Органоиды

Органоиды
[править]
Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 23 июля 2011; проверки требуют 7 правок.
Перейти к: навигация, поиск
 

цитоплазма вместе с её компонентами (органеллами), в типичной животной клетке:
(1) Ядрышко
(2) Ядро
(3) Рибосома (маленькие точки)
(4) Везикула
(5) Шероховатый эндоплазматический ретикулум (ER)
(6) Аппарат Гольджи
(7) Цитоскелет
(8) Гладкий эндоплазматический ретикулум
(9) Митохондрия
(10) Вакуоль
(11) Цитоплазма
(12) Лизосома
(13) Центриоль и Центросома
Органоиды (от орган и др.-греч. εἶδος — вид), или органеллы  — в цитологии постоянные специализированные структуры в клетках животных и растений. Каждый органоид осуществляет определённые функции, жизненно необходимые для клетки. Термин «Органоиды» объясняется сопоставлением этих компонентов клетки с органами многоклеточного организма. Органоиды противопоставляют временным включениям клетки, которые появляются и исчезают в процессе обмена веществ.
Иногда органоидами считают только постоянные структуры клетки, расположенные в её цитоплазме. Часто ядро и внутриядерные структуры (например, ядрышко) не называют органоидами. Клеточную мембрану, реснички и жгутики тоже обычно не причисляют к органоидам.
Рецепторы и прочие мелкие, молекулярного уровня, структуры, органоидами не называют. Граница между молекулами и органоидами очень нечеткая. Так, рибосомы, которые обычно однозначно относят к органоидам, можно считать и сложным молекулярным комплексом. Все чаще к органоидам причисляют и другие подобные комплексы сравнимых размеров и уровня сложности — протеасомы, сплайсосомы и др. В то же время сравнимые по размерам элементы цитоскелета (микротрубочки, толстые филаменты поперечнополосатых мышц и т. п.) обычно к органоидам не относят. Степень постоянства клеточной структуры — тоже ненадёжный критерий её отнесения к органоидам. Так, веретено деления, которое хотя и не постоянно, но закономерно присутствует во всех эукариотических клетках, обычно к органоидам не относят, а везикулы, которые постоянно появляются и исчезают в процессе обмена веществ — относят. Во многом набор органоидов, перечисляемый в учебных руководствах, определяется традицией.
Органоиды эукариот
Органелла Основная функция Структура Организмы Заметки
Хлоропласт (Пластиды)
фотосинтез
двухмембранная растения, Протисты
имеют собственную ДНК; предполагают что хлоропласты возникли из цианобактерий в результате симбиогенеза
 
Эндоплазматический ретикулум
трансляция и свёртывание новых белков (гранулярный эндоплазматический ретикулум), синтез липидов (агранулярный эндоплазматический ретикулум) одномембранная все эукариоты на поверхности гранулярного эндоплазматического ретикулума находится большое количество рибосом, свёрнут как мешок; агранулярный эндоплазматический ретикулум свёрнут в трубочки
Аппарат Гольджи
сортировка и преобразование белков одномембранная все эукариоты
асимметричен — цистерны, располагающиеся ближе к ядру клетки (цис-Гольджи) содержат наименее зрелые белки, а от транс-Гольджи отпочковываются пузырьки, содержащие полностью зрелые белки
Митохондрия
производство энергии двухмембранная большинство эукариот имеют свою собственную митохондриальную ДНК; предполагают, что митохондрии возникли в результате симбиогенеза
 
Вакуоль
запас, поддержание гомеостаза, в клетках растений — поддержание формы клетки (тургор)
одномембранная эукариоты, более выражена у растений
 
Ядро
Хранение ДНК, транскрипция РНК
двухмембранная все эукариоты
содержит основную часть генома
 
Рибосомы
синтез белка на основе матричных РНК при помощи транспортных РНК
РНК/белок эукариоты, прокариоты
 
Везикулы
запасают или транспортируют питательные вещества одномембранная все эукариоты
 
Лизосомы
мелкие лабильные образования, содержащие ферменты, в частности гидролазы, принимающие участие в процессах переваривания фагоцитированной пищи и автолиза (саморастворение органелл) одномембранная большинство эукариот
Центриоли (клеточный центр)
Центр организации цитоскелета. Необходим для процесса клеточного деления (равномерно распределяет хромосомы)
немембранная эукариоты
 
Меланосома
хранение пигмента одномембранная животные
Миофибриллы
сокращение мышечных волокон сложно организованный пучок белковых нитей животные
Предполагают, что митохондрии и пластиды — это бывшие симбионты содержащих их клеток, некогда самостоятельные прокариоты (см. Протосимбиотическая теория).
 

 

 
      
 

 

 

 

 

 

 
                          
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

        
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

      
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 
17. Дайте сравнительную характеристику строения и функций митохондрий и хлоропластов.
 
Рис. 6. Схемы строения митохондрий (а) и хлоропластов (б)
Митохондрии (гр. митос – нить и хондрион – гранула) – внутриклеточные органоиды. Их оболочка состоит из двух мембран. Наружная мембрана – гладкая, внутренняя образует выросты, называемые кристами. Внутри митохондрии находится полужидкий матрикс, который содержит РНК, ДНК, белки, липиды, углеводы, ферменты, АТФ и другие вещества; в матриксе имеются также рибосомы. Размеры митохондрий от 0,2–0,4 до 1–7 мкм. Количество зависит от вида клетки (например, в клетке печени может быть 1000–2500 митохондрий). Митохондрии могут быть спиральными, округлыми, вытянутыми, чашевидными и т.д.; митохондрии могут менять форму (рис. 6, а).
На внутренней мембране митохондрий находятся дыхательные ферменты и ферменты синтеза АТФ. Благодаря этому митохондрии обеспечивают клеточное дыхание и синтез АТФ.
Митохондрии могут сами синтезировать белки, т.к. в них есть собственные ДНК, РНК и рибосомы. Размножаются митохондрии делением надвое.
По своему строению митохондрии напоминают клетки прокариот; в связи с этим предполагают, что они произошли от внутриклеточных аэробных симбионтов. Митохондрии имеются в цитоплазме клеток большинства растений и животных.
Хлоропласты относятся к пластидам – органоидам, присущим только растительным клеткам. Это зеленые пластинки диаметром 3–4 мкм, имеющие овальную форму (рис. 6, б). Хлоропласты, как и митохондрии, имеют наружную и внутреннюю мембраны. Внутренняя мембрана образует выросты – тилакоиды (ср. кристы у митохондрий). Тилакоиды образуют стопки – граны, которые объединяются внутренней мембраной. В одном хлоропласте может быть несколько десятков гран. В мембранах тилакоидов находится хлорофилл, а в промежутках между гранами в матриксе (строме) хлоропласта находятся рибосомы, РНК и ДНК (ср. состав матрикса митохондрий). Рибосомы хлоропластов, как и рибосомы митохондрий, синтезируют белки. Основная функция хлоропластов – обеспечение процесса фотосинтеза: в мембранах тилакоидов световая фаза, а в строме хлоропластов – темновая фаза фотосинтеза. В матриксе хлоропластов видны гранулы первичного крахмала, синтезированного в процессе фотосинтеза из глюкозы. Хлоропласты, как и митохондрии, размножаются делением. Таким образом, в морфологической и функциональной организации митохондрий и хлоропластов есть общие черты. Основная характеристика, объединяющая эти органоиды, – наличие собственной генетической информации и синтез собственных белков.
18. Раскройте особенности строения и функций эндоплазматической сети клетки.
 
