Podobieństwa i różnice w budowie prokariotów i komórki eukariotyczne
1. Przypomnij sobie przykłady komórek wielojądrzastych.
2. Jaki kształt mogą mieć bakterie?
Prokarionty.
Najstarsze organizmy na Ziemi nie miały Jądro komórkowe i nazywane są prokariontami, to znaczy przedjądrowymi. Jednoczą się w osobnym królestwie - Drobyanki, które obejmuje bakterie i niebiesko-zielone algi.
Czym są cechy komórki prokariotyczne kontra komórki eukariotyczne?
Komórki prokariotyczne są z reguły znacznie mniejsze niż komórki eukariotyczne - ich rozmiary rzadko przekraczają 10 mikronów, a ich rozmiary sięgają nawet 0,3 x 0,2 mikrona. To prawda, że są wyjątki - ogromny komórka bakteryjna 100 x 10 µm.
Budowa i metabolizm prokariotów. Prokarionty, jak sugeruje ich nazwa, nie mają dobrze uformowanego jądra.
pojedyncza cząsteczka pierścieniowa DNA, zlokalizowany w komórkach prokariotycznych i warunkowo nazywany chromosomem bakteryjnym, znajduje się w środku komórki, jednak ta cząsteczka DNA nie ma powłoki i znajduje się bezpośrednio w cytoplazmie (ryc. 36).
Na zewnątrz komórki prokariotyczne, podobnie jak komórki eukariotyczne, pokryte są osoczem membrana. Struktura błon w tych dwóch grupach organizmów jest taka sama. Błona komórkowa prokarioty tworzą liczne wypukłości do komórki - mezosomy. Zawierają enzymy, które zapewniają reakcje metaboliczne w komórce prokariotycznej. nad błona plazmatyczna komórki prokariotyczne pokryte są otoczką złożoną z węglowodanów, przypominającą ścianę komórkową komórki roślinne. Jednak ściana ta nie jest tworzona przez błonnik, jak w roślinach, ale przez inne polisacharydy - pektynę i mureinę.
Istnieją 2 typy organizacji komórek: komórki prokariotyczne (przedjądrowe) i komórki eukariotyczne (jądrowe).
Budowa komórki eukariotycznej
Komórka eukariotyczna składa się z trzech głównych części: jądra, cytoplazmy i Ściana komórkowa. Do eukariontów należą pierwotniaki, bezkręgowce i kręgowce, rośliny wyższe, grzyby i algi (bez niebiesko-zielonych i prochlorofitów). Komórki zwierzęce i roślinne różnią się następującymi parametrami. W klatkach Wyższe rośliny nie ma centrioli, mają sztywną ścianę komórkową, plazmodesmy, wakuole z sokiem komórkowym, plastydy. W komórkach glonów należących do różnych taksonów centriole, ściana komórkowa, plastydy i wakuola z sokiem komórkowym mogą być obecne lub nie. Komórki grzybów łączą w sobie pewne cechy komórek zwierzęcych i roślinnych. Podobnie jak komórki roślinne, mają sztywną ścianę komórkową, ale zawiera ona chitynę, podobnie jak egzoszkielet stawonogów. W komórkach grzybów nie ma plastydów, mają one w metabolizmie mocznik i magazynują nie skrobię, ale, jak w komórkach wątroby zwierząt, glikogen.
Budowa komórki prokariotycznej
Komórka prokariotyczna jest ułożona w następujący sposób. główna cecha z tych komórek jest brak morfologicznie wyraźnego jądra, ale istnieje strefa, w której znajduje się DNA (nukleoid). Rybosomy i błony cytoplazmatyczne znajdują się w cytoplazmie, ale brakuje im zestawu innych organelli występujących w komórkach eukariotycznych, takich jak retikulum endoplazmatyczne, aparat Golgiego, lizosomy, mitochondria, plastydy, centriole, mikrotubule. Na zewnątrz zawartość komórki prokariotycznej jest ubrana w błonę cytoplazmatyczną, która pełni funkcję bariery między cytoplazmą samej komórki a otoczenie zewnętrzne. nad błona cytoplazmatyczna znajduje się ściana komórkowa. W tym samym czasie mają również komórki prokariotyczne i eukariotyczne wspólne cechy Budynki:
Są ubrane w błonę cytoplazmatyczną, która działa jako system aktywnego transportu substancji z komórki do komórki;
Synteza białek odbywa się na rybosomach;
Procesy syntezy RNA i replikacji DNA są podobne;
Podobne procesy bioenergetyczne.
