Prokariotinės ir struktūros panašumai ir skirtumai eukariotinės ląstelės
1. Prisiminkite daugiabranduolių ląstelių pavyzdžius.
2. Kokios formos gali būti bakterijos?
Prokariotai.
Seniausi organizmai Žemėje neturėjo ląstelės branduolys ir vadinami prokariotais, tai yra ikibranduoliniais. Jie susijungia į atskirą karalystę - Drobyanki, kuriai priklauso bakterijos ir melsvadumbliai.
Kas yra funkcijos prokariotinės ląstelės ir eukariotinės ląstelės?
Prokariotinės ląstelės, kaip taisyklė, yra daug mažesnės nei eukariotų – jų dydžiai retai viršija 10 mikronų, o jų dydis yra net 0,3 X 0,2 mikrono. Tiesa, yra išimčių – didžiulė bakterinė ląstelė 100 x 10 µm dydžio.
Prokariotų struktūra ir metabolizmas. Prokariotai, kaip rodo jų pavadinimas, neturi gerai susiformavusio branduolio.
vieno žiedo molekulė DNR, esantis prokariotinėse ląstelėse ir sąlygiškai vadinamas bakterijų chromosoma, yra ląstelės centre, tačiau ši DNR molekulė neturi apvalkalo ir yra tiesiai citoplazmoje (36 pav.).
Išorėje prokariotinės ląstelės, kaip ir eukariotinės ląstelės, yra padengtos plazma membrana. Šių dviejų organizmų grupių membranų struktūra yra vienoda. ląstelės membrana prokariotai į ląstelę suformuoja daugybę išsikišimų – mezosomų. Juose yra fermentų, kurie užtikrina metabolines reakcijas prokariotinėje ląstelėje. baigta plazmos membrana prokariotinės ląstelės yra padengtos apvalkalu, susidedančiu iš angliavandenių, primenančiu ląstelės sienelę augalų ląstelės. Tačiau šią sienelę formuoja ne skaidulos, kaip augaluose, o kiti polisacharidai – pektinas ir mureinas.
Tarp yra 2 ląstelių organizavimo tipai: prokariotinės (ikibranduolinės) ląstelės ir eukariotinės (branduolinės) ląstelės.
Eukariotinės ląstelės sandara
Eukariotinė ląstelė susideda iš trijų pagrindinių dalių: branduolio, citoplazmos ir ląstelių sienelės. Eukariotams priklauso pirmuonys, bestuburiai ir stuburiniai, aukštesni augalai, grybai ir dumbliai (be melsvai žalių ir prochlorofitų). Gyvūnų ir augalų ląstelės skiriasi šiais parametrais. Narvuose aukštesni augalai centriolių nėra, jie turi standžią ląstelės sienelę, plazmodesmatas, vakuoles su ląstelių sultimis, plastides. Dumblių, priklausančių skirtingiems taksonams, ląstelėse gali būti arba nebūti centriolių, ląstelės sienelės, plastidžių ir vakuolės su ląstelių sultimis. Grybelinės ląstelės sujungia kai kurias gyvūnų ir augalų ląstelių savybes. Kaip ir augalų ląstelės, jos turi standžią ląstelių sienelę, tačiau joje yra chitino, kaip ir nariuotakojų egzoskelete. Grybų ląstelėse plastidų nėra, jų apykaitoje yra šlapalo, jie kaupia ne krakmolą, o, kaip ir gyvūnų kepenų ląstelėse, glikogeną.
