69_39_Genetikapdf

11

Навашин С.Г. показав, що кожен вид рослин характеризується специфічністю

числа і морфології хромосом, заклавши таким	чином основи	вчення про
каріологію.
Учень С.Г. Навашина Левітський Григорій	Андрійович(1878	– 1942)

визначив число хромосом(1924 р.), а їхню морфологічну структуру назвав каріотипом. Монографія Левітського Г.А. “Матеріальні основи спадковості” (1924

р.) була	першим		у	світі посібником з цитогенетики і сприяла			подальшом
розвитку	генетики		в	Україні. Завдяки Левітському	Г..А українська	школа з
досліджень		морфології		хромосом стала всесвітньо	відомою, отримавши		назву
“класичної”.
Цитологічні дослідження, присвячені мейозу, започаткував Модилевський
Яків Самуілович (1883 – 1968). Він вивчав мікрота макроспорогенез						у низки
рослин, у тому числі у гібридів, амфідиплоїдів і гаплоїдів тютюну. Модилевський
Я.С. відкрив		важливе		явище відсутності мейотичної кон’югації		хромосом у
гаплоїдів.

Слід виділити дослідження Сапєгіна Андрія Опанасовича (1883 – 1946),

який вперше застосував селекцію на науковій основі і розглядав її як прикладну генетику. Застосовуючи цитогенетичні методи, він удосконалив техніку селекції та використав цитогенетичний аналіз віддалених гібридів. У 1928 – 1935 рр. Сапєгін А.О. уперше в світі застосував у селекції методи експериментального мутагенезу, індукуючи рентгенівськими променями спадкові зміни у рослин.

Користуючись удосконаленими ним методами класичної селекції і точними математичними методами вивчення мінливості, А.О. Сапєгін вивів унікальні сорти озимої і ярої пшениці та ячменю, які упродовж багатьох десятиріч культивувалися не лише в Україні, а й за її межами.

Величезне значення для генетики, селекції і рослинництва мали роботи Юр’єва Василя Яковича (1879 – 1962) – одного із засновників селекційної науки в Україні. Він є автором близько100 праць з питань методики й організації селекції сільськогосподарських культур. Ним показано переваги методу добору

чистих ліній із місцевих популяцій пшениці порівняно	з	малоефективним
методами масового добору. Методом добору чистих ліній	під	керівництвом

Юр’єва В.Я. було виведено багато цінних високоврожайних сортів озимої і ярої

пшениці, жита, ячменю, проса, кукурудзи. Використовуючи					індуковані
рентгенівським	опроміненням	і	спонтанні	мутації	він	отримав

високоврожайні сорти і морозостійкі форми озимої пшениці. До речі Інституту рослинництва Української академії аграрних наук, який був заснований у1908 році, у 1962 році присвоєно ім’я академіка АН України Василя Яковича Юр’єва.

Перший україномовний підручник з генетики був виданий1933у р.

академіком Миколою Миколайовичем Гришком(1901 – 1964) під назвою

“Курс загальної генетики”. Гришко М.М. працював над розв’язанням проблеми коноплярства, а саме виведенням нових сортів конопель, які були б придатні для механізованого збирання. Виведений ним у1937 р. сорт конопель “ОСО-72” за виходом волокна на35-50% перевищував культивовані у ті роки сорти і давав

12

можливість механізувати збирання конопель. Гришко М.М. був засновником Національного ботанічного саду України, який з 1991 року носить його ім’я.

Українськими вченими активно досліджувались еволюційно-генетичні проблеми. У 1929 р. вийшла книга Іллі Михайловича Полякова (1905 – 1976)

“Современная эволюционная теория”, у якій він показав тісний зв’язок дарвінізму

і генетики, роль положень	теорії	Дарвіна у	вивченні	явищ	спадковості
мінливості, а також значення генетики для обґрунтування і розвитку дарвінізму.
Роль мутацій у генетиці і еволюції розглянуто			в книзі	Віталія	Леонідович
Рижкова (1896 – 1977) “Роль	мутацій	у теперішній	генетиці”, 1930 р. Важливі
теоретичні узагальнення в галузі еволюційної генетики				зроблено Єфимо
Іудовичем Лукіним (1904 – 1999) у		монографії “Дарвинизм і		географические
закономерности в изменении организмов”, 1940 р.

