Реферат: Фізіологія рослинної клітини
Для вивчення хімічного складу і функцій окремих клітинних структур з успіхом застосовується методи фракціонування клітин чи їхнього вмісту. Екстракти зруйнованих клітин ділять на функції, піддаючи їх високошвидкісному центрифугуванню. Крупні компоненти осідають першими(ядра, хлоропласти, мітохондрії)/. При підвищенні швидкості центрифуги осаджуються дрібніші органели (мікротоми, рибосоми). Швидкість седиментації кожного компоненту залежить від його розмірів і форми, і звичайно виражається коефіцієнтом седиментації – S на честь шведського фізика Теодора Сведберга, який розробив даний метод.
Для вивчення функціональної активності різних компонентів клітини іноді використовують методи мікрохірургії . Великі можливості у вивченні фізіології клітини відкривається з розвитком методів генної інженерії і біотехнології . Технології рекомбінантних ДНК у прикладних галузях дозволяють створювати транс генні організми з новими властивостями й ознаками, необхідними людині.
3. Еволюція клітини
За основу еволюційної теорії органічного світу приймається біохімічна гіпотеза російського біохіміка О.І.Опаріна (1922), відповідно до якої із простих неорганічних сполук – карбідів, окислів гірських порід, аморфного вуглецю і водню - могли створюватися первинні органічні речовини - можливо, вуглеводні. Завдяки радіації газовим розрядам, високій температурі і хімічним реакціям утворюються сполуки, подібні до ліпідів, амінокислот,нуклеїнових кислот. Сполуки ці накопичувалися як у земній атмосфері так і в океані. У воді вони створювали згустки в результаті об’єднання молекул і побудови інших комплексів. Такі згустки називають коацерватними краплями чи коацерватами. На границі між коацерватами і зовнішнім середовищем скупчувались молекули ліпідів, що привело до утворення примітивної клітинної мембрани. В міру росту коацервати могли розпадатись на дрібніші краплі, що було прообразом розмноження - більшість дрібних коацервантів також були здатні до вибіркової адсорбції.
Пізніше був розроблений лабораторний метод синтезу РНК у результаті проведення подібних експериментів. Це стало переломним моментом, тому, що полінуклеотиди здатні вже до якісно нової хімічної реакції – матричного синтезу, тобто до само подвоєння. Однак переконливо пояснити виникнення механізму, за допомогою РНК направляла б синтез білків, появу ДНК і здатність систем до самовідтворення, ця теорія не змогла.
В ході біохімічної еволюції утворилась величезна кількість складних органічних речовин. Так деякі клітини стали автотрофами. Поява автотрофів прискорила конкуренція гетеротрофів за їжу. Синтез складених органічних речовин різко зменшився, що зменшило кількість гетеротрофів, але одночасно підвищило стійкість процвітаючих форм життя - автотрофів. У таких умовах деякі анаероби вимирають, інші заповнюють екологічні ніші, практично позбавлені кисню. Треті вступають у симбіоз з аеробними клітинами і пізніше утворюють з ними міцну асоціацію.
Усі сучасні одноклітинні і багатоклітинні організми поділяються на дві групи – прокаріоти і еукаріоти. До прокаріот відносяться тільки бактерії і синьозелені водорості (ціанобактерії). До еукаріот – зелені рослини, гриби, слизовики і тварини.
4. Ультра структура (мікроскопічна будова)
Клітина – основна структурно - функціональна одиниця живої матерії, елементарна біологічна система всіх організмів, за винятком вірусів. У клітині здійснюються всі життєві процеси : живлення, генерація енергія виділення, новоутворення її елементів, розподіл,, реакція та подразнення і т.д. (рис.1.2).
Поняття про клітину як складну відкриту біологічну систему постійно розвивається. Е.Ліберт (1976) вважає, що доцільно виділити три складові частини клітини : оболонку, протоплазму і вакуолю, а ряд структурних елементів протоплазми він створив ядро, мітохондрії і пластиди як носіїв генетичної інформації. Рибосоми, що містяться як у ядрі так і цитоплазмі. він виділяє окремо.
В.Г. Храновський (1982) пропонує поділяти клітину на протопласт і його продукти, а вакуолю розміщує між ними. Рибосоми знаходяться в комплексі цитоплазми.
С.І. Лебедєв (1988) розділяє клітину на дві основні частини – вміст (протопласт) і оболонку. Протопласт включає ядро і цитоплазму, у якій знаходяться органели. ВВ.Полєвой (1989), перелічивши складові частини клітини, не дотримується ніякої систематизації.
Узагальнюючи всі ці погляди, Є.М.Макрушина (1995) пропонує таку логічну схему структури рослинної клітини (рис.1.3).
5. Біологічні мембрани їх будови і функції
Структура і функції мембрани . Мембрани – пограничні цитоплазматичні структури, що забезпечують діалектичну єдність розмежування і зв’язку компонентів. До мембран відносяться ультротонкі структури, що оточують протопласт (пластична мембрана, плазма лема), вакуолі (тонопласт), ядро, пластиди, мітохондрії, апарат Гольджі, ендоплазматичний ретикулум, мікротоми й інші компоненти цитоплазми (рис. 1.4)..
1- Ядерна мембрана, 2- ядерна пора, 3- ендоплазматична сітка, 4- мікротома, 5-перехідний міхурник, 6- везикула, 7- диктиосома, 8- тонопласт, 9- плазмолема, 10- екзоцитоз.
Існує самостійна наука – мемброналогія , що займається вивченням мембранних систем різного походження. Проблема мембран має велике значення не тільки для теорії, але й для прикладної біології.
Найважливішими функціями мембран є :
- забезпечення діалектної єдності розмежування і зв’язки клітинних компонентів.
- підтримка гомеостату – сталості складу середовища в кожному компртменті клітини.
- здійснення обміну речовин, енергії й інформації між клітиною і навколишнім середовищем.
- з мембранами зв’язана найважливіші біохімічні процеси клітини, оскільки в них локалізовані ферменти, що каталізують синтез, гідроліз,окислювання.
- на мембранах хлоропластів і мітохондрій здійснюються складні процеси біоенергетики, що забезпечують клітину енергією.
- мембрани виконують також рецепторно-регуляторну функцію : сприймаючі зовнішні і внутрішні подразнення і передаючи сигнали про них, забезпечують адаптивні відповіді клітин.
Основні компоненти мембран - ліпіди і білки. Мембрани мітохондрії відрізняються високим вмістом білків.
Мембрані білки поділяються на три групи :