Морфобиологическая характеристика основных органелл клетки (рибосомы, митохондрии, комплекс Гольджи, лизосомы, эндоплазматический ретикулум).

1. Рибосомы

· Строение : ультрамикроскопические органеллы, округлой или грибовидной формы, состоящие из 2х частей – субъединиц. Они не имеют мембранного строения и состоят из белка и р-РНК. Субъединицы образуются в ядрышке. Объединяются вдоль молекулы и-РНК в цепочки – полирибосомы – в цитоплазме.

· Функции : универсальные органеллы всех клеток животных и растений. Находятся в цитоплазме в свободном состоянии или на мембранах ЭПС; кроме того, что содержатся в митохондриях и хлоропластах. В рибосомах синтезируются белки по принипу матричного синтеза; образуется полипептидная цепочка – первичная стурктура молекулы белка.

2. Митохондрии

· Строение : микроскопические органеллы имеющие 2х мембранное строение. Внешняя мембрана – гладкая, внутренняя – обретает выросты (кристы). В полужидком веестве митохондрии находятся ферменты: рибосомы, ДНК, РНК. Размножаются делением.

· Функции : являются дыхательным и энергетическим центром клетки.

3. Комплекс Гольджи

· Строение : микроскопические 1 мембранные органеллы, состоящие из цепочки плоских цистерн, по краям которых ответвляются трубочки, отделяющие мелкие пузырьки. Имеют 2 полюса: строительный и секреторный.

· Функции : в цистернах накапливаются продукты синтеза, распада и вещества, поступившие в клетку, а также вещества, которые выводятся из клетки. Упакованные в пузырьки, они поступают в цитоплазму: одни используются, другие выводятся наружу. В растительной клетки участвуют в построении клеточной стенки.

4. Лизосомы

· Строение : микроскопические 1 мембранные органеллы, округлой формы. Их число зависит от жизнедеятельности клетки и ее физиологического состояния. В лизосомах находятся лизирующие (растворяющие) ферменты, синтезированные на рибосомах. Обособляются от диктиосом в виде пузырьков.

· Функции : переваривание пищи, попавшей в животную клетку при фагоцитозе, защитная функция. В клетках любых организмов осуществляет автолиз (саморастворение органелл, особенно в условиях пищевого или кислородного голодания. У растений органеллы растворяются при образовании пробковой ткани, сосудов древесины, волокон.

5. Эндоплазматический ретикулум или эндоплазматическая сеть

· Строение : ультрамикроскопическая система мембран, образующая трубочки, канальцы, цистерны, пузырьки. Строение мембран универсальное (как и наружной), вся сеть объединена в единое целое с наружной мембраной ядерной оболочки и наружной клеточной мембраной. Гранулярная ЭПС несет рибосомы, а гладкая лишена.

· Функции : обеспечивает транспорт веществ как внутри клетки, так и между соседними клетками. Делит клетку на отельные секции в которых одновременно происходят различные физиологические процессы и химические реакции. Гранулярная ЭПС участвует в синтезе белка. В каналах ЭПС молекулы белка приобретают вторичную, третичную и четвертичную структуры, синтезируются жиры и транспортируется АТФ.

«Жизнедеятельность клетки» - Обмен веществ и дыхание. Цели урока: Ознакомиться с основными процессами жизнедеятельности клетки. Развитие – строение клетки усложняется. Питание - в клетку поступают питательные вещества. Ненужные вещества. Жизнедеятельность клетки. Основные процессы жизнедеятельности клетки. Питательные вещества.

«Клетки» - Основные части клетки-. С ядром – эукариотическая клетка. Клетки различаются: Энергетическая станция клетки. Клетка – структурная и функциональная единица всего живого. Цитоплазма. Митохондрия. Лейкопласты - бесцветные пластиды. Мельчайшие структуры клетки. Хромопласты - желтые, красные, коричневые пластиды.

