Строение цитоплазмы, ее химический состав, значение. Строение и функции мембран.

Ботаника как биологическая наука. Растение – как целостный живой организм. Значение ботаники для фармации.

Ботаника - наука, изучающая внешнее и внутреннее строение растений, особенности процессов жиз-недеятельности, классификацию, взаимосвязь с условиями среды, распространение в природе, значение в природе и жизни человека. Комплексное изучение растений обусловило необходимость выделения из бо-таники нескольких фундаментальных дисциплин: морфология растений, анатомия, физиология, эмбриоло-гия, систематика, география и геоботаника, экология растений, палеоботаника. Помимо них более частные науки: ресурсоведение, палинология, альгология, бриология и т.д. Как наука ботаника возникла под влия-нием практических потребностей человека и развивалась одновременно с развитием человеческого обще-ства. Первые научные сведения о растениях находят в трудах греческих классиков IV-III веков до н.э. - Ари-стотеля и Теофраста, которого считают "отцом" ботаники, так как он впервые классифицировал растения на деревья, кустарники, полукустарники, травы (много-, дву-, однолетние). В I в. Плиний Старший в "Есте-ственной истории" описал около 1000 полезных растений. В дальнейшем развитие ботаники пред-ставлялось лишь как накопление описательных сведений о растениях, т.к. экспериментальные методы ис-следования не развивались. С начала эпохи возрождения (XV в.) и до XVIII века наблюдается развитие бо-танических исследований: возникли основные морфологические понятия, научная терминология, методы и принципы классификации растений и первые искусственные системы.

- Система К.Линнея (1707-1778) изложенная в трудах "Система природы", "Виды растений" (описал 1260 родов и 7540 видов).

- Естественная система А.Жюссье (середина 18 в.): с учетом развития и родства - 15 классов, 100 се-мейств, около 20 тыс. видов. Ввел понятие семейства.

- Система Ж.Б.Ламарка ("Философия ботаники", "Философия зоологии") - принцип градации, эволю-ция, отрицание реальности существования вида, целесообразность, внутреннее стремление организмов к прогрессу.

Этот период характеризуется господством метафизического мировоззрения. С первой половины XIX века - развитие опытного, естественнонаучного познания и накопления сведений, противоречащих пред-ставлениям о неизменности и постоянства видов: создание клеточной теории (1899 г.) биогенетического закона, работы Л.Пастера о невозможности самозарождения и др. явились научными предпосылками воз-никновения эволюционного учения Ч.Дарвина. В 1859 г. вышла книга "Происхождение видов путем есте-ственного отбора".

Эволюционные идеи легли в основу исторического метода исследования в биологии. Возникли новые отрасли ботаники: филогенетическая систематика, эволюционная морфология, биогеография и палеонто-логия, а на рубеже XX века - генетика (после работ Г.Менделя, а позже Корренса, Чермака, де Фриза).

Современная отечественная ботаника развивалась на известных исследованиях, проведенных в Рос-сии в 18,19 веках. Например, в результатах экспедиций в стране появились труды С.П.Крашенинникова "Описание Земли Камчатки" (1755 г.), Гмелина И.Г. «Флора Сибири» (1747-1759), П.С. Палласа «Флора Рос-сии» (1784-1788). В 19 в. совершены крупные открытия в области ботаники: Л.С. Ценковский (1822-1887 гг.) и М.С. Воронин (1838-1903 гг.) заложили основы науки о водорослях и грибах. С.И. Виноградский (1856-1953 гг.) открыл хемосинтез у бактерий, Д.И. Ивановский (1864-1920 гг.) - открыл и изучил вирусы, академик С.Г. Навашин (1898 г.) открыл двойное оплодотворение у покрытосеменных, Н.И. Вавилов - выдающийся селек-ционер, создал учение о центрах происхождения культурных растений и географических закономерностях распределения их последовательных признаков. В результате организованных им экспедиций собран цен-ный фонд мировых растительных ресурсов, хранящихся в ВИРе. Крупным исследователем флоры СССР является академик В.Л. Комаров, под руководством которого в 1934-1960 гг. создан коллективный труд "Флора СССР", 30-томник - незаменимое пособие советских и зарубежных ботаников. В 60-х годах XX в. крупные систематические исследования проводились Б.М. Козо-Полянским, А.А. Гроссгеймом, А.Л. Тахта-джяном.

Современный период развития ботаники, связан с возникновением новых методов исследований: электронной микроскопии, метода меченых атомов, культуры клеток, тканей, органов и др. С их помощью возможно изучение ультратонкого строения клеток тканей, особенностей обмена веществ на различных уровнях организации растительного организма.

Растение - живой организм. Каждый растительный организм - это открытая, саморегулирующаяся, самовоспроизводящая система, которой присущи потоки материи, энергии и информации. Поток материи лежит в основе обмена веществ. Обмен веществ -совокупность реакций ассимиляции и диссимиляции, т.е. анаболизма и катаболизма. У растений выделяют обмен веществ (метаболизм) первичный (синтез и расраспад белков, углеводов, жиров, нуклеиновых кислот, аскорбиновой кислоты) и вторичный - образова-ние, превращение органических соединений других классов (алкалоидов, гликозидов, дубильных веществ и др.) Поток энергии непрерывно связан с потоком материи и реализуется через синтез и распад АТФ, проис-ходит соответственно при ассимиляции и диссимиляции. Организм - это открытая система, т.к. не может существовать без притока энергии извне. Для большинства растений источником энергии является солнце, и эта энергия накапливается в виде химических связей, в процессе фотосинтеза. Такие организмы называ-ются автотрофными (фототрофными). В отличие от растений, животные, грибы, бактерии используют для жизнедеятельности энергию, высвобождаемую при расщеплении поглощаемых ими органических веществ - гетеротрофы. Поток информации лежит в основе самовоспроизведения организмов и связан с функциями нуклеиновых кислот.

Растение, как целостный организм, имеет характерные уровни строения живого: молекулярный, кле-точный, тканевой, органный, онтогенетический, популяционный, видовой, биогеоценотический, биосферный.

Значение ботаники для фармации. 1. Анатомия растений - основа микроскопического анализа ЛРС. 2. Морфология - основа макроскопического метода анализа ЛРС. 3. Физиология растений необходима для изучения метаболизма в растениях БАВ, особенностей их накопления. 4. Систематика растений необходима для распознавания их в природе. 5. Ботаническая география - основа рациональной заготовки лекар-ственных растений и их охраны. 6. Экология растений (фитоценология) - при введении растений в культуру или их интродукции.

Заключение. Ботаника - биологическая наука, всесторонне изучающая растения, является необхо-димым предметом, дающим теоретические знания и практические навыки, необходимые в будущей работе провизора.

Строение цитоплазмы, ее химический состав, значение. Строение и функции мембран.

Цитоплазма (протоплазма) как живое содержимое клетки известна была уже в XII веке. Термин протоплазма впервые предложен чешским ученым Пуркинье (1839).

Различают три слоя цитоплазмы: плазмалемму, гиалоплазму, тонопласт.

Плазмалемма - элементарная мембрана, наружный слой цитоплазмы, примыкает к оболочке. Толщина ее около 80А (А – ангстрем, 10-10 м). Состоит из фосфолипидов, белков, липопротеинов, углеводов, неорганических ионов, воды. Может иметь ламеллярную (слоистую) и мицеллярную (капельную) структуры. Чаще всего состоит из 3-х слоев: бимолекулярный слой фосфолипидов (35А), на их долю приходится 40%, поверхность покрыта с обеих сторон прерывистым слоем структурных белков (20 и 25А). В некоторых местах на стыке ламеллярной и мицеллярной структур или между двумя мицеллами наружный и внутренний слои структурных белков могут смыкаться, образуя гидрофильные белковые поры, 7-10А, через которые проходят вещества в растворенном состоянии.