Prokariotinės ląstelės struktūra
Prokariotinė ląstelė yra išdėstyta taip. Pagrindinis bruožas iš šių ląstelių nėra morfologiškai ryškaus branduolio, tačiau yra zona, kurioje yra DNR (nukleoidas). Ribosomos ir citoplazminės membranos yra citoplazmoje, tačiau joms trūksta kitų eukariotinėse ląstelėse esančių organelių rinkinio, tokių kaip endoplazminis tinklas, Golgi aparatas, lizosomos, mitochondrijos, plastidai, centrioliai, mikrovamzdeliai. Išorėje prokariotinės ląstelės turinys yra padengtas citoplazmine membrana, kuri atlieka barjerinę funkciją tarp pačios ląstelės citoplazmos ir išorinė aplinka. baigta citoplazminė membrana yra ląstelės sienelė. Tuo pačiu metu prokariotinės ir eukariotinės ląstelės taip pat turi bendrų bruožų pastatai:
Jie yra padengti citoplazmine membrana, kuri veikia kaip aktyvaus medžiagų pernešimo iš ląstelės į ląstelę sistema;
Baltymų sintezė vyksta ribosomose;
RNR sintezės ir DNR replikacijos procesai yra panašūs;
Panašūs bioenergetikos procesai.
Visos bakterijos turi prokariotinių ląstelių struktūrą, įskaitant archebakterijas ir melsvadumblius (mėlynadumblius). Prokariotinės ląstelės gali skirtis viena nuo kitos ląstelės sienelės sandara, citoplazminių membranų susilankstymu, tarpląstelinių vakuolių skaičiumi ir savybėmis, citoplazminių ataugų skaičiumi ir struktūra ir kt., tačiau bendras planas struktūra išlieka nepakitusi.
2.4. Pro- ir eukariotinių ląstelių struktūra. Ląstelės dalių ir organelių sandaros ir funkcijų ryšys yra jos vientisumo pagrindas
Egzamino darbe tikrinami pagrindiniai terminai ir sąvokos: aparatūra
golgi, vakuolė, ląstelių membrana, ląstelių teorija, leukoplastai, mitochondrijos, ląstelių organelės, plastidai, prokariotai, ribosomos, chloroplastai, chromoplastai, chromosomos, eukariotai, branduolys.
Kiekviena ląstelė yra sistema. Tai reiškia, kad visi jo komponentai yra tarpusavyje susiję, priklausomi ir sąveikauja vienas su kitu. Tai taip pat reiškia, kad vieno iš šios sistemos elementų veiklos sutrikimas lemia pokyčius ir sutrikimus visos sistemos veikloje. Ląstelių rinkinys sudaro audinius įvairių audinių formuoja organus ir organus, sąveikauja ir atlieka bendroji funkcija formuoja organų sistemas. Šią grandinę galima tęsti ir jūs galite tai padaryti patys. Svarbiausia suprasti, kad bet kuri sistema turi tam tikrą struktūrą, sudėtingumo lygį ir yra pagrįsta ją sudarančių elementų sąveika. Žemiau pateikiamos informacinės lentelės, kuriose palyginama prokariotinių ir eukariotinių ląstelių struktūra ir funkcijos, taip pat analizuojama jų struktūra ir funkcijos. Atidžiai išanalizuokite šias lenteles, nes egzaminų darbuose gana dažnai užduodami klausimai, reikalaujantys šios medžiagos išmanymo.
2.4.1. Eukariotinių ir prokariotinių ląstelių sandaros ypatumai. Lyginamieji duomenys
Lyginamosios eukariotinių ir prokariotinių ląstelių charakteristikos.
Eukariotinių ląstelių struktūra.
Eukariotinių ląstelių funkcijos. Ląstelės vienaląsčiai organizmai atlieka visas gyviems organizmams būdingas funkcijas – medžiagų apykaitą, augimą, vystymąsi, dauginimąsi; gebantis prisitaikyti.
Ląstelės daugialąsčiai organizmai diferencijuojami pagal struktūrą, priklausomai nuo jų atliekamų funkcijų. epitelinis, raumeningas, nervingas, jungiamieji audiniai susidaro iš specializuotų ląstelių.
VEIKLOS PAVYZDŽIAI A dalis
A1. Prokariotiniai organizmai apima 1) bacilą 2) hidra 3) amebą 4) volvox.
