П. Зитте, Э.В. Вайлер, Й.В. Кадерайт, А. Брезински, К. Кернер - Ботаника. Учебник для вузов. Том 1. Клеточная биология. Анатомия. Морфология (1134214), страница 11
Текст из файла (страница 11)
Это утверждение относится как к микроскопически малым бактериям, так и к значительно более крупным многоклеточным организмам. Так,мамонтово дерево в 109раз крупнее, чемклетка микоплазмы (рис. 1.1). К этим количественным различиям добавляются качественные: даже разнообразие внешнеговида живых организмов превосходит всевозможности воображения.
Однако имеются и многочисленные принципиальныесходства всех организмов, которые свидетельствуют об их общем происхождении отодной единственной жизненной формы.У телеономных систем каждого вида,как и у технических машин (моторов, вычислительных машин и т.д.), складываются тесные структурно-функциональныевзаимоотношения: определенные структуры делают возможными определенныефункции, а жизненно важные функциипредполагают соответствующие структуры.Раскрыть эту взаимосвязь в каждом отдельном случае и сделать ее понятной — главная цель биологии.В учебнике представлены общие структурные основы.
В эру молекулярной биологии основу для этого следует искать встроении тех молекул, которые характерны для всех живых организмов. Им посвящена гл. 1.В гл. 2 рассматривается строение клеток как элементарных единиц жизни. То,как из клеток формируются ткани многоклеточных высших растений, представлено в гл 3. Переход ко все большим размерам представляет собой описание макроскопического облика растений, преждевсего на примере папоротникообразных исеменных растений (гл.
4). Эти листостебельные растения более известны нам понепосредственному наблюдению; срединих есть также наиболее важные полезныеи культурные растения.Ограничение листостебельными растениями имеет, таким образом, дидактическую и экономическую, а не объективную основу. Оно преодолевается в гл. 5,где рассматриваются морфологическиетипы организации водорослей, мхов игрибов.В гл. 6 — 9 рассматриваются функцииструктур растений.Учение об облике в биологии — морфология — занимается всеми характерными для живых организмов структурами — от биомолекул до крупнейших организмов. Как наиболее хорошо известныйпример здесь — клеточное строение листочка листостебельного мха (Plagiochila asplenioides, внизу); во всех клетках многочисленные хлоропласты и светлые масляные тельца в виде виноградныхгроздей, содержащие различные терпены.
Вверху — внешний вид «розы» цветной капусты (Brassicaoleracea var. botrytis). Речь идет о структуре, представляющей собой обширное соцветие, у которого вытягивание элементов осей сначала подавляется (впрочем, у изображенного здесь сорта«Minaret» не совсем). Эта совокупность почек образует «фрактальную» структуру, у которой формообразование основного побега повторяется у всех боковых побегов, у их боковых побегов снова ит.д. Только на этом фрагменте иллюстрации при соответствующем увеличении было бы видно почти500 тыс. точек роста.
Оба рисунка позволяют различить образования структур, как они снова иснова встречаются в бесконечных вариациях у самых различных живых организмовБлагодарностиУскоряющийся прогресс исследованийделает для автора обобщающих текстов всеболее сложным выбор из фундаментальных сведений более раннего времени и изпочти необозримых, менее достоверныхновых сведений то, что следует сообщитьчитателю.
Здесь необходимо обращаться запомощью и конструктивной критикой кколлегам.В этом плане и не только в этом я должен прежде всего выразить большую благодарность Вильгельму Бартлотту (Бонн),Фридриху-Вильгельму Бентрупу (Зальцбург), Арно Богенридеру (Фрайбург),Вольфраму Брауне (Йена), Р. МалколмуБрауну младшему (Остин, Техас), ИнгеДёрр (Киль), Рудольфу Хагеманну (Галле), Герду Юргенсу (Тюбинген), ГансуКлайнигу (Фрайбург), Райнеру Кольману(Киль), Ульриху Кучере (Кассель), УвеГ.
