Осмос – односторонний процесс проникновения воды через полупроницаемую мембрану из области с меньшей концентрацией раствора в область с более высокой концентрацией. Осмос обусловливает осмотическое давление.

Диализ – односторонняя диффузия растворенных веществ.

Раствор, в котором осмотическое давление такое же, как и в клетках, называют изотоническим. При погружении клетки в изотонический раствор её объем не изменяется. Изотонический раствор называют физиологическим – это 0,9% раствор хлорида натрия, который широко применяется в медицине при сильном обезвоживании и потери плазмы крови.

Раствор, осмотическое давление которого выше, чем в клетках, называют гипертоническим. Клетки в гипертоническом растворе теряют воду и сморщиваются. Гипертонические растворы широко применяются в медицине. Марлевая повязка, смоченная в гипертоническом растворе, хорошо впитывает гной.

Раствор, где концентрация солей ниже, чем в клетке, называют гипотоническим. При погружении клетки в такой раствор вода устремляется в нее. Клетка набухает, ее тургор увеличивается, и она может разрушиться. Гемолиз – разрушение клеток крови в гипотоническом растворе.

Осмотическое давление в организме человека в целом регулируется системой органов выделения.

1) Барьерная – плазмалемма отграничивает цитоплазму и ядро от внешней среды. Кроме того, мембрана делит внутреннее содержимое клетки на отсеки (компартменты), в которых зачастую протекают противоположные биохимические реакции.

2) Рецепторная (сигнальная) – благодаря важному свойству белковых молекул – денатурации, мембрана способна улавливать различные изменения в окружающей среде. Так, при воздействии на мембрану клетки различных средовых факторов (физических, химических, биологических) белки, входящие в ее состав, меняют свою пространственную конфигурацию, что служит своеобразным сигналом для клетки. Это обеспечивает связь с внешней средой, распознавание клеток и их ориентацию при формировании тканей и т.д. С этой функцией связана деятельность различных регуляторных систем и формирование иммунного ответа.

1. Способность к самосборке. После разрушающих воздействий мембрана способна восстановить свою структуру, т.к. молекулы липидов на основе своих физико-химических свойств собираются в биполярный слой, в который затем встраиваются молекулы белков.

2. Текучесть. Мембрана не является жесткой структурой, большая часть входящих в её состав белков и липидов может перемещаться в плоскости мембраны, они постоянно флюктуируют за счет вращательных и колебательных движений. Это определяет большую скорость протекания химических реакций на мембране.

3. Полупроницаемость. Мембраны живых клеток пропускают, помимо воды, лишь определённые молекулы и ионы растворённых веществ. Это обеспечивает поддержание ионного и молекулярного состава клетки.

Цитоплазматическая мембрана или плазмалемма (лат. membrana – кожица, плёнка) – тончайшая пленка (7–10нм), отграничивающая внутреннее содержимое клетки от окружающей среды, видна только в электронный микроскоп.
По химической организации плазмалемма представляет липопротеидный комплекс – молекулы липидов и белков.
Её основу составляет липидный бислой, состоящий из фосфолипидов, кроме этого, в мембранах присутствуют гликолипиды и холестерол. Все они обладают свойством амфипатричности, т.е. у них есть гидрофильные («любящие воду») и гидрофобные («боящиеся воды») концы. Гидрофильные полярные «головки» липидных молекул (фосфатная группа) обращены кнаружи мембраны, а гидрофобные неполярные «хвосты» (остатки жирных кислот) – друг к другу, что создает биполярный липидный слой. Молекулы липидов подвижны и могут перемещаться в своем монослое или редко – из одного монослоя в другой. Монослои липидов обладают ассиметричностью, т. е. отличаются по составу липидов, что придает специфичность мембранам даже в пределах одной клетки. Бислой липидов может находиться в состоянии жидкого или твердого кристалла.
Вторым обязательным компонентом плазмалеммы являются белки. Многие мембранные белки способны перемещаться в плоскости мембраны или вращаться вокруг своей оси, но не могут переходить с одной стороны бислоя липидов на другой.

Клетка – основная структурная и функциональная единица живых организмов, осуществляющая рост, развитие, обмен веществ и энергии, хранящая, перерабатывающая и реализующая генетическую информацию.

Форма клетки. Различают клетки с изменчивой формой (амёбы, лейкоциты и др.) и клетки, форма которых более или менее постоянна и специфична для каждого типа клеток. Форма клеток зависит от функционального приспособления клеток, поверхностного натяжения и вязкости протоплазмы, механического воздействия прилегающих клеток, ригидности клеточной мембраны.

Существуют два типа организации клеток: прокариотические и эукариотические клетки (таблица 1). Принципиальным отличием между ними является наличие оформленного ядра.

Прокариотические клетки (доядерные) не содержат оформленного ядра. Основными компонентами прокариотических клеток являются оболочка и цитоплазма. Структурой, отвечающей за передачу наследственной информации, является генофор (нуклеоид), расположенный непосредственно в цитоплазме. По химической природе генофор – это молекула ДНК, не связанная с белками и имеющая форму кольца.

На поверхности плазматической мембраны бактерий располагается клеточная стенка, состоящая из муреина (полисахаридных цепей, соединенных друг с другом короткими цепями пептидов). У некоторых клеток клеточная стенка покрыта защитным слизистым слоем или капсулой. Клеточная стенка сохраняет форму клеток, обеспечивает их жесткость и антигенные свойства.

Жизнь на планете Земля известна только в двух формах: внеклеточной и клеточной. Внеклеточная форма жизни – это особая форма, представленная вирусами и бактериофагами (фагами), которые занимают промежуточное положение между живой и неживой природой.

Клеточная форма жизни (организмы) в зависимости от типа организации клеток подразделяется на прокариоты и эукариоты.

