Жегунов Г.Ф., Леонтьев Д.В., Щербак Е.В., Погожих Е.Г.

БИОЛОГИЯ КЛЕТКИ:
Физико-химические, структурно-функциональные и информационные основы

Оглавление

Введение. Наука о клетке (Жегунов Г. Ф.)||9

Краткий словарь терминов (Жегунов Г. Ф.)||11

Список сокращений||26

Часть 1. Природа жизни||27

Глава 1.||Явление жизни. Планетарная система (Жегунов Г. Ф.)||27

1.10.||Неклеточная форма жизни||53

1.11.||Температурная основа||57

1.12.||Каталитическая основа||59

1.13.||Системные основы||59

1.14.||Репродукция и размножение||62

1.15.||Наследственность||67

1.16.||Изменчивость||73

1.17.||Естественный отбор||77

1.18.||Эволюция||79

Глава 2.||Организм. Индивидуальная жизнь (Жегунов Г. Ф.)||86

Часть 2. Клетка -- основа жизни||113

Глава 3.||Основы организации клеток (Жегунов Г. Ф.)||113

3.1.||Клетка -- структурная и функциональная единица живого||113

3.1.1. Основные положения клеточной теории (113); 3.1.2. Глав­ные характеристики клеток (114); 3.1.3. Значение клеточного строения (115)

3.2.||Основные макрокомпоненты клеток||117

3.2.1. Геном (117); 3.2.2. Цитоплазма (121); 3.2.3. Поверхно­стный аппарат (129); 3.2.4. Биологические мембраны (130); 3.2.5. Транспорт веществ через мембрану (136)

Глава 4.||Молекулярная основа строения и функционирования клеток (Жегунов Г. Ф.)||141

4.1.||Химические компоненты клеток||141

4.2.||Макромолекулы клетки||142

4.2.1. Белки (142); 4.2.2. Нуклеиновые кислоты (146); 4.2.3. Угле­воды (148); 4.2.4. Липиды (149)

4.3.||Наноконструкция клеток||150

Глава 5.||Основные свойства и функции клеток (Жегунов Г. Ф.)||153

5.1.||Физико-химические свойства||153

5.1.1. Автономность, дискретность, упорядоченность и целостность (153); 5.1.2. Компартментализация (155); 5.1.3. Вода, диссоциация, внутренняя подвижность, диффузия и осмос (157); 5.1.4. Фи­зико-химические, термодинамические системы (159); 5.1.5. Электропроводность и электрическое поле (159); 5.1.6. Ка­та­лиз и непрерывные физико-химические процессы (160); 5.1.7. Ха­рактерная форма, эластичность и малый объем (160); 5.1.8. Агрегатное состояние (161); 5.1.9. Дисперсная колло­идная система и поверхность раздела фаз (162); 5.1.10. Адсорбция и абсорбция (163); 5.1.11. Мембранный потенциал (163); 5.1.12. Клет­ки и их фрагменты in vitro (165)

5.2.||Клеточные процессы и механизмы||166

5.2.1. Процессы, механизмы, взаимодействия и состояния (166); 5.2.2. Движение и активность (170); 5.2.3. Ферменты и биокатализ (172); 5.2.4. Обмен веществ и энергии (178); 5.2.5. Био­логическое окисление (188); 5.2.6. Биологический синтез (190); 5.2.7. Метаболизм (193); 5.2.8. Электродинамические и электростатические механизмы (198); 5.2.9. Квантовые механизмы (202); 5.2.10. Термодинамические механизмы (205); 5.2.11. Цитологические макропроцессы (208); 5.2.12. Физиологические процессы и механизмы (211); 5.2.13. Функциональные системы клеток (216); 5.2.14. Матричные процессы. Копирование и клонирование (220); 5.2.15. Информационно-генетические процессы (223)

5.3.||Биологические свойства и функции||226

5.3.1. Питание и пищеварение (226); 5.3.2. Выделение (228); 5.3.3. Дыхание (230); 5.3.4. Трансформация материи и энергии (231); 5.3.5. Самоорганизация (232); 5.3.6. Саморегуля­ция (234); 5.3.7. Самосохранение (235); 5.3.8. Самообновле­ние (235); 5.3.9. Самообеспечение (237); 5.3.10. Гомеостаз и адаптация (237); 5.3.11. Универсальность (239); 5.3.12. Рецепция, раздражимость и возбудимость (241); 5.3.13. Самовоспроизведение (242); 5.3.14. Рост и развитие (243); 5.3.15. Специализация (244); 5.3.16. Перепрограммирование (246); 5.3.17. Ограниченность существования (248); 5.3.18. Поддержание целостности (250); 5.3.19. Старение (254); 5.3.20. Неминуемая гибель (260)