Рис. 7. Схемы строения шероховатого (а) и гладкого (б) эндопламатического ретикулума
Эндоплазматическая сеть (ЭПС), или эндоплазматический ретикулум (ЭПР), – это сеть каналов, пронизывающих всю цитоплазму. Стенки этих каналов образованы мембранами, контактирующими со всеми органоидами клетки. ЭПС и органоиды вместе составляют единую внутриклеточную систему, которая осуществляет обмен веществ и энергии в клетке и обеспечивает внутриклеточный транспорт веществ. Различают гладкую и гранулярную ЭПС. Гранулярная, или шероховатая. ЭПС состоит из мембранных мешочков (цистерн), покрытых рибосомами, благодаря чему она кажется шероховатой. Гладкая ЭПС может быть и лишена рибосом; ее строение ближе к трубчатому типу. На рибосомах гранулярной сети синтезируются белки, которые затем поступают внутрь каналов ЭПС, где и приобретают третичную структуру. На мембранах гладкой ЭПС синтезируются липиды и углеводы, которые также поступают внутрь каналов ЭПС (рис. 7).
ЭПС выполняет следующие функции: участвует в синтезе органических веществ, транспортирует синтезированные вещества в аппарат Гольджи, разделяет клетку на отсеки. Кроме того, в клетках печени ЭПС участвует в обезвреживании ядовитых веществ, а в мышечных клетках играет роль депо кальция, необходимого для мышечного сокращения.
ЭПС имеется во всех клетках, исключая бактериальные клетки и эритроциты; она занимает от 30 до 50% объема клетки.
19. Опишите строение рибосомы. Какова роль рибосом в процессах обмена веществ?
Рибосомы – это субмикроскопические органоиды диаметром 15–35 нм, видны в электронный микроскоп. Присутствуют во всех клетках. В одной клетке может быть несколько тысяч рибосом. Рибосомы бывают ядерного, митохондрального и пластидного происхождения (см. ответы на вопросы 11 и 17). Бóльшая часть образуется в ядрышке ядра в виде субьединиц (большой и малой) и затем переходит в цитоплазму. Мембран нет. В состав рибосом входят рРНК и белки. На рибосомах идет синтез белков. Большая часть белков синтезируется на шероховатой ЭПС (см. ответ на вопрос 18); частично синтез белков идет на рибосомах, находящихся в цитоплазме в свободном состоянии. Группы из нескольких десятков рибосом образуют полисомы.
20. Какова биологическая роль комплекса Гольджи в жизнедеятельности клетки?
 
Рис. 8. Комплекс Гольджи
Комплекс Гольджи – это сложная сеть полостей, трубочек и пузырьков вокруг ядра. Состоит из трех основных компонентов: группы мембранных полостей, системы трубочек, отходящих от полостей, и пузырьков на концах трубочек. Комплекс Гольджи выполняет следующие функции: в полостях накапливаются вещества, которые синтезируются и транспортируются по ЭПС; здесь они подвергаются химическим изменениям. Модифицированные вещества упаковываются в мембранные пузырьки, которые выбрасываются клеткой в виде секретов. Кроме того, пузырьки используются клеткой в качестве лизосом (рис. 8).
Комплекс Гольджи был открыт в 1898 г. в нейронах.
21. Что представляют собой клеточные включения и каково их значение в процессах жизнедеятельности клетки? Какова биологическая роль лизосом в жизнедеятельности клетки?
Клеточные включения – это непостоянные структуры клетки. К ним относятся капли и зерна белков, углеводов, жиров, а также кристаллические включения (органические кристаллы, которые могут образовывать в клетках белки, вирусы, соли щавелевой кислоты и т.д. и неорганические кристаллы, образованные солями кальция). В отличие от органоидов эти включения не имеют мембран или элементов цитоскелета и периодически синтезируются и расходуются.
Капли жира используются как запасное вещество в связи с его высокой энергоемкостью. Зерна углеводов (полисахаридов; в виде крахмала у растений и в виде гликогена у животных и грибов) – как источник энергии для образования АТФ; зерна белка – как источник строительного материала, соли кальция – для обеспечения процесса возбуждения, обмена веществ и т.д.
Лизосомы (греч. лизо – растворять, сома – тело) – это небольшие пузырьки диаметром порядка 1 мкм, ограниченные мембраной и содержащие комплекс ферментов, который обеспечивает расщепление жиров, углеводов и белков. Они участвуют в переваривании частиц, попавших в клетку в результате эндоцитоза (см. ответ на вопрос 14) и в удалении отмирающих органов (например, хвоста у головастиков), клеток и органоидов. При голодании лизосомы растворяют некоторые органоиды, не убивая при этом клетку. Образование лизосом идет в комплексе Гольджи (см. ответ на вопрос 20).
22. Какие неорганические соединения входят в состав клетки? Каково значение неорганических компонентов клетки в обеспечении процессов ее жизнедеятельности? В чем заключается биологическая роль воды в клетке?
К неорганическим соединениям клетки относятся вода и различные соли.
Роль солей в организме заключается в обеспечении трансмембранной разности потенциалов (вследствие разности концентраций ионов калия и натрия внутри и вне клетки), буферных свойств (за счет наличия в цитоплазме анионов фосфорной и угольной кислоты), в создании осмотического давления клетки и т.д. В состав неорганических веществ клетки входят микроэлементы (их доля составляет менее 0,1%). К ним относятся: цинк, марганец и кобальт, которые входят в состав активных центров ферментов; железо в составе гемоглобина; магний в составе хлорофилла; йод в составе гормонов щитовидной железы и т.д.
В среднем в клетке содержится 80% воды; в клетках эмбриона воды 95%, в клетках старых организмов – 60%, т.е. количество воды зависит от интенсивности обмена веществ. Количество воды зависит также от вида ткани: в нейронах ее 85%, в кости – 20%. При потере организмом 20% воды наступает смерть. Вода определяет тургор (упругость) тканей, создает среду для химических реакций, участвует в реакциях гидролиза, в световой фазе фотосинтеза, в терморегуляции, является хорошим растворителем. По типу взаимодействия с водой вещества делят на гидрофильные, или полярные, – хорошо растворимые в воде, и гидрофобные, или неполярные, – плохо растворимые в воде.
23. Охарактеризуйте строение и функции углеводов, входящих в состав клетки.
Углеводы – это органические соединения, в состав которых входят водород, углерод и кислород. Они образуются из воды и углекислого газа в процессе фотосинтеза в хлоропластах зеленых растений (у бактерий – в процессе бактериального фотосинтеза или хемосинтеза).
Различают моносохариды (глюкоза, фруктоза, галактоза, рибоза, дезоксирибоза), дисахариды (сахароза, мальтоза), полисахариды (крахмал, клетчатка, гликоген, хитин).
Углеводы выполняют следующие функции: они являются источником энергии (при распаде 1 г глюкозы освобождается 17,6 кДж энергии), выполняют строительную функцию (целлюлозная оболочка в растительных клетках, хитин в скелете насекомых и в клеточной стенке грибов), входят в состав ДНК, РНК и АТФ в виде дезоксирибозы и рибозы. Обычно в клетках животных содержится около 1% углеводов (в клетках печени – до 5%), а в растительных клетках – до 90%.
24. Каковы строение и функции жирных кислот и липоидов, входящих в состав клетки.
Рис. 9. Пространственные модели жирных кислот
 
Рис. 10. Полициклическая структура некоторых стероидов
Жиры и липоиды относятся к группе неполярных органических соединений, т.е. являются гидрофобными веществами. Жиры – это триглицериды высших жирных кислот (рис. 9), липиды – это большой класс органических веществ с гидрофобными свойствами (например, холестерин). К липидам относят фосфолипиды (в их молекуле один или два остатка жирных кислот замещены группами, содержащими фосфор, а иногда также азот) и стероиды (в основе их структуры лежит четыре углеродных кольца, рис. 10).
Эти соединения выполняют энергетическую функцию (при распаде 1 г жира выделяется 38,9 кДж энергии), структурную (фосфолипиды являются основой биологических мембран), защитную (защита от ударов, теплорегуляция, гидроизоляция).
25. Каковы особенности строения и функций белков, входящих в состав клетки?
 
