דמיון והבדלים במבנה של פרוקריוט ו תאים איקריוטיים
1. זכור דוגמאות לתאים מרובי גרעינים.
2. איזו צורה יכולה להיות לחיידקים?
פרוקריוטים.
לאורגניזמים העתיקים ביותר על פני כדור הארץ לא היו גרעין התאונקראים פרוקריוטים, כלומר טרום-גרעיניים. הם מתאחדים בממלכה נפרדת - דרוביאנקי, הכוללת חיידקים ואצות כחולות-ירקות.
מה הם מאפייניםתאים פרוקריוטיים מול תאים אוקריוטיים?
תאים פרוקריוטיים, ככלל, קטנים בהרבה מאלו של אוקריוטים - גודלם רק לעתים רחוקות עולה על 10 מיקרון, והם אפילו בגודל 0.3 X 0.2 מיקרון. נכון, יש יוצאי דופן - ענק תא חיידקיגודל 100 x 10 מיקרומטר.
מבנה ומטבוליזם של פרוקריוטים. לפרוקריוטים, כפי שמרמז שמם, אין גרעין בנוי היטב.
מולקולת טבעת אחת DNA, הממוקם בתאים פרוקריוטיים ונקרא באופן מותנה כרומוזום החיידק, ממוקם במרכז התא, אולם למולקולת ה-DNA הזו אין מעטפת והיא ממוקמת ישירות בציטופלזמה (איור 36).
בחוץ, תאים פרוקריוטים, כמו תאים אוקריוטים, מכוסים בפלזמה קְרוּם. מבנה הממברנות בשתי קבוצות האורגניזמים הללו זהה. קרום תאפרוקריוטים יוצרים בליטות רבות לתוך התא - מזוזומים. הם מכילים אנזימים המספקים תגובות מטבוליות בתא פרוקריוטי. על קרום פלזמהתאים פרוקריוטיים מכוסים במעטפת המורכבת מפחמימות, הדומה לדופן תא תאי צמחים. עם זאת, קיר זה נוצר לא על ידי סיבים, כמו בצמחים, אלא על ידי פוליסכרידים אחרים - פקטין ומוריין.
בין ישנם 2 סוגים של ארגון תאים: תאים פרוקריוטיים (פרה-גרעיניים) ותאים אאוקריוטיים (גרעיניים).
המבנה של תא איקריוטי
התא האוקריוטי מורכב משלושה חלקים עיקריים: גרעין, ציטופלזמה ו דופן תא. אאוקריוטים כוללים פרוטוזואה, חסרי חוליות וחולייתנים, צמחים גבוהים יותר, פטריות ואצות (ללא כחול-ירוק ופרוכלורופיטים). תאי בעלי חיים וצמחים נבדלים זה מזה בפרמטרים הבאים. בכלובים צמחים גבוהים יותראין centrioles, יש להם דופן תא נוקשה, plasmodesmata, vacuole עם מוהל תאים, פלסטידים. בתאים של אצות השייכות לטקסות שונות, צנטריולים, דופן תא, פלסטידים ו-vacuole עם מוהל תאים עשויים להיות או לא. תאי פטרייה משלבים כמה תכונות של תאי בעלי חיים וצמחים. כמו תאי צמחים, יש להם דופן תאים קשיח, אבל הוא מכיל כיטין, כמו בשלד החיצוני של פרוקי רגליים. אין פלסטידים בתאי הפטריות, יש להם אוריאה בחילוף החומרים שלהם, והם לא אוגרים עמילן, אלא, כמו בתאי כבד של בעלי חיים, גליקוגן.