A2. Ląstelės membrana atlieka funkciją
1) baltymų sintezė
2) paveldimos informacijos perdavimas
3) fotosintezė
4) fagocitozė ir pinocitozė
A3. Nurodykite tašką, kuriame įvardintos ląstelės struktūra sutampa su jos funkcija
1) neuronas – susitraukimas
2) leukocitai – impulsų laidumas
3) eritrocitų – dujų transportavimas
4) osteocitas – fagocitozė
A4. Ląstelių energija pagamintas in
1) ribosomos 3) branduolys
2) mitochondrijos 4) Golgi aparatas
A5. Iš siūlomo sąrašo pašalinkite nereikalingą sąvoką
1) lamblia 3) infuzorija
2) plazmodis 4) chlamidomonas
A6. Iš siūlomo sąrašo pašalinkite nereikalingą sąvoką
1) ribosomos 3) chloroplastai
2) mitochondrijos 4) krakmolo grūdeliai
A7. Ląstelės chromosomos atlieka funkciją
1) baltymų biosintezė
2) paveldimos informacijos saugojimas
3) lizosomų susidarymas
4) medžiagų apykaitos reguliavimas
1. Iš siūlomo sąrašo pasirinkite chloroplastų funkcijas
1) lizosomų susidarymas 4) ATP sintezė
2) gliukozės sintezė 5) deguonies išsiskyrimas
3) RNR sintezė 6) ląstelinis kvėpavimas
AT 2. Pasirinkite mitochondrijų struktūrines ypatybes
1) apsuptas dviguba membrana
2) turi chlorofilo
3) yra cristae
4) sulankstyta išorinė membrana
5) apsuptas vienos membranos
6) vidinėje membranoje gausu VB fermentų. Suderinkite organelę su jos funkcija
4 d. Užpildykite lentelę, pažymėdami šių struktūrų buvimą pro- ir eukariotinėse ląstelėse ženklais „+“ arba „-“.
C1. Įrodykite, kad ląstelė yra vientisa biologinė, atvira sistema.
2.5. Metabolizmas: energijos ir plastiko apykaita, jų ryšys. Fermentai, jų cheminė prigimtis, vaidmuo metabolizme. Energijos apykaitos etapai. Fermentacija ir kvėpavimas. Fotosintezė, jos reikšmė, kosminis vaidmuo. Fotosintezės fazės. Šviesos ir tamsios fotosintezės reakcijos, jų santykis. Chemosintezė. Chemosintetinių bakterijų vaidmuo Žemėje
Egzamino darbe išbandyti terminai: autotrofiniai organizmai,
anabolizmas, anaerobinė glikolizė, asimiliacija, aerobinė glikolizė, biologinė oksidacija, fermentacija, disimiliacija, biosintezė, heterotrofiniai organizmai, kvėpavimas, katabolizmas, deguonies stadija, medžiagų apykaita, plastinė apykaita, paruošiamasis etapas, šviesioji fotosintezės fazė, tamsioji fotosintezės fazė, vandens fotosintezė fotosintezė, energijos mainai.
2.5.1. Energijos ir plastiko apykaita, jų ryšys
Metabolizmas (metabolizmas) yra tarpusavyje susijusių sintezės ir skaidymo procesų visuma cheminių medžiagų atsirandantys organizme. Biologai jį skirsto į plastiką (anabolizmas) ir energijos mainus (katabolizmas), kurie yra tarpusavyje susiję. Visiems sintetiniams procesams reikalingos medžiagos ir energija, tiekiama dalijimosi procesais. Skilimo procesus katalizuoja plastinės apykaitos metu susintetinami fermentai, naudojant energijos apykaitos produktus ir energiją.
Atskiriems organizmuose vykstantiems procesams vartojami šie terminai:
Anabolizmas (asimiliacija) - sudėtingesnių monomerų sintezė iš paprastesnių su energijos absorbcija ir kaupimu formoje cheminiai ryšiai susintetintose medžiagose.
