Электронный микроскоп увеличивает до 107 раз, что позволяет изучать микроструктуру органоидов. Метод не работает с живыми объектами.
Световой микроскоп увеличивает до 2000 раз (обычный школьный – от 100 до 500 раз) Метод позволяет изучать процессы, происходящие в живой клетке (митоз, движение органоидов и т.п.)
2. Ультрацентрифугирование. Клетки разрушаются и помещаются в центрифугу. Компоненты клетки разделаются по плотности (самые тяжелые части собираются на дне пробирки, самые легкие – на поверхности). Метод позволяет избирательно выделять и изучать органоиды, например, можно разделить малые (70S) и большие (80S) рибосомы.
3. Рентгеноструктурный анализ – изучение картины рассеивания рентгеновских лучей при прохождении их через кристалл. Позволяет выяснить взаимное расположение атомов в молекуле. Например, можно определить третичную структуру белка.
4. Метод меченых атомов (радиография). Если в определенном веществе заменить нормальные атомы на радиоактивные (например, N14 на N15), то его химические свойства не изменятся, но местонахождение этого атома в организме (в клетке) можно будет регистрировать.
5. Иммуногистохимия. Если к антителам прикрепить маркеры (радиоактивные или флюоресцентные), а затем ввести в клетку, то они соединятся с антигенами и можно будет обнаружить их местонахождение.
Клеточная теория
1а. Все живые организмы на Земле состоят из клеток, сходных по строению, …
1б. …химическому составу и функционированию. Это говорит об общем происхождении всего живого на Земле.
1в. Клетка является основной единицей:
структурной (организмы состоят из клеток)
функциональной (функции организма выполняются за счет работы клеток)
размножения (размножение происходит за счет половых клеток).
2а. Все новые клетки образуются из уже существующих клеток путем деления и не могут образовываться из неклеточной массы.
2б. Рост и развитие многоклеточного организма происходит за счет роста и размножения одной или нескольких исходных клеток.
Ученые
1665 Гук открыл клетки на срезе пробки.
1680 Левенгук открыл одноклеточные организмы (сперматозоиды, эритроциты, инфузории, бактерии)
1831 Броун открыл ядро в растительных клетках.
1838 Шлейден выяснил, что ядро есть во всех растительных клетках, сделал вывод, что все растения построены из клеток, сходных по строению.
1839 Шванн открыл ядро в животных клетках, вывел первую клеточную теорию (п.1а).
1858 Вирхов дополнил клеточную теорию (п.2а).
Развитие микробиологии
Роберт Гук, 1665: открыл клетки на срезе пробки.
Франческо Реди, 1668: описал цикл развития мясной мухи и доказал невозможность ее самозарождения. Опыт: взял несколько кувшинов, положил в них гниющее мясо, часть кувшинов оставил открытыми, а часть закрыл пробкой, в следующем опыте – кисеёй. В открытых кувшинах появились мухи, в закрытых – нет.
Антуан Ван Левенгук, 1680: открыл живые клетки– инфузории, сперматозоиды, эритроциты, бактерии
Лаццаро Спалаццани, 1760: доказал невозможность самозарождения инфузорий, открыл консервирование. Опыт: взял колбу с мясным бульоном, запаял её и прокипятил. Пока колба оставалась закрытой, бульон в ней не портился. (Сторонники теории витализма сказали, что жизненная сила не может попасть в запаянный сосуд.)
Эдуард Дженнер, 1769: открыл оспопрививание. Работа: заметил, что пастухи и доярки меньше остальных болеют черной (человеческой оспой). Предположил, что это связано с тем, что они контактируют с коровьей оспой. Втёр слизь из оспенных пузырьков коровы в царапины на плече мальчика, а затем заразил его человеческой оспой, мальчик не заболел.
Луи Пастер, 1860-1880:
Обосновал микробную теорию брожения, открыл анаэробные микроорганизмы, предложил пастеризацию (выдерживание продукта при температуре 60-80 градусов, пищевые качества сохраняются, бактерии погибают).
Доказал, что самозарождение жизни не происходит. Сторонники теории витализма сказали Спалаццани, что жизненная сила не может попасть в запаянный сосуд. Пастер вытянул и загнул горлышко колбы, запаял, прокипятил, отломил кончик. Воздух мог контактировать с бульоном, но бактерии из воздуха не попадали туда, оседали на изгибе.
Теоретически обосновал методику прививания (открытого Дженнером), создал прививку против бешенства.
Роберт Кох, 1870-1890: создал методику выделения в чистом виде и размножения на питательных средах бактерий – возбудителей заболеваний, что позволило соотнести определенную болезнь с определенным возбудителем. Открыл возбудителя туберкулеза (палочку Коха)
И.И.Мечников, 1880-1900: в России открыл фагоцитоз, в дальнейшем в институте Пастера создал фагоцитарную теорию иммунитета.
Пауль Эрлих, 1890-1910: в институте Коха разработал гуморальную теорию иммунитета (взаимодействия антител и антигенов), в 1907 создал первый химиотерапевтический препарат сальварсан против сифилиса.
Химический состав клетки
Макроэлементы (по 0,1%-0,01%, кроме главных)
CONH (98%) – главные макроэлементы, входят в состав органических веществ – белков, жиров, углеводов, нуклеиновых кислот.
Р – входит в состав НК, АТФ, фосфолипидов, костей.