Прокариоты – это одноклеточные организмы, не имеющие оформленного ядра. К ним относятся бактерии, цианеи (цианобактерии или сине-зеленые водоросли) и микоплазмы, образующие царство Дробянки.

Эукариоты – это одноклеточные и многоклеточные организмы. В их клетках всегда есть четко оформленное ядро.

1) Клетка – элементарная структурная, функциональная и генетическая единица живого.
2) Клетки растений, животных и грибов сходны по строению, химическому составу, обмену веществ.
3) Клетка – функциональная единица живого. Сходные по строению и выполняемым функциям клетки объединяются в ткани, ткани – в органы и системы органов, которые формируют целостный организм. Это обеспечивает дискретность и целостность организма.
4) Клетка – единица развития всего живого. Любой организм начинает свое индивидуальное развитие из одной клетки – зиготы.
5) Новые клетки образуются в результате деления материнской клетки.
6) Клетка имеет мембранный принцип строения.
7) Ядро является главным компонентом эукариотической клетки, хранителем генетической информации и регуляторным механизмом.
8) Сходство строения клеток растений и животных доказывает общность их происхождения.
9) Дифференциация клеток лежит в основе усложнения строения живых организмов.

1) все живые организмы (растения и животные) состоят из клеток;
2) клетки растений и животных сходны по строению, химическому составу и выполняемым функциям.




М. Шлейден и Т. Шванн считали, что клетки в организме возникают путём новообразования из первичного неклеточного вещества.

В 1858 году немецкий учёный-анатом Рудольф Вирхов в своей книге «Целлюлярная патология» опроверг это представление и доказал, что новые клетки всегда возникают из предшествующих путем деления – «клетка от клетки, всё живое только из клетки» – (omnis cellula a cellula). Важным обобщением Р.Вирхова явилось утверждение, что наибольшее значение в жизнедеятельности клеток имеют не оболочки, а их содержимое – протоплазма и ядро. Опираясь на клеточную теорию, Р. Вирхов поставил на научную основу учение о болезнях. Опровергнув господствующее в то время представление, согласно которому в основе болезней лежит только изменение состава жидкостей организма (крови, лимфы, желчи), он доказал огромное значение изменений, происходящих в клетках и тканях. Р. Вирхов установил: «Всякое болезненное изменение связано с каким-то патологическим процессом в клетках, составляющих организм». Это утверждение стало основой для появления важнейшего раздела современной медицины – патологической анатомии.

Цитология (греч. citos – клетка, logos – наука) – наука о клетке.

В настоящее время учение о клетке является во многих отношениях центральным объектом биологических исследований.

Предпосылкой для открытия клетки явилось изобретение микроскопа и его использование для исследования биологических объектов.

Первый световой микроскоп сконструировали в Голландии в 1590 году два брата, Ганс и Захариус Янссены, шлифовальщики линз. Долгое время микроскоп использовался как забава, игрушка для развлечения знатных особ.

Живая природа, будучи неоднородной, является в то же время целостной системой и характеризуется упорядоченностью составляющих её компонентов. С учётом этого в середине XX века сложилось представление об уровнях организации живого, где каждый низший уровень является базисом для более высокого уровня.
Принято выделять три группы уровней организации живого: суборганизменный, организменный, надорганизменный. Все эти уровни плавно переходят один в другой и то, что является дискретным на одном уровне, является целостным на другом.

I. Суборганизменный уровень включает, в свою очередь, пять уровней:
– атомарный;
– молекулярный;
– субклеточный;
– клеточный;
– тканево-органный.
Атомарный уровень характеризуется тем, что на этом уровне нет отличий между живой и неживой природой: в их состав входят одни и те же химические элементы.
Молекулярный уровень. Как бы ни была сложна организация живых систем, их химическим признаком являются образующие молекулы органических веществ: белки, нуклеиновые кислоты и липиды. Эти молекулы, будучи построены из тех же химических элементов, которые присутствуют и в неживой природе, служат основой первичного качественного отличия живой природы от неживой.

1. Питание. Пища является для живых организмов источником энергии и «строительным» материалом, необходимым для роста и осуществления всех процессов жизнедеятельности. Различают автотрофный, гетеротрофный и миксотрофный типы питания.
Автотрофы (греч. autos ─ сам) способны самостоятельно синтезировать органические вещества из неорганических, используя энергию Солнца ─ фототрофы (греч. photos ─ свет, trophe ─ питание) – или химических реакций ─ хемотрофы. К ним относят все зелёные растения и некоторые бактерии. Автотрофы живут за счёт неорганического источника углерода (СО2).
Гетеротрофы (rpeч. heteros ─ другой) используют в питании готовые органические вещества, т.е. используют органические источники углерода. К ним относят животных, грибы и большинство бактерий.
Миксотрофы ( греч. mix ─ смешать) имеют смешанный тип питания. В зависимости от условий внешней среды организм может питаться, как автотроф или гетеротроф. Например, эвглена зеленная на свету ─ автотроф, в темноте ─ гетеротроф.
2. Дыхание. Для всех живых организмов органические вещества с их химической энергией служат материалом, из которого извлекается вся энергия, необходимая для осуществления всех жизненных функций организма.
Процесс, при котором окисление органических веществ ведет к выделению химической энергии, называется дыханием. Энергия аккумулируется в молекулах АТФ. Самым эффективным способом расщепления является кислородный (аэробный), который осуществляется при участии кислорода, поступающего в организм при дыхании. Аэробный распад приводит к образованию продуктов, бедных энергией, – СО2 и Н2О.
Анаэробное расщепление осуществляется в бескислородной среде и характеризуется формированием относительно богатых энергией веществ (органических кислот, этанола).