Эукариотическая клетка. Цитоплазма

Энергетический обмен

Что такое диссимиляция? Перечис­лите ее этапы.

Диссимиляция (катаболизм, энерге­тический обмен) — процесс, обратный реакциям биосинтеза. Сложные биополи­меры распадаются, образуя простые веще­ства с выделением энергии, необходимой для реакций биосинтеза.

Выделяют три этапа энергетического обмена.

1. Подготовительный этап. На этом этапе молекулы полисахаридов, бел­ков, жиров и нуклеиновых кислот распа­даются на более мелкие молекулы — глю­козу, аминокислоты, жирные кислоты, глицерин, нуклеотиды.

2. Бескислородный — этап неполного окисления (брожения), таге лее называется анаэробным дыханием (гликолизом). При этом из 1 молекулы глюкозы образуется 2 молекулы молочной кислоты, а из 2 АДФ и 2 остатков фосфорной кислоты синтези­руется 2 молекулы АТФ. В АТФ запасает­ся 40% энергии, остальное рассеивается в виде тепла.

3. Кислородное расщепление аэробное дыхание.

На этом этапе органические соединения (молочная кислота) окисляются до конеч­ных продуктов СО^ и Н₂0. Кислородное расщепление сопровождается выделением большого количества энергии и запасани­ем 90% ее в 36 молекулах АТФ.

В каких структурах клетки осуществ­ляется синтез АТФ?

Энергия, высвобождаемая при окисле­нии питательных веществ в клетке, запа­сается в фосфатных связях молекулы АТФ. АТФ обеспечивает энергией все ви­ды клеточных функций — биосинтез, де­ление клетки, мышечное сокращение, пе­ренос веществ через мембрану, поддержа­ние мембранного потенциала и проведе­ние нервного импульса.

Молекула АТФ состоит из азотистого основания адепипа, сахара рибозы и трех остатков фосфорной кислоты.

Синтез АТФ происходит на внутренней поверхности внутренней мембраны мито­хондрий.

Опишите известные вам типы питания организмов.

По типу питания все организмы делят­ся на автотрофных и гетеротроф­ных. Гетеротрофными называются орга­низмы, использующие для питания орга­нические источники углерода. Напри­мер, все животные, грибы, большинство бактерий питаются готовыми органиче­скими веществами.

Автотрофными называются организ­мы, живущие за счет неорганического источника углерода — углекислого газа и использующие для осуществления про­цессов синтеза органических молекул энергию солнечного света — фототро- фы или химических связей — хемо- трофы.

Какие организмы называются автот­рофными? На какие группы делятся автотрофные организмы?

Автотрофы — организмы, живущие за счет неорганического источника угле­рода — углекислого газа и использующие для осуществления процессов синтеза энергию солнечного света — фототрофы

(например, зеленые растения) или хими­ческих связей — хемотрофы (например, нитрифицирующие бактерии).

Почему в результате фотосинтеза у зеленых растений в атмосферу выделяется сво­бодный киспород?

Фотосинтез — процесс образования органических соединений из неорганиче­ских за счет энергии солнечного света. Выделяют световую и темповую фазы фо­тосинтеза.

1. В ходе световых реакций фотосинте­за образуются молекулы АТФ, необходи­мые для синтеза глюкозы из углекислого газа, и свободный кислород, который яв­ляется побочным продуктом фотосинтеза.

2. В темновую фазу фотосинтеза проис­ходит образование глюкозы из углекисло­го газа с затратой энергии.

В световую фазу фотосинтеза под дейст­вием квантов света и при взаимодействии с хлорофиллом происходит разложение — фотолиз воды на атомарный водород и свободные радикалы ОН*. Радикалы ОН* взаимодействуют между собой, образуя свободный кислород и воду: 40Н" 0₂ + 4- 2Н₂0.

Так как кислород не включается в даль­нейший каскад реакций фотосинтеза, он выделяется во внешнюю среду.

Вопрос 7. Что такое хемосинтез?

Некоторые бактерии, лишенные хлоро­филла, способны к синтезу органических соединений; при этом они используют энергию химических реакций, происхо­дящих в клетках при окислении некото­рых неорганических соединений, для ас­симиляции С0₂ и Н₂0 и построения из них неорганических веществ. Процесс образо­вания некоторыми микроорганизмами ор­ганических соединений из неорганиче­ских за счет энергии окислительно-вос­становительных реакций называется хе­мосинтезом.