Рис. 11. Пространственная структура белка
Белки – это гетерополимеры, состоящие из 20 различных мономеров – природных альфа-аминокислот. Белки – это нерегулярные полимеры.
Общее строение аминокислоты может быть представлены следующим образом: R—(H)C(NH2)—СООН. Аминокислоты в белке связаны пептидной связью —N(H)—С(=О). Аминокислоты разделяют на заменимые (синтезируются в самом организме) и незаменимые, которые животный организм получает с пищей. Среди белков различают протеины, состоящие только из аминокислот, и протеиды, дополнительно содержащие небелковую часть (например, гемоглобин, который состоит из белка глобина и гема – порфирина).
В строении молекулы белка различают несколько уровней структурной организации (рис. 11). Первичная структура – это последовательность аминокислотных остатков, соединенных пептидными связями. Вторичная структура – как правило, это спиральная структура (альфа-спираль), которая удерживается множеством водородных связей, возникающих между находящимся близко друг от друга –С=О и –NH-группами. Другой тип вторичной структуры – это бета-слой, или складчатый слой; это две параллельные полипептидные цепи, связанные водородными связями, перпендикулярными цепям. Третичная структура белковой молекулы – это пространственная конфигурация, обычно напоминающая компактную глобулу; она поддерживается ионными, водородными и дисульфидными (S–S) связями, а также гидрофобными взаимодействиями. Четвертичная структура образуется при взаимодействии нескольких субъединиц – глобул (например, молекула гемоглобина состоит из четырех таких субъединиц). Утрата белковой молекулой своей структуры называется денатурацией; она может быть вызвана температурой, обезвоживанием, облучением и т.д. Если при денатурации первичная структура не нарушается, то при восстановлении нормальных условий полностью воссоздается структура белка.
Функции белков в клетке очень разнообразны. Они играют роль катализаторов, т.е. ускоряют химические реакции в организме (ферменты ускоряют реакции в десятки и сотни тысяч раз). Белки выполняют также строительную функцию (входят в состав мембран и органоидов клетки, а также в состав внеклеточных структур, например, коллаген в соединительной ткани). Движение организмов обеспечивается специальными белками (актином и миозином). Белки выполняют также транспортную функцию (например, гемоглобин транспортирует О2). Белки обеспечивают функции иммунной системы организма (антитела и антигены), свертывание крови (фибриноген плазмы крови), т.е. выполняют защитные функции. Они служат также одним из источников энергии (при распаде 1 г белка выделяется 17,6 кДж энергии). Известны также регуляторные функции белков, т.к. многие гормоны – это белки (например, гормоны гипофиза, поджелудочной железы и т.д.). Кроме того, в организме имеются еще и резервные белки, например, являющиеся источником питания для развития плода.
26. Охарактеризуйте строение и биологическое значение АТФ. Почему АТФ называют основным источником энергии в клетке?
 
Рис. 12. Схема строения АТФ
АТФ – это аденозинтрифосфат, нуклеотид, относящийся к группе нуклеиновых кислот. Концентрация АТФ в клетке мала (0,04%; в скелетных мышцах 0,5%). Молекула АТФ состоит из аденина, рибозы и трех остатков фосфорной кислоты (рис. 12). При гидролизе остатка фосфорной кислоты выделяется энергия:
АТФ + H2O = АДФ + Н3РО4 + 40 кДж/моль.
Связь между остатками фосфорной кислоты является макроэргической, при ее расщеплении выделяется примерно в 4 раза больше энергии, чем при расщеплении других связей. Энергия гидролиза АТФ используется клеткой в процессах биосинтеза и деления клетки, при движении, при производстве тепла, при проведении нервных импульсов и т.д. После гидролиза образовавшийся АДФ обычно с помощью белков-цитохромов быстро вновь фосфорилируется с образованием АТФ. АТФ образуется в митохондриях при дыхании, в хлоропластах – при фотосинтезе, а также в некоторых других внутриклеточных процессах. АТФ называют универсальным источником энергии, потому что энергетика клетки основана главным образом на процессах, в которых АТФ либо синтезируется, либо расходуется.
27. Раскройте взаимосвязь строения и функций ДНК и РНК и укажите черты их сходства и различия.
ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота) – это молекула, состоящая из двух спирально закрученных полинуклеотидных цепей (рис. 14). ДНК образует правую спираль, диаметром примерно 2 нм, длиной (в развернутом виде) до 0,1 мм и молекулярной массой до 610-12 кДа. Структура ДНК была впервые определена Д.Уотсоном и Ф.Криком в 1953 г. Мономером ДНК является дезоксирибонуклеотид, состоящий из азотистого основания – аденина (А), цитозина (Ц), тимина (Т) или гуанина (Г), – пентозы (дезоксирибозы) и фосфата. Нуклеотиды соединяются в цепь за счет остатков фосфорной кислоты, расположенных между пентозами: в полинуклеотиде может быть до 30 000 нуклеотидов. Последовательность нуклеотидов одной цепи комплементарна (т.е. дополнительна) последовательности в другой цепи за счет водородных связей между комплементарными азотистыми основаниями (по две водородные связи между А и Т и по три – между Г и Ц). В интерфазе перед делением клетки происходит репликация (редупликация) ДНК: ДНК раскручивается с одного конца, и на каждой цепи синтезируется новая комплементарная цепь; это ферментативный процесс, идущий с использованием энергии АТФ. ДНК содержится в основном в ядре (см. ответ на вопрос №11); к внеядерным формам ДНК относятся митохондриальная и пластидная ДНК (см. ответ на вопрос №17).
 