Часть 3. Прокариотическая клетка||266

Глава 6.||Организация прокариотической клетки (Леонтьев Д. В.)||266

6.1.||Генезис и план строения||266

6.2.||Клеточная стенка и другие элементы клеточного покрова||269

6.3.||Внеклеточные структуры прокариотической клетки||279

6.4.||Геном прокариотической клетки||280

6.5.||Мембранные органеллы бактериальной клетки||282

6.6.||Включения прокариотической клетки||285

6.7.||Цитоскелет прокариотической клетки||287

Глава 7.||Функциональная активность прокариотической клетки (Леонтьев Д. В.)||290

7.1.||Движение прокариотической клетки||290

7.2.||Особенности метаболизма прокариотов||296

7.3.||Формы и механизмы размножения прокариотов||3

7.4.||Спороношение у прокариотов||3

7.5.||Онтогенетические типы спор||3

7.6.||Характеристика клеток основных таксонов прокариотов||310

7.6.1. Домен Archaea -- археи (310); 7.6.2. Домен Bacteria -- бактерии (313)

Часть 4. Эукариотическая клетка||323

Глава 8.|| Организация эукариотической клетки (Леонтьев Д. В., Щербак Е. В.)||323

8.1.||Общий предок эукариотической клетки||323

8.2.||Генезис эукариотической клетки (эукариогенез)||324

8.3.||План строения эукариотической клетки||325

8.4.||Животные, растительные и грибные клетки||327

Глава 9.||Покровы эукариотической клетки (Леонтьев Д. В., Щербак Е. В.)||330

9.1.||Клеточная стенка||330

9.2.||Типы вторичных видоизменений клеточной стенки||333

9.3.||Гликокаликс||335

9.4.||Клеточные покровы, альтернативные клеточной стенке||335

Глава 10.||Цитоскелет и жгутиковый аппарат (Леонтьев Д. В., Щербак Е. В.)||338

10.1.||Цитоскелет||338

10.2.||Жгутиковый аппарат||343

10.3.||Типы жгутикового аппарата||346

10.4.||Вспомогательные элементы жгутиков||347

10.5.||Аналоги жгутиков||348

10.6.||Клеточный центр||349

Глава 11.||Одномембранные органеллы (Леонтьев Д. В., Жегунов Г. Ф.)||352

11.1.||Эндоплазматический ретикулум (эндоплазматическая сеть)||352

11.2.||Аппарат (комплекс) Гольджи||355

11.3.||Лизосомы||357

11.4.||Вакуоли||359

11.5.||Микросомы||360

Глава 12.||Двумембранные органеллы (Леонтьев Д. В.).||362

12.1.||Теория эндосимбиогенеза||362

12.2.||Митохондрии||365

12.3.||Гидрогеносомы и митосомы||369

12.4.||Хлоропласты||370

12.5.||Органеллы, ассоциированные с хлоропластами||373

12.6.||Эволюция хлоропластов||376

Глава 13.||Ядро (Жегунов Г. Ф., Леонтьев Д. В.).||378

13.1.||Происхождение ядра||378

13.2.||Строение ядра||379

13.3.||Ядрышко||381

13.4.||Хроматин||382

13.5.||Хромосомы||383

13.5.1. Значение и функции хромосом (383); 13.5.2. Струк­турная организация хромосом (384); 13.5.3. Размеры и формы метафазных хромосом (386); 13.5.4. Химический состав хромосом (387); 13.5.5. Кариотип (388); 13.5.6. Специализирован­ные типы хромосом (391)

13.6.||Отличия и сходство прокариотических и эукариотических клеток||394

Часть 5. Репродукция клеток эукариот||397

Глава 14.||Клеточный цикл (Жегунов Г. Ф., Леонтьев Д. В.)||397

14.1.||Структура клеточного цикла||397

14.2.||Митоз||4

14.3.||Типы митотического деления||4

14.4.||Мейоз||4

14.4.1. Редукционное деление (407); 14.4.2. Эквационное де­ле­ние (409)

14.5.||Цитокинез||411

Глава 15.||Цитологические основы размножения (Жегунов Г. Ф.)||413

15.1.||Бесполое размножение||413

15.1.1. Типы бесполого размножения (414)

15.2.||Половое размножение||416

15.2.1. Происхождение полового размножения (416); 15.2.2. Раз­но­видности полового размножения (418); 15.2.3. Значение полового размножения (421)

15.3.||Клеточные основы размножения у животных||422

15.3.1. Генеративные клетки и гаметы (422); 15.3.2. Источ­ник происхождения гамет (423); 15.3.3. Яйцеклетка (424); 15.3.4. Сперматозоиды (424); 15.3.5. Оплодотворение (425)

Часть 6. Многоклеточные организмы||428

Глава 16.||Сложные клеточные системы (Жегунов Г. Ф., Погожих Е. Г.)||428

16.1.||Клетки и многоклеточные тела||428

16.2.||Принципы формирования организма животных||431

16.2.1. Деление клеток (431); 16.2.2. Детерминация (432); 16.2.3. Диф­­ференцировка (433); 16.2.4. Стволовые клетки (435); 16.2.5. Морфогенез (438); 16.2.6. Неклеточные компоненты (443); 16.2.7. Интеграция клеток (445); 16.2.8. Межклеточные взаимодействия и координация (446); 16.2.9. Межклеточная сигнализация (447); 16.2.10. Движение клеток и компонентов цитоплазмы (448)

16.3.||Разнообразие и специализация клеток||449

16.3.1. Клетки эпителиальной ткани (451); 16.3.2. Клетки соединительной ткани (452); 16.3.3. Клетки мышечной ткани (452); 16.3.4. Клетки нервной ткани (453)

Часть 7. Информация и управление||456

Глава 17.||Генетический контроль клеточных процессов (Жегунов Г. Ф.)||456

17.1.||Биологическая информация и принципы управления||456

17.2.||Живые компьютеры||468

17.3.||Генетическая информация||474

17.4.||Универсальный генетический код||479

17.5.||Генетический материал||482

17.6.||Единицы генетической информации||487

17.7.||Генетическая индивидуальность||490

17.8.||Экспрессия генов в признак||493

17.9.||Геном -- центр управления||499

17.10.||Функциональные системы генов||5

17.11.||Трансгенез||5

17.12.||Направленные перестройки генома||512

Заключение. Природа клеток и живых тел (Жегунов Г. Ф.)||517

Приложение.||Методические подходы к исследованию клеток (Погожих Е. Г.)||521

Список литературы||537

Сведения об авторах||539

Table of contents||540

Об авторах

Жегунов Геннадий Федорович

Доктор биологических наук, профессор, академик Украинской академии наук, лауреат Государственной премии Украины в области науки и техники. Выпускник кафедры физиологии человека и животных Харьковского государственного университета им. А. М. Горького. Заведующий кафедрой биохимии Харьковской государственной зооветеринарной академии. Автор и соавтор более 350 печатных научных работ, а также учебников: «Медична бiологiя» (2004), «Цитогенетические основы жизни» (2004), «Медицинская биология» в 2 т. (2005), «Биология клетки» (М.: URSS) и монографий: «Торможение жизнедеятельности клеток» (1987), «Законы биологии» (2006), «Природа жизни и бессмертия» (2011), «The dual nature of life» (2012, Springer, Heidelberg), «Природа жизни и бессмертия: Основные положения теории жизни» (М.: URSS). Область научных интересов: общая биология, биология клетки, молекулярная биология, эволюция.

Леонтьев Дмитрий Викторович

Доктор биологических наук, заведующий кафедрой ботаники Харьковского национального педагогического университета им. Г. С. Сковороды, фулбрайтовский профессор. Автор и соавтор свыше 250 печатных работ, в т. ч. учебников «Основы общей систематики», «Медицинская микология», «Основы микологии», «Флористический анализ в микологии», «Система органического мира». Область научных интересов: морфология, систематика, молекулярная филогенетика, синэкология и созология грибов и грибоподобных протистов, секвенирование ДНК, микрофотография, электронная микроскопия, флористический анализ и биометрия.

Щербак Елена Валентиновна

Кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник, доцент, стипендиат Кабинета министров Украины. Автор и соавтор более 120 печатных научных работ, учебников «Гигиена и производственная санитария», «Химическая микробиология», «Гигиена в фармации».

Погожих Елена Геннадиевна

Кандидат биологических наук, научный сотрудник Института проблем криобиологии и криомедицины НАН Украины, научный сотрудник Института трансфузионной медицины Медицинского университета Ганновера (Германия). Автор более 20 научных работ. Область научных интересов: стволовые клетки, исследование молекулярных механизмов перепрограммирования клеток, криоконсервация и долгосрочное хранение биологического материала.