К группе автотрофов-хемосинтетиков (хемотрофов) относятся, в частности, ни­трифицирующие (азотфиксирующие) бак­терии. Одни из них используют энергию окисления аммиака в азотную кислоту, другие — энергию окисления азотистой кислоты в азотную. Известны хемосинте- тики, извлекающие энергию, которая воз­никает при окислении двухвалентного железа в трехвалентное (их называют же­лезобактериями) или при окислении серо­водорода до серной кислоты (серные бак­терии). Фиксируя атмосферный азот, пе­реводя нерастворимые минералы в форму, пригодную для усвоения растениями, хемосинтезирутощие бактерии играют важ­ную роль в круговороте веществ в природе и образовании полезных ископаемых.

Вопрос 8. Какие организмы называются гетеротрофными? 11риведите примеры.

Гетеротрофы — организмы, исполь­зующие органические источники углеро­да. Например, нее животные, грибы, боль­шинство бактерий. Эти организмы полу­чают все необходимые им питательные ве­щества с пищей. Последняя расщепляется в пищеварительной системе до мономе­ров. Некоторые вещества, например угле­воды и жиры, подвергаются дальнейшему расщеплению внутри клеток, за счет чего запасается энергия в виде АТФ. Из других мономеров гетеротрофы «строят» свое те­ло, используя, по сути, энергию химиче­ских связей органических молекул (по­шедших на синтез АТФ).

сутствие или наличие в их клетках оформленного ядра.

Основные отличия эукариотических и прокариотических клеток представлены в таблице:

Какие организмы относятся к прока­риотам?

- Опишите строение бактериальной клетки.

К прокариотам относятся бактерии (ар- хебактерии, настоящие бактерии и окси- фотобактерии).

Строение бактериальной клетки значи­тельно проще организации клетки эука- риоти ческой.

Большинство бактерий имеют клеточ­ную стенку из муреина (кроме микоплазм), под которой лежит плазма­тическая мембрана. Особые выросты плазмолеммы бактерий — мезосомы пред­ставляют собой примитивные органеллы, участвующие в процессах клеточного ды­хания. У фотосинтезирующих бактерий в складках и выпячиваниях плазматиче­ской мембраны находятся фотосинтетиче­ские пигменты, на которых идут процес­сы фотосинтеза. Бактериальпая клетка лишена эндоплазматической сети, рибосо­мы свободно лежат в цитоплазме. Генети­ческий материал, представлепный коль­цевидной молекулой ДНК, также свобод­но расположен в цитоплазме.

Но своей форме бактериальные клетки могут быть шаровидными (кокки), вытя­нутыми (палочки или бациллы) и извиты­ми (спириллы).

Как размножаются бактерии?

Бактериальные клетки размножаются делением надвое. После удвоения кольце­вой хромосомы и удлинения клетки по­степенно образуется поперечпая перетяж­ка. Затем дочерние клетки расходятся или остаются связанными в характерные группы — цепочки, пакеты. Иногда раз­множению у бактерий предшествует поло­вой процесс — конъюгация, сущность ко­торого заключается в образовании новых комбинаций генов в бактериальной хро­мосоме. В ходе конъюгации бактерия- донор отдает часть своего генетическо­го материала бактерии-реципиенту. По­сле этого клетка-донор погибает, а клет­ка-реципиент с обновленной наследствен­ной информацией делится надвое.

В чем сущность и биологический смысл процесса спорообразования у бактерий?

В неблагоприятных условиях среды многие прокариоты образуют споры. Спо­рообразование выражается в выделении небольшого участка цитоплазмы, содер­жащего кольцевидную хромосому, и ок­ружении его толстой многослойной капсу­лой. Обменные процессы внутри споры практически прекращается, спора обиз- вествляется. В сухом состоянии споры мо­гут сохранять жизнеспособность сотни и тысячи лет. Попадая в благоприятные ус­ловия, спора «прорастает» и дает начало полноценной активной прокариотичес- кой клетке.

Эукариотическая клетка. Цитоплазма

Что такое цитоплазма?

Какие органоиды клетки находятся в цитоплазме?

Цитоплазма. — одна из составных частей клетки. Она представляет собой внеядерную часть протоплазмы клеток живых организмов и является рабочим аппаратом клетки, в котором протекают основные метаболические процессы. В ней сосредоточены общие и специальные орга­ноиды, включения.

Органоидами называют постоянно при­сутствующие в цитоплазме, специализи­рованные для выполнения определенных функций структуры. По структуре выде­ляют мембранные и нем ем бранные орга­ноиды клетки.

