Реферат Курсовая Конспект
СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ КЛЕТКИ - раздел Философия, Современные Методы Исследования Клетки ...
|
СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ КЛЕТКИ
Электронная микроскопия.
Физики предложили использовать вместо пучка света пучок электронов. Электроны могут отражаться от мелких предметов, которые невидимы в световой микроскоп. Движением электронов управляют электрические и магнитные поля. Разрешающая способность электронного микроскопа – 0,1 нм.
Трансмиссионный электронный микроскоп
Электроны проходят сквозь объект. В результате пучок электронов создает изображение объекта на фотографической пластинке.
Недостаток электронного микроскопа состоит в том, что в камере объектов должен поддерживаться высокий вакуум. Для электронов это необходимо, потому что в воздухе они отклоняются и подхватываются молекулами газа. Живая материя не может существовать в высоком вакууме, так как испаряется вода.
Сканирующий электронный микроскоп
Электроны отражаются от поверхности объекта и создают изображение при движении в обратном направлении. Разрешающая способность – 5 – 20 нм. Этому микроскопу не глубокий вакуум. С помощью сканирующего электронного микроскопа можно изучать живые объекты с достаточно жесткими покровами. Также можно получать превосходные фотографии, содержащие мельчайшие детали строения поверхности некоторых живых существ.
Электронный микроскоп высокого напряжения.
Напряжение – 500 000 – 1000 000 В. Большое ускорение электронов позволяет им проходить через сравнительно толстые срезы. С помощью этого микроскопа можно получать трехмерное изображение структур и изучать их.
Метод меченых атомов и ультрацентрифугирование.
Иногда необходимо проследить за каким-либо химическим соединением в клетке: узнать, куда оно транспортируется, во что превращается и т.д.
Исследователи научились заменять один из атомов в молекуле на радиоактивный изотоп. Такая молекула будет нести радиоактивную метку, которую легко можно обнаружить с помощью счетчика радиоактивных частиц.
Если необходимо выделить какие-либо отдельные части клетки, например, ядра или части мембран, используется метод ультрацентрифугирования. Фрагменты обычно имеют разные размеры и различную плотность. Они оседают на дно пробирки с разной скоростью. Чтобы процесс оседания шел быстрее, пробирки крутят на центрифуге. Центробежная сила превышает силу тяжести. Это ускоряет процесс оседания всех частиц.
СОДЕРЖАНИЕ ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ В КЛЕТКЕ, ИХ РОЛЬ
Элемент | Символ | Примерное содержание (%) | Значение для клетки и организма |
Кислород | О | Входит в состав воды и органических веществ | |
Углерод | С | Входит в состав всех органических веществ | |
Водород | Н | Компонент воды и органических веществ | |
Азот | N | Входит в состав аминокислот, белков, нуклеиновых кислот, АТФ, хлорофилла, витаминов | |
Кальций | Ca | 2,5 | Входит в состав клеточной стенки растений; костей и зубов; повышает свертываемость крови и сократимость мышечных волокон |
Фосфор | P | Входит в состав костной ткани и зубной эмали,нуклеиновых кислот, АТФ, некоторых ферментов | |
Сера | S | 0,25 | Входит в состав важнейших аминокислот (цистеина, цистина, метионина), некоторых витаминов, участвует в образовании дисульфидных связей в третичной структуре белка. |
Калий | K | 0,25 | Содержится в клетке только в виде ионов; повышает активность ферментов белкового синтеза, обусловливает нормальный ритм сердечной деятельности, участвует в процессах фотосинтеза, в генерации биоэлектрических потенциалов. |
Хлор | Cl | 0,2 | Содержится преимущественно в виде отрицательного иона в организме животных; компонент соляной кислоты в желудочном соке. |