ВУкраїні у1927 – 1928 рр. уперше було застосовано рентгенівське

випромінювання	для	експериментального		отримання	мута
сільськогосподарських	рослин. Ці дослідження		пов’язані з	роботами	Сапєгіна
А.О., розглянутими вище. Слід виділити і Льва Миколайовича Делоне (1891 –
1969), який встановив		подібність форм	природного	і експериментальног

мутаційного процесу. Відкрив явище паралелізму у мінливості природних та експериментальних мутацій, детально вивчив хромосомні аберації у рослин.

У 1938 –1939 рр.	у відділі	генетики	Інституту	зоології українськими
ученими (Тарнавський	М.Д., Сітько	П.О., Гершензон С.М.) уперше			в світі
виявлено мутагенну дію ДНК. Їхніми дослідженнями було показано, що екзогенна
ДНК, введена у організм дрозофіли, призводить			до індукції	численних	мутацій
певних генів.

Важкі часи для розвитку української генетики почалися наприкінці30-х рр.

ХХ ст., коли все чільніше місце у керівництві біологічними науками посідає Трохим Денисович Лисенко(1898 – 1976). На спеціальній сесії Всесоюзної академії сільськогосподарських наук ім. В.І. Леніна (ВАСГНІЛ) у серпні 1948 року Лисенко Т.Д. виступив із доповіддю, в якій генетику було представлено як ідеалістичну науку, далеку від потреб і інтересів держави та народу, і шкідливу

для суспільства. Після цієї сесії ВАСГНІЛ було здійснено радикаль реорганізацію усіх відділень біологічних наук, ліквідовано генетичні лабораторії і відділи, закрито кафедри генетики у вищих навчальних закладах, звільнено з роботи багатьох учених-генетиків та були змінені програми з біології у шкільних навчальних закладах.

Генетику було “реабілітовано” лише у 1964 році на жовтневому пленумі Центрального комітету комуністичної партії Радянського Союзу (ЦК КПРС).

В наш час провідним науковим закладом з розвитку різноманітних наукових напрямів генетики є Інститут молекулярної біології і генетики НАН України. Дослідженнями в області генетики займається Інститут клітинної біології та

генетичної	інженерії	НАН	України, Інститут фізіології рослин і генетики,
Інститут	мікробіології	і	вірусології. Дім.К. Заболотного	НАН	України,
Національний ботанічний			сад . імМ.М. Гришка, Інститут	зоології	.імІ.І.

Шмальгаузена НАН України та ін.

13

1.3. Методи генетичних досліджень

Сукупність

методів

дослідження

спадкових

властивостей

організ

називається генетичним

аналізом.

В залежності

від

задачі

і

особливостей

досліджуваного

об’єкта

генетичний

аналіз

проводять

на

популяційно,

організменному, клітинному та молекулярному рівнях.

Основу генетичного аналізу складаєгібридологічний метод дослідження.

Суть методу полягає у використанні

системи

схрещувань

для

встановлення

характеру

спадкування

ознак

і

генетичних

відмінностей

досліджува

організмів.

Цитологічний

метод

дослідження

застосовується

для

вивче

компонентів клітини у зв’язку з розмноженням організмів і передачею спадкової

інформації (аналіз хромосомних і геномних мутацій, побудова цитологічних карт

хромосом, цитохімічне вивчення активності генів та ін.). На основі цього методу

при використанні новітніх способів вивчення хромосом виникла нова наука–

цитогенетика.

Онтогенетичний метод дослідження використовується для вивчення дії

генів та їх прояву під час індивідуального розвитку

організмів(онтогенезі) у

різних умовах зовнішнього середовища.

На основі популяційного методу вивчають генетичну структуру популяцій

різних

організмів: кількісно

оцінюють

розподіл особин різних генотипів у

популяції, аналізують динаміку генетичної структури популяцій під дією різних

факторів та ін.

Молекулярно-генетичний метод

дослідження передбачає

біохімічне

і

фізико-хімічне

вивчення

структури

і

функцій

генетичного

матеріалу

направлений на вияснення етапів шляху“ген – ознака” і механізмів взаємодії

різних молекул на цьому шляху.