Майеру (Марбург), Улли Майеру (Тюбинген), Дидрику Менделю (Бонн), Гунтеру Нойхаусу (Фрайбург), Ральфу Рески(Фрайбург), Давиду Г.Робинсону (Гейдельберг), Рольфу Рутисхаузеру (Цюрих),Хайнфриду Шенку (Тюбинген), ЭберхардуШнепфу (Гейдельберг), Андреасу Зиверсу (Бонн), Томасу Шпеку (Фрайбург),Л.Андрю Стехелин (Боулдер, Колорадо),Иоаннису Цекосу (Салоники), ХельмутуУларцу (Киль), Вальтеру Урлю (Вена) иДитеру Фогельленеру (Фрайбург).
Наконец, я особенно благодарен Фоко Веберлингу (Ульм), автору бокса 4.2 (Морфология соцветий). Многочисленный иллюстративный материал книги мастерски переработал, собрал воедино и модернизировал доктор Роланд Шпон (Уинген).Особую благодарность выражаю моему предшественнику по авторскому коллективу учебника — господину Дитрихуфон Денферу (Гисен), моему старому другу Звонко Девиде (Загреб), который в качестве переводчика занялся хорватскимизданием учебника Э.
Страсбургера и нашел активных сторонников- достоинствэтой книги, а также моему недавно скончавшемуся многолетнему ассистенту идругу Хайнцу Фальку, чье мастерство вобласти световой и электронной микроскопии многократно проявлялось в многочисленных иллюстрациях данного издания.Наконец, я хотел бы выразить благодарность, используя слова Арнольда Шёнберга (из предисловия к его учению о гармонии): «Эта книга — то, чему я научился от моих учеников».
Действительно, я нев состоянии представить, как бы я смогвзять на себя переработку структурныхчастей эпохального учебника ЭдуардаСтрасбургера без бесчисленных дискуссийсо студентами на протяжении несколькихдесятков лет моей академической педагогической деятельности.Петер ЗиттеМерцхаузен, февраль 2002 г.Молекулярные основы —строительные«кирпичики» клеток1 . 1 . Структура и свойства воды1.2. Нуклеиновые кислоты1 2 1 Строение нуклеиновых кислот1 2 2 Структура дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК, DNA)1 2 3 Репликация ДНК1 2 4 Рибонуклеиновые кислоты(РНК, RNA)1 2 5 Вирусы, фаги, вироиды1.3. Белки1 3 1 Аминокислоты, входящиев состав белков1 3 2 Строение белков43454548495254545557Ботаника рассматривает живые системы различного размера — от простирающихся на тысячи километров флористических областей и экосистем до невидимого мира молекул, шкала измерений которого составляет миллионные доли миллиметра (нанометры), т е эти различия составляют более 15 порядков (рис 11) В учебникемы рассмотрим материал по возрастающейшкале — от молекул к экосистемамКаждая живая клетка содержит множество разных молекул Бактериальнаяклетка, масса которой составляет всеготысячную часть растительной клетки, состоит примерно из 6 000 типов молекул, ав растительной клетке их примерно в десять раз ботьшеКак правило, около 70 % массы цитоплазмы составляет вода Вакуолизированные клетки растений и грибов содержатеще большую долю воды В состав клеток входит также около 2 % неорганических ионови 8 % низкомолекулярных веществ Низкомо-1 3 2 1 Первичная структура5713 2 2 Пространственная структура581 3 2 3 Белковые комплексы611.4.