Мембранные органоиды клетки

1. Эидоплазматическая сеть —

система внутренних мембран цитоплаз­мы, образующих крупные полости — цис­терны и многочисленные канальцы; зани­мает центральное положение в клетке во­круг ядра, составляя до 50% ее объема. Каналы эндоплазматической сети (ЭПС) связывают все органоиды цитоплазмы и открываются в мелсмембранное простран­ство ядерной оболочки. Таким образом, ЭПС представляет собой внутриклеточ­ную циркуляционную систему.

Различают два вида мембран эндоплаз- матической сети — гладкую и грануляр­ную (шероховатую). Однако необходимо понимать, что все они являются частью одной, непрерывной эндоплазматической сети. На гранулярных мембранах располо­жены рибосомы, «здесь идет синтез белка. На гладких мембранах ЭПС упорядоченно расположены ферментные системы, уча­ствующие в синтезе жиров и углеводов.

2. Аппарат Гольджи — система цис­терн, канальцев и пузырьков, образован­ных гладкими мембранами. Эта структу­ра расположена на периферии клетки по отношению к ЭПС. На мембранах аппара­та Гольджи упорядочепно расположены ферментные системы, участвующие в об­разовании более сложных органических соединений из белков, жиров и углеводов, синтезированных на мембранах ЭПС* Здесь происходит сборка мембран, образо­вание лизосом. Мембраны аппарата Гольд­жи обеспечивают накопление, концентра­цию и упаковку секрета, выделяемого из клетки.

3. Лизосомы — мембранные органо­иды, содержащие до 40 протеолитических ферментов, способных расщеплять орга­нические молекулы. Лизосомы участву­ют в процессах внутриклеточного пище­варения и запрограммированной гибели клетки (апоптоза).

4. Митохондрии — энергетические станции клетки. Двухмембраппые органо­иды, имеющие гладкую наружную и внут­реннюю мембрану, образующую кристы — гребни. На внутренней поверхности внут­ренней мембраны упорядочение располо­жены ферментные системы, участвую­щие в синтезе АТФ. В митохондриях на­ходится кольцевидная молекула ДНК, сходная по строению с хромосомой прока­риот. Имеется много мелких рибосом, на которых идет частично независимый от ядра синтез белков. Однако генов, заклю­ченных в кольцевидной молекуле ДНК недостаточно для обеспечения всех аспек­тов жизнедеятельности митохондрий, и они являются полуавтопомпьтми структура­ми цитоплазмы. Увеличение их числа происходит за счет деления, чему пред­шествует удвоение кольцевой молекулы ДНК.

5. Пластиды — органоиды, характер­ные для растительных клеток.

Среди пластид различают лейкоплас­ты — бесцветные пластиды, хромоплас­ты., имеющие красно-оранжевую окра­ску, и хлоропласты — зеленые пласти­ды. Все они имеют единый план строения и образованы двумя мембранами: наруж­ной — гладкой и внутренней, образующей перегородки — тилакоиды стромы (осно­вы). На тилакоидах стромы расположены граны, состоящие из уплощенных мемб­ранных пузырьков тилакоидов граны, уложенных один на другой по типу монет­ных столбиков. Внутри тилакоидов граны находится хлорофилл. Световая фаза фо­тосинтеза проходит именно в тилакоидах гран, а темновая в тилакоидах стромы. В пластидах имеется кольцевидная моле­кула ДНК, сходная по строению с хро­мосомой прокариот, и много мелких рибо­сом, на которых идет частично независи­мый от ядра синтез белков. Пластиды мо­гут переходить из одного вида в другой (хлоропласты в хромопласты и лейкоп­ласты), они являются полуавтономными органоидами клетки. Увеличение числа пластид идет за счет их деления надвое и почкования, которым предшествует редупликация кольцевидной молекулы ДНК.

Немембранные органоиды клетки

1. Рибосомы, округлые тельца, об­разованные из двух субъединиц, состоя­щие на 50% из РНК и 50% из белков. Субъединицы образуются в ядре, в зоне ядрышка, а в цитоплазме в присутствии ионов Са²⁴~ объединяются в целостные структуры. В цитоплазме расположены на мембранах эндоплазматической сети (гра­нулярная ЭПС) или свободно. В актив­ном центре рибосом происходит процесс трансляции (подбор антикодонов тРНК к кодоиам иРНК). Рибосомы, перемеща­ясь по молекуле иРНК с одного конца на другой, последовательно делают доступ­ными кодопы иРНК для контакта с ан- тикодонами тРНК. Так последовательно считывается уникальная наследственная информация, и образуется полипептид с заданной последовательностью аминокис­лот.

