Клеточный цикл - процесс существования клетки от деления до деления. G-0 клетки не делятся. К ним относят нервные клетки и клетки сердца; клетки эпителия и кишечника могут делиться только один раз. Клеточный цикл состоит из интерфазы и митоза. Интерфаза имеет три стадии: синтетический период, пресинтетический период, постсинтетический период. В пресинтетическом периоде образуется фермент для синтеза белков и РНК, усиливается энергетический обмен. В синтетическом периоде происходит репликация ДНК. В постсинтетическом периоде синтезируются белки-тубулины, накапливается АТФ.
Митоз происходит в четыре стадии:
1)профаза. Число хромосом диплоидное, каждая хромосома двухроматидна. Количество рибосом уменьшается, синтез белка прекращается. Микротрубочки отходят от центриолей и соединяются с центромерами.
2)метафаза. Хромосомы выстраиваются по экватору, образуется метафазная хромосомная пластинка.
3)анафаза. За счет укорачивания микротрубочек хромосомы движутся от экватора к полюсам. Обосабливается два набора хроматид. Хромосомы также притягиваются белками-транслокаторами.
4)телафаза. Формируется перетяжка, мембрана выпячивается за счет белковых фибрилл. Растительную клетку делит пополам фрагмопласт.
Мейоз - деление, направленное на создание половых клеток. Состоит из двух делений, второе деление мейоза повторяет митоз. Первое деление:
1)Профаза. Сложная, идет в пять стадий
а)лептотена - стадия тонких нитей. Начало конденсации хромосом.
б)зигонема - стадия сливающихся нитей. Сближение хромосом для начала кроссинговера.
в)пахитена - стадия толстых нитей. Хромосомы объеденились, начался кроссинговер.
г)Диплотена - стадия двойных нитей. Гомологичные хромосомы отталкиваются, происходит их спирализация.
д)Диакинез - обособление двойных нитей.
2)Метафаза. Пары гомологичных хромосом выстраиваются в экваториальной плоскости
3)анафаза. Гомологичные хромосомы расходятся к полюсам на хроматиды.
4)Телафаза повторяет телафазу митоза.

Отличия митоза и мейоза:
-при мейозе происходит редукция (уменьшение вдвое) числа хромосом.
-в результате первого деления мейоза происходит кроссинговер
-следствием мейоза является появление наследственной изменчивости.

К нуклеиновым кислотам относятся ДНК и РНК, которые находятся в ядре и цитоплазме клетки. Состоят из азотистого основания, фрагментов фосфорного основания и гетероциклических молекул (рибозы либо дезоксирибозы, см. рисунок)

ДНК - дезоксирибонуклеиновая каслота, включающая четыре вида нуклеотидов: аденин, гуанин, тимин, цитозин. Находится в митохондриях, пластидах, ядре и цитоплазме. Представляет из себя двойную спираль. Нуклеотиды, составляющие каждую цепь ДНК, связаны между собой ковалентно через фосфорные остатки. Нити ДНК связаны через водород. Связываются аденин и тимин (2 Н-связи) и гуанин и цитозин (3 Н-связи). Эта связь обеспечивает наследственность.
РНК - рибонуклеиновая кислота. Бывает трех видов: рибосомальная, информационная, транспортная. рРНК (рибосомальная) образуется в ядре и участвует в сборке белка. Их больше всего в клетке. иРНК списывает информацию с ДНК, осуществляет синтез белка. тРНК транспортирует информацию, образуется в виде "клеверного листа".
Чтобы считать информацию с ДНК, необходимо раскрыть спираль и разделить надвое (редупликация). Ферменты следят за правильностью сборки.

Синтез белка.
Белки состоят из аминокислот. Часть ДНК, представляющая из себя последовательность нуклеотидов, определяющих последовательность аминокислот в белке, называется геном. Триплеты, кодирующие аминокислоты в иРНК, - кодоны.
Особенности генетического кода:
-отсутствует механизм, отделяющий один триплет от другого. Считывание информации должно начинаться с правильного места, так как синтез белка проходит на основании рамок считывания.
-триплеты УАА, УАГ, УГА кодируют на аминокислоты, а знаки препинания.
-генетический код универсален. Триплеты, кодирующие одну аминокислоту, одинаковы для всех организмов.
Синтез белка происходит на рибосомах. Матрицей является последовательность триплетов на иРНК. Процесс синтеза называется транскрипцией. Вначале работает малая субъединица рибосомы, содержащая рРНК, с помощью тРНК привозятся аминокислоты. Для этого у тРНК есть фермент РНК-синтеза. Затем происходит связывание аминокислоты. Вторая тРНК привозит еще одну аминокислоту. Происходит соединение двух аминокислот (реакция транспептизации), идущее в три стадии: вначале инициализация, затем элонгация (продвижение рибосомы, влекущее за собой соединение аминокислот), а потом терминация. Считывание информации с иРНК происходит только в одном направлении. В процессе синтеза белковая нить связывается шаперонами. В рибосоме одновременно могут находиться два активных центра синтеза. Чтобы соединить две аминокислоты, нужна энергия ГТФ.