Натрий | Na | 0,10 | Содержится в клетке только в виде ионов; обусловливает нормальный ритм сердечной деятельности, влияет на синтез гормонов, участвует в поддержании и регулировании кислотно-щелочного равновесия организма. |
Магний | Mg | 0,07 | Входит в состав молекул хлорофилла, а также костей и зубов, активизирует энергетический обмен и синтез ДНК. |
Иод | J | 0,01 | Входит в состав гормонов щитовидной железы |
Железо | Fe | 0,01 | Входит в состав многих ферментов, гемоглобина и моглобина, участвует в биосинтезе хлорофилла, в транспорте электронов в процессах дыхания и фотосинтеза. |
Медь | Cu | Следы | Входит в состав гемоцианинов у беспозвоночных и некоторых ферментов; участвует в процессах кроветворения, фотосинтеза, синтеза гемоглобина. |
Марганец | Mn | - | Входит в состав или повышает активность некоторых ферментов; участвует в развитии костей, ассимиляции азота и процессах фотосинтеза. |
Молибден | Mo | - | Входит в состав некоторых ферментов (нитратредуктазы), участвует в процессах связывания атмосферного азота клубеньковыми бактериями |
Кобальт | Co | - | Входит в состав витамина В12, участвует в фиксации атмосферного азота клубеньковыми бактериями и образовании эритроцитов |
Бор | B | - | Влияет на ростовые процессы растений, активирует восстановительные ферменты дыхания. |
Цинк | Zn | - | Входит в состав некоторых ферментов, расщепляющих полипептиды; участвует в синтезе растительных гормонов (ауксинов) и гликолизе. |
Фтор | F | - | Входит в состав костей и эмали зубов. |
Функции углеводов.
Функции липидов.
Денатурация
Под влиянием физического и химического воздействия могут нарушаться четвертичная, третичная, вторичная и при наиболее жестких условиях – первичная. Если при изменении условий среды первичная структура молекулы белка остается неизменной, то при восстановлении нормальных условий среды полностью воссоздается и структура белка. Процесс восстановления структуры денатурированного белка называется ренатурацией.
Это свойство белков используется в медицинской и пищевой промышленности ( для приготовления медицинских препаратов, пищевых концентратов). Причины денатурации: нагревание или воздействие каких-либо излучений; сильные кислоты, сильные щелочи, концентрированные растворы солей, тяжелые металлы, органические растворители и детергенты.
Сравнительная характеристика ДНК и РНК.
ДНК | РНК |
Двухцепочечная молекула | Одноцепочечная молекула |
А, Т, Г, Ц + дезоксирибоза + остаток фосфорной кислоты | А. У, Г, Ц + рибоза + остаток фосфорной кислоты |
Способна к репликации | Не способна к репликации |
Находится в ядре, митохондриях, хлоропластах | Находится в ядре, митохондриях, хлоропластах, цитоплазме, в рибосомах |
Хранит наследственную информацию | Выполняет различные функции в зависимости от вида |
Виды одноцепочечных РНК
Все три типа РНК синтезируются на ДНК – матрице. Этот процесс называется транскрипцией.
АТФ И ЕЕ ЗНАЧЕНИЕ
АТФ – это нуклеотид, который состоит из трех остатков фосфорной кислоты, рибозы, аденина.
Во время разрыва двух макроэргических связей высвобождается большое количество энергии - 40 кДж. Эта энергия идет на нужды клетки.
Синтез АТФ происходит на кристах митохондрий в ходе окислительного фосфорилирования при клеточном дыхании и в хлоропластах в ходе фосфорилирования в световой фазе фотосинтеза.
АТФ образуется из АДФ и неорганического фосфата за счет энергии, которая освобождается при окислении органических веществ и в процессе фотосинтеза. Фосфорилирование – включение в молекулу остатка фосфорной кислоты.
АТФ быстро обновляется. У человека распадается и вновь восстанавливается 2400 раз в сутки, так что средняя продолжительность ее жизни – 1 минута.
Лизосомы –представляют собой мешочки, окруженные одинарной мембраной (d=0,2 – 0,5 мкм). Лизосомы заполнены гидролитическими ферментами (протеазы, липазы, кислые фосфатазы). Реакция внутри лизосом кислая. Ферменты, находящиеся в лизосомах, синтезируются на шероховатой ЭПС и транспортируются в КГ. Далее от него отделяются пузырьки, которые содержат ферменты, подвергшиеся превращениям. Это первичные лизосомы. Далее первичные лизосомы могут сливаться с эндоцитозным пузырьком, образуя вторичную лизосому (пищеварительную вакуоль). Продукты переваривания поглощаются цитоплазмой клетки. Часть материала остается непереваренной. Вторичная лизосома с непереваренным материалом называется остаточным тельцем. Клетка освобождается от него путем эндоцитоза. Лизосомы играют важную роль в организме. Например, они могут участвовать в разрушении чужеродного материала, поступившего путем эндоцитоза. Это явление – гетерофагия. Автофагиейназывается процесс, с помощью которого уничтожают ненужные ей структуры. В этом случае старые органеллы заменяются новыми. Иногда лизосомы высвобождают свое содержимое, в результате происходит саморазрушение клетки – автолиз.
Вакуоли.Вакуоль – это мембранный мешок, который наполнен жидкостью, и стенка которого состоит из одинарной мембраны. В животных клетках содержатся небольшие вакуоли, которые являются пищеварительными, фагоцитозными, сократительными. В растительных клетках иная картина. В зрелых клетках паренхимы и колленхимы (и не только) имеется центральная большая вакуоль, которая окружена элементарной мембраной – тонопластом. Внутри содержится клеточный сок, состоящий из минеральных солей, сахаров, органических кислот, кислорода, углекислого газа, пигментов и некоторых отходов жизнедеятельности. Значение вакуолей огромно:
Рибосомы –сферические гранулы, диаметром 15 – 35 нм. Состоит из двух нуклеопротеидных субъединиц, из равных количеств белка и РНК. Они имеют разную форму, химическое строение, разную величину. Удерживаются вместе благодаря ионам магния. Обнаружены в клетках всех организмов, а также и у прокариот. Располагаются свободно в цитоплазме, прикрепляются к наружной поверхности мембраны ядра, ЭПС, в митохондриях и хлоропластах. Рибосома защищает иРНК и синтезируемый белок от различных разрушающих ферментов: РНК-азы, протеазы. Начальная часть синтезированного белка находится в каналоподобной структуре.
Центриолиобразуют клеточный центр и представляют собой полые цилиндры длиной не более 0,5 мкм. Располагаются парами перпендикулярно друг другу. Накануне деления в клетке содержится две пары центриолей. Центриоли состоят из девяти пар микротрубочек. Основное свойство – участие в делении клетки – центриоли служат центрами образования веретена деления. В клетке центриоли располагаются вблизи ядра. Во время деления клеток (в профазе) одна центриоль отходит к одному полюсу клетки, вторая – к другому, определяя таким образом положение полюсов. Затем от центриолей отходят нити веретена деления и прикрепляются к центромерам хромосом. В анафазе эти нити притягивают хромосомы к полюсам клетки. После окончания деления центриоли остаются по одной в дочерних клетках, удваиваются и образуют клеточные центры.
Базальные тельцапо структуре идентичны центриолям. Обнаружены в основании ресничек и жгутиков. Образуются, вероятно, путем удвоения центриолей. Являются центрами организации микротрубочек, входящих в состав жгутиков и ресничек.
Реснички и жгутики– специализированные органоиды, представляющие собой цитоплазматические выросты. Они отвечают за передвижение либо всего организма (протисты, ресничные черви), либо жидкостей или частиц (носовая полость, трахея, яйцевод и т.д.)
Состоят из 20 микротрубочек: 9 пар периферических и 2 центральных. У основания – базальное тельце. Длина у жгутиков – 100 мкм и более. Если длина 10 -20 мкм, то это реснички. Скольжение микротрубочек вызывает биение жгутиков и ресничек, что обеспечивает перемещение клеток.
Строение и функции клеточного ядра.Ядро является одним из важнейших компонентов клетки. Оно было открыто в 1831 г. Р. Броуном. Ядро – обязательный компонент всех клеток растений и животных, за исключением предъядерных (бактерий, цианобактерий) и доклеточных (вирусы, фаги) организмов. У большинства клеток форма ядра шаровидная, но также встречаются ядра кольцевидные, палочковидные, веретеновидные, бобовидные, сегментированные и др. У молодых клеток ядро расположено в центре, у зрелых может смещаться в сторону. Размеры ядра от 3 до 25 мкм. Самое крупное ядро у яйцеклетки. Обычно в клетке имеется одно ядро, но иногда бывает и два, например, некоторые нейроны, клетки печени, костного мозга, мышц, соединительной ткани у животных, стенки пыльников у растений.
Ядро окружено ядерной оболочкой. Она образуется за счет расширения и слияния друг с другом цистерн ЭПС. Ядерная оболочка образована двумя мембранами, между которыми находится перинуклеарное пространство. Ширина его 20 – 50 нм. Оно сохраняет способность сообщаться с ЭПС. Наружная поверхность ядерной мембраны часто бывает покрыта рибосомами.
При слиянии в некоторых местах наружной и внутренней мембраны образуется пора. Она имеет сложное строение и не имеет открытого просвета. Отверстие закрыто диафрагмой. Через ядерные поры осуществляется избирательный транспорт молекул и частиц. Поры составляют 25% от поверхности ядра. Количество пор у одного ядра – 3000 – 4000. Число пор может меняться в зависимости от активности процессов в клетке. Через поры из ядра в цитоплазму выходят молекулы иРНК, тРНК, субъединицы рибосом, а в ядро – нуклеотиды, белки, ферменты, АТФ, вода, ионы. Внутреннее содержимое ядра (нуклеоплазма) находится в состоянии коллоида. Представляет собой раствор белков, нуклеиновых кислот, углеводов, ферментов, минеральных солей. Нуклеоплазма заполняет пространство между ядерными органеллами и участвует в транспорте веществ, нуклеиновых кислот, субъединиц рибосом.
Хроматин – это глыбки, гранулы, сетевидные структуры ядра, отличаются по форме от ядрышек. Существует две разновидности хроматина:
Гетерохроматин располагается вблизи внутренней поверхности ядра и вокруг ядрышек, а эухроматин располагается между гетерохроматином. Основу хроматина составляют нуклеопротеины , т.е. ДНК, упакованная различными белками (гистонами).
Ядрышки –плотные округлые тельца, погруженные в ядерный сок. В ядрах разных клеток, а также в ядре одной и той же клетки в зависимости от ее функционального состояния количество ядрышек колеблется от 1 до 5-7 и более. Ядрышки синтезируются на определенных участках хромосом, ответственных за синтез рРНК. Ими обладают не все хромосомы. Эти участки называются ядрышковыми организаторами. Они образуют петли. Верхушки петель разных хромосом притягиваются друг к другу и встречаются. Так образуется ядрышко. Ядрышки есть только в неделящихся клетках. Во время деления они исчезают, а после деления появляются вновь. Т.е. они не являются постоянными компонентами клетки, а также не являются самостоятельными структурами ядра. Кроме этого в ядрышке формируются рибосомы, которые потом перемещаются в цитоплазму.
Хромосомы.Представляют собой двойные цепи ДНК, окруженные сложной системой белков. У каждой хромосомы имеется первичная перетяжка, центромера, которая делит хромосому на два плеча. Этот участок является утонченным и неспирализованным. Центромера регулирует движение хромосом при клеточном делении. К ней прикрепляется нить веретена, разводящая хромосомы к полюсам. Расположение центромеры определяет 3 основных вида хромосом:
Некоторые хромосомы имеют вторичную перетяжку, не связанную с прикреплением нити веретена деления. Этот участок и есть ядрышковый организатор.
Кариотип и его видовая специфичность. Количество хромосом во всех клетках организма в течение всей жизни от рождения и до смерти строго постоянно. Совокупность хромосом соматической клетки, характерной для данной систематической группы животных или растений, называется кариотипом.
Нормальный кариотип человека включает 22 пары аутосом и одну пару половых хромосом ( либо ХХ, либо ХУ).
Количество хромосом в кариотипе не связано с уровнем организации животных и растений. Примитивные формы могут иметь большее число хромосом, чем высокоорганизованные.
– Конец работы –
Используемые теги: Современные, Методы, исследования, клетки0.076
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ КЛЕТКИ
Если этот материал оказался полезным для Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
Твитнуть |
Новости и инфо для студентов