המבנה של תא פרוקריוטי
התא הפרוקריוטי מסודר באופן הבא. תכונה עיקריתשל תאים אלה הוא היעדר גרעין בולט מורפולוגית, אבל יש אזור שבו נמצא DNA (נוקלואיד). ריבוזומים וממברנות ציטופלזמה ממוקמים בציטופלזמה, אך חסרים להם קבוצה של אברונים אחרים המצויים בתאים אוקריוטיים, כמו הרשת האנדופלזמית, מנגנון הגולגי, ליזוזומים, מיטוכונדריה, פלסטידים, צנטרולים, מיקרוטובולים. בחוץ, התוכן של התא הפרוקריוטי לבוש בממברנה ציטופלזמית, הממלאת תפקיד מחסום בין הציטופלזמה של התא עצמו לבין סביבה חיצונית. על ממברנה ציטופלזמיתדופן התא נמצא. במקביל, יש גם לתאים פרוקריוטיים ואיקריוטים מאפיינים נפוציםמבנים:
הם לבושים בממברנה ציטופלזמית שמתפקדת כמערכת להובלה פעילה של חומרים מתא לתא;
סינתזת חלבון מתרחשת על ריבוזומים;
התהליכים של סינתזת RNA ושכפול DNA דומים;
תהליכים ביו-אנרגטיים דומים.
לכל החיידקים מבנה תאים פרוקריוטי, כולל ארכאיבקטריה וציאנובקטריה (אצה כחולה-ירוקה). תאים פרוקריוטיים עשויים להיות שונים זה מזה במבנה דופן התא, קיפול ממברנות ציטופלזמה, מספר ותכונות של ואקואולים תוך-תאיים, מספר ומבנה של יציאות ציטופלזמה וכו', אך תכנית כלליתהמבנה נשאר ללא שינוי.
2.4. המבנה של תאים פרו-אוקריוטיים. היחס בין המבנה והתפקודים של חלקי ואברוני התא הוא הבסיס לשלמותו
מונחים ומושגים בסיסיים שנבדקו בעבודת הבחינה: מנגנון
golgi, vacuole, קרום התא, תורת התא, לויקופלסטים, מיטוכונדריה, אברוני התא, פלסטידים, פרוקריוטים, ריבוזומים, כלורופלסטים, כרומופלסטים, כרומוזומים, אוקריוטים, גרעין.
כל תא הוא מערכת. המשמעות היא שכל מרכיביו קשורים זה בזה, תלויים זה בזה ומקיימים אינטראקציה זה עם זה. המשמעות היא גם ששיבושים בפעילות של אחד ממרכיבי מערכת זו מביאים לשינויים ושיבושים בפעולת המערכת כולה. אוסף של תאים יוצרים רקמות בדים שוניםיוצרים איברים, ואיברים, באינטראקציה וביצועים פונקציה כלליתיוצרים מערכות איברים. ניתן להמשיך את השרשרת הזו, ואתה יכול לעשות זאת בעצמך. הדבר העיקרי שיש להבין הוא שלכל מערכת יש מבנה מסוים, רמת מורכבות והיא מבוססת על האינטראקציה של האלמנטים המרכיבים אותה. להלן טבלאות התייחסות המשוות את המבנה והתפקוד של תאים פרוקריוטיים ואוקריוטיים, וכן מנתחות את המבנה והתפקוד שלהם. נתחו בזהירות את הטבלאות הללו, כי בעבודות הבחינה נשאלות לעתים קרובות שאלות הדורשות ידע בחומר זה.
2.4.1. תכונות של המבנה של תאים אוקריוטים ופרוקריוטיים. נתונים השוואתיים
מאפיינים השוואתיים של תאים איקריוטים ופרוקריוטיים.
המבנה של תאים איקריוטים.
פונקציות של תאים אוקריוטיים. תאים אורגניזמים חד תאייםלבצע את כל הפונקציות האופייניות לאורגניזמים חיים - חילוף חומרים, צמיחה, התפתחות, רבייה; בעל יכולת הסתגלות.
תאים אורגניזמים רב תאייםמובחן לפי מבנה, בהתאם לפונקציות שהם מבצעים. אפיתל, שרירי, עצבני, רקמות חיבורנוצרים מתאי מיוחדים.
