Osnovy_biokhimii_Nelson_i_Kokh_tom_1 (1123313), страница 5
Текст из файла (страница 5)
Избнрэтелыю проницаем лля полярных веществ. Содержит мембранные белки, участвующие в транспорте веществ, передаче сигнала и ферментэтивных ф!,„:,,ь реакциях. У,:з' " г:' Цитоплээмв Водное содержимое клетки, в котором суспенднровэны ~ ! частицы веществе и ор1 анеллы. пептрифугировэнне при 150 000 я Супернэтэнт: цитозоль Концентрированный рэспюр ферментов, РНК, мономеров мэкромолекул, метэболитов, Гв,,, неорганических ионов Осадок: частицы и оргэоеллы Рибосомы, зэпвсиые грэнулы, митохондрии, хлороплвсты, лизосомы, зндоплэзматический ретикулум.
Рис. 1-3. Универсальные злеиенты строения живой клетки. Все клетки имеют ядро или иуклеоиц плазматнческую мембрану н цитоплазму. Цитозолем называют часть цитоплазмы, которая осгаеття в супериатаите после цеитрифутироваиия клеточного экстракта при 150 000 0 в течение 1 ч. Внутрсннсс пространство, ограниченное ил аз магической мембраной, заполнено цито- плазмой (рис.1-3), представляющей собой водную среду (цитозоль) с множеством частиц, выполняющих разнообразные функции. Цитозоль — это концентрированный распюр, содержащий ферменты и кодируюшие их молекулы РНК, строительные блоки для этих макромолекул (аминокислоты и нуклеотиды), сотни неболыпих органических молскул (метаболитов — проме- жуточных продуктов биосинтсза и распада), коферменты для многих фсрментативных реакций, неорганические ионы и такие надмолекузярные структуры, как рибосомы, где происходит синтез белков, и протеасомы, где разрузпаются тс белки, в которых клетка больше не нуждастся.
Все клетки, по крайней мере, в определенный периол своей жизни имеют ядро или нуклеоид, в котором хранится и реплпцируется геном — полный набор генов, состоящих из ДНК У бактерий и архей цуклеоид пе отделяется от цитоплазмы мембраной. У большой группы эукариот(от греч. еи — истинный и Йпуоп — ядро) ядро состоит из ядерного материала, заключенного в двухслойную мембрану — ядерную оболочку.
Клетки, имеющие ядерную оболочку, называют эукариотическими. Все микроорганизмы, пе имеющие ядерной оболочки, раньше называли прокариотами (от греч. )ло — до, Йпуоп — ядро), однако теперь среди них выЛеляют отдельно домен архей и домен бактерий (см. нижс). Измеры клеток лимитированы диффузией кислорода Большинство клеток имеют микроскопические размеры и невидимы невооруженным глшзозс Диаметр клеток животных и растений — от 5 до 100 мкм, а длина болыпинства клеток одноклеточных микроорганизмов обычно нс превышает 1 — 2 мкм.
Что ограничивает размеры клетки? Нижний предел, по всей вилимости, определяется минимальным количеством необходимых клетке биомолекул разных видов. Самьге маленькие клетки бактерий — микоплазмы — имеют диаметр 300 нм и объем около 10 ы мл. Бактериальная рибосома в наибольшем измерении имеет размер 20 нм, следовательно, несколько рибосом занимают значительнуюю часть объема клетки микоплазмы. Верхний предел размера клетки, вероятно, определяется скоростью диффузии растворенных веществ в водной среде. Например, бактериальная клетка, использующая энергию реакций, протекающих с потреблением кислорода, получает молекулярный кислород, диффундпруюший нз окружающего пространства через плазматическую мембрану. Клетка настолько мала, а отношение плошади ее поверхности к объему настолько велико, что диффунлирующий кислород легко достигает любого участка цитоплазмы.
Олнако по мере увеличения размеров клетки снижается 1.1 Принципы организации ялеткн 11У~ Эукариоты Животные Пу Цна Флака нкоаые омоналы Те порками Рмс. 1-4. Фмлогенмя трех царств живых организмов. Филогенетическое родство часто иллюстрируют с помощью подобного «фамильного древа». Основой для построения этого древа является сходство нунлеатндных последовательностей рнбосомной РНК внутри каждой группы; чем больше сходство последовательностей, тем ближе располагаются ветви, так что расстояние между двумя ветвями отражает степень расхождения двух последовательностей. Фнлогенетнчеснне деревья также могут быть основаны на сходстве последовательности амннохислат в отдельном белке. Например, на основе сравнения последовательностей белка Огра (бантернальный белок, который участвует в сборке белков) построено древо, показанное на рис.