2. Центриоли (клеточный центр) пред­ставляют собой цилиндрические тельца, стенкой которых являются 9 триад белко­вых микротрубочек. В клеточном центре центриоли расположены под прямым уг­лом друг к другу. Они способны к само­воспроизведению по принципу самосбор­ки. Самосборка — образование при помо­щи ферментов структур, подобных суще­ствующим. Центриоли принимают участие в образовании нитей веретена деления. Обеспечивают процесс расхождения хро­мосом во время деления клеток.

3. Жгутики и реснички — органо­иды движения клетки; они имеют единый план строения — наружная часть жгути­ка обращена в окружающую среду и по­крыта участком ц итоплазматической мем­браны. Она представляет собой цилиндр: его стенкой являются 9 пар белковых мик­ротрубочек, а в центре расположены 2 осе­вые микротрубочки. В основании жгути­ка, находящегося в эктоплазме — ци­топлазме, лежащей непосредственно под клеточной мембраной, к каждой паре ми крот ру бочек добавляется егце одна ко­роткая микротрубочка. В результате обра­зуется базальное тельце, состоящее из 9 триад микротрубочек. Базальпая мемб­рана по форме сходна с центриолыо.

4. Цитпоскелет представлен системой белковых волокон и микротрубочек. Обес­печивает поддержание и изменение фор­мы тела клетки, образование псевдопо­дий. Отвечает за амебоидное движение, образует внутренний каркас клетки, обес­печивает передвижение клеточных струк­тур по цитоплазме.

Какие органоиды клетки являются самовоспроизводящимися и почему?

К самовоспроизводящимся органоидам клетки относятся: митохондрии, пласти­ды, а также клеточный центр и базальные тельца.

В митохондриях и пластидах имеется кольцевидная молекула ДНК, сходная по строению с хромосомой прокариот. Само­воспроизведение этих структур основано на редупликации ДНК и выражается в де­лении падвое.

Центриоли способны к самовоспроизве­дению по принципу самосборки. Самосбор­ка — образование при помощи ферментов структур, подобных существующим.

Что такое включения?

Включениями называют непостоян­ные структуры цитоплазмы, которые в от­личие от органоидов то возникают, то ис­чезают в процессе жизнедеятельности клетки. Чаще всего они выполняют роль резерва питательных веществ, как, на­пример, зерна крахмала в клетках расте­ний или глыбки гликогена у животных; встречаются также жидкие включения капли жира.

В других случаях включения оказыва­ются защитными продуктами жизнеде­ятельности, например, пигмент меланин в коже загорающего человека.

Плотные включения называют грану­лами (зерна.крахмала или гликогена). Жидкие включения — вакуолями (кап­ли жира).

В чем различие между пиноцитозом и фагоцитозом?

Процесс поглощения твердой частицы, например бактерии, пазывают фагоци­тозом, что буквально означает «клеточ­ный процесс поедания».

В начале 30-х гг. XX в. американский биолог Уоррен Льюис обнаружил, что клетки в состоянии поглощать также ка­пельки жидкости; он назвал это явление тгиноцитозом (греч. pine иг — нить). Со временем оказалось, что фагоцитоз и пи- ноцитоз — проявления более общего ме­ханизма захвата, которому дали название эндоцитоз.

Эндоцитоз может осуществляться по- разному, но неизменно зависит от плазма­тической мембраны, служащей «перево­зочным средством» для проникновения внутрь клетки. Каким бы ни был захва­ченный клеткой объект, он всегда входит в нее, окутанный мембранозным мешком, образованным от внячивания (инвагина­ции) плазматической мембраны.

. Эукариотическая клетка. Ядро

Опишите строение ядра эукарио тической клетки.

Ядро — важнейшая составляющая часть клетки; выполняет функции хране­ния и воспроизведения генетической ин­формации, регулирует процессы обмена веществ в клетке. Ядро окружено ядерной оболочкой, которая состоит из двух мемб­ран. Содержимое ядра подразделяют на ядерный сок, хроматин и ядрышко.

Ядерная оболочка имеет две мембра­ны — наружную, покрытую рибосома­ми, — гранулярную и внутреннюю глад­кую. Она является частью внутренней мембранной сети клетки. В пространство между двумя мембранами ядерной обо­лочки открываются каналы ОПС. Ядер­ная оболочка имеет поры диаметром до 80 нм, которые способны к избирательной проницаемости. Транспорт веществ через ядерную оболочку осуществляется по ка­налам ЭПС, через поры ядерной оболочки, а также путем образования вакуолей и от- шпуровывания участков ядерной оболоч­ки. Ядерная оболочка образуется после завершения деления хромосом в телофазе митоза из прилегающих мембран ЭПС.