Na, K – поддерживают осмотическое давление, создают электрический заряд на мембране.
S – серные мостики в белках.
Cl – поддерживает осмотическое давление, входит в состав желудочного сока, окислитель в лизосомах.
Ca – входит в состав костной ткани, нужен для сокращения мышц и свертывания крови.
Mg – входит в состав реакционного центра хлорофилла и рибосом.
Fe – входит в состав гемоглобина и цитохромов.
Микроэлементы (от 0,001% и меньше), например:
Zn – входит в состав инсулина, ДНК- и РНК-полимераз.
I – входит в состав тироксина
F – входит в состав зубной эмали
Сравнение элементарного и химического состава
живой и неживой природы
Есть только в живых организмах, в неживой природе отсутствуют:
элементы – нет
вещества – БЖУНКи.
Больше всего в живых организмах:
элементов – CONH
вещества – .
Вода составляет 70-80% от массы живых организмов.
Строение молекулы: электронная плотность смещена к кислороду, на нем частичный отрицательный заряд, на водородах – частичный положительный, молекула – диполь. Между + и – могут образовываться водородные связи.
· Функции воды
1. Благодаря маленьким дипольным молекулам вода является лучшим растворителем для полярных (гидрофильных) веществ. В растворенном состоянии вещества очень быстро реагируют между собой.
2. Транспортная функция: в растворенном состоянии вещества передвигаются по организму.
3. Вещества, на поверхности которых нет полных или частичных зарядов (гидрофобные), не могут взаимодействовать с молекулами воды, вода их выталкивает (жир, бензин). На этом основано строение и работа биологических мембран.
4. Вода обладает аномально высокой теплоемкостью (может поглотить много тепла и при этом почти не нагреться). За счет этого она защищает клетку от резких перепадов температуры.
5. Вода, как и все жидкости, несжимаема, обеспечивает опору для клеток (тургор) и целых организмов (гидроскелет).
6. Вода сама может участвовать в химических реакциях как реагент (реакции гидролиза, фотосинтеза и т.п.).
Осмос
Осмос – это движение воды через мембрану в сторону более высокой концентрации веществ.
Пресная вода
Концентрация веществ в цитоплазме любой клетки выше, чем в пресной воде, поэтому вода постоянно заходит внутрь клеток, которые соприкасаются с пресной водой.
Если эритроцит попадает в пресную воду, то за счет осмоса он наполняется водой до отказа и лопается.
У пресноводных простейших для удаления лишней воды имеется сократительная вакуоль.
У водорослей имеется твердая клеточная стенка, которая не дает клетке лопаться.
Пересоленая вода
Если эритроцит попадает в пересоленую воду, то за счет осмоса вода выходит из него, и он сморщивается.
Если человек будет пить морскую воду, то в его организм поступит много солей, концентрация плазмы крови возрастет, вода будет за счет осмоса выходить из клеток в кровь. Эти соли нужно будет выводить с мочой, причем количество необходимой для этого мочи превысит количество выпитой воды.
Изотонический раствор
Морским и паразитическим простейшим не нужна сократительная вакуоль, потому что концентрация веществ в их цитоплазме такая же, как в соленой воде, и осмос не происходит.
Физиологический раствор – это 0,9% раствор хлорида натрия. Такую же концентрацию имеет плазма нашей крови, в такой среде эритроциты не будут ни лопаться, ни сморщиваться. В больницах раствор для капельницы делают на основе физраствора (в нем растворяют лекарства).
Белки
Белки (протеины) составляют 50% от сухой массы живых организмов.
Белки состоят из аминокислот. У каждой аминокислоты есть
радикал (по ним аминокислоты отличаются друг от друга)
аминогруппа и кислотная (карбоксильная) группа, при взаимодействии которых получается пептидная связь, поэтому белки еще называют полипептидами.
Пептидная связь:
Структуры белка
Первичная структура – цепочка из аминокислот, связанных пептидной связью (сильной, ковалентной). Чередуя 20 аминокислот в разном порядке, можно получать миллионы разных белков. Если поменять в цепочке хотя бы одну аминокислоту, строение и функции белка изменятся (генная мутация, например, СКА). Поэтому первичная структура считается самой главной в белке.
Вторичная структура – спираль. Удерживается водородными связями (слабыми).
Третичная структура – глобула (шарик). Четыре типа связей:
дисульфидная (серный мостик) сильная,
остальные три (ионные, гидрофобные, водородные) – слабые.
Форма глобулы у каждого белка своя, от нее зависят функции. При денатурации форма глобулы меняется, и это сказывается на работе белка.
Четвертичная структура – имеется не у всех белков. Состоит из нескольких глобул, соединенных между собой теми же связями, что и в третичной структуре. (Например, гемоглобин.)
Свойства белков
1. Комплементарность: способность белка по форме подходить к какому-нибудь другому веществу как ключ к замку.
2. Денатурация: изменение формы глобулы белка, вызванное внешними воздействиями (температура, кислотность, соленость, присоединение других веществ и т.п.)
Если воздействия на белок слабые (изменение температуры на 1°), то происходит обратимая денатурация; после снятия воздействия белок вернется в исходную форму.
Если воздействие сильное (100°), то денатурация необратимая. При этом разрушаются все структуры, кроме первичной, а затем цепочки белков перепутываются между собой, образуя неправильные связи.
391
114 431 