Клетка содержит около 90 элементов таблицы Менделеева. Вещества в клетке разделяют на макроэлементы (~99%), микроэлементы (<1%) и ультрамикроэлементы. К макроэлементам относятся кислород, углерод, азот. К микроэлементам относятся магний, железо, натрий, хлор, калий, кальций. К ультрамикроэлементам относятся серебро, бром, золото. Вода содержится в крови (92%), костях (60%), в мышцах и тканях (70 - 80%). Цитоплазма в клетке является полужидким веществом. Вода в организме создает осмотическое давление, освобождает организм от лишних веществ. Процесс водно-солевого баланса регулируется с помощью нижнего отдела головного мозга осморегулирующими клетками.
Натрий - участник биоэлектрических процессов. Вместе с хлором играет основную роль в осмотической регуляции. Калий важен для сократительной функции сердца. Кальций + фтор образует кости, обеспечивает сокращение, свертывание крови, необходим для функционирования синапса (места контакта между двумя нейронами). Железо входит в состав гемоглобина. Медь играет роль железа для беспозвоночных.

Особенности функционирования и строения растительной клетки.
Растительная клетка, помимо обычной мембраны, имеет клеточную стенку, в которой, как нитчатые структуры, формируется целлюлоза. Между этими мембранами могут располагаться пектин, легнин или гемицеллюлоза. Пектин находится в молодых клетках, гемицеллюлоза в клетках, прекративших рост, легнин - в мертвых клетках. В клетках содержатся цитоплазматические вакуоли, с ростом клетки сливающиеся в одну. Хранят и транспортируют вещества, имеют собственную мембрану. В растительных клетках имеются пластиды, в которых откладываются отслужившие вещества (мусор). В растительных клетках нет клеточного центра и центриолей, есть центры образования микротрубочек, за счет которых плоская вакуоль делится надвое.

Цитоплазма объединяет внутриклеточные образования. Находится в жидком и желеобразном состоянии. В цитоплазме находятся органоиды клетки.
Ядро клетки содержит большую часть ее наследственной информации.
Энтоцитоз - проникновение вещества внутрь клетки. Фагоцитоз - процесс захвата клеткой твердых веществ. Пиноцитоз - поглощение клеткой жидкостей.
Аппарат Гольджи имеет полости, шаровидные образования, "цистерны". В нем происходит накопление продуктов синтеза эндоплазматической сети и синтезируются углеводы, лизосомные белки и белки секретов. Придает белкам ферментативную активность. Аппарат Гольджи представляет из себя своеобразный конвейер, который обеспечивает сортировку и окончательную упаковку белков.
Лизосомы - малые образования, в которых синтезируются гидролитические ферменты, обеспечивающие внутриклеточное пищеварение и рассасывающие мертвые клетки. Различают первичные (начинают расщепление веществ) и вторичные (доводят расщепление до мономеров) лизосомы. Лизосомы могут работать внеклеточно (например, лизосомы, вырабатываемые лейкоцитами).
Эндоплазматическая (цитоплазматическая) сеть бывает двух видов: гранулярная (зернистая) и агранулярная (гладкая). Гранулярная представлена мембранами, составляющими из себя мешочки. Мембраны покрыты рибосомами, придающими сети шероховатый вид. Синтезирует секреторные белки. Внутри полостей накапливаются сахара и другие органические соединения, а белки связываются с сахарами или жирами. Агранулярная сеть не имеет рибосом, в ней есть только мелкие канальца. Синтезирует жиры и углеводы, дезактивирует токсины. Встречается в клетках печени.
Митохондрии окисляют органические соединения, в результате чего освобождается энергия, которая идет на синтез АТФ. Всегда находятся в тех участках, где используется много энергии. Имеют в себе собственные нуклеиновые образования. ДНК митохондрии формируют белки, используемые для построения мембраны митохондрии. На мембранах митохондрий образовываются кристы - впячивания внутренней поверхности мембран. Митохондрии произошли от бактериевирусных существ, могут делиться на фрагменты, из которых потом вырастают полноценные митохондрии.
Рибосомы содержат рибосомальные белки и ДНК. Свободные рибосомы синтезируют белки, необходимые их клетке. Комплексы рибосом (полисомы) синтезируют более сложные белки, направленные на экспорт.
Цитоскелет - опорно-двигательная система клетки. Состоит из немембранных белковых образований, составляющих микрофиламенты и микротрубочки. Микрофиламенты - нитчатые образования, выполняют сократительные функции, состоят из сократительных белков, перемещают фрагменты внутри клетки. Микротрубочки бывают временными и постоянными. Временные создаются на время митоза\мейоза. Постоянные - центриоли, реснички, жгутики. Создают цитоскелет, участвуют в делении клеток.
Клеточный центр состоит из двух перпендикулярных друг другу цилиндров, необходим для формирования веретена деления.
Жгутики и реснички - аппараты движения.

Цитология - наука, изучающая структуры и функции клетки.
Клетка была открыта Робертом Гуком в 1639 году. Клетка - саморегулирующаяся, самовоспроизводящаяся открытая система. Клетка является единицей развития, строения и функционирования организма. Все клетки сходны по строению и химическому составу, новые клетки возникают только путем деления ранее существовавших клеток. Рост и развитие многоклеточного организма являются следствием роста и размножения одной или более ранее существовавших клеток. Клеточное строение организмов является одним из доказательств того, что все живое имеет единое происхождение.
Клетки делятся на прокариоты (доядерные) и эукариоты (ядерные). Прокариоты не имеют специализированных структур, только впячивания оболочки. Прокариоты, как и клетки растений и грибов, имеют клеточную стенку. Дыхание прокариот осуществляется с помощью ферментов. Эукариоты имеют внутриклеточные образования (например, митохондрии, лизосомы, ядро, пластиды, аппарат Гольджи). Дыхание эукариот осуществляется с помощью митохондрий и пластидов.