Katabolizmas (disimiliacija) - sudėtingesnių monomerų suskaidymas į paprastesnius, išskiriant energiją ir jos kaupimą ATP makroerginių ryšių pavidalu.
Gyvos būtybės savo gyvybinei veiklai naudoja šviesą ir cheminę energiją. Žalieji augalai - autotrofai, - fotosintezės procese, naudodami energiją, sintetina organinius junginius saulės šviesa. Jų anglies šaltinis yra anglies dioksidas. Daugelis autotrofinių prokariotų gauna energiją chemosintezės procese – oksidacija nėra organiniai junginiai. Jiems energijos šaltiniu gali būti sieros, azoto, anglies junginiai.Heterotrofai naudoja organinius anglies šaltinius, t.y. maitinasi paruošta organine medžiaga. Tarp augalų gali būti tokių, kurie maitinasi mišriu būdu (mixotrofiniai) – saulėgrąžų, venų muselinių spąstų ar net heterotrofinių – raflezijų. Iš vienaląsčių gyvūnų atstovų žalioji euglena laikoma miksotrofais.
Fermentai, jų cheminė prigimtis, vaidmuo metabolizme . Fermentai visada yra specifiniai baltymai – katalizatoriai. Sąvoka „specifinis“ reiškia, kad objektas, kurio atžvilgiu vartojamas šis terminas, turi unikalių savybių, savybių, savybių. Kiekvienas fermentas turi šias savybes, nes paprastai jis katalizuoja tam tikros rūšies reakcijos. Nedalyvaujant fermentams, organizme nevyksta nė viena biocheminė reakcija. Specifinės fermento molekulės savybės paaiškinamos jos struktūra ir savybėmis. Fermento molekulė turi aktyvųjį centrą, kurio erdvinė konfigūracija atitinka medžiagų, su kuriomis fermentas sąveikauja, erdvinę konfigūraciją. Atpažinęs savo substratą, fermentas sąveikauja su juo ir pagreitina jo transformaciją.
Fermentai katalizuoja visas biochemines reakcijas. Be jų dalyvavimo šių reakcijų greitis sumažėtų šimtus tūkstančių kartų. Pavyzdžiui, tokios reakcijos kaip RNR polimerazės dalyvavimas mRNR sintezėje DNR, ureazės veikimas karbamidui, ATP sintetazės vaidmuo ATP sintezėje ir kt. Atkreipkite dėmesį, kad daugelio fermentų pavadinimai baigiasi „aza“.
Fermentų aktyvumas priklauso nuo temperatūros, terpės rūgštingumo, substrato, su kuriuo ji sąveikauja, kiekio. Kylant temperatūrai fermentų aktyvumas didėja. Tačiau tai atsitinka iki tam tikrų ribų, nes. pakankamai aukšta temperatūra baltymai denatūruojami. Aplinka, kurioje fermentai gali veikti, kiekvienoje grupėje skiriasi. Yra fermentų, kurie yra aktyvūs rūgštiniuose arba silpnuose rūgštinė aplinka arba šarminėje arba silpnai šarminė aplinka. Fermentai yra aktyvūs rūgščioje aplinkoje skrandžio sulčiųžinduoliuose. Silpnai šarminėje aplinkoje veikia žarnyno sulčių fermentai. Kasos virškinimo fermentas aktyvus šarminėje aplinkoje. Dauguma fermentų yra aktyvūs neutralioje aplinkoje.
2.5.2. Energijos apykaita ląstelėje (disimiliacija)
energijos mainai- yra kolekcija cheminės reakcijos laipsniškas organinių junginių skilimas, lydimas energijos išsiskyrimo, kurios dalis išleidžiama ATP sintezei. Aerobinių organizmų organinių junginių skaidymo procesai vyksta trimis etapais, kurių kiekvieną lydi
daugialąsčių organizmų ji atliekama virškinimo fermentai. Vienaląsčiuose organizmuose jie yra lizosomų fermentai. Pirmasis žingsnis yra baltymų skaidymas.
į amino rūgštis, riebalus iki glicerolio ir riebalų rūgštys, polisacharidai į monosacharidus,
nukleino rūgštys paverčia nukleotidais.Šis procesas vadinamas virškinimu.
Antrasis etapas yra anoksinis (glikolizė). Jo biologinė reikšmė slypi laipsniško gliukozės skilimo ir oksidacijos pradžioje, kai energija kaupiasi 2 ATP molekulių pavidalu. Glikolizė vyksta ląstelių citoplazmoje. Jį sudaro kelios nuoseklios gliukozės molekulės pavertimo dviem piruvo rūgšties (piruvato) ir dviem ATP molekulėmis reakcijų, kurių pavidalu kaupiama dalis glikolizės metu išsiskiriančios energijos: C6H12O6 + 2ADP + 2P → 2C3H4O3 + 2ATP. Likusi energijos dalis išsisklaido kaip šiluma.
Mielėse ir augalų ląstelėse ( su deguonies trūkumu) piruvatas skyla į etanolis ir anglies dioksidas. Šis procesas vadinamas alkoholinė fermentacija.
Glikolizės metu sukaupta energija yra per maža organizmams, kurie kvėpuoti naudoja deguonį. Štai kodėl gyvūnų, taip pat ir žmonių, raumenyse, esant dideliam krūviui ir trūkstant deguonies, susidaro pieno rūgštis (C3H6O3), kuri kaupiasi laktato pavidalu. Yra raumenų skausmas. Neapmokytiems žmonėms tai vyksta greičiau nei treniruotiems žmonėms.
Trečiasis etapas yra deguonis, susidedantis iš dviejų nuoseklių procesų – Krebso ciklo, pavadinto vardu Nobelio premijos laureatas Hansas Krebsas ir oksidacinis fosforilinimas. Jo prasmė slypi tame, kad deguonies kvėpavimas piruvatas oksiduojamas iki galutinių produktų – anglies dioksido ir vandens, o oksidacijos metu išsiskirianti energija kaupiama 36 ATP molekulių pavidalu. (34 molekulės Krebso cikle ir 2 molekulės oksidacinio fosforilinimo eigoje). Ši organinių junginių skilimo energija užtikrina jų sintezės reakcijas plastinių mainų metu. Deguonies stadija atsirado po susikaupimo atmosferoje pakankamai molekulinis deguonis ir aerobinių organizmų atsiradimas.
Vyksta oksidacinis fosforilinimas arba ląstelių kvėpavimas
vidinės mitochondrijų membranos, kuriose yra įterptos elektronų nešiklio molekulės. Šiame etape išleidimas dauguma medžiagų apykaitos energija. Nešėjų molekulės perneša elektronus į molekulinį deguonį. Dalis energijos išsklaido šilumos pavidalu, o dalis išleidžiama ATP susidarymui.
Bendra energijos apykaitos reakcija:
C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + 38ATP.
VEIKLOS PAVYZDŽIAI A dalis
A1. Mėsėdžių valgymo būdas vadinamas
1) autotrofinis 3) heterotrofinis
2) miksotrofinis 4) chemotrofinis
A2. Metabolinių reakcijų rinkinys vadinamas:
1) anabolizmas 3) disimiliacija
2) asimiliacija 4) medžiagų apykaita
A3. Įjungta paruošiamasis etapas formuojasi energijos apykaita:
1) 2 molekulės ATP ir gliukozės
2) 36 ATP ir pieno rūgšties molekulės
3) amino rūgštys, gliukozė, riebalų rūgštys
4) acto rūgštis ir alkoholis
A4. Biochemines reakcijas organizme katalizuojančios medžiagos yra:
1) baltymai 3) lipidai
2) nukleino rūgštys 4) angliavandeniai
A5. ATP sintezės procesas oksidacinio fosforilinimo metu vyksta:
1) citoplazma 3) mitochondrijos
2) ribosomos 4) Golgi aparatas
A6. Energijos apykaitos procese sukaupta ATP energija iš dalies panaudojama reakcijoms:
1) parengiamasis etapas
2) glikolizė
3) deguonies stadija
4) organinių junginių sintezė A7. Glikolizės produktai yra šie:
1) gliukozė ir ATP
2) anglies dioksidas ir vanduo
3) piruvo rūgštis ir ATP
4) baltymai riebalai angliavandeniai
1. Pasirinkite įvykius, vykstančius parengiamajame žmogaus energijos apykaitos etape
1) baltymai suskaidomi į aminorūgštis
2) gliukozė suskaidoma į anglies dioksidą ir vandenį
3) Sintetinamos 2 ATP molekulės
4) glikogenas suskaidomas į gliukozę
5) susidaro pieno rūgštis
6) lipidai suskaidomi į glicerolį ir riebalų rūgštis
AT 2. Suderinkite procesus, vykstančius energijos mainų metu, su etapais, kuriuose jie vyksta
VŽ. Nustatykite kūrinio transformacijų seką žalios bulvės energijos apykaitos procese kiaulės kūne:
A) piruvato susidarymas B) gliukozės susidarymas
C) gliukozės įsisavinimas į kraują D) anglies dioksido ir vandens susidarymas
E) oksidacinis fosforilinimas ir H2O susidarymas E) Krebso ciklas ir CO2 susidarymas
C1. Paaiškinkite maratono sportininkų nuovargio distancijose priežastis ir kaip jis įveikiamas?
2.5.3. Fotosintezė ir chemosintezė
Visoms gyvoms būtybėms reikia maisto ir maistinių medžiagų. Valgydami jie naudoja energiją, sukauptą pirmiausia organiniuose junginiuose – baltymuose, riebaluose, angliavandeniuose. Heterotrofiniai organizmai, kaip jau minėta, naudoja augalinės ir gyvūninės kilmės maistą, kuriame jau yra organinių junginių. Augalai kuria organinės medžiagos fotosintezės procese. Tyrimai fotosintezės srityje prasidėjo 1630 m., kai atliko olando van Helmonto eksperimentus. Jis įrodė, kad augalai organinių medžiagų negauna iš dirvožemio, o patys jas sukuria. Josephas Priestley 1771 metais įrodė, kad orą „pataisė“ augalai. Padėti po stikliniu dangteliu, jie sugėrė anglies dioksidą, kurį išskiria rūkstantis deglas. Tyrimai buvo tęsiami ir dabar nustatyta, kad fotosintezė yra organinių junginių susidarymo iš anglies dioksido (CO2) ir vandens, naudojant šviesos energiją, procesas, vykstantis žaliųjų augalų chloroplastuose ir kai kurių fotosintetinių bakterijų žaliuosiuose pigmentuose.
Chloroplastuose ir prokariotų citoplazminės membranos raukšlėse yra žalio pigmento – chlorofilo. Chlorofilo molekulė gali būti sujaudinta veikiant saulės šviesai ir paaukoti savo elektronus bei perkelti juos į aukštesnius energijos lygius. Šis procesas gali būti lyginamas su kamuoliu išmetimu. Kai kamuolys kyla, jis kaupia potencialią energiją; krisdamas, jis jį praranda. Elektronai nekrenta atgal, bet yra paimami elektronų nešėjų (NADP + - nikotinamido difosfatas). Tuo pačiu metu jų anksčiau sukaupta energija iš dalies išleidžiama ATP susidarymui. Tęsdami palyginimą su svaidomu kamuoliuku, galime teigti, kad kamuolys krisdamas įkaitina aplinkinę erdvę, o dalis krentančių elektronų energijos kaupiasi ATP pavidalu. Fotosintezės procesas skirstomas į reakcijas, kurias sukelia šviesa, ir reakcijas, susijusias su anglies fiksavimu. Jie vadinami šviečiančiais
ir tamsiosios fazės.