без аэробного дыхания. Главным веществом, необходимым для него, является кислород. Освобождение столь необходимой энергии, а также образование новых веществ происходит в результате окисления.
Процесс дыхания делится на две стадии:
Гликолиз — это расщепление глюкозы в цитоплазме клетки под действием ферментов без участия кислорода. Он представляет собой одиннадцать последовательно сменяющих друг друга реакций. В результате из одной молекулы глюкозы образуются две молекулы АТФ. Продукты распада при этом попадают в митохондрии, где начинается кислородный этап. В результате еще нескольких реакций образуются углекислый газ, дополнительные молекулы АТФ и атомы водорода. В целом клетка получает из одной молекулы глюкозы 38 молекул АТФ. Именно из-за большого количества запасаемой энергии аэробное дыхание и считается более эффективным.
Для бактерий свойственен другой тип дыхания. Они вместо кислорода используют сульфаты, нитраты и прочее. Такой тип дыхания менее эффективен, однако он играет огромную роль в круговороте веществ в природе. Благодаря анаэробным организмам осуществляется биогеохимический цикл серы, азота и натрия. В целом процессы протекают аналогично кислородному дыханию. После окончания гликолиза образовавшиеся вещества вступают в реакцию брожения, результатом которого может стать этиловый спирт или молочная кислота.
Клетка постоянно взаимодействует с окружающей средой. Ответ на влияние различных внешних факторов называется раздражимостью. Она выражается в переходе клетки в возбудимое состояние и возникновении реакции. Тип ответа на внешнее воздействие отличается в зависимости от функциональных особенностей. Мышечные клетки отвечают сокращением, клетки желез — выделением секрета, а нейроны — генерацией нервного импульса. Именно раздражимость лежит в основе многих физиологических процессов. Благодаря ей, например, осуществляется нервная регуляция: нейроны способны передавать возбуждение не только аналогичным клеткам, но и элементам других тканей.
Таким образом, существует определенная циклическая схема. Процессы жизнедеятельности клетки в ней повторяются во время всего периода интерфазы и завершаются либо гибелью клетки, либо ее делением. Самовоспроизведение является залогом сохранения жизни в целом после исчезновения конкретного организма. Во время роста клетки ассимиляция превышает диссимиляцию, объем растет быстрее, чем поверхность. В результате процессы жизнедеятельности клетки затормаживаются, начинаются глубокие преобразования, по завершении которых существование клетки становится невозможным, она переходит к делению. По окончании процесса формируются новые клетки с увеличенным потенциалом и обменом веществ.
Нельзя сказать, какие процессы жизнедеятельности клетки играют самую важную роль. Все они взаимосвязаны и бессмысленны в отрыве друг от друга. Тонкий и отлаженный механизм работы, существующей в клетке, очередной раз напоминает о мудрости и грандиозности природы.
Источник: fb.ru
Основным жизненным процессом клетки является обмен веществ.
На основе его происходит образование специфических веществ, рост, дифференцировка клетки, а также раздражимость, движения и самовоспроизведение клеток. В многоклеточном организме клетка является частью целого. Поэтому морфологические особенности и характер всех жизненных процессов клетки складываются под влиянием организма и окружающей внешней среды. Свое влияние на клетки организм осуществляет главным образом через нервную систему, а также путем воздействия гормонов желез внутренней секреции.
Обмен веществ — это определенный порядок превращения веществ, приводящий к сохранению и самообновлению клетки. В процессе обмена веществ, с одной стороны, в клетку поступают вещества, которые перерабатываются и входят в состав тела клетки, а с другой стороны, из клетки выводятся вещества, являющиеся продуктами распада, то есть клетка и среда обмениваются веществами. Химически обмен веществ выражается в следующих друг за другом в определенном порядке химических реакциях. Строгий порядок в ходе превращения веществ обеспечивается белковыми веществами — ферментами, которые играют роль катализаторов. Ферменты специфичны, то есть они действуют определенным образом лишь на определенные вещества. Под влиянием ферментов данное вещество из всех возможных превращений во много раз быстрее изменяется лишь в одном направлении. Образовавшиеся в результате этого процесса новые вещества изменяются дальше под влиянием уже других, столь же специфичных ферментов и т. д.
Движущее начало обмена веществ —закон единства и борьбы противоположностей. Действительно, обмен веществ определяется двумя противоречивыми и в то же время едиными процессами — ассимиляцией и диссимиляцией. Поступившие из внешней среды вещества перерабатываются клеткой и превращаются в вещества, свойственные данной клетке (ассимиляция). Таким образом, обновляется состав ее цитоплазмы, органелл ядра, образуются трофические включения, вырабатываются секреты, инкреты. Процессы ассимиляции —синтетические, они идут при поглощении энергии. Источником этой энергии являются процессы диссимиляции. В результате их ранее возникшие органические вещества разрушаются, причем освобождается энергия и образуются продукты, одни из которых синтезируются в новые вещества клетки, а другие выводятся из клетки (экскреты). Энергия, освободившаяся в результате диссимиляции, используется при ассимиля-ции. Таким образом, ассимиляция и диссимиляция являются двумя хотя и различными, но тесно связанными друг с другом сторонами обмена веществ.