«Изучение клетки» - Таблица 2.Расчет увеличения микроскопа. Главные части клетки. Микроскоп – прибор для изучения объектов маленького размера. Виды клеток. Половые клетки. Жизнедеятельность клетки. Современные увеличительные приборы. Нервная клетка Мышечная клетка Эпителиальная клетка. Приготовление микропрепарата. Микроскоп.

«Прокариотическая клетка» - Размножение бактерий. Профилактика заболеваний. Биотехнология позволила получать бактерии со свойствами прежде не бывалыми. Бактерии в природе. Некоторые бактерии постоянно живут в организме человека (в пищеварительной системе). Кол-во бактерий в 1см3 воды. БИОТЕХНОЛОГИЯ. химическая бионика. 1. Сравнительная характеристика клеток.

«Деление клетки 6 класс» - Жизненный цикл клетки: (Заполните схему). Опишите состояние клетки. Хромосомы не видны, потому что … Удвоение хромосомы. Способы деления клеток. В чём секрет такого деления? Фазы митоза. Интерфаза Удвоение органоидов, удвоение хромосом, образование органических веществ. Клетка перед делением. Значение митоза.

(Ответы в конце теста)

А1. Для выявления изменений, происходящих в живой клетке в процессе митоза, используется метод

1) центрифугирования

2) пересадки генов

3) меченых атомов

4) микроскопии

А2. Сходство строения и жизнедеятельности клеток всех организмов свидетельствует об их

1) родстве

2) многообразии

3) эволюции

4) приспособленности

А3. В лизосомах клетки, как и в митохондриях, происходит

1) фотосинтез

2) хемосинтез

3) энергетический обмен

4) пластический обмен

А4. Хромосомный набор в соматических клетках у женщины состоит из

1) 44 аутосом и двух Х-хромосом

2) 44 аутосом и двух Y-хромосом

3) 44 аутосом и X- и Y-хромосом

4) 22 пар аутосом и X- и Y-хромосом

А5. К прокариотам относятся

1) водоросли

2) простейшие

4) цианобактерии

А6. В основе бесполого размножения животных лежит процесс

3) гаметогенеза

4) оплодотворения

А7. Сколько типов гамет формируются у родительского организма с генотипом ааВb при сцепленном наследовании?

А8. Какой закон проявится в наследовании признаков при скрещивании организмов с генотипами: Аа х Аа?

1) единообразия

2) расщепления

3) сцепленного наследования

4) независимого наследования

А9. Альбинизм (появление белых листьев) у растений табака является результатом

1) недостатка света

2) нарушения гаметогенеза

3) генной мутации

4) модификационной изменчивости

А10. Основная задача систематики – изучение

1) этапов исторического развития организмов

2) отношений организмов и окружающей среды

3) приспособленности организмов к условиям обитания

4) многообразия организмов и установление их родства

А11. Подземный побег отличается от корня наличием у него

2) зоны роста

3) сосудов

А12. Главный признак, по которому растения объединяют в семейства, – особенности строения

2) цветка и плода

3) листьев и стебля

4) корневой системы

А13. Артериальная кровь в сердце не смешивается с венозной у

1) большинства пресмыкающихся

2) птиц и млекопитающих

3) хвостатых земноводных

4) бесхвостых земноводных

А14. Полуподвижное соединение костей позвоночника обеспечивают

1) хрящевые прослойки

2) костные отростки

3) костные швы

4) суставные поверхности

А15. Процесс распознавания и уничтожения лейкоцитами чужеродных белков лежит в основе

1) иммунитета

2) свёртываемости крови

3) кроветворной функции костного мозга

4) гуморальной регуляции

А16. Изменение содержания сахара в крови происходит в результате нарушения деятельности

1) гипофиза

2) поджелудочной железы

4) щитовидной железы

А17. Больному дифтерией вводят противодифтерийную сыворотку, которая содержит

1) фибриноген

2) ослабленные микробы

3) готовые антитела

4) гемоглобин

А18. Руководствуясь только генетическим критерием, нельзя определить вид, так как

1) ареалы разных видов совпадают

2) набор хромосом у разных видов может совпадать

3) разные виды обитают в сходных условиях

4) особи разных видов сходны внешне

А19. Генетическую неоднородность особей в популяции усиливает

1) мутационная изменчивость

2) географическая изоляция

3) борьба за существование

4) искусственный отбор

А20. К каким доказательствам эволюции относят сходство стадий индивидуального развития зародышей животных?

1) эмбриологическим

2) палеонтологическим

3) сравнительно-анатомическим

4) молекулярно-генетическим

А21. К ароморфным изменениям у предков земноводных относят появление

2) легочного дыхания

3) обтекаемой формы тела

4) покровительственной окраски

А22. Как называются факторы, определяющие пределы выживаемости вида?

1) абиотические

2) антропогенные

3) оптимальные

4) ограничивающие

А23. Сходство искусственной и естественной экосистем состоит в том, что они

2) имеют одинаковую продуктивность биомассы растений

3) не могут существовать без участия человека

А24. Непрерывный поток химических элементов из неживой природы в живую природу и обратно, осуществляемый в результате жизнедеятельности организмов, называют

1) цепями питания

2) пищевыми связями

3) биогенной миграцией атомов

4) правилом экологической пирамиды

А25. В комплексе Гольджи происходит

1) образование АТФ

2) окисление органических веществ

3) накопление синтезируемых в клетке веществ

4) синтез молекул белка

А26. Какое число нуклеотидов в иРНК кодирует последовательность расположения 14 аминокислот в белке?

А27. Определите число хромосом в телофазе митоза в клетках эндосперма семени лука (в клетках эндосперма триплоидный набор хромосом), если клетки корешков лука содержат 16 хромосом.

А28. В диплоидном наборе мягкой пшеницы 42 хромосомы. Полученный на её основе новый сорт имеет 84 хромосомы вследствие

1) изменения нормы реакции

2) цитоплазматической мутации

3) хромосомных перестроек

4) геномной мутации

А29. Отдаленные гибриды обычно бесплодны, так как у них

1) клетки не делятся митозом

2) в клетках не происходит репликация ДНК

3) гаметы различаются по размеру

4) нарушена конъюгация хромосом в мейозе

А30. Какое приспособление у растений способствует уменьшению испарения воды?

1) ярусное расположение растений в сообществе

2) мозаичное расположение листьев на стебле

3) расположение устьиц на нижней стороне листа

4) наличие фотосинтезирующей ткани

А31. Энергия, используемая человеком в процессе жизнедеятельности, освобождается в клетках при

1) окислении органических веществ

2) биосинтезе белка

3) расщеплении полимеров до мономеров

4) переносе питательных веществ кровью

А32. Железы смешанной секреции – это

1) печень и потовые

2) слюнные и слёзные

3) поджелудочная и половые

4) щитовидная и гипофиз

А33. Дрейф генов – это

1) случайное изменение частот встречаемости их аллелей в популяции

2) перемещение особей из одной популяции в другую

4) результат естественного отбора

А34. Верхняя граница жизни биосферы определяется высокой концентрацией

1) углекислого газа

2) паров воды

3) тепловых лучей

4) ультрафиолетовых лучей

Ответом к заданиям этой части (В1–В8) является последовательность цифр.

В заданиях В1–В3 выберите три верных ответа из шести.

В1. Укажите особенности модификационной изменчивости.

1) возникает внезапно

2) проявляется у отдельных особей вида

3) изменения обусловлены нормой реакции

4) проявляется сходно у всех особей вида

5) носит адаптивный характер

6) передаётся потомству

В2. Зрительный анализатор включает

1) белочную оболочку глаза

2) рецепторы сетчатки

3) стекловидное тело

4) чувствительный нерв

5) кору затылочной доли

6) хрусталик

В3. Какие признаки характеризуют движущий отбор?

1) действует при относительно постоянных условиях жизни

2) устраняет особей со средним значением признака

3) способствует размножению особей с измененным генотипом

4) сохраняет особей с отклонениями от средних значений признака

5) сохраняет особей с установившейся нормой реакции признака

6) способствует появлению мутаций в популяции

В заданиях В4–В6 к каждому элементу первого столбца подберите соответствующий элемент второго и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

В4. Установите соответствие между признаком организма и царством, к которому он относится.

В5. Установите соответствие между функцией нервной системы человека и отделом, который эту функцию выполняет.

В6. Установите соответствие между характеристикой автотрофного питания и его типом.

В7. Расположите кровеносные сосуды в порядке уменьшения в них скорости движения крови.

1) верхняя полая вена

3) плечевая артерия

4) капилляры

В8. Установите последовательность эволюционных процессов на Земле в хронологическом порядке.

1) возникновение прокариотических клеток

2) образование коацерватов в воде

3) возникновение эукариотических клеток

4) выход организмов на сушу

5) появление многоклеточных организмов

Ответы.

Митохондрии и лизосомы

Масса мозга по отношению к массе тела составляет около 2%, но в то же время он потребляет из общего бюджета организма 12-17% глюкозы и до 20% кислорода, причём ни то, ни другое не запасается впрок, а используется немедленно. Окисление глюкозы происходит в митохондриях, которые выполняют функцию энергетических станций клетки. Чем напряжённей деятельность клетки, тем больше в ней митохондрий. В нервных клетках они довольно равномерно распределены в цитоплазме, однако могут там перемещаться и изменять свою форму.

Диаметр митохондрий колеблется от 0,4 до 1 мкм, они имеют две мембраны, наружную и внутреннюю, каждая из которых немного тоньше, чем клеточная мембрана. У внутренней мембраны есть многочисленные, похожие на полочки выросты или кристы. Благодаря таким кристам существенно увеличивается рабочая поверхность митохондрий. Внутри митохондрий содержится жидкость, в которой в виде плотных гранул накапливаются кальций и магний. В кристах и внутреннем пространстве митохондрий содержатся дыхательные ферменты, с помощью которых окисляются продукты гликолиза - анаэробного расщепления глюкозы, метаболиты жирных кислот, аминокислоты. Освободившаяся энергия этих соединений запасается в молекулах аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ), образующейся в митохондриях посредством фосфорилирования молекул аденозиндифосфорной кислоты (АДФ).

Митохондрии имеют собственные ДНК и РНК, а также рибосомы, на которых синтезируются некоторые белки. Это обстоятельство даёт основание назвать митохондрии полуавтономными органеллами. Продолжительность их жизни невелика и примерно половина имеющихся в клетке митохондрий обновляется через каждые 10-12 дней: на смену выработавшим свои ресурсы и разрушившимся митохондриям образуются новые.

Лизосомы представляют собой ограниченные собственной мембраной пузырьки диаметром 250-500 нм, внутри которых содержатся различные протеолитические, т.е. расщепляющие белки, ферменты. С помощью этих ферментов крупные белковые молекулы делятся на мелкие или даже на аминокислоты. Ферменты лизосом синтезируются на рибосомах ЭР, затем в транспортных пузырьках попадают в аппарат Гольджи, где к ним нередко присоединяется углеводный компонент, этим превращающий их в гликолипиды. Далее ферменты упаковываются в мембрану аппарата Гольджи и отпочковываются от него, тем самым превращаясь в лизосому. Гидролитические ферменты лизосом избавляют клетку от изношенных или разрушающихся цитоплазматических структур, от избытка сделавшихся ненужными мембран. Изношенные или повреждённые органеллы сливаются с лизосомами и перевариваются лизосомальными ферментами.

О том, насколько важна такая деятельность, можно судить по проявлениям болезней, приводящих к чрезмерному накоплению в цитоплазме каких-либо веществ только потому, что они перестают разрушаться из-за дефицита всего лишь одного из лизосомальных ферментов. Например, при наследственной болезни Тея-Сакса есть дефицит гексозаминидазы - фермента, расщепляющего галактозиды в нервных клетках. Вследствие этого все лизосомы оказываются плотно набитыми этими нерасщеплёнными веществами, а у таких больных возникают серьёзные неврологические расстройства. Ферменты лизосом способны расщеплять вещества не только внутреннего, эндогенного происхождения, но и соединения, которые проникают в клетку снаружи путём фагоцитоза или пиноцитоза.

Цитоскелет

Форму клетки определяет сеть фибриллярных, т.е. волокнистых белков, которые могут относиться к одному из трёх типов: 1) микротрубочки; 2) нейрофиламенты; 3) микрофиламенты (Рис. 1.6). Фибриллярные белки собираются из повторяющихся одинаковых звеньев - мономеров. Если обозначить мономер буквой М, то структуру фибриллярного белка можно упрощённо представить как М-М-М-М-М... Так микротрубочки собираются из молекул тубулина, микрофиламенты - из молекул актина, причём сборка-разборка происходит по мере необходимости. В нервных клетках многие, но не все, фибриллярные белки ориентированы вдоль отростков - аксонов или дендритов.

Микротрубочки - самые толстые элементы цитоскелета, они имеют форму полых цилиндров диаметром 25-28 нм. Каждый цилиндр образуется из 13 субъединиц - протофиламентов, каждый протофиламент собран из молекул тубулина. Расположение микротрубочек в клетке в значительной степени определяет её форму. Микротрубочки служат своего рода стационарными рельсами, по которым перемещаются некоторые органеллы: секреторные пузырьки, митохондрии, лизосомы. Скорость такого перемещения в аксоне может превышать 15 мм/час, этот вид аксонного транспорта называется быстрым.

Движущей силой быстрого транспорта является специальный белок кинезин, который одним концом молекулы соединяется с транспортируемой органеллой, а другим - с микротрубочкой, по которой скользит, используя для перемещения энергию АТФ. Молекулы АТФ связаны с микротрубочками, а кинезин обладает активностью АТФ-азы - фермента, расщепляющего АТФ.

Нейрофиламенты образованы скрученными попарно нитями мономеров. Две такие скрутки обвиваются вокруг друг друга, образуя протофиламент. Скрутка из двух протофиламентов представляет собой протофибриллу, а три спирально скрученные протофибриллы - нейрофиламент, своего рода канат, имеющий диаметр около 10 нм. Нейрофиламенты встречаются в клетке чаще других фибриллярных белков, их упругая витая конструкция создаёт основной каркас цитоскелета.

Они хорошо удерживают нитрат серебра, с помощью которого Гольджи, а затем Рамон-иКахал окрашивали нервную ткань, исследовали её и закладывали основу нейронной теории. При некоторых дегенеративных поражениях мозга, как, например, при болезни Альцгеймера - самой частой причине старческого слабоумия, существенно изменяется форма нейрофиламентов, они собираются в характерные, альцгеймеровские клубки.

Микрофиламенты относятся к самым тонким элементам цитоскелета, их диаметр составляет лишь 3-5 нм. Они образуются из шаровидных молекул актина, собранных наподобие двойной нитки бус. Каждый мономер актина содержит молекулу АТФ, энергия которой обеспечивает сокращения микрофиламентов. Такие сокращения могут изменить форму клетки, её аксона или дендритов.

Резюме

Элементарная единица всех живых организмов - клетка ограничена от окружающей среды плазматической мембраной, которая образована липидами и несколькими разновидностями белков, определяющими индивидуальность клетки Прохождение через клеточную мембрану различных веществ осуществляется несколькими механизмами транспорта. Ядро клетки содержит генетическую информацию, закодированную последовательностью четырёх нуклеотидов ДНК. Эта информация используется для образования необходимых клетке белков при участии иРНК. Синтез белков происходит на рибосомах, дальнейшие преобразования белковых молекул осуществляются в ЭР. В аппарате Гольджи образуются секреторные гранулы, предназначенные для передачи информации другим клеткам. Митохондрии обеспечивают деятельность клетки необходимым количеством энергии, лизосомы осуществляют удаление ненужных компонентов клетки. Белки цитоскелета создают форму клетки, участвуют в механизмах внутриклеточного транспорта.