Кариоплазма (ядерный сок) — жидкая фаза ядра, в которой в растворенном виде находятся продукты жизнедеятельности ядерных структур — все виды РНК, ри- босомальные белки, нуклеотиды, фермен­ты ядра, ионы.

Что такое ядрышко?

Ядрышко представляет собой не что иное, как скопление рибосомальных РНК, рибосомальных белков и рибосом на разных этапах формирования. В основе этого лежит участок хромосомы, несущий ген — ядрышковый организатор, заклю­чающий наследственную информацию о структуре рибосома л ьнътх РНК.

Вопрос 3 Что такое хроматин? Опишите стро­ение и состав хромосомы.

Хроматин наследственный матери­ал клетки. Тот хроматин, который мы ви­дим в микроскоп как глыбки и гранулы, представляет собой в разной степени спи­рал изованные участки хромосом. Он в ге­нетическом плане не активен. Генетиче­ски активный хроматин полностью деспи- рализован и не виден даже в электронный микроскоп.

В делящейся клетке наследственный материал компактно упакован. Вслед­ствие сиирализации ДНК во время деле­ния клетки наследственный материал ста­новится виден в световой микроскоп как палочковидные тела — хромосомы. Поми­мо молекул ДНК в состав хромосом вхо­дят различные белки, вокруг которых сворачивается молекула ДНК.

Хромосомами называют самостоятель­ные ядерные структуры, имеющие плечи и первичную перетяжку. Форма хромосом зависит от положения первичной пере­тяжки —- центромеры, к области которой во время деления клетки прикрепляются нити веретепа деления. Центромера делит хромосому на два плеча.

Как соотносится число хромосом в соматических и половых клетках?

Хромосомный набор клеток тела (сома­тических клеток) несет так называемый двойной, или диплоидный набор хромо­сом. В этом наборе все хромосомы парные. Парные хромосомы носят паз ванне гомо­логичных; они совершенно одинаковы, несут геньт, отвечающие за одни и те же признаки, и достались организму одна — от матери, другая — от отца.

При образовании половых клеток у каждого организма из каждой пары гомо­логичных хромосом в гамету (половую клетку) попадает только одна хромосома. Поэтому хромосомный набор половых клеток называют одинарным - гаплоид­ным. Например, в соматической клетке человека 46 хромосом — 23 пары, а в яй­цеклетку или сперматозоид попадет толь­ко 23 хромосомы; у дрозофилы в клетках тела 8 хромосом — 4 пары, а в гаметах — 4 хромосомы.

При слиянии двух половых клеток про­исходит восстановление двойного набора хромосом, присущее данному виду.

Какие хромосомы называют гомоло гичными?

Хромосомы одинаковые по форме и раз­меру и несущие гены, определяющие раз- витис одинаковых признаков, называют­ся гомологичными. Одна из таких хро­мосом достается организму от отца, дру­гая от матери.

Что такое кариотип? Дайте опреде­ление.

Совокупность качественных и количе­ственных признаков хромосомного набора в соматической клетке называется карио типом.. Кариотип является видовым при­знаком и одинаков у всех представителей вида. Например, у человека — 46 хромо­сом, у дрозофилы — 8 и т. д.

Вспомните строение хромосомы бактерий. Чем она отличается от хромосомы эука- риог?

Хромосома прокариотической клетки имеет кольцевое строение, свободно распо­ложена в цитоплазме и не отграничена ядерной оболочкой. Она одна, не имеет яд­рышка, центромеры, вторичной перетяж­ки и вследствие этого характерных морфо­логических типов строения, свойствен­ных хромосомам эукариотической клетки.

ЧТО ПРОИСХОДИТ, КОГДА МЫ ССОРИМСЯ Не понимая различий, существующих между мужчинами и женщинами, очень легко довести дело до ссоры...

Что способствует осуществлению желаний? Стопроцентная, непоколебимая уверенность в своем...

ЧТО ТАКОЕ УВЕРЕННОЕ ПОВЕДЕНИЕ В МЕЖЛИЧНОСТНЫХ ОТНОШЕНИЯХ? Исторически существует три основных модели различий, существующих между...

Что делать, если нет взаимности? А теперь спустимся с небес на землю. Приземлились? Продолжаем разговор...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: