Деление клеток. Наследственные заболевания
Клетка – структурно-функциональная единица живого организма, способная к размножению и обмену, передаче генетической информации путем самообновления.
Клетки очень разнообразны по строению, функции, форме, размерам. Их размеры колеблются от 5 до 200 мкм. Наиболее крупными в организме человека являются яйцеклетка и нервная клетка, а самыми мелкими – лимфоциты крови. По форме клетки бывают разные: шароподобные, веретеноподобные, плоские, с отростками и др. Некоторые клетки (например, нейроны) с отростками достигают длины около 1,5 м и более.
Являясь элементарной единицей многоклеточного организма, клетка в то же время имеет очень сложное строение.
От внешней среды клетка ограничена клеточной оболочкой – плазмолеммой, которая представляет собой сложный липопротеиновый комплекс. Через клеточную оболочку осуществляется транспорт веществ внутрь клетки и обеспечивается связь с соседними клетками и межклеточным веществом. Внутри клетки находится ядро, которое имеет ядерную оболочку, хроматин, ядрышки и нуклеоплазму. Ядро клетки сохраняет генетическую информацию в виде ДНК. В некоторых клетках (эритроцитах) ядро отсутствует. Ядро окружено цитоплазмой, в состав которой входит гиалоплазма, органеллы и включения. Цитоплазма состоит из белков, жиров, углеводов, неорганических веществ, воды, липидов, нуклеиновых кислот и ферментов. Основная роль гиалоплазмы заключается в том, что эта полужидкая среда объединяет все клеточные структуры и обеспечивает их химическое взаимодействие. Органеллы – части клетки, которые имеют определенную структуру и выполняют специфические функции. К ним относятся эндоплазматическая сеть, митохондрии, комплекс Гольджи и клеточный центр. ЭПС принимает участие в синтезе белков, углеводов и жиров, выполняет транспортную функцию. Митохондрии выполняют энергетическую роль, принимают участие в процессах окисления. Функция комплекса Гольджи заключается в синтезе полисахаридов и липидов, которые взаимодействуют с белками, участвуют в выведении из клеток продуктов обмена. Клеточный центр принимает участие в образовании двигательных органов – жгутиков, ресничек.
В состав клеток живых организмов входит более 70 химических элементов. Но основу любой клетки составляют четыре важнейших элемента: азот, водород, углерод и кислород (90% массы клетки). Кроме этого, клетка удерживает фосфор, натрий, калий, хлор, железо и др. микроэлементы.
Все химические соединения клетки делятся на две группы: неорганические (вода и минеральные соли) и органические (белки, жиры, углеводы, нуклеиновые кислоты).
Клетка выполняет следующие основные функции: усвоение веществ и расщепление их с образованием энергии. Для клеток характерны: раздражительность, реакция на внешние и внутренние воздействия, рост и размножение. Деятельность живой природы связана с нуклеиновыми кислотами – ДНК и РНК. Ведущее значение имеет ДНК – самая длинная молекула живых организмов, которая находится в ядрах клеток и представляет собой ее наследственный аппарат.
Молекула ДНК состоит из множества генов – отдельных самостоятельных участков, которые включают в себя программы развития личных признаков и свойств организма. Молекулы ДНК имеют в ядре хромосомы. Для каждого вида растительных и животных организмов количество хромосом и их форма строго постоянны. В ядрах соматических клеток человека содержится 46 хромосом, а в ядрах половых клеток – только 23. Однако при оплодотворении яйцеклетки в ней также оказывается 46 хромосом. 22 пары хромосом относительно близкие по форме и генному составу, а 23-я пара – половые хромосомы Х и У. Резкие изменения какого-нибудь признака, связанное с нарушением хромосомного или генного состава организма, называется мутацией. Хромосомные и генные мутации лежат в основе наследственных заболеваний. Первые связаны с изменением хромосомного аппарата, а другие – генного. Нарушение набора хромосом может привести к возникновению тяжелых наследственных заболеваний (болезнь Дауна, синдромы Шарашевского-Тернера, Клайнфельтера и др.) Примером генного заболевания – гемофилия, для которой характерно нарушение свертываемости крови и сильные кровотечения. Существуют и другие заболевания, связанные с нарушением генетического аппарата.
Развитие клеток, а значит, и всего организма, связано с делением клеток. Существуют 3 формы клеточного деления: митоз (непрямое деление), амитоз (прямое деление), мейоз (редукционное деление), которое наблюдается в процессе развития только половых клеток.
Митоз – наиболее частая форма клеточного деления, при котором осуществляется равномерное распределение наследственного материала между дочерними клетками. Клетка последовательно проходит несколько фаз: профазу, метафазу, анафазу и телофазу. Период между двумя последовательными делениями называется интерфазой, или фазой покоя. В результате митотического деления каждая новая клетка получает тот же набор хромосом, который имеет и материнская.
Амитоз – прямое деление клетки, при котором осуществляется простое разделение ядра и цитоплазмы на две части.
Мейоз – форма деления ядра, при котором уменьшается количество хромосом в половой клетке и наблюдается перестройка генного аппарата клетки.
Мейоз – основное звено в процессе образования половых клеток. В семенниках и яичниках созревают мужские и женские половые клетки, они получают по 23 пары хромосом. У женщин 23-я пара хромосом состоит из двух одинаковых хромосом (ХХ), а у мужчин – из двух разных хромосом: одной Х и другой У-хромосомы.
Тема. Физиологическое действие витаминов
Вещества, которые способствуют укреплению здоровья, увеличивают сопротивляемость организма к простудным и инфекционным заболеваниям, повышают работоспособность, называются витаминами.
Витамины в организме играют важную физиологическую роль. Они превращаются в коферменты, т. е. вещества, без присутствия которых не могут функционировать ферменты. Таким образом, наличие витаминов в организме – обязательное условие его нормальной жизнедеятельности.
Среди витаминов есть вещества белковой природы, однако часть их обладает иной химической структурой. Большинство витаминов образуется в растениях. Вместе с растительной пищей они попадают в организм животных и человека.
Пониженное содержание витаминов в пище приводит к гиповитаминозу, а полное отсутствие их – к авитаминозу.
Авитаминозу у детей обычно предшествует гиповитаминоз, сопровождающийся головными болями, появлением раздражительности, апатией, ухудшением аппетита, снижением работоспособности, замедлением роста.
Первое предположение о том, что в растительных продуктах содержатся вещества, предохраняющие от цинги, было высказано в 1820 г. русским военно-морским врачом П.Вишневским. В 1880 г. русский врач Н.И.Лунин сделал открытие, что в натуральной пище, помимо питательных веществ, содержатся еще какие-то вещества, имеющие жизненно важное значение.
Но только через 30 лет после открытия Н.И. Лунина, в 1911 г., польский врач Казимир Функ получил из рисовых отрубей кристаллическое вещество, которому дал название витамин (вита – жизнь, мин – остаток аммиака). В настоящее время известно около 50 витаминов. Их принято делить на 2 группы – растворимые в жирах (липовитамины) и растворимые в воде (гидровитамины).