Мутаційний метод (на основі різностороннього аналізу мутацій) дозволяє

встановити

особливості,

закономірності

і

механізми

мутагенезу,

також

допомагає у вивченні структури і функції генів. Мутаційний метод має особливе

значення при роботі з організмами, які розмножуються безстатевим шляхом.

Генеалогічний метод дослідження (метод аналізу родоводу) дозволяє

прослідкувати спадкування ознак в сім’ях. Даний метод використовується для

визначення спадкового чи неспадкового характеру ознаки, домінантності чи

рецесивності,

картування

хромосом,

для

встановлення належності гену, який

кодує дану ознаку, до певної групи зчеплення зХ- чи Y-хромосомою. Як правило

генеалогічний аналіз складає основу в медико-генетичному консультуванні.

Близнюковий метод дослідження полягає в аналізі і порівнянні мінливості

ознак в межах різноманітних груп близнюків. Даний метод дозволяє оцінити роль

генотипу і зовнішніх умов у спостерігаємій мінливості.

Народження

генетики

як

точної

науки

стало

можливим

за

використанню математичного методу в аналізі біологічних явищ. Г. Мендель

застосував кількісний підхід до вивчення результатів схрещування і для побудови

гіпотез,

які

дали

пояснення

отриманим

результатам. Математичний

метод

14

незамінний при вивченні спадкування кількісних ознак, також при вивченні мінливості, особливо неспадкової або модифікаційної.

За допомогою статистичного методу дослідження вивчаються статистичні закономірності спадкування та мінливості організмів.

1.4. Практичне значення генетики

Сучасна генетика є важливою частиною біологічних наук. Її місце визначає
предмет	дослідження – спадковість і			мінливість– універсальні властивості					для
всіх живих організмів.
Генетика є теоретичною основою селекції рослин, тварин і мікроорганізмів.
Опираючись на окремі розділи генетики, селекціонери підбирають вихідний
матеріал для створення нових тварин, сортів рослин і штамів мікроорганізмів.
При	цьому	застосовуються			різноманітні	системи		,схрещуваньметод
гібридологічного аналізу, індукування мутацій і т.д. Широке поширення отримали
методи	поліплоїдизації		рослин–	подвоєння числа хромосомних наборів.
Людиною створені штучні поліпоїди жита, цукрового буряка, полуниці, кавуна та
інших культур.
Методи		генетики	активно		використовуються		у	рибному	та	п
господарствах. Селекція на основі генетики кількісних ознак використовується
для підвищення м’ясної і молочної продуктивності ,худобиа також									для
підвищення врожайності рослин.
Велику роль у розвитку мікробіологічної промисловості відіграла мутаційна
селекція,	зокрема, при		створенні		штамів-продуцентів			,білквітамінів,

антибіотиків, амінокислот та інших	біологічно активних речовин. Вивчення
генетики бактерій та інших мікроорганізмів має дуже важливе як теоретичне, так і
практичне значення для спрямованої	селекції високопродуктивних штамів, які
останнім часом почали широко застосовуватися у різних галузях народного

господарства. Використання

в

селекції

мікроорганізмів

методів

природного

добору,

індукованого

мутагенезу, популяційної

мінливості,

клонування,

гібридизації

соматичних

клітин

тощо

дало

можливість

високопродуктивні

штами

мікроорганізмів. Останні

знайшли

широке

застосування в мікробіологічній промисловості для виробництва кормового білка,

амінокислот, ферментів, вітамінів,

антибіотиків, бактеріальних

добрив,

засобів

захисту

рослин,

анатоксинів,

лікувально-профілактичних

препаратів –

вакцин,

інтерферонів, гормонів, інтерлейкінів та ін.

Багатонадійні

перспективи

для

сільського

господарства, біології

та

медицини й інших галузей народного господарства відкриваються у зв’язку з розробкою і вдосконаленням методів генної і клітинної інженерії, за допомогою яких експериментально доведено можливість передачі не тільки природних генів, а й штучно синтезованих, які кодують синтез різноманітних біологічно-активних сполук.