דוגמאות לפעילויות חלק א'
A1. אורגניזמים פרוקריוטיים כוללים 1) בצילוס 2) הידרה 3) אמבה 4) וולבוקס
A2. קרום התא מבצע את הפונקציה
1) סינתזת חלבון
2) העברת מידע תורשתי
3) פוטוסינתזה
4) פגוציטוזיס ופינוציטוזיס
A3. ציין את הנקודה שבה מבנה התא בעל השם עולה בקנה אחד עם תפקידו
1) נוירון - התכווצות
2) לויקוציט - הולכת דחף
3) אריתרוציט - הובלת גז
4) אוסטאוציט - פגוציטוזיס
A4. אנרגיה סלולריתמיוצר ב
1) ריבוזומים 3) גרעין
2) מיטוכונדריה 4) מנגנון גולגי
A5. הסר את הרעיון המיותר מהרשימה המוצעת
1) lamblia 3) אינפוזוריה
2) פלסמודיום 4) chlamydomonas
A6. הסר את הרעיון המיותר מהרשימה המוצעת
1) ריבוזומים 3) כלורופלסטים
2) מיטוכונדריה 4) גרגרי עמילן
A7. הכרומוזומים של התא ממלאים את התפקיד
1) ביוסינתזה של חלבון
2) אחסון מידע תורשתי
3) היווצרות ליזוזומים
4) ויסות חילוף החומרים
ב-1. בחר מהרשימה המוצעת את הפונקציות של הכלורופלסטים
1) היווצרות ליזוזומים 4) סינתזת ATP
2) סינתזת גלוקוז 5) שחרור חמצן
3) סינתזת RNA 6) נשימה תאית
ב 2. בחר את התכונות המבניות של המיטוכונדריה
1) מוקף בקרום כפול
2) מכילים כלורופיל
3) יש cristae
4) קרום חיצוני מקופל
5) מוקף בקרום אחד
6) הממברנה הפנימית עשירה באנזימי VB. התאימו את האברון לתפקידו
ב 4. מלא את הטבלה, סמן את נוכחותם של מבנים אלה בתאים פרו-אוקריוטיים עם הסימנים "+" או "-"
C1. הוכיחו שהתא הוא מערכת ביולוגית אינטגרלית ופתוחה.
2.5. מטבוליזם: אנרגיה וחילוף חומרים פלסטיים, הקשר ביניהם. אנזימים, שלהם טבע כימי, תפקיד בחילוף החומרים. שלבי חילוף החומרים באנרגיה. תסיסה ונשימה. פוטוסינתזה, משמעותה, תפקיד קוסמי. שלבי פוטוסינתזה. תגובות אור וחשוך של פוטוסינתזה, הקשר ביניהם. כימוסינתזה. תפקידם של חיידקים כימוסינתטיים בכדור הארץ
מונחים שנבחנו בעבודת הבחינה: אורגניזמים אוטוטרופיים,
אנבוליזם, גליקוליזה אנאירובית, הטמעה, גליקוליזה אירובית, חמצון ביולוגי, תסיסה, התפזרות, ביו-סינתזה, אורגניזמים הטרוטרופיים, נשימה, קטבוליזם, שלב החמצן, מטבוליזם, מטבוליזם פלסטי, שלב הכנה, שלב האור של פוטוסינתזה, שלב הפוטוסינתזה של אנרגיה כהה, צילומי פוטוסינתזה של מים, פוטוסינתזה אפלה.
2.5.1. אנרגיה וחילוף חומרים פלסטי, הקשר ביניהם
חילוף חומרים (מטבוליזם)הוא קבוצה של תהליכים הקשורים זה בזה של סינתזה ופיצול חומרים כימייםהמתרחשים בגוף. ביולוגים מחלקים אותו לפלסטיק (אנבוליזם) וחילופי אנרגיה (קטבוליזם), המחוברים ביניהם. כל התהליכים הסינתטיים דורשים חומרים ואנרגיה המסופקים על ידי תהליכי ביקוע. תהליכי הפיצול מזורזים על ידי אנזימים המסונתזים במהלך חילוף החומרים הפלסטי, תוך שימוש בתוצרים ובאנרגיה של חילוף החומרים באנרגיה.
עבור תהליכים בודדים המתרחשים באורגניזמים, משתמשים במונחים הבאים:
אנבוליזם (הטמעה) - סינתזה של מונומרים מורכבים יותר מפשוטים יותר עם ספיגה והצטברות של אנרגיה בצורה קשרים כימיםבחומרים מסונתזים.
קטבוליזם (דיסימיליציה) - פירוק של מונומרים מורכבים יותר לפשוטים יותר עם שחרור אנרגיה ואגירתה בצורה של קשרים מאקרו-אירגיים של ATP.
יצורים חיים משתמשים באור ובאנרגיה כימית לפעילות חייהם. צמחים ירוקים - אוטוטרופים, - מסנתזים תרכובות אורגניות בתהליך הפוטוסינתזה, תוך שימוש באנרגיה אוֹר שֶׁמֶשׁ. מקור הפחמן שלהם הוא פחמן דו חמצני. פרוקריוטים אוטוטרופיים רבים משיגים אנרגיה בתהליך הכימוסינתזה - חמצון לא תרכובות אורגניות. עבורם תרכובות גופרית, חנקן ופחמן יכולות להיות מקור אנרגיה.הטרוטרופים משתמשים במקורות אורגניים של פחמן, כלומר. להאכיל מחומר אורגני מוכן. בין הצמחים, ייתכנו כאלה הניזונים בצורה מעורבת (mixotrophic) - טל שמש, מלכודת ונוס או אפילו הטרוטרופית - רפלזיה. מבין נציגי בעלי החיים החד-תאיים, יוגלנה ירוקה נחשבים למיקסוטרופים.
אנזימים, טבעם הכימי, תפקיד בחילוף החומרים . אנזימים הם תמיד חלבונים ספציפיים - זרזים. המונח "ספציפי" פירושו שלאובייקט שביחס אליו נעשה שימוש במונח זה יש תכונות, תכונות, מאפיינים ייחודיים. לכל אנזים יש את המאפיינים האלה מכיוון שככלל הוא מזרז סוג מסויםתגובות. אף תגובה ביוכימית אחת בגוף לא מתרחשת ללא השתתפות אנזימים. התכונות הספציפיות של מולקולת האנזים מוסברות על ידי המבנה והתכונות שלה. למולקולת האנזים יש מרכז פעיל, שתצורתו המרחבית תואמת את התצורה המרחבית של החומרים עימם מקיים אינטראקציה של האנזים. לאחר שזיהה את המצע שלו, האנזים מקיים איתו אינטראקציה ומאיץ את הפיכתו.
אנזימים מזרזים את כל התגובות הביוכימיות. ללא השתתפותם, שיעור התגובות הללו יירד מאות אלפי פעמים. דוגמאות כוללות תגובות כגון השתתפותו של RNA פולימראז בסינתזה של mRNA על DNA, פעולתו של urease על אוריאה, התפקיד של ATP synthetase בסינתזה של ATP ועוד. שימו לב ששמותיהם של אנזימים רבים מסתיימים ב"עזה".
פעילות האנזימים תלויה בטמפרטורה, בחומציות המדיום, בכמות המצע איתו הוא מקיים אינטראקציה. ככל שהטמפרטורה עולה, פעילות האנזים עולה. עם זאת, זה קורה עד לגבולות מסוימים, כי. בדי טמפרטורה גבוהההחלבון מפוגג. הסביבה שבה אנזימים יכולים לתפקד שונה עבור כל קבוצה. ישנם אנזימים הפעילים בחומצה או חלשה סביבה חומציתאו באלקליין או חלש סביבה אלקלית. אנזימים פעילים בסביבה חומצית מיץ קיבהביונקים. בסביבה בסיסית חלשה, אנזימי מיץ מעיים פעילים. אנזים העיכול של הלבלב פעיל בסביבה בסיסית. רוב האנזימים פעילים בסביבה ניטרלית.
2.5.2. חילוף חומרים אנרגטי בתא (התפזרות)
חילופי אנרגיה- הוא אוסף תגובה כימיתפירוק הדרגתי של תרכובות אורגניות, מלווה בשחרור אנרגיה, שחלק ממנה מושקע בסינתזה של ATP. תהליכי פיצול תרכובות אורגניות של אורגניזמים אירוביים מתרחשים בשלושה שלבים, שכל אחד מהם מלווה ב
אורגניזמים רב תאיים זה מתבצע אנזימי עיכול. באורגניזמים חד-תאיים, הם אנזימים של ליזוזומים. השלב הראשון הוא פירוק החלבונים.
לחומצות אמינו, שומנים לגליצרול ו חומצות שומן, פוליסכרידים לחד סוכרים,
חומצות גרעין לנוקלאוטידים.תהליך זה נקרא עיכול.
השלב השני הוא אנוקסי (גליקוליזה). המשמעות הביולוגית שלו טמונה בתחילת הפירוק והחמצון ההדרגתי של הגלוקוז עם הצטברות אנרגיה בצורה של 2 מולקולות ATP. גליקוליזה מתרחשת בציטופלזמה של תאים. היא מורכבת מכמה תגובות עוקבות של הפיכת מולקולת גלוקוז לשתי מולקולות של חומצה פירובית (פירובאט) ושתי מולקולות ATP, שבצורתן מאוחסנת חלק מהאנרגיה המשתחררת במהלך הגליקוליזה: C6H12O6 + 2ADP + 2P → 2C3H4O3 + 2AT. שאר האנרגיה מתפזרת כחום.
בתאי שמרים וצמחים ( עם חוסר חמצן) פירובט מתפרק לתוך אתנולופחמן דו חמצני. תהליך זה נקרא תסיסה אלכוהולית.
האנרגיה האצורה בגליקוליזה קטנה מדי עבור אורגניזמים המשתמשים בחמצן לנשימה שלהם. לכן בשרירים של בעלי חיים, כולל בני אדם, בעומסים כבדים ובחוסר חמצן, נוצרת חומצה לקטית (C3H6O3) המצטברת בצורת לקטט. יש כאב בשרירים. אצל אנשים לא מאומנים זה קורה מהר יותר מאשר אצל אנשים מאומנים.
השלב השלישי הוא חמצן, המורכב משני תהליכים עוקבים - מחזור קרבס, הקרוי על שמו חתן פרס נובלהנס קרבס, וזרחון חמצוני. המשמעות שלו טמונה בעובדה ש נשימת חמצןפירובט מתחמצן לתוצרים הסופיים - פחמן דו חמצני ומים, והאנרגיה המשתחררת במהלך החמצון מאוחסנת בצורה של 36 מולקולות ATP. (34 מולקולות במחזור קרבס ו-2 מולקולות במהלך זרחון חמצוני). אנרגיה זו של פירוק של תרכובות אורגניות מספקת את התגובות של הסינתזה שלהן בחילופי פלסטיק. שלב החמצן נוצר לאחר ההצטברות באטמוספרה מספיקחמצן מולקולרי והופעת אורגניזמים אירוביים.
זרחון חמצוני או נשימה תאית מתרחשת ב
הממברנות הפנימיות של המיטוכונדריה, שבהן מוטבעות מולקולות נושאות אלקטרונים. בשלב זה, השחרור רובאנרגיה מטבולית. מולקולות נשא מעבירות אלקטרונים לחמצן מולקולרי. חלק מהאנרגיה מתפזר בצורה של חום, וחלק מושקע על היווצרות ATP.
התגובה הכוללת של חילוף החומרים באנרגיה:
C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + 38ATP.