З-З2. На рис. З-ЗЗ представлено «хонсенсусное» древо, прн построении которого для достнжениня более точных результатов эволюционного сродства групп организмов использованы нескалыю параметров сравнения, такие нан вышеперечисленные. отношение площади ее поверхности к объему, и потребление кислорода в реакциях метаболизма увеличивается быстрее, чем количество кислорода, поступающего в клетку в результате диффузии. Таким образом, начиная с определенного размера клеток метаболизм с использованием Оз становится невозможным, что и определяет теоретический верхний предел размера клетки. Существуют три царства живых организмов Каждый живой организм можно отнести к одной из трех болыних групп (ломенов) — трех ветвей эволюции, происходящих от общего предшптвенника (рис.
1-4). Две большие группы одноклеточных микроорганизмов различаются по сноим биохимическим свойствам — это бактерии и археи. Бактерии населяют почву поверхпосгиыс водоемы, а также ткани живых или разлагающихся организмов. Балыпинство наиболес хороню изученных бактерий, в том числе ЕтсЬеггсЬи со(1, относятся к эубак- тергим. Археи были выделены в отдельный домен Карлом Везе в 1980-х гг.
Многие нз этих организмов живут в экстремальных природных условиях, например в соленых озерах, горячих источниках, болотах с очень высокой кислотностью волы и в глубинах океана. Существующие данные позволяют предположить, что археи и бактерии выделились в отдельные ветви на ранних этапах эволкзции. Все эукариотическис организмы составляют третий домен эукариот, который происходит из той же ветви эволюции, которая дала начало археям. Таким образом, археи являются более близкими родственниками эукариотам, чем бактериям.
11релставителей доменов архей и бактерий разделяют на подгруппы в зависимости от условий их обитания. Аэробные организмы, населяющие места с достаточным содержанием кислорода, могут получать энергию от переноса электронов с топливных молекул на кислород. Микроорганизмы, адаггтированныс к анаэробным условиям, гле кислород практически 120~ 1. Основы биохимии , 'Влез| яиц ео(жннплыы' Воестннонленные соединение ФототрОфы З(ей((те()фм., (эне)кто|слезе): -: ~11н1р(ънслйя4чее1гзнкгегй)л(11нзч())у,':;-,: лн готрофы ~ " Оргвновягя)зы (ыыргнн пэ — ',. ()лгк11(й6'г)э( пеор1энп ксеня й)кцнтнцсчгапк .
Сетеротрофы . ""-'лйнеппй) Ей::,фУЯог1наза озтготрофы (утерол к.г(;О )' — ' — ( шербок нэ о1нлончеслях еоелпненпки к к к„ о оп ок ~ о Окнсленные соединения й Большинство прокарнот Все нефототрофные эукариоты Серныебактернн похоронные бактерии 1(нанобнктернн Растения Пурпурные бактерии Зеленые бактерии Ркс. 1-5. Организмы можно классифицировать в соответствии с теми источниками энер- гии (солнечный свет либо окисление химических соединений) и углерода которые онн используют длл синтеза клеточных веществ.
бактерия Ез(1гепсИа со(!в наиболее изученная бактерия отсутствует, получают энергию путем переноса электронов на нитрат (с обржюнанием 1чз), сульфат (с образованием Н;5) илн СО, (с образованием СН,). Многие организмы, эволюционировавшие в аназробных условиях, яв.икпся обииатными (строгими) шизробами: в присутствии кислорода опи погибают. Другис — 4акультативлые анаэробы, они могут жить и без кислорода, и в его присутствии.
Организмы можно классифицировать в соответствии с тем способом, с помощью которого они получают энергию и углерод, необходимые для синтеза клеточного вещества (рис. 1-5). В зависимости от источника энергии выделяют дне болыпие группы органнзмок фототрофы (от греч. (гериев питание) используют солнечный свет, а хемотрофы побывают энергию путем окисления топливных молекул. Группа хсмотрофных организмов, называемых литотрофами, способна окислять неорганические вещества Н5 до элементарной серы У, У до БО„з,)чОз до ХОз, а Ес" до гсз'. Органотрофы окнсляют различные органические вещества„находящиеся в окружающей их среде. Фототрофы и хемотрофы также можно разлслить на группы в соответствии с тем, могут ли они использовать в качестве источника углерода СОз (автотрофы) или лолжны получать углсрол из органических питательных веществ (гстеротрофы).
Строение клетки бактерий имеет общие струкгурцые черты, а также некоторые групповыс особенности (рис. 1-6). В нормальных условиях Е.со(1 является безопасным обитателем кишечника человека. Длина сс клетки около 2 мкм, диаметр чуть менее 1 мкм. Клетка защищена внешней мембраной, а внутренняя плазматическая мембрана ограничивает пространство, в котором заключены цитоплазма и нуклсоил. Пространство между внешней и внутренней мсмбранами занято тонким, но прочным слоем полимеров, называемых пептидогликанами, которые придают клетке жесткость и определенную форму. Плазматичсская мембрана вместе с внешними по отношению к ней слоями образует клеточную оболочку.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