Новітні методи генної інженерії застосовуються для створення штамів мікроорганізмів здатних синтезувати людські гормони, інтерферони, вірусні

15

антигени тощо. Активно розвивається клітинна і генна інженерія вищих рослин, яка дає можливість переносити гени одних видів і родів рослин. у Гібридизація соматичних клітин рослин дозволяє поєднати геноми, які ніколи не схрещуються в природі. Так отримані соматичні гібриди картоплі і томатів, різних декоративних рослин та ін.

Розвиток генетики людини дозволив виявити величезну кількість(близько 2500) спадкових хвороб. Генетична гетерогенність людської популяції включає цілий ряд аномалій обміну речовин, порушень конституції і психічних хвороб, причиною яких є генні мутації і хромосомні аберації. Рання діагностика деяких спадкових захворювань дозволяє попередити аномальний розвиток та смерть

людини. Так можна уникнути трагічних наслідків і нормалізувати розвиток новонароджених, які хворі на галактоземію(нездатність засвоювати молочний цукор), або хворих на фенілкетонурію(чутливість до ароматичних амінокислот), якщо вчасно виключити із їх раціону небажані сполуки.

Рання діагностика спадкових хвороб до народження дитини або визначення гетерозиготного носійства генних та хромосомних аномалій дозволяє уникнути небажаних наслідків шляхом планування сім.’їВелику роль при цьому відіграє медико-генетичне консультування населення.

До розвитку генної інженерії лікування спадкових хвороб неможливим. Усі розроблені методи лише ліквідували симптоми захворювання. Нині бурхливий розвиток генної інженерії дав початок новій області медицини–

генній терапії, завдяки якій можна буде виправити або замінити аномальні частини генетичного апарату.

Господарська діяльність людини часто пов’язана із втручанням у природні процеси, внаслідок чого скорочується площа лісів, змінюється водний баланс, з’являються забруднюючі речовини у річках, повітрі та ґрунті. Прогнозування і попередження можливих небажаних наслідків такого втручання неможливі без знання як екології, так і генетики, перед усім генетики популяцій, яка оперує великою чисельністю організмів, що обмінюються генами у природних умовах.

При цьому необхідно передбачати збереження оптимальних розмірів і умов існування популяцій рослин, тварин і мікроорганізмів. Збереження їх генофонду –

це збереження неоціненного природного багатства	генів, які у	подальшому
можуть бути використані людиною у селекційному процесі.
Важливий аспект екологічної генетики– вивчення	мутагенної	активності

різноманітних фізичних і хімічних агентів, що використовуються людиною. Поширення у нашому побуті мутагенів може підвищити частоту аномальних генів і збільшити вірогідність спадкових хвороб. Тому кожна нова сполука, яка призначена для медицини, сільського господарства або харчової промисловості повинна бути апробована на генетичну активність. Для цього генетики створюють спеціальні тест-системи: штами мікроорганізмів, культури дрозофіли, лінії мишей, культури клітин тварин і людини. І тільки впевнившись, що речовина не є мутагеном, її можна використовувати для тих чи інших. Особливацілей важливість такої служби генетичної безпеки стає очевидною, якщо врахувати, що майже 90 % мутагенів є канцерогенами.

16

Особливої ваги набувають нині методи одержання енергії та переробки відходів промисловості і сільського господарства з метою одержання цінних біопродуктів і захисту біосфери від забруднення за допомогою мікроорганізмів.

Мікробіологічна наука		і	мікробіологічна індустрія можуть зробити помітний
внесок у розв’язання енергетичних проблем, які пов’язані зі значним зменшенням
запасів нафти і вугілля на нашій планеті.
Не	применшуючи		значення класичної селекції та	генної , інжене
необхідно	зазначити,	що	народжується принципово новий	перспективний

напрямок повністю безклітинної біотехнології – використання в біотехнологічних процесах не живих клітин, а заміна їх біореакторами, в яких вибірковий синтез будь-яких заданих продуктів здійснюється за допомогою безклітинних систем, які містять лише необхідний набір очищених клітинних компонентів.

Таким чином без перебільшення можна сказати, що генетика як наука про спадковість і мінливість знаходить своє застосування у всіх областях діяльності людини.

Запитання для самоперевірки:

1.Що вивчає наука генетика?

2.Що таке спадковість і мінливість?

3.Які розділи відносяться до фундаментальної та прикладної генетики?

4.Яке значення мають роботи Г.Менделя для генетики?

5.Чому історія розвитку генетики як науки починається1900з року, не дивлячись на відкриття Менделя, зроблені у другій половині ХІХ ст.?

6.З якими роботами пов’язаний перший період розвитку генетики?

7.Хто запропонував термін «генетика»?

8.Чим характеризується другий період розвитку генетики?

9.Які дослідження дали початок розвитку радіаційної генетики?

10. Які підходи у вивченні спадковості і мінливості стали осново класичної генетики?

11.Коли розпочався розвиток молекулярної генетики?

12.Кому належить приорітет у розшифровці структури ДНК?

13.Яка подія стала початком розвитку генної інженерії?

14.З якими роботами пов’язані перші генетичні дослідження в Україні?

15.Охарактеризуйте праці українських учених-генетиків.

16.З чим пов’язаний майже двадцятирічний провал(1948 – 1964 рр.) розвитку української генетики?

17.Які є методи генетичних досліджень?

18.У чому полягає практичне значення генетики?

19.Яке значення генетики для екології?

20.Яким чином генетика допомагає у вирішенні проблем, пов’язаних із спадковими хворобами людини?

17

ТЕМА 2. ЦИТОГЕНЕТИКА

2.1. Будова клітини і роль її компонентів у передачі спадковості

Клітина – це	основна	структурно-функціональна	і	генетична	одиниця
живого. Сучасна клітинна теорія включає наступні положення:
· клітина -	основна	структурно функціональна	і	генетична	одиниця
живих організмів і найменша одиниця живого;

·клітини всіх одноклітинних і багатоклітинних організмів подібні за будовою, хімічним складом і найважливішим проявам процесів життєдіяльності;

·	кожна	нова	клітина	утворюється	в	результаті	поділу	вихі
	материнської клітини;

·клітини багатоклітинних організмів спеціалізовані– вони виконують різні функції й утворюють тканини;

·клітина є відкритою системою через який проходять і перетворюються

потоки речовини енергії й інформації.

Клітина – це відкрита саморегулююча система, через яку постійно проходить потік речовин, енергії й інформації. Ці потоки приймає спеціальний апарат клітини до якого входять:

·надмембранний компонент - глікокалікс,

·елементарна біологічна мембрана чи їхній комплекс,

·підмембранний опорно-скорочувальний комплекс – гіалоплазма,

·анаболічна і катаболічна системи.

Основний компонент цього апарата- елементарна мембрана. Клітина містить різні типи мембран, але принцип їхньої будови однаковий. У 1972 році С. Сингером і Г. Ніколсоном була запропонована рідинно-мозаїчна модель будови елементарної мембрани. Відповідно до цієї моделі її основу так само складає

біліпідний	шар, але білки відносно цього шару розташовуються по різному.
Частина	білкових молекул лежить на поверхні ліпідних шарів(периферичні

білки), частина пронизує один шар ліпідів(напівінтегральні білки), а частина пронизує обидва шари ліпідів(інтегральні білки). Ліпідний шар знаходиться в рідкій фазі (ліпідне море). На зовнішній поверхні мембран розташовується

рецепторний	апарат -		глікокалікс			утворений		розгалуженими	молекулами
глікопротеїнів, що розпізнають визначені речовини і структури.
Властивості		мембран:		пластичність,			напівпроникність,		здатність
самозамикатися.	Функції		мембран:		структурна		-	мембрана як структурний
компонент входить до складу більшості							органоїдів(мембранних		принцип
структури органоїдів);		бар’єрна		і	регуляторна-		підтримує сталість		хімічного

складу і регулює всі обмінні процеси(реакції обміну речовин протікають на мембранах); захисна; рецепторна.

Пасивний транспорт йде по градієнту концентрації і не вимагає витрат енергії. Це може бути фільтрація чи дифузія(вода і дрібні молекули),

18

надходження через пори шляхом розчинення в ліпідах, полегшена дифузія за допомогою білків-переносників - пермеаз (амінокислоти, цукри, жирні кислоти).

Активний транспорт йде проти градієнта концентрації з витратою енергії. Для нього необхідна наявність спеціальних іонних каналів, ферментів і АТФ. Так працює натрій-калієвий насос. Концентрація калію у клітині вища, ніж у навколоклітинному просторі, проте іони калію надходять у клітину.