Рис. 13. Структурная схема РНК: а – сахарофосфатный остов; б – одиночная цепь
 

Рис. 14. Структурная схема ДНК:
а – сахарофосфатный остов; б – комплементарные пары азотистых оснований; в – двойная спираль
РНК (рибонуклеиновая кислота) – это молекула, состоящая из одной цепи нуклеотидов (рис. 13). Рибонуклеотид состоит из одного из четырех азотистых оснований, но вместо тимина (Т) в РНК входит урацил (У), а вместо дезоксирибозы – рибоза. В клетке имеются разные виды РНК: тРНК (транспортная – транспортирует аминокислоты к рибосомам), информационная РНК (иРНК, переносит информацию о последовательности аминокислот с ДНК на белок), рибосомальная РНК (входит в состав рибосом; см. ответ на вопрос N19), митохондриальная РНК и др.
28. Особенности строения нуклеиновых кислот.
ДНК и РНК – это полинуклеотиды, состоящие из соответственно дезоксирибонуклеотидов и рибонуклеотидов (см. ответ на вопрос 27). Молекула нуклеотида состоит из пентозы, азотистого основания и остатка фосфорной кислоты. ДНК содержит дезоксирибозу, РНК – рибозу; ДНК содержит азотистые основания А и Г (относятся к классу пуринов) и Ц и Т (класс пиримидинов), а РНК вместо Т содержит У (см. ответ 27).
ДНК и РНК – это кислоты, т.к. они содержат остаток фосфорной кислоты (–Н2РО4). Сахар, азотистое основание и остаток фосфорной кислоты объединяются в молекулу нуклеотида.
Два нуклеотида образуют динуклеотид, соединяясь путем конденсации, в результате которой между фосфатной группой одного и сахаром другого нуклеотида возникает фосфодиэфирный мостик. При синтезе полинуклеотида этот процесс многократно повторяется. Неразветвленный сахарофосфатный остов строится путем образования фосфодиэфирных мостиков между 3- и 5-м атомами углерода остатков сахаров. Фосфодиэфирные мостики образуются прочными ковалентными связями, что сообщает прочность и стабильность всей полинуклеотидной цепи.
Нуклеиновые кислоты обладают первичной структурой (нуклеотидная последовательность) и трехмерной структурой. ДНК состоит из двух спирально закрученных полинуклеотидных цепей. Цепи направлены в противоположные стороны: 3-конец одной цепи располагается напротив 5-конца другой. Находящиеся друг против друга азотистые основания двух цепей связаны водородными связями (по две связи между А и Т и по три – между Г и Ц). Основания, соединяющиеся друг с другом водородными связями, называют комплементарными (см. также ответ на вопрос 27).
29. Опишите процесс биосинтеза белка. Каково биологическое значение данного процесса? Какую роль играет ДНК в процессе биосинтеза белка?
Белки синтезируют все клетки, кроме безъядерных. Структура белка определяется ядерной ДНК. Информация о последовательности аминокислот в одной полипептидной цепи находится в участке ДНК, который называется ген. В ДНК заложена информация о первичной структуре белка. Код ДНК един для всех организмов. Каждой аминокислоте соответствует три нуклеотида, образующих триплет, или кодон. Такое кодирование избыточно: возможны 64 комбинации триплетов, тогда как аминокислот только 20. Существуют также управляющие триплеты, например, обозначающие начало и конец гена.
Синтез белка начинается с транскрипции, т.е. синтеза иРНК по матрице ДНК. Процесс идет с помощью фермента полимеразы по принципу комплементарности и начинается с определенного участка ДНК. Синтезированная иРНК поступает в цитоплазму на рибосомы, где и идет синтез белка.
тРНК имеет структуру, похожую на лист клевера, и обеспечивает перенос аминокислот к рибосомам. Каждая аминокислота прикрепляется к акцепторному участку соответствующей тРНК, расположенному на «черешке листа». Противоположный конец тРНК называется антикодоном и несет информацию о триплете, соответствующем данной аминокислоте. Существует более 20 видов тРНК.
Перенос информации с иРНК на белок во время его синтеза называется трансляцией. Собранные в полисомы рибосомы двигаются по иРНК; движение происходит последовательно, по триплетам. В месте контакта рибосомы с иРНК работает фермент, собирающий белок из аминокислот, доставляемых к рибосомам тРНК. При этом происходит сравнение кодона иРНК с антикодоном тРНК; если они комплементарны, фермент (синтетаза) «сшивает» аминокислоты, а рибосома продвигается вперед на один кодон.
Синтез одной молекулы белка обычно идет 1–2 мин (один шаг занимает 0,2 с).
Биосинтез белка – это цепь реакций, в которых используется энергия АТФ. Во всех реакциях синтеза белка участвуют ферменты.
Биосинтез белка – это матричный синтез. Матрицей является ДНК в синтезе РНК и ДНК или РНК в синтезе белка.
30. Раскройте роль ферментов в регуляции процессов жизнедеятельности, в биосинтезе белка.
 
Рис.15. Схема функциональной организации молекул фермента:
а – простой фермент; б – двухкомпонентный фермент; в – аллостерический фермент (А – активный центр, S-субстрат, R – регулятор, или аллостерический центр); 1 – каталитический участок; 2 – контактные участки; 3 – кофактор
Ферменты (лат. закваска) – это биологические катализаторы белковой природы. Они могут состоять только из белка или включать в себя небелковое соединение – витамины или ион металла. Ферменты участвуют как в процессах ассимиляции, так и диссимиляции. Действуют они в строго определенной последовательности. Ферменты специфичны для каждого вещества и ускоряют только определенные реакции. Но встречаются ферменты, которые катализируют несколько реакций.
Активный центр фермента – это небольшой участок фермента, на котором идет данная реакция (рис. 15).
Физиологическая роль ферментов заключается в том, что при их отсутствии или недостаточной активности резко замедляются процессы обмена веществ; в присутствии ферментов реакции могут ускоряться в 1011 раз. Процесс биосинтеза белка – это тоже ферментативный процесс (см. ответ на вопрос 29).
31. Дайте сравнительную характеристику автотрофных и гетеротрофных организмов.
Автотрофные организмы (греч. аутус – сам и трофе – питание) – это организмы, синтезирующие органику из неорганических веществ за счет энергии солнечной радиации (фотосинтез, фототрофы) или за счет энергии окисления неорганических соединений (хемосинтез; хемотрофы). К автотрофам относятся все зеленые растения и некоторые бактерии (пурпурные и зеленые, содержащие бактериохлорофилл), к хемотрофам – нитрифицирующие бактерии, серо- и железобактеры.
Гетеротрофные организмы (греч. гетерос – другой, трофе – питание) – это организмы, питающиеся готовыми органическими соединениями. К ним относятся сапротрофы – организмы, питающиеся мертвой органикой, и паразиты – питающиеся живой органикой. К сапротрофам относятся большинство животных, человек, бактерии гниения и брожения, грибы. К паразитам – некоторые простейшие, паразитические черви, клещи, болезнетворные бактерии и т.д.
32. Каково значение процессов обмена веществ в функционировании клетки, организма, биосферы?
Обмен веществ и энергии – важнейшая функция живого организма (см. также ответ на вопрос 7). В процессе обмена организм получает вещества, необходимые для построения и обновления структурных элементов клеток и тканей, и энергию для обеспечения всех жизненных процессов.
Совокупность всех реакций биосинтеза, сопровождающихся, как правило, поглощением энергии, называется ассимиляцией (пластическим обменом), а всех реакций распада, сопровождающихся, как правило, выделением энергии – диссимиляцией (энергетическим обменом). Совокупность всех реакций ассимиляции и диссимиляции называется метаболизмом.
Обмен веществ осуществляется на клеточном, тканевом, органном и организменном уровнях. Нарушения обмена веществ сказываются на всех процессах жизнедеятельности организма и могут привести к его гибели.
Биосфера – это геологическая оболочка Земли, населенная живыми организмами. Биосфера – открытая система; подобно живым организмам биосфера получает энергию извне. В биосфере постоянно осуществляется обмен веществ. В биосфере идут биогеохимические процессы, в которых участвуют организмы-продуценты и организмы-редуценты. Безостановочный процесс закономерного циклического перераспределения вещества и энергии в биосфере называют большим кругом биотического обмена. Нарушения этого процесса приводят к нарушению гомеостаза биосферы и в конечном счете могут привести к ее гибели.
33. В каких структурных единицах клетки протекают процессы кислородного окисления? Каков их химизм и энергетический эффект?
Стадия кислородного окисления энергетического обмена происходит в митохондриях, на внутренних мембранах которых находятся дыхательные ферменты (см. также ответ на вопрос 17). На этой стадии из одной молекулы молочной кислоты получается 18 молекул АТФ, а в сумме из одной молекулы глюкозы при гликолизе (бескислородный этап, который идет за счет ферментов в растворимой части цитоплазмы клетки) и аэробном окислении образуется 38 молекул АТФ.
КПД окислительного фосфорилирования составляет 55%.
34. Раскройте сущность и биологическое значение процесса фотосинтеза.
Фотосинтез – это процесс синтеза органических веществ из неорганических за счет энергии света.
Фотосинтез в растительных клетках идет в хлоропластах (см. также ответ на вопрос 17).
Суммарная формула:
6СО2+ 6Н2О = С6H12О6 + 6О2.
Световая фаза фотосинтеза идет только на свету: квант света выбивает электрон из молекулы хлорофилла, лежащей во внутренней мембране тилакоида; выбитый электрон либо возвращается обратно, либо попадает на цепь окисляющих друг друга ферментов. Цепь ферментов передает электрон на внешнюю сторону мембраны тилакоида к переносчику электронов. Мембрана заряжается отрицательно с наружной стороны.
Положительно заряженная молекула хлорофилла, лежащая в центре мембраны, окисляет ферменты, содержащие ионы марганца, лежащие на внутренней стороне мембраны. Эти ферменты участвуют в реакциях фотолиза воды, в результате которых образуются ионы Н+; протоны выбрасываются на внутреннюю поверхность мембраны тилакоида и на этой поверхности появляется положительный заряд. Когда разность потенциалов на мембране тилакоидов достигает 200 мВ, через канал АТФ-синтетазы начинают проскакивать протоны, при этом синтезируется АТФ.
Во время темновой фазы фотосинтеза из СО2 и атомарного водорода, связанного с переносчиками, синтезируется глюкоза за счет энергии АТФ.
СО2 связывается с помощью фермента рибулезодифосфаткарбоксилазы с рибулезо-1,5-дифосфатом, который превращается после этого в трехуглеродный сахар.
Синтез глюкозы идет в матриксе тилакоидов на ферментных системах. Суммарная реакция темновой стадии:
6СО2 + 24Н = С6Н12О6 + 6Н2О.
35. Дайте сравнительную характеристику процессов дыхания и фотосинтеза.
Дыхание у растений – это процесс, при котором происходит главным образом окисление углеводов с освобождением энергии, необходимой для жизнедеятельности. Этот процесс идет в митохондриях (см. ответы на вопросы 17 и 33). При дыхании у аэробных организмов поглощается О2 и выделяется СО2. Суммарная реакция процесса аэробного дыхания:
С6Н12О6+ 6О2 = 6СО2 + 6H20 + энергия.
Выделяющаяся при окислении молекулы глюкозы энергия идет на синтез АТФ (см. также ответ на вопрос 33).
При фотосинтезе идет процесс образования органических веществ с использованием энергии света (см. ответ на вопрос 34). При этом О2 выделяется в атмосферу, а СО2 поглощается; энергия запасается в химических связях органических веществ, прежде всего углеводов.
Фотосинтез и дыхание у растений – это две стороны обмена веществ (ассимиляции и диссимиляции).
36. В чем отличие фотосинтеза от хемосинтеза и каково значение этих процессов для эволюции?
Суть процесса фотосинтеза заключается в синтезе органических веществ из СО2 и H2О с использованием энергии света, а суть процесса хемосинтеза – в синтезе органических веществ из неорганических за счет энергии химических реакций, протекающих при окислении неорганических веществ. При фотосинтезе в атмосферу выделяется О2; первыми фотосинтезируюшими организмами были цианобактерии (синезеленые водоросли), благодаря деятельности которых атмосфера Земли начала насыщаться О2, что создало условия для существования всех аэробных организмов. При хемосинтезе О2 в атмосферу не выделяется, т.к. хемотрофы (бактерии нитрификаторы, серобактеры, железобактеры и т.д.) в качестве источника водорода используют не воду, a H2S или молекулярный водород. Если бы на Земле существовали только бактерии-хемотрофы, то аэробные организмы жить не смогли бы (см. также ответы на вопросы 31 и 34).
37. Каковы сущность процесса митоза и его биологическое значение? Дайте краткую характеристику процессам, происходящим в разные фазы митоза.
 
Рис.16. Схема последовательных стадий митоза
Митоз (греч. миос – нить) – основной способ деления клеток. В животных клетках он длится 30–60 мин, в растительных – 2–3 ч.
Митоз состоит из четырех фаз: профазы, метафазы, анафазы и телофазы (рис. 16). Профаза – 1-я фаза деления, во время которой двухроматидные хромосомы спирализуются и становятся заметными. Ядрышки и ядерная оболочка распадаются, образуется нить веретена деления. Метафаза – фаза скопления хромосом на экваторе клетки; нити веретена деления идут от полюсов и присоединяются к центромерам хромосом. К каждой хромосоме подходит две нити, идущие от двух полюсов. Анафаза – фаза расхождения хромосом, во время которой центромеры делятся, а однохроматидые хромосомы растаскиваются нитями веретена к полюсам клетки. Это самая короткая фаза митоза. Телофаза – фаза окончания деления, когда происходит деспирализация хромосом, формируется ядрышко, восстанавливается ядерная оболочка, на экваторе закладывается перегородка (в растительных клетках) или возникает перетяжка (в животных клетках). Нити веретена исчезают.
Перед началом митоза, во время интерфазы, происходит подготовка клетки к делению (см. ответ на вопрос 11).
В результате митоза из одной диплоидной клетки, имеющей двухроматидные хромосомы и удвоенное количество ДНК (2n4с; в этой формуле n – число хромосом, с – число хроматид), образуются две дочерние клетки с однохроматидными хромосомами и одинарным количеством ДНК (2n2с). Так делятся соматические клетки (клетки тела).
Значение митоза состоит в точной передаче наследственной информации дочерним клеткам, увеличении числа клеток в организме, а также в обеспечении процесса бесполого размножения организмов и регенерации.
38. Каковы функциональные и цитологические отличия соматических и половых клеток?
Соматические клетки образуют органы и ткани организма животных и растений; сами соматические клетки образуются в результате митоза и имеют диплоидный набор хромосом (2n); в каждой соматической клетке содержится по два гена в паре гомологичных хромосом, определяющих альтернативные признаки (аллельные гены).
Половые клетки (гаметы) образуются в результате мейоза (редукционного деления; см. также ответы на вопросы 41 и 42) и имеют гаплоидный набор хромосом (n). В каждой гамете содержится по одному гену из каждой пары гомологичных хромосом. При слиянии гамет образуется зигота.
39. Докажите, в чем эволюционное преимущество разделения полов.
Разделение полов лежит в основе полового размножения. При половом размножении потомство получается в результате слияния генетического материала гаплоидных ядер. Эти ядра содержатся в гаплоидных гаметах, при слиянии которых образуется диплоидная зигота. Из зиготы в процессе развития получается зрелый организм.
Половое размножение имеет очень большое эволюционное преимущество по сравнению с бесполым. Это обусловлено тем, что генотип потомков возникает путем комбинации генов, принадлежащих обоим родителям. В результате повышаются возможности адаптации организма к условиям окружающей среды.
40. Каковы цитологические основы определения пола?
У подавляющего большинства раздельнополых животных пол развивающейся из яйцеклетки особи определяют гены. Это называется генотипическим определением пола. В диплоидном организме имеется два гомологичных набора аутосом и в большинстве случаев одна пара половых хромосом. В аутосомном наборе обоих полов отцовские и материнские хромосомы морфологически и функционально равноценны, тогда как между половыми хромосомами, как правило, имеются морфологические и во всех случаях функциональные различия. Та хромосома, которая представлена у одного из полов в двойном числе, называется X-хромосомой. Она противопоставляется Y-хромосоме, которая имеется в одном экземпляре.
Пол, содержащий в своих клетках две Х-хромосомы, называется гомогаметным, а содержащий и Х-, и Y-хромосомы – гетерогаметным.
У всех млекопитающих, многих рыб, некоторых амфибий и насекомых гомогаметный пол женский, а гетерогаметный – мужской. Однако у птиц, рептилий, хвостатых амфибий и некоторых насекомых (бабочки) женский пол гетерогаметный, а мужской – гомогаметный. У некоторых насекомых встречается генотип Х0 вследствие исчезновения Y-хромосомы. При этом у гетерогаметного пола образуется два сорта гамет: с Х-хромосомой и без нее.
41. Опишите основные фазы мейотического деления и раскройте его биологическое значение.
Мейоз (греч. мейозис – уменьшение) – способ деления диплоидных клеток с образованием из одной материнской диплоидной клетки четырех дочерних гаплоидных клеток. Мейоз состоит из двух последовательных делений ядра и короткой интерфазы между ними (рис. 17).
 
Рис.17. Схема основных этапов мейоза
 
Рис.18. Схематическое изображение последовательных стадий мейоза. А. Лептонема, предшествующая коньюгации хромосом. Б. Начало коньюгации на стадии зигонемы. В. Пахинема. Г. Диплонема. Д. Метафаза I. Е. Анафаза I. Ж. Телофаза I. 3. Интерфаза между двумя делениями мейоза. И. Профаза II. К. Метафаза II. Л. Телофаза II. Для простоты на схеме изображена только одна пара гомологов.
Первое деление состоит из профазы I, метафазы I, анафазы I и телофазы I. В профазе I парные хромосомы, каждая из которых состоит из двух хроматид, подходят друг к другу (этот процесс называется конъюгацией гомологичных хромосом), перекрещиваются (кроссинговер), образуя мостики (хиазмы), затем обмениваются участками. При кроссинговере осуществляется перекомбинация генов. После кроссинговера хромосомы разъединяются.
В метафазе I парные хромосомы располагаются по экватору клетки; к каждой из хромосом прикрепляются нити веретена деления. В анафазе I к полюсам клетки расходятся двухроматидные хромосомы; при этом число хромосом у каждого полюса становится вдвое меньше, чем в материнской клетке. Затем наступает телофаза I – образуются две клетки с гаплоидным числом двухроматидных хромосом; поэтому первое деление мейоза называют редукционным. После телофазы I следует короткая интерфаза (в некоторых случаях телофаза I и интерфаза отсутствуют). В интерфазе между двумя делениями мейоза удвоения хромосом не происходит, т.к. каждая хромосома уже состоит из двух хроматид.
Второе деление мейоза отличается от митоза только тем, что его проходят клетки с гаплоидным набором хромосом; во втором делении иногда отсутствует профаза II. В метафазе II двухроматидные хромосомы располагаются по экватору; процесс идет сразу в двух дочерних клетках. В анафазе II к полюсам отходят уже однохроматидные хромосомы. В телофазе II в четырех дочерних клетках формируются ядра и перегородки (в растительных клетках) или перетяжки (в животных клетках). В результате второго деления мейоза образуются четыре клетки с гаплоидным набором хромосом (1n1c); второе деление называют эквационным (уравнительным) (рис. 18). Это – гаметы у животных и человека или споры у растений.
Значение мейоза состоит в том, что создается гаплоидный набор хромосом и условия для наследственной изменчивости за счет кроссинговера и вероятностного расхождения хромосом
 

 

 

 

 

 

 

Цитоплазматическая мембрана – важная составляющая клетки. Отграничивает ее от внешней среды. Если не будет мембраны, клеточное содержимое сольется с окружающей средой. Мембрана проницаема для воды и избирательно проницаема для других веществ. Не каждое вещество может проникнуть в клетку. Чем меньше молекула вещества, тем легче ему проникнуть в клетку. Крупным молекулам буквально приходится выстраиваться в очередь.
Мембрана состоит она из липидного бислоя и белков (сделать рисунок). Мембранные белки разделяются на переферические(находятся на поверхности клетки. Обеспечивают связь мембраны с цитоскелетом или являются ферментами), интегральные (пронизывают мембрану насквозь. С их помощью происходит перенос веществ в клетку и из нее), заякоренные (открыты недавно. Их функция уточняется).
Ядро – место формирования ДНК и РНК. Содержит основную часть генетической информации.
ЭПС (эндоплазматическая сеть) – непрерывная трехмерная сеть канальцев и цистерн. Начинается как выпячивание внешней мембраны ядра и заканчивается у цитоплазматической мембраны. Различают гладкий и шероховатый ретикулум. На шероховатом находятся рибосомы. Это место синтеза большинства белков и липидов клетки. Гладкий используется для перемещения синтезированных веществ.
Аппарат Гольджи – им заканчивается ЭПР. Аппарат Гольджи состоит из отдельных пузырьков и телец. Получает от ЭПР белки и липиды, сортирует их и направляют к органоидам.
Митохондрия - симбиотический организм. Предшественницей была бактерия. Имеется собственные ДНК, рибосомы, двойная мембрана. Внутренняя мембрана имеет большое количество впячиваний – крист. Осуществляет процесс дыхания в клетке. Синтезирует АТФ из АДФ и обеспечивает таким образом клетку энергией.
Лизосома – Небольшое тельце, ограниченное от цитоплазмы одинарной мембраной. В ней находятся литические ферменты, способные расщепить все биополимеры. Основная функция- автолиз – то есть расщепление отдельных органоидов, участков цитоплазмы клетки.
Пероксисомы- или микротельца. Округлой формы. Содержат одну мембрану, не содержат ДНК и рибосом. Утилизируют кислород в клетке. (кислород очень вреден для клетки. Кислородом отбеливают)
Рибосомы – мельчайшие органоиды. Находятся в ЭПР, цитоплазме, хлоропластах, митохондриях. Синтезируют белки, необходимые клетке, отдельным органоидам.
Цитоскелет - трехмерная сеть нитей, которая пронизывает клетку. Поддерживает форму клетки, не позволяет органоидам перемещаться, защищает их от повреждения, является амортизатором. Состоит из микротрубочек и более мелких микрофиламентов. (рисунок. Физиология растений, стр 43) Микротрубочки построены из белка тубулина, микрофиламенты – из актина. Могут собираться и разбираться.
Растительная клетка, кроме всего перечисленного, содержит:
Клеточная стенка- твердая оболочка растительной клетки. Придает форму клетке. Защищает от повреждений. Она прозрачна, пропускает солнечный свет и воду. В ней есть поры, которые обеспечивают взаимосвязь клеток. Состоит из целлюлозы и матрикса. В матриксе содержится гемицеллюлоза и пектиновые вещества.
Вакуоль – органоид, отделенный от цитоплазмы. Вакуоль заполнена клеточным соком. Вакуоль обеспечивает хранение различных веществ – ионов, пигментов, органических кислот; лизис веществ, защита от травоядных, т.к. в ней может находится большое количество токсичных веществ; обеспечивает пигментацию – пигменты находятся в вакуоли; изолирование токсичных веществ.
Пластиды- найдены только в клетках высших растений и водорослей. Предшественницей была цианобактерия, которая стала симбиотическим организмом. Имеет двойную мембрану. Внутри находится кольцевая молекула ДНК, рибосомы. Выделяют: 1)хлоропласты- зеленые пластиды, в которых осуществляется фотосинтез. (рисунок)
 

 
2) Хромопласты – желтые, оранжевые и красные пластиды. Образуются при разрушении хлорофилла (листья осенью, помидоры, морковь).
3) Амилопласты – неокрашенные пластиды. Заполнены крахмалом. Выполняют запасающую функцию. (спросить, знают ли о функции крахмала). (клубень картофеля).
4) Этиопласты – развиваются у растений, находящихся в темноте. Под воздействием света превращаются в хлоропласты.
Новые пластиды образуются за счет деления уже имеющихся пластид. При мутации нескольких пластид образуются химеры. У химер один лист может быть белым, а другой – зеленым или только часть листа будет белой.
 

 

Клетка, ее строение изучается на уроках биологии уже в шестом классе средней школы, однако при изучении растительной клетки учащимися 6 класса, расматриваются только простые вопросы устройства клетки и органоидов, которые есть в ней. А вот подробно строение животной клетки с анализом строения каждого органоида и выполняемой в клетке им функции, изучается в 9 классе. Вот как раз для девятиклассников и предназначена вот эта презентация по биологии 9 класса, скачать бесплатно тут которую можно вам. И для того, чтобы это сделать, вам не нужно больше ничего, кроме простого желания добраться до ссылки в конце статьи на сайте Мир биологии.
 

И вот, как и все пользователи Интернета, которые ищут в нем всегда именно то, что им интересно и нужно сегодня и сейчас, вы попали на Мир презентации, в котором вас ждут разработки к урокам биологии в школе. Что вы можете тут найти? Вначале была цель собрать все по биологии, но как оказалось, все – это почти ничего, поэтому здесь в основном булут только презентации по биологии скачать бесплатно которые вы сможете всегда. Но не все люди ищут только презентации powerpoint, некоторых людей в Интернете интересует покупка товаров, а другим нужно узнать стоимость грузоперевозок. На сайте компании СкорТранс можно прочитать информацию о том, что стоимость перевозки грузов по москве зависит как от компании, которую вы выбираете, так и от дальности перевозок и объемов грузов. Но Мир биологии не предлагает вам грузоперевозок по Москве, области или всей России. Мы лишь предлагаем скачать бесплатные презентации для использования на уроки биологии в школе.
Скачать презентацию по биологии на тему Органоиды клетки в формате powerpoint
 

 

 

 

 

 

 

Что мы знаем о структурных элементах клетки, или так называемых клеточных структурах, которые еще правильнее было бы назвать органоиды клетки? Мы много знаем, мы – это в смысле человечество, однако это не значит, что все что нужно знают наши обучающиеся в школах. Для того, чтобы ликвидировать вот такие пробелы в знаниях и существуют уроки в школе. А чтобы эти самые уроки проходили интересно и познавательно, существуют презентации по биологии 9 класса скачать бесплатно которые как всегда предоставляет неограниченную возможность Мир биологии, то есть мир презентаций, на который вы как раз сейчас и попали…
 

А вы хотите, чтобы ваш урок презентация получился нормально структурированным и продуманным? Вы хотите, чтобы он был действительно прекрасным? Надеемся, что да, но не надо думать, что презентации по биологии 9 класса сами проведут урок. Такого, конечено же, не будет никогда, а поэтому, если вы собираетесь презентации по биологии скачать бесплатно, то нужно задуматься и том, что планирование урока биологии вам придется делать самому. И лишь в том случае, когда есть прекрасный план к уроку, дополнительный материал и прекрасно продуманная речь учителя, можно смело заявлять, что урок презентация действительно получится отличным. Уроки биологии, математики, физики и других школьных предметов мы изучаем не просто так, ведь каждый ученик собирается куда-то поступать, чтобы получить хорошую професиию. Сегодня учебных заведений, приглашающих абитуриентов так много, что порой трудно сделать правильный выбор. Но если использовать возможности Интернета, то можно в спокойной домашней обстановке заняться поиском ВУЗа или техникума. Допустим, если вас интересуют курсы в уфе, то я вам рекомендую посетить сайт prioritet-stroi.ru, на котором вы найдете самую актуальную информацию об Уфимском образовании – ВУЗы, техникумы, а также всевозможные курсы, обо всем это здесь можно узнать, и опять же, используя Интернет. Ну и не забывайте о главном – о том, что вы пришли на наш сайт для того, чтобы презентации по биологии скачать бесплатно по прямым ссылкам.
Скачать бесплатную презентацию по биологии на тему органоиды клетки
 

 

 

 

 

 

 

 

Митохондрия
Митохондрии представляют собой окруженные двойной мембраной органеллы , специализирующиеся на синтезе АТФ - путем транспорта электронов и окислительного фосфорилирования. Хотя они имеют свою собственную ДНК и аппарат белкового синтеза, большинство их белков кодируется клеточной ДНК и поступает из цитозоля. Более того, каждый поступивший в органеллу белок должен достичь определенного субкомпартмента, в котором он функционирует. В митохондриях имеется четыре субкомпартмента:
- митохондриальный матрикс
- внутренняя мембрана
- межмембранное пространство
- внешняя мембрана , обращенная к цитозолю.
 
Немногие белки, которые кодируются собственным геномом митохондрий, расположены в основном во внутренней мембране. Они обычно образуют субъединицы белковых комплексов, другие компоненты которых кодируются ядерными генами и поступают из цитозоля. Образование таких гибридных агрегатов требует сбалансирования синтеза этих двух типов субъединиц; каким образом координируется синтез белка на рибосомах разных типов, разделенных двумя мембранами, остается загадкой.
 
Как известно, митохондрии являются структурами, которые осуществляют синтез аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ) - основной энергетической единицы всего царства живого. Обычно митохондрии представляют собой мелкие (длиной 0,5-3 мкм) внутриклеточные образования, располагающиеся в местах, где необходимо использование энергии для любых жизненных процессов. Возник вопрос, каким образом транспортируется в клетке энергия - путем ли диффузии АТФ? Есть ли в клетках структуры, исполняющих роль электрических проводников, которые могли бы энергетически объединять отдаленные друг от друга участки клетки? Гипотеза заключается в том, что разность потенциалов в определенной области мембраны митохондрий передается вдоль нее и превращается в работу в другой области той же мембраны.
 
Как представлялось, подходящими кандидатами на эту же роль могли быть мембраны самих митохондрий. Кроме того, исследователей интересовали взаимодействие в клетке множественных митохондрий друг с другом, работа всего ансамбля митохондрий, всего хондриома - совокупности всех митохондрий.
 
Митохондрии характерны за малым исключением для всех эукариотических клеток как аутотрофных (фотосинтезирующие растения), так и гетеротрофных (животные, грибы) организмов. Их основная функция связана с окислением органических соединений и использованием освобождающейся при распаде этих соединений энергии в синтезе молекул АТФ. Поэтому митохондрии часто называют энергетическими станциями клетки. Митохондрии или хондриосомы (от греч. mitos - нить, chondrion - зернышко, soma - тельце) представляют собой гранулярные или нитевидные органоиды. Митохондрии можно наблюдать в живых клетках, так как они обладают достаточно высокой плотностью. В живых клетках митохондрии могут двигаться, перемещаться, сливаться друг с другом. Особенно хорошо митохондрии выявляются на препаратах, окрашенных различными способами. Размеры митохондрий непостоянны у разных видов, так же как изменчива их форма. Все же у большинства клеток толщина этих структур относительно постоянна (около 0,5 мкм), а длина колеблется, достигая у нитчатых форм 7-60 мкм.
 
Митохондрии независимо от их величины и формы имеют универсальное строение, их ультраструктура однообразна. Митохондрии ограничены двумя мембранами. Наружная митохондриальная мембрана отделяет ее от остальной цитоплазмы. Ее толщина около 7 нм, она не бывает связана ни с какими другими мембранами цитоплазмы и замкнута сама на себя, так что представляет собой мембранный мешок. Наружную мембрану от внутренней отделяет межмембранное пространство шириной около 10-20 нм. Внутренняя мембрана (толщиной около 7 нм) ограничивает собственно внутреннее содержимое митохондрии, ее матрикс или митоплазму . Характерной чертой внутренних мембран митохондрий является их способность образовывать многочисленные выпячивания внутрь митохондрий. Такие выпячивания ( кристы ) чаще всего имеют вид плоских гребней. Митохондрии осуществляют синтез АТФ, происходящий в результате процессов окисления органических субстратов и фосфорилирования АДФ.
 
Хондриом клетки (совокупность митохондрий) может иметь различную композицию в зависимости от энергетических потребностей клетки. В простейшем (и чаще встречающемся) случае он может быть представлен множеством разрозненных небольших митохондрий, функционирующих независимо друг от друга и снабжающих АТФ небольшие участки цитоплазмы. В других случаях длинные и разветвленные митохондрии могут энергетически обеспечивать отдаленные друг от друга участки клетки. Вариантом такой протяженной системы может быть хондриом типа митохондриального ретикулума, который встречается как у одноклеточных, так и у многоклеточных организмов. Особенно сложно этот вид хондриома выражен в скелетных мышцах млекопитающих, где группы гигантских разветвленных митохондрий связаны друг с другом с помощью специальных контактов (ММК). Наличие ММК характерно для хондриомов сократимых структур. Особенно обильно ММК представлены в клетках сердечных мышц, где они функционально связывают множественные отдельные митохондрии в единую разветвленную цепь.
 

 

 

 

 

 
Пластида
 

Пластиды — органоиды эукариотических растений и некоторых фотосинтезирующих простейших. Покрыты двойной мембраной и имеют в своём составе множество копий кольцевой ДНК. Совокупность пластид клетки образует пластидом. По окраске и выполняемой функции выделяют три основных типа пластид:
• Лейкопласты — неокрашенные пластиды, как правило выполняют запасающую функцию. В лейкопластах клубней картофеля накапливается крахмал. Лейкопласты высших растений могут превращаться в хлоропласты или хромопласты.
• Хромопласты — пластиды, окрашенные в жёлтый, красный или оранжевый цвет. Окраска хромопластов связана с накоплением в них каротиноидов. Хромопласты определяют окраску осенних листьев, лепестков цветов, корнеплодов, созревших плодов.
• Хлоропласты — пластиды, несущие фотосинтезирующие пигменты — хлорофиллы. Имеют зелёную окраску у высших растений, харовых и зелёных водорослей. Набор пигментов, участвующих в фотосинтезе (и, соответственно, определяющих окраску хлоропласта) различен у представителей разных таксономических отделов. Хлоропласты имеют сложную внутреннюю структуру
 

 

 

 

 
Особенности растительных клеток  >>
 

Особенности растительных клеток. Пластиды – органоиды, характерные для растительных клеток. Образуются из пропластид, или в результате деления (редко). Различают три основных типа пластид: лейкопласты — бесцветные пластиды в клетках неокрашенных частей растений; хлоропласты — зеленые пластиды; хромопласты — окрашенные пластиды обычно желтого, красного и оранжевого цвета.
Слайд 9 из презентации «Растительная клетка» к урокам биологии на тему «Клетка»
Размеры: 720 х 540 пикселей, формат: jpg. Чтобы бесплатно скачать слайд для использования на уроке биологии, щёлкните на изображении правой кнопкой мышки и нажмите «Сохранить изображение как...». Для показа на уроках Вы также можете скачать всю презентацию «Растительная клетка.ppt» бесплатно в zip-архиве. Размер архива - 5843 КБ.
 

 

 

Задание 1. Типы клеточной организации.
Рассмотрите схему классификации разных типов клеточной организа ции. Отметьте наиболее важные отличительные особенности каждого типа клеток (схема 1, аудиторные таблицы).
Схема. 1. Классификация типов клеток.
 
i Зарисуйте схему классификации разных типов клеточной организации (схема 1).
Задание 2. Прокариотические клетки
Табл. 1. Особенности организации прокариот и эукариот
 
Рассмотрите строение прокариотической клетки (аудиторная таблица, электронограмма бактериальной клетки (слайд 3)). Бактериальная клетка окружена прочной клеточной стенкой, состоящей из полисахаридов и пептидов (основной компонент муреин). У многих бактерий снаружи имеется слизистая капсула. В цитоплазме отсутствует развитая система мембран (мембранные органоиды, оболочка ядра). В ней находится большое количество рибосом (до 40% от общей массы клетки) и гранулы запасных питательных веществ. У автотрофных прокариот в цитоплазме располагаются мембранные мешочки (тилакоиды), содержащие фотосинтетические пигменты. Клеточная мембрана ряда прокариотических клеток образует складчатое впячивание - мезосому. Она содержит метаболические ферменты, способствует распределению ДНК и формированию перегородки между дочерними клетками. В центре цитоплазмы видна более светлая нуклеолярная область (или нуклеоид). Здесь расположен генетический материал клетки, представленный единственной кольцевой (особым образом уложенной) молекулой ДНК длиной около 1 мм.
i Зарисуйте электроннограмму бактериальной клетки. Обозначьте: а) клеточная стенка, б) цитоплазма, в) нуклеолярная область, г) мезосома, д) рибосомы.
Задание 3. Одноклеточные эукариоты
К одноклеточным эукариотическим организмам относятся простейшие, одноклеточные зеленые и некоторые другие водоросли. Одноклеточные обла дают клеточным ядром, способным митотически делиться. По общему плану строения и набору органоидов одноклеточные эукариоты сходны с клетками многоклеточных организмов, однако в функциональном отношении не срав нимы с ними, так как сочетают свойства клетки и целого организма. В клетках некоторых простейших имеются специальные образования (участки цито плазмы), выполняющие на клеточном уровне функции органов и систем орга нов многоклеточного организма (например: цитостом, цитофарингс, пороши ца, сократительные вакуоли у инфузорий).
Рассмотрите строение лямблии кишечной (слайд 4), относящейся к типу простейших. Клетки лямблии имеют грушевидную форму и 4 пары жгутиков для движения. По средней линии тела проходит опорное образование аксо-стиль. В передней расширенной части тела видны 2 темных симметрично рас положенных ядра и 2 присасывательных диска для прикрепления к стенке кишечника. Длина лямблии 10-18 мкм.
i Зарисуйте слайд 4 "Лямблия кишечная" (микропрепарат, иммерсия). Обозначьте: а) ядра, б) присасывательные диски, в) аксостиль, г) оболочка-пелликула, д) жгутики.
Задание 4. Многоклеточные эукариоты
Клетки многоклеточных растительных и животных организмов (аудиторные таблицы, слайды 6, 7, 16) окружены клеточной мембраной. В цитоплазме этих клеток расположены мембранные (митохондрии, комплекс Голь-джи, эндоплазматическая сеть, лизосомы) и немембранные органоиды (рибосомы, клеточный центр (не у всех растений), микротрубочки, микрофиламен-ты), включения. Ядро отграничено от цитоплазмы двойной ядерной мембраной и содержит кариоплазму с расположенным в ней наследственным материалом (в зависимости от стадии жизненного цикла хромосомы или хроматин), одним или несколькими ядрышками. В строении растительных клеток наблюдается ряд особенностей, а именно: наличие в цитоплазме одной или нескольких вакуолей, заполненных клеточным соком, пластид (хлоро-, хромо-и лейкопластов). Снаружи от клеточной мембраны растительных клеток располагается целлюлозная клеточная стенка (клеточная мембрана животных клеток снаружи покрыта слоем гликокаликса - комплексы полисахаридов с белками и жирами).
Строение растительной клетки листа элодеи рассмотрите на слайде 6. Крупные прямоугольные клетки с двухконтурной оболочкой содержат большое количество хлоропластов зеленого цвета, расположенных в основном вдоль стенок клеток. Центральная просветленная часть клеток занята вакуолью с клеточным соком. В некоторых клетках видно слабо очерченное пузырьковидное ядро.
i Зарисуйте 1-3 клетки листа элодеи (слайд 6 «Клетки листа элодеи», микропрепарат, сильное увеличение). Обозначьте: а) целлюлозная оболочка, б) цитоплазма, в) хлоропласты, г) вакуоль с клеточным соком, д) ядро (если видно).
Задание 5. Химическая организация генетического материала про- и эукариот
 
Генетический материал - ДНК - является нуклеиновой кислотой и в химическом отношении представляет собой полинуклеотидную последовательность, структурная единица которой (иуклеотид) состоит из трех компонентов: сахара - пентозы (дезоксирибозы), остатка фосфорной кислоты и одного из 4-х азотистых оснований (АО) (аденина, гуанина, тимина, цитозина) (схема 2). Азотистое основание присоединяется к Г атому углерода в молекуле сахара, а фосфат с помощью эфирной связи к ее 5* атому. У З1 атома углерода имеется гидроксильная группа (-ОН), которая участвует в объединении нуклеотидов между собой.
Процесс синтеза полинуклеотидной цепи происходит при участии ферментов - полимере®, которые обеспечивают возникновение эфирной связи между ОН-группой, стоящей в положении 3* первого нуклеотида и ОН-группой фосфата второго нуклеотида (при этом образуется молекула воды). В результате такого объединения в начале цепи остается фосфат первого нуклеотида, соединенный эфирной связью с 5" атомом пентозы, а присоединение нового нуклеотида происходит в 3 положении. Таким образом, синтез ДНК идет в направлении 5* —? 3 (схема 3).
Молекула ДНК является двухцепочечной. Соединение двух полинук-леотндных цепей ДНК в двойную спираль осуществляе