Клеточная инженерия
Другие рефераты
Введение
Цитология - наука о клетке. Наука о клетке называется цитологией (греч.
«цитос" - клетка, «логос" - наука). Предмет цитологии - клетки
многоклеточных животных и растений, а также одноклеточных организмов, к
числу которых относятся бактерии, простейшие и одноклеточные водоросли.
Цитология изучает строение и химический состав клеток, функции
внутриклеточных структур, функции клеток в организме животных и растений,
размножение и развитие клеток, приспособления клеток к условиям окружающей
среды. Современная цитология - наука комплексная. Она имеет самые тесные
связи с другими биологическими науками, например с ботаникой, зоологией,
физиологией, учением об эволюции органического мира, а также с молекулярной
биологией, химией, физикой, математикой. Цитология - одна из относительно
молодых биологических наук, ее возраст около 100 лет. Возраст же термина
“клетка” насчитывает свыше 300 лет. Впервые название «клетка» в середине
XVII в. применил Р. Гук. Рассматривая тонкий срез пробки с помощью
микроскопа, Гук увидел, что пробка состоит из ячеек - клеток.
Клеточная теория. В середине XIX столетия на основе уже многочисленных
знаний о клетке Т. Шванн сформулировал клеточную теорию (1838). Он обобщил
имевшиеся знания о клетке и показал, что клетка представляет основную
единицу строения всех живых организмов, что клетки животных и растений
сходны по своему строению. Эти положения явились важнейшими
доказательствами единства происхождения всех живых организмов, единство
всего органического мира. Т. Шван внес в науку правильное понимание клетки
как самостоятельной единицы жизни, наименьшей единицы живого: вне клетки
нет жизни.
Изучение химической организации клетки привело к выводу, что именно
химические процессы лежат в основе ее жизни, что клетки всех организмов
сходны по химическому составу, у них однотипно протекают основные процессы
обмена веществ. Данные о сходстве химического состава клеток еще раз
подтвердили единство всего органического мира.
Современная клеточная - теория включает следующие положения:
клетка - основная единица строения и развития всех живых организмов,
наименьшая единица живого;
клетки всех одноклеточных и многоклеточных организмов сходны (
гомологичны ) по своему строению, химическому составу, основным проявлениям
жизнедеятельности и обмену веществ;
размножение клеток происходит путем их деления, и каждая новая клетка
образуется в результате деления исходной (материнской) клетки;
в сложных многоклеточных организмах клетки специализированы по
выполняемой ими функции и образуют ткани; из тканей состоят органы, которые
тесно связаны между собой и подчинены нервным и гуморальным системам
регуляции.
Исследования клетки имеют большое значение для разгадки заболеваний.
Именно в клетках начинают развиваться патологические изменения, приводящие
к возникновению заболеваний. Чтобы понять роль клеток в развитии
заболеваний, приведем несколько примеров. Одно из серьезных заболеваний
человека - сахарный диабет. Причина этого заболевания - недостаточная
деятельность группы клеток поджелудочной железы, вырабатывающих гормон
инсулин, который участвует в регуляции сахарного обмена организма.
Злокачественные изменения, приводящие к развитию раковых опухолей,
возникают также на уровне клеток. Возбудители кокцидиоза - опасного
заболевания кроликов, кур, гусей и уток - паразитические простейшие -
кокцидии проникают в клетки кишечного эпителия и печени, растут и
размножаются в них, полностью нарушают обмен веществ, а затем разрушают эти
клетки. У больных кокцидиозом животных сильно нарушается деятельность
пищеварительной системы, и при отсутствии лечения животные погибают. Вот
почему изучение строения, химического состава, обмена веществ и всех
проявлений жизнедеятельности клеток необходимо не только в биологии, но
также в медицине и ветеринарии.
Изучение клеток разнообразных одноклеточных и многоклеточных организмов с
помощью светооптического и электронного микроскопов показало, что по своему
строению они разделяются на две группы. Одну группу составляют бактерии и
сине-зеленые водоросли. Эти организмы имеют наиболее простое строение
клеток. Их называют доеденными (прокариотами), так как у них нет
оформленного ядра (греч. «картон»-ядро) и нет многих структур, которые
называют органоидами. Другую группу составляют все остальные организмы: от
одноклеточных зеленых водорослей и простейших до высших цветковых растений,
млекопитающих, в том числе и человека. Они имеют сложно устроенные клетки,
которые называют ядерными (эукариотическими). Эти клетки имеют ядро и
органоиды, выполняющие специфические функции.
Особую, неклеточную форму жизни составляют вирусы, изучением которых
занимается вирусология.
Строение и функции оболочки клетки
Клетка любого организма, представляет собой целостную живую систему. Она
состоит из трех неразрывно связанных между собой частей: оболочки,
цитоплазмы и ядра. Оболочка клетка осуществляет непосредственное
взаимодействие с внешней средой и взаимодействие с соседними клетками (в
многоклеточных организмах).
Оболочка клеток. Оболочка клеток имеет сложное строение. Она состоит из
наружного слоя и расположенной под ним плазматической мембраны. Клетки
животных и растений различаются по строению их наружного слоя. У растений,
а также у бактерий, сине-зеленых водорослей и грибов на поверхности клеток
расположена плотная оболочка, или клеточная стенка. У большинства растений
она состоит из клетчатки. Клеточная стенка играет исключительно важную
роль: она представляет собой внешний каркас, защитную оболочку,
обеспечивает тургор растительных клеток: через клеточную стенку проходит
вода, соли, молекулы многих органических веществ.
Наружный слой поверхности клеток животных в отличие от клеточных стенок
растений очень тонкий, эластичный. Он не виден в световой микроскоп и
состоит из разнообразных полисахаридов и белков. Поверхностный слой
животных клеток получил название гликокаликс.
Гликокаликс выполняет прежде всего функцию непосредственной связи клеток
животных с внешней средой, со всеми окружающими ее веществами. Имея
незначительную толщину (меньше 1 мкм), наружный слой клетки животных не
выполняет опорной роли, какая свойственна клеточным стенкам растений.
Образование гликокаликса, так же как и клеточных стенок растений,
происходит благодаря жизнедеятельности самих клеток.
Плазматическая мембрана. Под гликокаликсом и клеточной стенкой растений
расположена плазматическая мембрана (лат. “мембрана»-кожица, пленка),
граничащая непосредственно с цитоплазмой. Толщина плазматической мембраны
около 10 нм, изучение ее строения и функций возможно только с помощью
электронного микроскопа.
В состав плазматической мембраны входят белки и липиды. Они упорядочено
расположены и соединены друг с другом химическими взаимодействиями. По
современным представлениям молекулы липидов в плазматической мембране
расположены в два ряда и образуют сплошной слой. Молекулы белков не
образуют сплошного слоя, они располагаются в слое липидов, погружаясь в
него на разную глубину.
Молекулы белка и липидов подвижны, что обеспечивает динамичность
плазматической мембраны.
Плазматическая мембрана выполняет много важных функций, от которых
завидят жизнедеятельность клеток. Одна из таких функций заключается в том,
что она образует барьер, отграничивающий внутреннее содержимое клетки от
внешней среды. Но между клетками и внешней средой постоянно происходит
обмен веществ. Из внешней среды в клетку поступает вода, разнообразные соли
в форме отдельных ионов, неорганические и органические молекулы. Они
проникают в клетку через очень тонкие каналы плазматической мембраны. Во
внешнюю среду выводятся продукты, образованные в клетке. Транспорт веществ-
одна из главных функций плазматической мембраны. Через плазматическую
мембрану из клети выводятся продукты обмена, а также вещества,
синтезированные в клетке. К числу их относятся разнообразные белки,
углеводы, гормоны, которые вырабатываются в клетках различных желез и
выводятся во внеклеточную среду в форме мелких капель.
Клетки, образующие у многоклеточных животных разнообразные ткани
(эпителиальную, мышечную и др.), соединяются друг с другом плазматической
мембраной. В местах соединения двух клеток мембрана каждой из них может
образовывать складки или выросты, которые придают соединениям особую
прочность.
Соединение клеток растений обеспечивается путем образования тонких
каналов, которые заполнены цитоплазмой и ограничены плазматической
мембраной. По таким каналам, проходящим через клеточные оболочки, из одной
клетки в другую поступают питательные вещества, ионы, углеводы и другие
соединения.
На поверхности многих клеток животных, например, различных эпителиев,
находятся очень мелкие тонкие выросты цитоплазмы, покрытые плазматической
мембраной, - микроворсинки. Наибольшее количество микроворсинок находится
на поверхности клеток кишечника, где происходит интенсивное переваривание и
всасывание переваренной пищи.
Фагоцитоз. Крупные молекулы органических веществ, например белков и
полисахаридов, частицы пищи, бактерии поступают в клетку путем фагоцит
| |  скачать работу |
Другие рефераты
| 