Полисахариды631 4 1 Моносахариды, строительныеблоки (звенья цепей) полисахаридов 631 4 2 Образование гликозидов651 4 3 Запасные и структурные полисахариды661.5. Лип иды691 5 1 Запасные липиды691 5 2 Структурные липиды — образование липидного бислоя мембран71лекулярными называют органические соединения с молекулярной массой ниже1000 Да (= 1 кДа, 1 103 Да), в исключительных случаях до 4 000 Да Дальтон (Да) — этоединица атомной массы, 1 Да = 1,66 10-24 г,соответственно 1/п массы атома ,2 С Молекулярная масса рассчитывается как сумма масс всех атомов, составляющих молекулу Атомные и молекулярные массы —относительные величины, которые не следует путать с молярной массой (выражается в граммах на моль) Количество вещества 1 моль (единица измерения моль) соответствует числу частиц, содержащихсяв 12 г изотопа углерода 12С (число Авогадро NA = 6,0220 1023 частиц) При такомопределении моля значения относительных атомных и молекулярных масс и молярных масс в численном выраженииидентичны Вещество с молекулярной массой 18 Да (например, Н 2 0) обладает имолярной массой 18 г моль ' Большинство низкомолекулярных веществ являют-42ГЛАВА 1 МОЛЕКУЛЯРНЫЕ ОСНОВЫ — СТРОИТЕЛЬНЫЕ «КИРПИЧИКИ» КЛЕТОКЗемля средний i12 742 кмФлористическиеобпасти( 0 круга такойже поверхности)10"10 310 2Уровень границы леса(Альпы)10 110°-Самые высокие деревья(секвойи и эвкалипты)Самые длинныемлечники и сосудыДеревья,высотадо вершины10010Водоросль Acetabutanaволосок хлопчатника, длинаЛист, толщинаСтволыдеревьев 01-Клетки тканей высшихрастении средний 0МО100Клетка дрожжей10Escherichia coli бактерии длинаМикоплазмыжгутик эукариот, 0Везикулы ЭПР 0Ядерная пора, 0Рибосомавирус золотистой мозаики турнепсаМикротрубочка, 0Нуклеосома 0Биомембрана, толщина- Эукариоты110030 нм , \\\ \\_25 нм \ \ \ *11 нм \ \ \ Д \5—11 нм10СМ1-Прокариоты1001011-ВнутриклеточныеструктурыЭММолекулыАтомыН-атом — —' 1Р и с .
1 . 1 . Ш к а л а относительных р а з м е р о в (по Р Sitte)От д и а м е т р а атома водорода (Н) д о д и а м е т р а З е м л и шкала размерных величин охватывает областьв 17 п о р я д к о в от 1 0 " ' ° м (1 А) д о 1 0 7 ( 1 0 0 0 0 км) Н е в о о р у ж е н н ы м г л а з о м видны объекты м а к р о с к о п и ч е с к и х р а з м е р о в (МО), к ней п р и м ы к а е т область р а з м е р о в объектов для с в е т о в о й м и к р о с к о п и и(СМ) и, наконец, область, доступная только э л е к т р о н н о м у м и к р о с к о п у (ЭМ) Размерная шкала л о г а р и ф м и ч е с к а я , она не и м е е т нулевой т о ч к и , к а ж д о е д е л е н и е шкалы представляет д е с я т и к р а т н о е у в е личение п р е д ы д у щ е г о значения и д е с я т у ю часть от п о с л е д у ю щ е г о Т а к и м о б р а з о м , в е д и н о м м а с ш табе м о ж н о показать большие численные различия, и такая шкала м о ж е т представлять р а з м е р ы отатомарных д о к о с м и ч е с к и х Единицей д л и н ы СИ является метр (м), у п о т р е б л я е м ы е п р и с т а в к и у м е н ь шают к а ж д у ю е д и н и ц у на т р и размерных п о р я д к а м и л л и - (тысячная д о л я , 10~ 3 , с о к р а щ е н н о — м ) ,м и к р о - (миллионная д о л я , 10" 6 — м к ) , нано- (миллиардная д о л я , 10~9 — н) или увеличивают е д и н и ц уи з м е р е н и я — кило- (тысяча, 10 3 — к), 1 нм = 10 З м к м = 10 6 м м = 10~ 9 м = 10 1 2 к м Единица а н г с т р е м(1 А = 0,1 нм) не о т н о с и т с я к с и с т е м е е д и н и ц С И , но часто употребляется, так как очень у д о б н а п р ио п и с а н и и р а з м е р о в атомов и молекул д и а м е т р атома в о д о р о д а равен 1 А , д и а м е т р д в о й н о й нитиД Н К равен 20 А , р а с с т о я н и е м е ж д у я д р а м и атомов в ковалентной х и м и ч е с к о й с в я з и около 1 А1.1.
Структура и свойства воды |ся метаболитами, молекулами, которыеподвергаются постоянной перестройке впроцессе клеточного обмена веществ (метаболизма) (см. гл. 6).Оставшаяся пятая часть массы клеткиприходится на макромолекулы. К ним относятся нуклеиновые кислоты, белки иполисахариды. Здесь речь идет о молекулах с массой более 4 000 Да (4 кДа). Макромолекулы часто служат структурным целям, например структурные белки, структурные полисахариды, а также некоторыенуклеиновые кислоты. Многие белки —биокатализаторы; их называют также ферментами, или энзимами.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
