2. Химический состав клеток

Установлено, что клетки всех живых организмов сходны по химическому составу – особенно велико содержание в клетках водорода, кислорода, углерода и азота (эти элементы составляют более 98% от всего содержимого клетки). Остальные 2% составляют примерно 50 химических элементов.

Клетки живых организмов содержат неорганические вещества – воду (в среднем до 80 %) и минеральные соли а также – органические соединения : 90% сухой массы клетки приходится на биополимеры – белки, нуклеиновые кислоты, углеводы, липиды.

Белки регулируют обмен веществ клетки, нуклеиновые кислоты – хранители наследственной информации. Липиды (жиры и жироподобные вещества) выполняют энергетическую роль, участвуют в процессах обмена веществ и размножения клеток. Углеводы служат источником энергии, строительным материалом (клеточная стенка у растений состоит в основном из полисахарида целлюлозы) и выполняют запасающую функцию, накапливаясь в качестве резервного продукта.

Белки– это биополимеры, мономерами которых являютсяаминокислоты. Все белки живых организмов построены из 20 аминокислот. Несмотря на это разнообразие белковых молекул огромно. Аминокислоты содержат в себе как кислотную группуСООН, так и щелочную группуNH₂. Благодаря этому аминокислоты легко соединяются между собой. Молекулы разных белков сильно различаются по массе, содержанию разных аминокислот и порядку их расположения. Поэтому молекулярная масса белков колеблется от десятков тысяч до десятков миллионов. Изменение последовательности даже одной пары аминокислот влечет изменение свойств исходного белка и превращение его в новый. Установлено, что белки сами по себе, без контролирующего воздействия нуклеиновых кислот, размножаться не могут.

Нуклеиновые кислоты имеют первостепенное биологическое значение и представляют собой сложные биополимеры, мономерами которых являютсянуклеотиды, резко отличающиеся от аминокислот. Нуклеотиды включают три компонента: азотистое основание, углевод и остаток фосфорной кислоты. Разнообразие их сочетаний определяет индивидуальную природу нуклеиновых кислот. Существует два типа нуклеиновых кислот:дезоксирибонуклеиновая кислота( ДНК ) ирибонуклеиновая кислота ( РНК ).

ДНК расположена главным образом в ядре клетки, а РНК – преимущественно в цитоплазме. ДНК является хранителем наследственной информации. Наследственная информация в ДНК определяется порядком взаимного расположения в них азотистых оснований, который воспроизводится в дочерних молекулах. РНК в качестве посредников помогают передаче генетической информации в процессе биосинтеза белка. Если при этом будет поврежден какой-либо нуклеотид в молекуле ДНК, то не будет образован тот белок-фермент, за синтез которого отвечает ДНК, а это повлечет нарушение нормального обмена веществ клетки и сделает ее неполноценной.

3. Клеточные и неклеточные формы жизни

На определенной ступени эволюции органического мира возникли клеточные структуры. В этом проявляется одна из основных закономерностей, характеризующих живое, – единство дискретного и целостного. Именно благодаря клеточному строению организм, являясь дискретным, сохраняет целостность. Расчленение целого организма на мелкие морфологические единицы – клетки, обладающие большими поверхностями, весьма благоприятно для осуществления обмена веществ. Клеточная структура, не нарушая жизнедеятельности целого организма, способствует постепенной замене отмирающих или патологически измененных частей тела новыми. Сохранение клеточной структуры во всем органическом мире обусловлено тем, что только она обеспечивает наилучшее хранение, репродукцию и передачу наследственной информации; только такая структура обеспечивает реализацию наследственной информации для синтеза белка. Только с клеточной структурой связана способность организмов хранить и переносить энергию и превращать ее в работу. Наконец, разделение функций между клетками в многоклеточном организме обеспечило широкие возможности приспособления организмов к среде обитания.

Во всем многообразии органического мира можно выделить две резко отличные группы – неклеточныеиклеточные формы жизни.

К неклеточным формам относятся вирусы,проявляющие жизнедеятельность только в стадии внутриклеточного паразитизма. Вирусы были обнаружены в 1892 г. русским ученым Д.И. Ивановским (1864–1920). Вирусы представляют собой простейшую форму жизни на Земле, занимающую пограничное положение между живой и неживой природой. Они могут проявлять свойства живых организмов, только попав в их клетки. Способность к размножению и связанные с ней наследственность и изменчивость вирусы проявляют лишь в живой клетке хозяина. Особенности вирусов заключаются в их незначительных размерах (20–2000 нм), отсутствие клеточного строения, обмена веществ и энергии. Но самым характерным критерием является наличие у вирусов только одной нуклеиновой кислоты – РНК или ДНК (у всех остальных живых организмов всегда имеются и ДНК, и РНК), Вирусы не способны сами синтезировать белки; способ размножения вирусов значительно отличается от размножения других организмов. Вирусы не растут. В настоящее время описано около 3000 вирусов, поражающих клетки бактерий, растений, животных и человека. Они являются возбудителями ряда опасных заболеваний.

Основную массу живых существ составляют организмы, обладающие клеточной структурой, которые в свою очередь делятся на две категории: не имеющие оформленного ядра – прокариоты, и обладающие оформленным ядром –эукариоты. К прокариотам относятся бактерии и сине-зеленые водоросли, к эукариотам – все остальные животные и растительные организмы. Прокариоты имеют по одной хромосоме, представленной молекулой ДНК. Клетки эукариот имеют ядра, содержащие хромосомы в виде соединения ДНК и белков. Таково большинство современных растений и животных. С наличием ядра совершеннее стал процесс деления клеток. В многоклеточных организмах клетки стали подразделяться на специализированные и неспециализированные. Дифференцированные клетки хорошо приспособлены к какой-либо одной функции. Поэтому жизненный процесс может быть обеспечен лишь взаимодействием разных клеток.