Характер обмена различен не только у разных животных, но даже и в пределах одного организма в различных органах и тканях. Эта специфичность проявляется в том, что клетки каждого органа способны усваивать лишь определенные вещества, строить из них специфические вещества своего тела и выделять во внешнюю среду тоже вполне определенные вещества. Вместе с обменом веществ совершается и обмен энергии, то есть клетка поглощает из внешней среды энергию в виде тепла, света и, в свою очередь, выделяет лучистую и другие виды энергии.
Обмен веществ слагается из ряда частных процессов. Основные из них:
1) проникновение веществ в клетку;
2) их «переработка» при помощи процессов питания и дыхания (аэробного и анаэробного);
3) использование продуктов «переработки» для различных синтетических процессов, примером которых может быть синтез белков и образование секрета;
4) выведение продуктов жизнедеятельности из клетки.
В проникновении веществ, равно как и в выведении веществ из клетки, важную роль играет плазмалемма. Оба эти процесса можно рассматривать с физико-химической и морфологической точки зрения. Проницаемость осуществляется благодаря пассивному и активному переносу. Первый происходит благодаря явлениям диффузии и осмоса. Однако в клетку могут поступать вещества вопреки этим законам, что говорит об активности самой клетки и об ее избирательности. Известно, например, что ионы натрия выкачиваются из клетки, если даже их концентрация во внешней среде выше, чем в клетке, а ионы калия, наоборот, нагнетаются в клетку. Это явление описывается под названием «натриево-калиевый насос» и сопровождается затратой энергии. Способность проникать в клетку уменьшается по мере увеличения в молекуле числа гидроксильных групп (ОН) при введении в молекулу аминогруппы (NH2). Органические кислоты проникают легче, чем неорганические. Из щелочей особенно быстро проникает аммиак. Для проницаемости имеет значение и размер молекулы. Проницаемость клетки изменяется в зависимости от реакции, температуры, освещения, от возраста и физиологического состояния самой клетки, причем эти причины могут усилить проницаемость одних веществ и одновременно ослабить проницаемость других.
Морфологическая картина проницаемости веществ из окружающей среды хорошо прослежена и осуществляется путем фагоцитоза phagein — пожирать) и пиноцитоза (pynein —пить). Механизмы того и другого, по-видимому, сходны и различаются лишь количественно. При помощи фагоцитоза захватываются более крупные частицы, а при помощи пиноцитоза — более мелкие и менее плотные. Вначале вещества адсорбируются покрытой мукополисахаридами поверхностью плазмалеммы, затем вместе с нею они погружаются вглубь, причем образуется пузырек, который затем обособляется от плазмалеммы (рис. 19). Переработка проникших веществ осуществляется в ходе процессов, напоминающих пищеварение и завершающихся образованием сравнительно простых веществ. Внутриклеточное пищеварение начинается с того, что фагоцитозные или пиноцитозные пузырьки сливаются с первичными лизосомами, в которых заключены пищеварительные ферменты, причем образуется вторичная лизосома, или пищеварительная вакуоль. В них при помощи ферментов и происходит разложение веществ на более простые. В этом процессе принимают участие не только лизосомы, но и другие компоненты клетки. Так, митохондрии обеспечивают энергетическую сторону процесса; каналы цитоплазматической сети могут использоваться для транспорта переработанных веществ.
Завершается внутриклеточное пищеварение образованием, с одной стороны, сравнительно простых продуктов, из которых синтезируются вновь сложные вещества (белки, жиры, углеводы), использующиеся для обновления клеточных структур или образования секретов, а с другой стороны, — продуктов, подлежащих выведению из клетки в качестве экскретов. Примерами использования продуктов переработки может служить синтез белков и образование секретов.
Рис. 19. Схема пиноцитоза:
Л — образование пиноцитозного канала (1) и пиноцитозных пузырьков (2). Стрелками показано направление впячивания плазмалеммы. Б— Ж — последовательные стадии пиноцитоза; 3 — адсорбируемые частички; 4 — частички, захваченные выростами клетки; 5 — плазмалем-ма клетки; Г, Д, Б — последовательные этапы формирования пиноци-тозной вакуоли; Ж — пищевые частицы освобождены от оболочки вакуоли.
Синтез белка осуществляется на рибосомах и условно происходит он в четыре стадии.
Первая стадия включает активирование аминокислот. Активация их происходит в матриксе цитоплазмы с участием ферментов (аминоацил — РНК —синтетаз). Известно около 20 ферментов, из которых каждый специфичен только для одной аминокислоты. Активация аминокислоты осуществляется при соединении ее с ферментом и АТФ.
