05.09.14. Введение в биологию

Биология клетки. Введение в биологию.

План лекций:

1. О сущности живого

2. Клетка – миниатюрная биосистема

3. Поверхностный аппарат клетки

4. Метаболический аппарат клетки. Этапы внутриклеточного транспорта

5. Ядерный аппарат клетки

Химическая сущность живого:

- Ф. Энгельс – способ существования белковых тел

- Начало ХХ в. Академик Кольцов – гипотеза «Особых «кольцевых молекул белков»

- Множество факторов о свойствах живой материи необъяснимы с точки зрения протеиновой природы животного.

- ДНК как химическое соединение идентифицирована еще в XIX веке (Мишер)

- Экспериментальные доказательства генетической роли нуклеиновых кислот (начало ХХ в.) – трансформация и трансдукция.

Феномен трансформации (опыт Гриффитса, 1928).

В феномене трансформации два участника: бактерия и чужеродная ДНК, которая изменяет свойства бактерии. ТФ-трансформирующий фактор (агент) из убитого S штамма вызвал превращение R-штамма в S-штамм.

Трансдукция – в этом процессе три участника: бактерия-донор, бактерия-реципиент, вирус (вектор), который изменяет наследственные свойства бактерии-реципиента в сторону бактерии-донора. Были получены экспериментальные доказательства генетической роли нуклеиновых кислот.

Джеймс Уотсон и Френсис Крик – в 1953 г. открывают пространственную структуру ДНК.

5 доказательств того, что РНК появился раньше ДНК:

1. Тимин образовался из урацила

2. Многим ферментам для активации необходимы небольшие РНК

3. РНК в отличие от ДНК и белков способна к саморепликации (из свободных нуклеотидов без участия ферментов).

4. В клетке все основные и реликтовые процессы протекают с участием РНК

5. РНК – катализатор многих химических реакций в т.ч. самой РНК (катализирует собственное разрезание, сшивание свободных участков, удлинение собственной цепи)

1989 г. – Томас Сеч, Сидни Альтман – нобелевская премия за открытие свойств РНК.

ДНК (дезоксирибоза – стабильная форма сахара в растворе).

Современные представления о химической сущности живого:

Это биосистемы характеризующиеся 5 признаками:

1. Открытые (обмен веществом, энергией, информацией)

2. Самообновляющиеся

3. Саморегулирующиеся (гомеостаз)

4. Самовоспроизводящиеся

5. Высокоупорядоченные

I-й закон термодинамики – энергия переходит из одного вида в другой.

II-й закон термодинамики – при каждом переходе часть энергии теряется, превращаясь в тепло.

Вирусы – неклеточные формы жизни, представляющие собой нуклеотидный комплекс.

Поверхностный аппарат клетки:

1925 г. Гортер и Грендель идея о билипидном слое

1935 г. Даниэли и Дэусон первая модель БЛС «бутерброда».

Существующие модели БЛС:

1. Модель «липопротеиновго коврика» - переплетение липидных и белковых мицелл. Система жесткая и реализуется лишь в некоторых участках жидкостных мембран.

2. Жидкостно-мозаичная модель (при низких температурах – кристаллическая решетка).

1971 г. – жидкостно-мозаичная модель БЛС.

Белки двух типов никогда не образуют сплошного слоя. Бислой образуют фосфолипидные белки.

Функции ПАК:

1. Транспортная

2. Рецепторная

3. Контактная

Активный транспорт:

Активный K⁺-Na+ насос – белковый комплекс, который борется с диффузией.

Метаболический аппарат клетки – органоиды, связанные с процессами анаболическими и катаболическими.

1960 е гг. – Робертсон, гипотеза унитарной мембраны.

Мембранные структуры в клетке:

1. Эндоплазматический тип – ЭПС, ядерная оболочка, наружная мембрана МТХ

2. Плазмалемма, эндосомы, лизосомы, секреторные пузырьки.

Основные положения:

1. Отличия в толщине и химическом составе

2. Переход друг в друга только в пределах данного типа

3. Может быть односторонний переход мембран эндо-типа в экзо-тип

4. Обратный переход в случае разборки мембран (экзо) на отдельные белки, а затем построение мембран.

Этапы внутриклеточного транспорта:

1. 0 – введение в клетку радиоактивной метки

2. 3 мин. – ЭПС (начало синтеза белка)

3. 17 мин. – транспорт, пузырьки (готовый продукт)

4. 37 мин. – АГ (транс-часть)

5. 1.0 – 1,5 час. – секреторные пузырьки (экзоцитоз).

Современные представления о внутриклеточном транспорте:

- В клетке есть постоянные компартменты, связь между ними осуществляют транспортные пузырьки клетки.

Механизм внутриклеточного транспорта основан на взаимодействии транспортных пузырьков с донорными и акцепторными компратментами. Выявлены белковые факто0ры узнавания пузырьком своей мишени (акцептор – компартмент). На каждом этапе осуществляется сортировка.

Вывод: мембранные структуры в клетке существуют в виде компратментов, связь между ними осуществляют транспортные пузырьки по схеме донор-акцептор, причем на каждом этапе происходит сортировка.