Цитоз пов’язаний з оборотними змінами архітектоніки .мембра Ендоцитоз - захоплення мембраною клітини макромолекул чи дрібних часток. З клітинної мембрани утворюються відростки, які повністю обтягують частинку і замикаються навколо неї. У такий спосіб частка опиняється у цитоплазмі в складі ендосоми. Мембрана може захоплювати тверді частки(фагоцитоз) чи краплі

рідини (піноцитоз). Виділення	з	клітини речовин	оточених	у	мембра
називається екзоцитозом.
Речовини, що надійшли в клітину можуть використовуватися					у двох
напрямках:

·у анаболічній системі - для синтезу сполук необхідних самій клітині чи тих, що секретуються нею;

·у катаболічній системі - як джерело енергії.

Анаболічна система здійснює реакції пластичного обміну чи асиміляції. Катаболічна система - реакції енергетичного обміну чи дисиміляції. Ці системи нерозривно пов’язані. Усі процеси життєдіяльності клітини не можна уявити без участі АТФ. У свою чергу, синтез АТФ неможливий без ферментів утворених в анаболічній системі. У такому ж тісному зв’язку знаходяться потоки речовин і енергії в клітині, тому що гетеротрофні клітини можуть використовувати тільки енергію законсервовану у складних органічних сполуках.

До анаболічної системи клітини відносяться: рибосоми, ендоплазматична сітка і комплекс Гольджи.

Рибосоми – це сферичні тільця діаметром 15—35 нм які складаються з двох субодиниць: малої і великої. Вони розташовуються вільно в цитоплазмі, або на зовнішній поверхні мембран ендоплазматичної мережі і на зовнішній ядерній мембрані. Вони на 40 % складаються з рибосомальної РНК (рРНК) і на 60 % - з білків. Субодиниці рибосом утворюються в ядерці. Інформація про структуру

рРНК і білків рибосом закодована в ядерцевих організаторах - ділянках молекули
ДНК в області вторинних		перетяжок сателітних хромосом. Рибосоми містять
деякі органоїди клітини (мітохондрії, хлоропласти) здатні синтезувати специфічні
білки. Функції рибосом беруть безпосередню участь у синтезі білка.
Ендоплазматична сінка (ЕПС) представлена каналами пронизуючими всю
цитоплазму	клітини, вони	з’єднуються з перинуклеарним простором	і
порожнинами	комплексу	Гольджі. Стінки каналів утворені елементарною
мембраною. ЕПС називається гранулярною, якщо на зовнішній поверхні мембран
каналів розташовуються рибосоми, якщо рибосом на мембранах немає—
агранулярною.	Функції ЕПС: біосинтез білків – гранулярна ЕПС, жирів		і

вуглеводів – агранулярна ЕПС; компартменталізація цитоплазми клітини – поділ

19

на відсіки; участь в утворенні мембран; утворення пероксисом; транспортування всіх речовин у клітині.

Комплекс Гольджі представлений системою диктіосом. Кожна диктіосома

– це стопка з 1-15 елементарних мембран утворюючих замкнуті канали товщиною 20—40 нм, які расширюються на кінцях у .цистерниВід цистерн відокремлюються пухирці, які утворюють лізосоми і вакуолі. Функції комплексу Гольджі: сортування і упаковування синтезованих у ЕПС речовин; утворення комплексних сполук глікопротеїнів, ліпопротеїнів і інших; утворення лізосом і гліоксисом; секреція речовин; участь в утворенні клітинної стінки при мітозі.

До катаболічної системи клітини відносяться: лізосоми, мікротільця,

пероксисоми, гліоксисоми і мітохондрії.

Первинні лізосоми утворюються в комплексі Гольджі. Це дрібні (0,2-1 мкм) округлі тільця покриті елементарною мембраною й утримують 30до-ти різних гідролітичних ферментів. Коли ендосоми надходять у цитоплазму вони зливаються з первинними лізосомами. При цьому активуються ферменти первинних лізосом і утворюються фагосоми– вторинні лізосоми, у яких відбувається розщеплення складних органічних сполук до більш простих(білків

до амінокислот	і .т).д Вторинні	лізосоми, в	яких незавершується процес
переварювання,	називаються	залишковими	тільцями. У	пероксисомах

окислюються амінокислоти з утворенням перекису водню, що бере участь у багатьох обмінних реакціях у тому числі й у неспецифічному захисті клітини від паразитів. Пероксисоми утворюються ендоплазматичною мережею. У гліоксисомах жири перетворюються у вуглеводи. Вони утворюються в комплексі Гольджі.

Мітохондрія має дві мембрани- зовнішню і внутрішню. Внутрішня мембрана утворює вирости у порожнину мітохондрії, що називаються кристами. На кристах мітохондрій розташовані сферичні тільця на ніжках- АТФ-соми. Між кристами знаходиться внутрішній матрикс, що містить автономну систему біосинтезу білка, кільцеві молекули ДНК і рибосоми. Зовнішній матрикс знаходиться між зовнішньою і внутрішньою мембранами. Основні функції мітохондрій – синтез АТФ, специфічних білків і стероїдних гормонів.

Енергетичний обмін чи дисиміляція включає три етапи:

·підготовчий;

·безкисневий анаеробний гліколіз;

·кисневий.

Підготовчий етап протікає у травній системі організмів і у лізосомах клітин і полягає у тому, що складні органічні сполуки розщеплюються до більш простих: білки – до амінокислот, поліцукри – до моноцукрів, жири – до гліцерину і жирних кислот. Енергія, що вивільняється, розсіюється у вигляді тепла.

Анаеробний етап протікає в цитоплазмі клітин. При гліколізі моноцукри, амінокислоти і жирні кислоти розпадаються до піровиноградної чи молочної кислоти. При анаеробному розщепленні з однієї молекули глюкози утворюються дві молекули АТФ.

20

Аеробний

етап

енергетичного

обміну

протікає

в мітохондріях. При

аеробному розщепленні однієї молекули глюкози утворюється36 молекул АТФ і

2 молекули - при анаеробному, всього 38 молекул АТФ Коефіцієнт корисної дії

мітохондрій досягає 60%.

Енергія

синтезованої

в

процесі

енергетичного

обміну

використовується:

для

біосинтезу

речовин(до

50%);

для

транспортування

речовин (30-40%); для механічної роботи скорочення м'язів; для поділу клітин;

розсіюється у виді тепла.

З виникненням клітини живі системи отримали здатність до самостійного

обміну речовин і розмноження. Ускладнення їхньої організації супроводжувалося

появою ядерної мембрани і збільшенням молекулярної

маси . ДНККлітини

поділяються на прокаріотичні і еукаріотичні, відмінності між якими представлені

у таблиці 2.1.

Таблиця 2.1

Відмінності між прота еукаріотичною клітиною

№

Ознака

Прокаріоти

Еукаріоти

п/п

1

Цитоплазматична

мембрана

є

є

2

Клітинна стінка

є

у тварин немає,

у рослин є

3

Ядро

немає

є

4

Хромосоми

нуклеоїд (кільцева

є (ДHK+6ілок)

молекула ДНК)

5

Мітохондрії

немає

є

6

Комплекс Гольджі

немає

є

7

Эндоплазматична

мережа

немає

є

8

Лізосоми

немає

є

9

Рибосоми

є

є

10

Мезосоми

є

немає

11

Спосіб розмноження

простий поділ

непрямий поділ

Прокаріоти – це

одноклітинні

доядерні

організми. До

них відносяться

бактерії і синьо-зелені водорості. Бактерії мають різноманітну форму, розміри їхнього тіла коливаються від 1 до 5 мкм. Їх плазмолему покриває клітинна стінка, утворена переважно поліцукридами. У цитоплазмі прокаріот є рибосоми, які за

будовою	і функціями			подібні	до рибосом еукаріот, але		меншого	розміру.
Мембрана	клітини		утворює		мезосоми(вирости), що		виконують	функції
мембранних органоїдів.
Спадковий		апарат		прокаріотичних		клітин(нуклеоїд) представлений

кільцевою молекулою ДНК, яка зв’язана з невеликою кількістю негістонових білків. ДНК прокаріот часто називають хромосомою, хоча структурно вона істотно відрізняється від хромосом еукаріот. Прокаріоти містять тільки одну хромосому і є гаплоїдами. Молекулярна маса ДНК прокаріот складає2,5×109 ±