Катаболическая система клетки

К катаболической системе клетки относятся: лизосомы, микротельца (пероксисомы, глиоксисомы) и митохондрии.

5.1. Первичные лизосомы образуются в комплексе Гольджи. Они представляют собой мелкие (0,2-1 мкм) округлые тельца, покрытые элементарной мембраной, и содержащие до 30-ти различных гидролитических ферментов. При поступлении в цитоплазму эндосом происходит слияние их

Рис. Строение лизосомы

с первичными лизосомами, ферменты которых активируются, и образуют фагосомы (вторичные лизосомы), в них происходит расщепление сложных органических соединений до более простых (белков до аминокислот и т.д.).

Рис. Строение митохондрии .

5.2. Митохондрия имеет две мембраны - наружную и внутреннюю. Внутренняя мембрана образует впячивания в полость митохондрии, которые называются кристы. На кристах митохондрий расположены сферические тельца на ножках - АТФ-сомы. Между кристами располагается матрикс, который содержит автономную систему биосинтеза

Рис. АТФ-сомы на кристах митохондрий

белка (кольцевые молекулы ДНК и рибосомы). Основные функции митохондрий: синтез АТФ, специфических белков и стероидных гормонов.

5.3. Энергетический обмен, или диссимиляция, включает три этапа:

I – подготовительный;

II - бескислородный (анаэробный, гликолиз);

III – кислородный (аэробный).

Первичным источником энергии на Земле является Солнце. Его световая энергия аккумулируется зелеными растениями в процессе фотосинтеза в химических связях сложных органических соединений. Гетеротрофные организмы способны усваивать только этот вид энергии.

Подготовительный этап протекает в пищеварительной системе организмов и в лизосомах клеток и заключается в том, что сложные органические соединения расщепляются до более простых: белки до аминокислот, полисахариды до моносахаридов, жиры до глицерина и жирных кислот. Высвобождающаяся энергия рассеивается в виде тепла.

Анаэробный этап протекает в цитоплазме клеток. При гликолизе моносахариды, аминокислоты и жирные кислоты распадаются до пировиноградной или молочной кислот. При анаэробном расщеплении 1 молекулы глюкозы образуется 2 молекулы АТФ. В гликолизе участвует 10 ферментов цитоплазмы.

Аэробный этап энергетического обмена протекает в митохондриях.Образовавшаяся в процессе гликолиза пировиноградная кислота, соединяется с коферментом А и в таком виде (Ацетил КоА) поступает в матрикс митохондрий. Митохондрии содержат 3 группы ферментов: цикла Кребса (матрикс), тканевого дыхания (кристы) и окислительного фосфорилирования (АТФ-сомы). Ацетил Ко А поступает в цикл Кребса, ферменты которого (дегидрогеназы) постепенно отщепляют от его молекулы атомы водорода, образуя в итоге диоксид углерода. Диоксид углерода выделяется из митохондрии. Атомы водорода расщепляются на протоны и электроны, которые поступают в систему ферментов тканевого дыхания, где в процессе перехода в электронтранспортной цепи (электронный каскад) накапливаются по разные стороны мембран (протоны - на наружной, а электроны - на внутренней поверхности). При достижении критического потенциала (около 200 мВ) протоны проходят через специальные каналы в АТФ-сомах, содержащие ферменты окислительного фосфорилирования. В этот момент электроны отдают свою энергию для присоединения остатков фосфорной кислоты к АМФ с образованием АДФ и к АДФ с образованием АТФ. Электроны, отдавшие энергию, соединяются с протонами, образуя атомы водорода. Водород, соединяясь с кислородом, образует воду. Таким образом, конечным акцептором электронов является кислород.