В результате взаимодействия от АТФ отщепляется пирофосфат, и энергия, находящаяся в связи между первой и второй фосфатными группами, целиком переходит на аминокислоту. Активированная таким образом аминокислота (аминоациладенилат) становится реакционноспособной и приобретает способность соединяться с другими аминокислотами.
Вторая стадия — связывание активированной аминокислоты с транспортной РНК (т-РНК). При этом одна молекула т-РНК присоединяет только одну молекулу активированной аминокислоты. В этих реакциях участвует тот же фермент, что и в первой стадии, и реакция заканчивается образованием комплекса т-РНК и активированной аминокислоты. Молекула т-РНК состоит из двойной, замкнутой с одного конца короткой спирали. Замкнутый (головной) конец этой спирали представлен тремя нуклеотида-ми (антикодон), которые и обусловливают присоединенные данной т-РНК к определенному участку (кодону) длинной молекулы информационной РНК (и-РНК). К другому концу т-РНК присоединяется активированная аминокислота (рис. 20). Например, если молекула т-РНК на головном конце имеет триплет УАА, то к противоположному ее концу может присоединиться только аминокислота лизин. Таким образом, каждой аминокислоте соответствует своя особая т-РНК. Если три концевых нуклеотида в разных т-РНК одинаковы, то ее специфичность определяется последовательностью нукле-отидов в другом участке т-РНК. Энергия активированной аминокислоты, соединенной с т-РНК, используется для образования пептидных связей в молекуле полипептида. Активированная аминокислота транспортируется т-РНК по гиалоплазме к рибосомам.
Третья стадия — синтез полипептидных цепей. Информационная РНК, выйдя из ядра, протягивается через малые субъединицы нескольких рибосом определенной полирибосомы, и в каждой из них повторяются одни и те же процессы синтеза. Во время протяжки происходит укладка той моле-
Рис. 20. Схема синтеза полипептида на рибосомах посредством и-РНК и т-РНК: /, 2-—рибосома; 3 — т-РНК, несущая на одном конце антикодоны: АЦЦ, AUA. Ayv АГЦ, а на другом конце соответственно аминокислоты: триптофан, валик, лизин, серин (5); 4— н-РНК, в которой расположены коды: УГГ (триптофана)» УРУ (валина). УАА (лизина), УЦГ (серина); 5 — синтезируемый полипептид.
кулы т-РНК, триплет которой соответствует кодовому слову и-РНК. Затем кодовое слово смещается влево, а вместе с ним и прикрепившаяся к нему т-РНК. Принесенная ею аминокислота соединяется пептидной связью с ранее принесенной аминокислотой синтезирующего полипептида; т-РНК отделяется от и-РНК, происходит трансляция (списывание) информации и-РНК, то есть синтез белка. Очевидно, к рибосомам одновременно бывают присоединены две молекулы т-РНК: одна на участке, несущем синтезирующуюся полипептидную цепь, а другая на участке, к которому прикрепляется очередная аминокислота перед тем, как встанет на свое .место в цепи.
Четвертая стадия — снятие полипептидной цепи с рибосомы и образование пространственной конфигурации, характерной для синтезируемого белка. Наконец, закончившая формирование белковая молекула становится самостоятельной. т-РНК может использоваться для повторных синтезов, а и-РНК разрушается. Длительность формирования белковой молекулы зависит от чиода аминокислот в ней. Считают, что присоединение одной аминокислоты продолжается 0,5 секунды.
Процесс синтеза требует затраты энергии, источником которой является АТФ, образующаяся главным образом в митохондриях и в незначительном количестве в ядре, а при повышенной активности клетки также и в гиало-плазме. В ядре в гиалоплазме АТФ образуется не на основе окислительного процесса, как в митохондриях, а на основе гликолиза, то есть анаэробного процесса. Таким образом, синтез осуществляется благодаря координированной работе ядра, гиалоплазмы, рибосом, митохондрий и зернистой цито-плазматической сети клетки.
Секреторная деятельность клетки также является примером слаженной работы ряда клеточных структур. Секреция — выработка клеткой специальных продуктов, которые в многоклеточном организме чаще всего используются в интересах всего организма. Так, слюна, желчь, желудочный сок и другие секреты служат для переработки пищи в
21. Схема одного из возможных путей синтеза секрета в клетке и его выведение:
1 — просекрет в ядре; 2 — выход про-секрета из ядра; 3 — скопление просек-рета в цистерне цитоплазматической сети; 4 — отрыв цистерны с секретом от цитоплазматической сети; 5 — пластинчатый комплекс; 6 — капля секрета в районе пластинчатого комплекса; 7— зрелая гранула секрета; 8—9 — последовательные стадии выделения секрета; 10 — секрет вне клетки; 11 — плазмалемма клетки.
органах пищеварения. Секреты могут быть образованы либо только белками (ряд гормонов, ферменты), либо состоят из гликопротеидов (слизь), лигю-протеидов, гликолипопротеидов, реже они представлены липидами (жир молока и сальных желез) t или неорганическими веществами (соляная кислота фундальных желез).
В секреторных клетках обычно можно различить два конца: базальный (обращен к перикапиллярному пространству) и апикальный (обращен к пространству, куда выделяется секрет). В расположении компонентов секреторной клетки наблюдается зональность, причем от базального к апикальному концам (полюсам) они образуют следующий ряд: зернистая цитоплазматическая сеть, ядро, пластинчатый комплекс, гранулы секрета (рис. 21). Плазмалемма базального и апикального полюсов часто несет микроворсинки, в результате которых увеличивается поверхность для поступления веществ из крови и лимфы через базальный полюс и вывода готового секрета через апикальный полюс.
При образовании секрета белковой природы (поджелудочная железа) процесс начинается с синтеза специфичных для секрета белков. Поэтому ядро секреторных клеток богато хроматином, имеет хорошо выраженное ядрышко, благодаря которым образуются все три вида РНК, поступающие в цитоплазму и участвующие в синтезе белков. Иногда, по-видимому, синтез секрета начинается в ядре и завершается в цитоплазме, но чаще всего в гиалоплазме и продолжается в зернистой цитоплазматической сети. В накоплении первичных продуктов и их транспорте важную роль играют канальцы цитоплазматической сети. В связи с этим в секреторных клетках много рибосом и хорошо развита цитоплазматическая сеть. Участки цитоплазматической сети с первичным секретом отрываются и направляются к пластинчатому комплексу, переходя в его вакуоли. Здесь происходит формирование секреторных гранул.
При этом вокруг секрета образуется липопротеиновая мембрана, а сам секрет созревает (теряет воду), становясь более концентрированным. Готовый секрет в виде гранул или вакуолей выходит из пластинчатого комплекса и через апикальный полюс клеток выделяется наружу. Митохондрии обеспечивают весь этот процесс энергией. Секреты небелковой природы, видимо, синтезируются в цитоплазматической сети и в отдельных случаях даже в митохондриях (липидные секреты). Процесс секреции регулируется нервной системой. Кроме конструктивных белков и секретов, в результате обмена веществ в клетке могут образовываться вещества трофического характера (гликоген, жир, пигменты и др.), вырабатывается энергия (лучистая, тепловая и электрическая —биотоки).
Завершается обмен веществ в ы д е л е н и е м во внешнюю среду ряда веществ, которые, как правило, не используются клеткой и часто являются
для нее даже вредными. Вывод веществ из клетки осуществляется, как и поступление, на основе пассивных физико-химических процессов (диффузия, осмос), так и путем активного переноса. Морфологическая картина выведения нередко имеет характер, обратный фагоцшшу. Выводимые вещества окружаются мембраной.
Образовавшийся пузырек приближается к оболочке клетки, вступает в контакте нею, затем прорывается, и содержимое пузырька оказывается вне клетки.
Обмен веществ, как мы уже сказали, определяет и другие жизненные проявления клетки, такие, как рост и дифференцировка клеток, раздражимость, способность клеток к самовоспроизведению.
Рост клетки — внешнее проявление обмена веществ, выражающееся в увеличении размера клетки. Рост возможен лишь в том случае, если в процессе обмена веществ ассимиляция преобладает над диссимиляцией, причем каждая клетка растет лишь до определенного предела.
Дифференцировка клетки— это ряд качественных изменений, которые в разных клетках протекают различно и определяются средой и деятельностью участков ДНК, называемых генами. В результате возникают разнокачественные клетки разнообразных тканей, в дальнейшем клетки претерпевают возрастные изменения, которые мало изучены. Однако известно, что происходит обеднение клеток водой, частички белка укрупняются, что влечет за собой уменьшение общей поверхности дисперсной фазы коллоида и как следствие этого понижение интенсивности обмена веществ. Поэтому снижается жизненный потенциал клетки, замедляются окислительные, восстановительные и другие реакции, изменяется направленность некоторых процессов, из-за чего в клетке накапливаются различные вещества.
Раздражимость клетки — ее реакция на изменения во внешней среде, благодаря чему устраняются временные противоречия, возникающие между клеткой и средой, и живая структура оказывается приспособленной к уже измененной внешней среде.
В явлении раздражимости можно выделить следующие моменты:
1) воздействие агента внешней среды (например, механическое, химическое, лучевое и пр.)
2) переход клетки к деятельному, то есть возбудимому, состоянию, что проявляется в изменении биохимических и биофизических процессов внутри клетки, причем могут повышаться проницаемость клетки и поглощение кислорода, изменяться коллоидное состояние ее цитоплазмы, появляться электрические токи действия и т. д.;
3) ответ клетки на воздействие среды, причем в различных клетках ответная реакция проявляется по-разному. Так, в соединительной ткани происходит местное изменение обмена веществ, в мышечной — сокращение, в железистых тканях выделяется секрет (слюна, желчь и пр.), в нервных клетках возникает нервный импульс, В железистом эпителии, мыщечной и нервной тканях возбуждение, возникшее в одном участке, распространяется по всей ткани. В нервной клетке возбуждение способно распространяться не только на другие элементы той же ткани (в результате чего образуются сложные возбудимые системы —рефлекторные дуги), но и переходить на другие ткани. Благодаря этому и осуществляется регулирующая роль нервной системы. Степень сложности этих реакций зависит от высоты организации животного, В зависимости от силы и характера раздражающего агента различают следующие три типа раздражимости: нормальный, состояние паранекроза и некротический. Если сила раздражителя не выходит за пределы обычного, присущего среде, в которой живет клетка или организм в целом, то возникающие в клетке процессы в конце концов ликвидируют противоречие с внешней средой, и клетка приходит в нормальное состояние. При этом никакого видимого под микроскопом нарушения структуры клетки не происходит. Если же сила раздражителя велика или она длительно воздействует на клетку, то изменение внутриклеточных процессов приводит к значительному нарушению функции, структуры и химизма клетки. В ней появляются включения, образуются структуры в виде нитей, глыбок, сеточек и т. п. Реакция цитоплазмы сдвигается в сторону кислотности, изменение структуры и физико-химических свойств клетки нарушает нормальную жизнедеятельность клетки, ставит ее на грань жизни и смерти. Это состояние Насонов и Александров назвали паранекротическим* Оно обратимо и может закончиться восстановлением клетки, но может привести и к ее гибели. Наконец, если агент действует с очень большой силой, процессы внутри клетки так сильно нарушаются,что восстановление оказывается невозможным, и клетка гибнет. После этого наступает ряд структурных изменений, то есть клетка переходит в состояние некроза или омертвения.
Движение. Характер движения, присущего клетке, очень разнообразен. Прежде всего в клетке осуществляется непрерывное движение цитоплазмы, которое, очевидно, связано с осуществлением обменных процессов. Далее, у клетки могут очень активно двигаться различные цитоплазматиче-ские образования, например реснички у мерцательного эпителия, митохондрии; совершает движение и ядро. В других случаях движение выражается в изменении длины или объема клетки с последующим возвращением ее в исходное положение. Такое движение наблюдается в мышечных клетках, в мышечных волокнах и в пигментных клетках. Широко распространено и движение в пространстве. Оно может осуществляться при помощи ложноножек, как у амебы. Так передвигаются лейкоциты и некоторые клетки соединительной и других тканей. Особой формой движения в пространстве обладают спермин. Их поступательное движение происходит благодаря сочетанию змеевидных изгибов хвоста и вращения спермия вокруг продольной оси. У сравнительно просто организованных существ и у некоторых клеток высокоорганизованных многоклеточных животных движение в пространстве вызывается и направляется различными агентами внешней среды и называется таксисами.
Различают: хемотаксисы, тигмотаксисы и реотаксисы. Хемотаксисы — движение по направлению к химическим веществам или от них. Такой таксис обнаруживают лейкоциты крови, которые амебовидно передвигаются по направлению к проникшим в организм бактериям, выделяющим определенные вещества, Тигмотаксис — движение по направлению к прикоснувшемуся твердому телу или от него. Например, легкое прикосновение пищевых частичек к амебе приводит к тому, что она обволакивает их, а затем заглатывает. Сильное механическое раздражение может вызвать движение в сторону, противоположную раздражающему началу. Реотаксис —движение против тока жидкости. Способностью к реотаксису обладают спермин, движущиеся в матке против тока слизи по направлению к яйцевой клетке.
Способность к самовоспроизведению является важнейшим свойством живой материи, без чего жизнь невозможна. Всякая живая система характеризуется цепью необратимых изменений, которые завершаются смертью. Если бы эти системы не давали начала новым системам, способным начать цикл сначала, жизнь прекратилась бы.
Функция самовоспроизведения клетки осуществляется путем деления, которое является следствием развития клетки. В процессе ее жизнедеятельности, в силу преобладания ассимиляции над диссимиляцией, увеличивается масса клеток, но объем клетки увеличивается быстрее, чем ее поверхность. В этих условиях интенсивность обмена понижается, наступают глубокие физико-химические и морфологические перестройки клетки, постепенно затормаживаются процессы ассимиляции, что убедительно доказано с помощью меченых атомов. В результате вначале прекращается рост клетки, а затем становится невозможным дальнейшее ее существование, и происходит деление.
Переход к делению — это качественный скачок, или следствие количественных изменений ассимиляции и диссимиляции, механизм разрешения противоречий между этими процессами. После деления клетки как бы омолаживаются, жизненный потенциал их увеличивается, так как уже в силу уменьшения размера увеличивается доля активной поверхности, интенсифицируется обмен веществ в целом и ассимиляционная фаза его в особенности.
Таким образом, индивидуальная жизнь клетки слагается из периода интерфазы, характеризующейся повышенным обменом веществ, и периода деления.
Интерфазу с некоторой долей условности разделяют:
1) на пресинтетический период (Gj), когда интенсивность ассимиляционных процессов постепенно нарастает, но редупликация ДНК еще не началась;
2) синтетический (S), характеризующийся разгаром синтеза, в течение которого происходит удвоение ДНК, и
3) постсинтетический (G2), когда процессы синтеза ДНК прекращаются.
Различают следующие основные типы деления:
1) непрямое деление (митоз, или кариокинез);
Источник: xn--80ahc0abogjs.com
Процесс поступления веществ в организм, переработка и удаление конечных продуктов жизнедеятельности называется:
Процесс поступления веществ в организм, переработка и удаление конечных продуктов жизнедеятельности называется: пищеварением.
Называется : обменом веществ.
Вот так я думаю.
гриб,сосна,дуб,заяц,человек,окунь,мох сфагнум. Помогите!! буду благодарен
найти :
1)каким делением будут делиться клетки кожи этого организма
2)какой набор хромосом будет на всех фазах деления
при расщеплении биополимеров
3)
на поступление веществ в клетку через плазматическую мембрану
4)
для образования воды на кислородном этапе энергетического обмена
гамет.д)ответная реакция на раздражение.е)удаление конечных продуктов
9. Эндоплазматическая сеть-это
а) внутренний скелет клетки
б) система мембран и канальцев где происходит синтез и транспортировка веществ
в) система мембран и канальцев аналогична выделительной системе организмов
10. Большинству живых клеток характерно:
а) способность к образованию половых клеток
б) способность проводить нервный импульс
в) способность сокращаться
г) способность к обмену веществ
11. Вода-основа жизни, потому что:
а) может находиться в трёх агрегатных состояниях
б) в клетках зародыша её больше 90%
в) она является растворителем обеспечивающим как приток веществ в клетку, так и удаление из неё продуктов обмена
г) охлаждает поверхность при испарении
12.Фермент цепи имеет последовательность нуклеотидов ТТАГГЦЦГЦАТГ. Определите последовательность нуклеотидов на иРНК.
13. Сущность клеточной теории точнее отражается:
а) все растительные организмы состоят из клеток
б) все живые организмы состоят из клеток
в) все, как прокариоты так и эукариоты состоят из клеток
г) клетки всех организмов одинаковы по строению
14. Транскрипция осуществляется в процессе:
а) перевода информации с ДНК на иРНК
б) репликация ДНК
в) перевода информации РНК в последовательность аминокислот в белке
г) репарации ДНК
15. В клетках животных запасным углеводом являются:
а) целлюлоза
б) крахмал
в) муреин
г) гликоген
A) процесс поглощения кислорода и выделения углекислого газа;
Б) процесс окисления органических веществ с выделением
энергии;
B) совокупность процессов А и Б;
Г) газообмен в лёгких.
2. Газообмен — это:
A) процесс поглощения кислорода;
Б) процесс выделения углекислого газа;
B) процесс поступления выдыхаемого воздуха в лёгкие;
Г) совокупность процессов обмена газами между организмом (клеткой) и средой путём диффузии.
жизнедеятельности : фагоцитоз метаболизм гомеостаз раздражимость
Источник: biologia.neznaka.ru
Благодаря содержанию растворов солей, Сахаров и других осмотически активных веществ, клетки характеризуются наличием в них определенного осмотического давления. Например, давление в клетках животных (морских и океанических форм) достигает 30 атм и более. В клетках растений осмотическое давление является еще большим. Разность концентрации веществ внутри и снаружи клетки называют градиентом концентрации.
Поступление веществ в клетки животных, равно как и удаление их из клеток, связано с проницаемостью клеточной мембраны для молекул или ионов, а также со свойствами веществ. Клеточная мембрана регулирует обмен различными веществами между клеткой и средой. Поддержание мембраны и ее проницаемость обеспечиваются клеточной энергией.
Известно несколько путей поступления веществ в клетки. В частности, различают пассивный, катализируемый и активный транспорт веществ в клетки, а также проникновение веществ в клетки путем эндоцитоза в виде фагоцитоза и пиноцитоза. Пассивный, катализируемый и активный транспорт обеспечивают проникновение в клетки лишь малых молекул, тогда как эндоцитоз ответственен за поступление в клетки макромолекул (белков, по-линуклеотидов, полисахаридов) и разных твердых частиц, включая бактерии. В то же время клетки способны секретировать различные вещества в окружающую их среду. Этот процесс называют экзоцитозом.
Пассивный транспорт веществ в клетки обеспечивается диффузией через мембрану по градиенту концентрации. Молекулы обычно переходят из области высокой концентрации в область более низкой концентрации.
Количество работы, затрачиваемой на обеспечение транспорта молекул в клетку против градиента концентрации, можно определить, исходя из допущенияпростой реакции, в которой Ац есть концентрация молекул за пределами клетки, a Ai есть концентрация молекул внутри клетки. Эту реакцию можно описать константой равновесия в виде уравнения:
Между тем константа равновесия Кр связана со свободной энергией реакции отношением в виде G = RTInКр, где R есть около 2 кал/моль, а Т есть 25°С (температура, при которой протекают многие биологические реакции). Допуская, что совместная энергия гидролиза АТФ к АДФ обеспечивает эту реакцию с 50-процентной эффективностью, можно далее допустить, что транспортная система будет располагать примерно 3500 калориями (из общего количества энергии в 7000 калорий) на 1 моль АТФ, гидролизуемого при определенных физиологических условиях. Следовательно, константа равновесия будет равна:
Важнейший вывод их этих заключений состоит в том, что работа, необходимая для транспорта какой-либо молекулы, не зависит от абсолютных концентраций. Она зависит от отношений между концентрациями внутри и вне клетки.
Когда транспортируются незаряженные молекулы, то пассивный транспорт определяется только градиентом концентрации, т. е. разностью концентрации вещества на разных сторонах мембраны. Если же молекулы транспортируемого вещества заряжены, то к влиянию градиента концентрации добавляется влияние электичес-ких потенциалов по обе стороны мембраны. Градиент концентрации и электрический градиент в совокупности составляют электрохимический потенциал, который позволяет транспорт в клетку только положительно заряженных ионов.
Можно сказать, что пассивный транспорт веществ в клетки осуществляется обычной диффузией через клеточную мембрану, причем скорость диффузии вещества зависит от его растворимости в мембране, коэффициента диффузии в мембране и от разности концентрации веществ в клетке и за ее пределами (в среде). Этим путем в клетку проникают вода, двуокись углерода и молекулы органических веществ, способные хорошо растворяться в жирах. Вещества в клетку проникают через поры, имеющиеся в клеточной мембране. Пассивный транспорт не зависит от энергии, обеспечиваемой АТФ.
Известна катализируемая, или так называемая «облегченная» диффузия, при которой скорость диффузии разных веществ, например, Сахаров, аминокислот и нуклеозидов через мембрану повышается с помощью белков (ферментов). Как и обычная диффузия, «облегченная» диффузия тоже зависит от градиента концентрации, однако здесь имеются подвижные «переносчики», роль которых выполняют ферменты. Находясь в составе мембраны, ферменты действуют в качестве «переносчиков» молекул веществ, проникая (диффундируя) на противоположную сторону мембраны, где они освобождаются от переносимых веществ. Поскольку «облегченная» диффузия веществ является переносом по градиенту концентрации, она тоже непосредственно не зависит от энергии, обеспечиваемой АТФ.
Активный транспорт веществ в клетку отличается от пассивного (диффузии) тем, что вещество переносится против градиента концентрации, т. е. из области низкой концентрации в область более высокой концентрации. Активный транспорт связан со способностью мембраны поддерживать разность электрических потенциалов (помимо поддержания разности в концентрациях веществ внутри и снаружи клетки), под которыми понимают различия между электрическими потенциалами внутри и вне клетки, а также с затратами энергии на работу в виде перемещения веществ против электрохимического градиента, т. е. «вверх».
Энергия для транспорта обеспечивается фосфоэнолпируватом, фосфатная группа которого и часть химической энергии которого передаются белкам, часть которых используется всеми сахарами, транспортируемыми фосфотрансферазной системой, а часть специфична для отдельных Сахаров. Конечный белок содержится в мембране и ответственен за транспорт и фосфорилирование Сахаров.
Активный транспорт особенно эффективен в случае переноса ионов. Реакции, обеспечивающие активный транспорт, происходят в мембране и сопряжены с реакциями, дающими свободную энергию. Ферменты, катализирующие эти реакции, также локализованы в мембране. Примером активного транспорта веществ является транспорт ионов натрия и калия (рис. 69), который определяет клеточный мембранный потенциал. Концентрация ионов натрия (Na + ) внутри большинства клеток является меньшей, чем в среде, тогда как концентрация ионов калия (К + ) внутри клеток является в 10—20 раз большей, чем в среде. В результате этого ионы Nа + стремятся проникнуть из среды в клетку, а ионы К + , наоборот, выйти из клетки в среду. Поддержание концентрации этих ионов в клетке и в окружающей среде обеспечивается благодаря наличию в клеточной мембране системы, которая является ионным «насосом» и которая откачивает ионы Na + из клетки в среду и накачивает ионы К + в клетку из среды. Работа этой системы, т.е. движение ионов против электрохимического градиента, обеспечивается энергией, которая генерируется гидролизом АТФ, причем фермент АТФ-аза, катализирующий эту реакцию, содержится в самой мембране и, как считают, выполняет роль натриево-калиевого «насоса», генерирующего мембранный потенциал. Энергия, освобождаемая при гидролизе одной молекулы АТФ, обеспечивает транспорт за пределы клетки трех ионов Na + и внутрь клетки двух ионов К + .
Система Na + + К + —АТФ-аза помогает поддерживать ассиметрическое распределение ионов калия при высокой концентрации последнего в клетках. Ионы калия участвуют в регуляции многих клеточных функций, включая поток солей и воды из почечных клеток, освобождение инсулина из панкреатических клеток, частоту сердцебиений.
Установлено, что энергетически выгодный транспорт ионов Na + внутрь клеток оказывает также влияние на транспорт сахаров и аминокислот в клетки. В частности, с транспортом ионов Na + сопряжен транспорт глюкозы. Чтобы создать градиент концентрации ионов Na + , благоприятный для транспорта ионов К + и глюкозы внутрь клеток, ионная «насосная» система благодаря энергии активно откачивает ионы Na + из клетки за ее пределы.
Определенная роль в транспорте веществ принадлежит белоксвязывающим системам, представляющим четвертый способ транспорта. Речь идет о белках, локализованных в периплазматическом пространстве. Эти белки специфически связывают сахара, аминокислоты и ионы, перенося их затем к специфическим молекулам-носителям, локализованным в клеточной мембране. Источником энергии для этих систем является АТФ.
Эндоцитоз, как отмечено выше, обеспечивает перенос в клетки крупных частиц и молекул. В рамках эндоцитоза различают фагоцитоз и пиноцитоз.
Фагоцитоз (от греч. phagos — пожирающий и cytos — клетка) представляет собой процесс, заключающийся в том, что клетки-лейкоциты (макрофаги и нейтрофилы) захватывают (обволакивают) твердые частицы (фрагменты клеток, бактерии) путем выпячиваний своей клеточной мембраны и образования пузырьков, сливающихся затем с плазматической мембраной и открывающихся внутрь клетки. Вошедшие внутрь клеток частицы поступают в лизосомы, где с помощью клеточных (лизосомных) ферментов разрушаются и усваиваются затем клетками. Фагоцитоз широко распространен среди одноклеточных организмов. У многоклеточных (млекопитающих) он выполняется специализированными клетками (лейкоцитами).
У простейших фагоцитоз является формой питания, в результате которого твердые частицы проникают в лизосомы, где и перевариваются, образуя продукты, служащие пищей. Биологическое значение фагоцитоза у млекопитающих заключается в том, что он обеспечивает иммунную (фагоцитарную) защиту организма (см. гл. XVII).
Пиноцитоз (от греч. pino — пить и cytos — клетка) представляет собой процесс, при котором клетки поглощают жидкости и находящиеся в них высокомолекулярные вещества путем впячива-ний плазматической мембраны и образования пузырьков (каналь-цев), куда поступает жидкость. Канальцы после заполнения жидкостью отшнуровываются, поступают в цитоплазму и доходят до лизосом, где их стенки перевариваются, в результате чего содержимое (жидкость) канальцев освобождается и подвергается дальнейшей обработке лизосомными ферментами.
Пиноцитоз часто встречается у одноклеточных животных, у многоклеточных он наблюдается в клетках кровеносной и лимфатической систем, в клетках злокачественных опухолей, а также в клетках тканей, для которых характерен повышенный уровень обмена веществ.
Экзоцитоз — это процесс секретирования клетками различных веществ, причем известны регулируемый и конститутивный пути экзоцитоза. Примером регулируемого экзоцитоза является экзоци-тоз инсулина. Клетки поджелудочной железы, продуцирующие инсулин, упаковывают его вначале в так называемые секреторные пузырьки, которые после внеклеточного сигнала сливаются с плазматической мембраной, а затем открываются в межклеточное пространство, освобождая гормон. Подобным образом происходит эк-зоцитоз других гормонов, нейротрансмиттеров и многих ферментов. Напротив, конститутивный путь экзоцитоза присущ многим белкам, непрерывно синтезируемым клетками и упаковываемым в эк-зоцитозные пузырьки в комплексе Гольджи, после чего эти пузырьки перемещаются к плазматической мембране, где и открываются в межклеточное пространство, освобождаясь от белкового содержимого.
С помощью экзоцитоза из клетки удаляются также частицы, оказавшиеся непереваренными путем фагоцитоза. У большинства клеток циклы эндоцитоз-экзоцитоз непрерывны.
Источник: studopedia.info