דוגמאות לפעילויות חלק א'
A1. הדרך שבה אוכלים טורפים נקראת
1) אוטוטרופי 3) הטרוטרופי
2) mixotrophic 4) כימוטרופי
A2. מכלול התגובות המטבוליות נקרא:
1) אנבוליזם 3) התפכחות
2) הטמעה 4) חילוף חומרים
A3. עַל שלב ההכנהמטבוליזם אנרגיה נוצר:
1) 2 מולקולות של ATP וגלוקוז
2) 36 מולקולות של ATP וחומצת חלב
3) חומצות אמינו, גלוקוז, חומצות שומן
4) חומצה אצטית ואלכוהול
A4. חומרים המזרזים תגובות ביוכימיות בגוף הם:
1) חלבונים 3) שומנים
2) חומצות גרעין 4) פחמימות
A5. תהליך סינתזת ATP במהלך זרחן חמצוני מתרחש ב:
1) ציטופלזמה 3) מיטוכונדריה
2) ריבוזומים 4) מנגנון גולגי
A6. האנרגיה של ATP המאוחסנת בתהליך חילוף החומרים באנרגיה משמשת חלקית לתגובות:
1) שלב ההכנה
2) גליקוליזה
3) שלב החמצן
4) סינתזה של תרכובות אורגניות A7. תוצרי הגליקוליזה הם:
1) גלוקוז ו-ATP
2) פחמן דו חמצני ומים
3) חומצה פירובית ו-ATP
4) חלבונים שומנים פחמימות
ב-1. בחר את האירועים המתרחשים בשלב ההכנה של חילוף החומרים של האנרגיה האנושית
1) חלבונים מתפרקים לחומצות אמינו
2) גלוקוז מתפרק לפחמן דו חמצני ומים
3) 2 מולקולות ATP מסונתזות
4) גליקוגן מתפרק לגלוקוז
5) נוצרת חומצת חלב
6) שומנים מתפרקים לגליצרול וחומצות שומן
ב 2. התאימו את התהליכים המתרחשים במהלך חילופי האנרגיה עם השלבים שבהם הם מתרחשים
VZ. קבע את רצף הטרנספורמציות של היצירה תפוחי אדמה גולמייםבתהליך של חילוף חומרים אנרגטי בגוף של חזיר:
א) היווצרות פירובט ב) היווצרות גלוקוז
ג) ספיגת גלוקוז לדם D) יצירת פחמן דו חמצני ומים
ה) זרחון חמצוני ויצירת H2O E) מחזור קרבס ויצירת CO2
C1. הסבר את הסיבות לעייפות של ספורטאי מרתון במרחקים, וכיצד מתגברים עליה?
2.5.3. פוטוסינתזה וכימוסינתזה
כל היצורים החיים צריכים מזון ו חומרים מזינים. כשהם אוכלים, הם משתמשים באנרגיה האצורה בעיקר בתרכובות אורגניות - חלבונים, שומנים, פחמימות. אורגניזמים הטרוטרופיים, כפי שכבר הוזכר, משתמשים במזון ממקור צמחי ובעלי חיים, שכבר מכיל תרכובות אורגניות. צמחים יוצרים חומר אורגניבתהליך של פוטוסינתזה. המחקר בתחום הפוטוסינתזה החל בשנת 1630 בניסויים של ההולנדי ואן הלמונט. הוא הוכיח שצמחים אינם מקבלים חומרים אורגניים מהאדמה, אלא יוצרים אותם בעצמם. ג'וזף פריסטלי ב-1771 הוכיח את "תיקון" האוויר על ידי צמחים. כשהם מונחים מתחת למכסה זכוכית, הם ספגו פחמן דו חמצני ששוחרר על ידי לפיד עשן. המחקר נמשך, וכעת התברר שפוטוסינתזה היא תהליך של יצירת תרכובות אורגניות מפחמן דו חמצני (CO2) ומים תוך שימוש באנרגיית אור ומתרחש בכלורופלסטים של צמחים ירוקים ובפיגמנטים הירוקים של כמה חיידקים פוטוסינתטיים.
כלורופלסטים וקפלים של הממברנה הציטופלזמית של פרוקריוטים מכילים פיגמנט ירוק - כלורופיל. מולקולת הכלורופיל מסוגלת להתרגש מפעולת אור השמש ולתרום את האלקטרונים שלה ולהעביר אותם לרמות אנרגיה גבוהות יותר. אפשר להשוות את התהליך הזה לכדור שנזרק למעלה. כשהכדור עולה, הוא אוגר אנרגיה פוטנציאלית; נופל, הוא מאבד את זה. אלקטרונים אינם נופלים אחורה, אלא נקלטים על ידי נושאי אלקטרונים (NADP + - ניקוטינמיד דיפוספט). במקביל, האנרגיה שנצברה על ידם קודם לכן מושקעת חלקית על היווצרות ATP. המשך ההשוואה עם כדור זרוק, אנו יכולים לומר שהכדור, נופל, מחמם את החלל שמסביב, וחלק מהאנרגיה של האלקטרונים הנובעים מאוחסן בצורה של ATP. תהליך הפוטוסינתזה מחולק לתגובות הנגרמות על ידי אור ותגובות הקשורות לקיבוע פחמן. הם נקראים זוהרים
ושלבים אפלים.