В матрикс мембран бывают встроены молекулы белков, не имеющие ферментативной активности - специфические селективные каналы ионной проводимости (калиевые, натриевые и др.). Наконец, в мембране могут быть белки – ферменты, обеспечивающие поступление в клетку высокомолекулярных веществ. Все эти образования – биохимические поры – обеспечивают главное свойство мембран – полупроницаемость.

Плазмалемма имеет многочисленные складки, углубления, выступы, что увеличивает ее поверхность во много раз.

Как мембрана, плазмалемма выполняет важные и сложные функции: 1. Регулирует поступление и выделение веществ клеткой; 2. Преобразует, запасает и расходует энергию; 3. Представляет химический преобразователь;ускоряет превращение веществ; 4. Принимает и преобразует световые, механические и химические сигналы внешнего мира.

Таким образом, плазмалемма контролирует проницаемость клетки, процессы поглощения, превращения, секреции и экскреции веществ.

Тонопласт — внутренняя мембрана, отграничивающая клеточный сок от цитоплазмы

Гиалоплазма. Представляет основу клеточной организации, является выражением ее сущности как живого. С физико-химической точки зрения является сложной гетерогенной коллоидной системой, где высокомолекулярные соединения диспергированы в водной среде. В среднем цитоплазма содержит 70-80% воды, 12% белков,1,5-2% нуклеиновых кислот, около 5% жира, 4-6% углеводов и 0,5-2% неорганических веществ. Может находиться в двух состояниях: золя и геля. Золь - жидкое состояние, обладает вязкостью, гель - твердое состояние, обладает эластичностью, растяжимостью. Способна к обратимым переходам "золь-гель переход" под влиянием температуры, концентрации водородных ионов, прибавления электролита, механического воздействия.

Цитоплазма находится в постоянном движении, которое в обычных условиях очень медленное и почти незаметное. Повышение температуры, световой или химический раздражитель ускоряют движение цитоплазмы и делают его заметным в световом микроскопе. Увидеть это движение помогают хлоропласты, которые увлекаются током вязкой цитоплазмы. Движение цитоплазмы бывает двух видов: круговое (ротационное) и струйчатое (циркуляционное). Если полость клетки занята одной крупной вакуолью, то цитоплазма движется только вдоль стенок. Это круговое движение. Его можно наблюдать в клетках листа валлиснерии, элодеи. Если в клетке несколько вакуолей, то тяжи цитоплазмы, пересекая клетку, соединяются в центре, где располагается ядро. В этих тяжах происходит струйчатое движение цитоплазмы. Струйчатое движение цитоплазмы можно наблюдать в клетках жгучих волосков крапивы, в клетках волосков молодых побегов тыквы.

Свойства гиалоплазмы связаны и с надмолекулярными структурами белковой природы. Это микротрубочки и микрофиламенты.

Микротрубочки - полые мелкие образования с электроноплотной белковой стенкой. Участвуют в проведении веществ по цитоплазме, в перемещении хромосом и образовании нитей митотического веретена.

Микрофиламенты состоят из спирально расположенных белковых субъединиц, образующих волокна или трехмерную сеть, содержат сократительные белки и способствуют движению гиалоплазмы и прикрепленных к ним органоидов.

Гиалоплазма как сложная гетерогенная коллоидная система макромолекул и надмолекулярных структур характеризуется нерастворимостью в воде, вязкостью, эластичностью, способностью к обратным изменениям, непроходимостью через поры естественных мембран, большими поверхностями раздела, обладает сильным светопреломлением, очень малой скоростью диффузии.

Органоиды гиалоплазмы. Как отмечалось раньше, в гиалоплазме имеется большое количество надмолекулярных образований, которые представляют собой многочисленные органоиды.

Функции биомембран

1)барьерная — обеспечивает регулируемый, избирательный, пассивный и активный обмен веществ с окружающей средой. Например, мембрана пероксисом защищает цитоплазму от опасных для клетки пероксидов. Избирательная проницаемость означает, что проницаемость мембраны для различных атомов или молекул зависит от их размеров, электрического заряда и химических свойств. Избирательная проницаемость обеспечивает отделение клетки и клеточных компартментов от окружающей среды и снабжение их необходимыми веществами.

2)транспортная — через мембрану происходит транспорт веществ в клетку и из клетки. Транспорт через мембраны обеспечивает: доставку питательных веществ, удаление конечных продуктов обмена, секрецию различных веществ, создание ионных градиентов, поддержание в клетке соответствующего pH и ионной концентрации, которые нужны для работы клеточных ферментов.Частицы, по какой-либо причине не способные пересечь фосфолипидный бислой (например, из-за гидрофильных свойств, так как мембрана внутри гидрофобна и не пропускает гидрофильные вещества, или из-за крупных размеров), но необходимые для клетки, могут проникнуть сквозь мембрану через специальные белки-переносчики (транспортеры) и белки-каналы или путем эндоцитоза.При пассивном транспорте вещества пересекают липидный бислой без затрат энергии, путем диффузии. Вариантом этого механизма является облегчённая диффузия, при которой веществу помогает пройти через мембрану какая-либо специфическая молекула. У этой молекулы может быть канал, пропускающий вещества только одного типа.Активный транспорт требует затрат энергии, так как происходит против градиента концентрации. На мембране существуют специальные белки-насосы, в том числе АТФаза, которая активно вкачивают в клетку ионы калия (K+) и выкачивают из неё ионы натрия (Na+).

3)матричная — обеспечивает определенное взаиморасположение и ориентацию мембранных белков, их оптимальное взаимодействие;

4)механическая — обеспечивает автономность клетки, ее внутриклеточных структур, также соединение с другими клетками (в тканях). Большую роль в обеспечение механической функции имеют клеточные стенки, а у животных — межклеточное вещество.

5)энергетическая — при фотосинтезе в хлоропластах и клеточном дыхании в митохондриях в их мембранах действуют системы переноса энергии, в которых также участвуют белки;

6)рецепторная — некоторые белки, находящиеся в мембране, являются рецепторами (молекулами, при помощи которых клетка воспринимает те или иные сигналы).Например, гормоны, циркулирующие в крови, действуют только на такие клетки-мишени, у которых есть соответствующие этим гормонам рецепторы. Нейромедиаторы (химические вещества, обеспечивающие проведение нервных импульсов) тоже связываются с особыми рецепторными белками клеток-мишеней.

7)ферментативная — мембранные белки нередко являются ферментами. Например, плазматические мембраны эпителиальных клеток кишечника содержат пищеварительные ферменты.

8)осуществление генерации и проведения биопотенциалов.

С помощью мембраны в клетке поддерживается постоянная концентрация ионов: концентрация иона К+ внутри клетки значительно выше, чем снаружи, а концентрация Na+ значительно ниже, что очень важно, так как это обеспечивает поддержание разности потенциалов на мембране и генерацию нервного импульса.

9)маркировка клетки — на мембране есть антигены, действующие как маркеры — «ярлыки», позволяющие опознать клетку. Это гликопротеины (то есть белки с присоединенными к ним разветвленными олигосахаридными боковыми цепями), играющие роль «антенн». Из-за бесчисленного множества конфигурации боковых цепей возможно сделать для каждого типа клеток свой особый маркер. С помощью маркеров клетки могут распознавать другие клетки и действовать согласованно с ними, например, при формировании органов и тканей. Это же позволяет иммунной системе распознавать чужеродные антигены.

Дата добавления: 2020-04-25; просмотров: 241; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

12 3 4 5 6 7 8 9 10 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!