Wszystkie bakterie mają prokariotyczną strukturę komórkową, w tym archebakterie i cyjanobakterie (niebiesko-zielone algi). Komórki prokariotyczne mogą różnić się między sobą budową ściany komórkowej, fałdowaniem błon cytoplazmatycznych, liczbą i właściwościami wakuoli wewnątrzkomórkowych, liczbą i strukturą wypustek cytoplazmatycznych itp., ale plan ogólny struktura pozostaje niezmieniona.
2.4. Budowa komórek pro- i eukariotycznych. Związek struktury i funkcji części i organelli komórki jest podstawą jej integralności
Podstawowe terminy i pojęcia sprawdzane w pracy egzaminacyjnej: aparat
golgiego, wakuoli, błony komórkowej, teoria komórki, leukoplasty, mitochondria, organelle komórkowe, plastydy, prokarioty, rybosomy, chloroplasty, chromoplasty, chromosomy, eukarionty, jądro.
Każda komórka to system. Oznacza to, że wszystkie jego elementy są ze sobą powiązane, współzależne i wzajemnie na siebie oddziałują. Oznacza to również, że zakłócenie działania jednego z elementów tego systemu prowadzi do zmian i zakłóceń w działaniu całego systemu. Zbiór komórek tworzy tkanki różne tkaniny tworzą narządy i narządy, wchodzące w interakcje i działające ogólna funkcja tworzą układy narządów. Ten łańcuch można kontynuować dalej i możesz to zrobić sam. Najważniejszą rzeczą do zrozumienia jest to, że każdy system ma określoną strukturę, poziom złożoności i opiera się na interakcji elementów, które go tworzą. Poniżej znajdują się tabele referencyjne, które porównują budowę i funkcję komórek prokariotycznych i eukariotycznych, a także analizują ich strukturę i funkcję. Uważnie przeanalizuj te tabele, ponieważ w pracach egzaminacyjnych dość często pojawiają się pytania wymagające znajomości tego materiału.
2.4.1. Cechy budowy komórek eukariotycznych i prokariotycznych. Dane porównawcze
Charakterystyka porównawcza komórek eukariotycznych i prokariotycznych.
Budowa komórek eukariotycznych.
Funkcje komórek eukariotycznych. Komórki Jednokomórkowe organizmy pełnić wszystkie funkcje charakterystyczne dla żywych organizmów - metabolizm, wzrost, rozwój, rozmnażanie; zdolne do adaptacji.
Komórki Organizmy wielokomórkowe zróżnicowane pod względem budowy, w zależności od pełnionych funkcji. nabłonkowy, mięśniowy, nerwowy, tkanki łącznej powstają z wyspecjalizowanych komórek.
PRZYKŁADY DZIAŁAŃ Część A
A1. Organizmy prokariotyczne obejmują 1) Bacillus 2) Hydra 3) Ameba 4) Volvox
A2. Błona komórkowa spełnia tę funkcję
1) synteza białek
2) przekazywanie informacji dziedzicznych
3) fotosynteza
4) fagocytoza i pinocytoza
A3. Wskaż punkt, w którym budowa wskazanej komórki pokrywa się z jej funkcją
1) neuron - skurcz
2) leukocyt - przewodzenie impulsów
3) erytrocyt - transport gazów
4) osteocyt - fagocytoza
A4. Energia komórkowa wyprodukowano w
1) rybosomy 3) jądro
2) mitochondria 4) Aparat Golgiego
A5. Wyeliminuj niepotrzebne pojęcie z proponowanej listy
1) lamblia 3) infuzoria
2) plasmodium 4) chlamydomonas
A6. Wyeliminuj niepotrzebne pojęcie z proponowanej listy
1) rybosomy 3) chloroplasty
2) mitochondria 4) ziarna skrobi
A7. Funkcję tę pełnią chromosomy komórki
1) biosynteza białek
2) przechowywanie informacji dziedzicznych
3) tworzenie lizosomów
4) regulacja metabolizmu
W 1. Wybierz z proponowanej listy funkcje chloroplastów
1) tworzenie lizosomów 4) Synteza ATP
2) synteza glukozy 5) uwalnianie tlenu
3) synteza RNA 6) oddychanie komórkowe
O 2. Wybierz cechy strukturalne mitochondriów
1) otoczony podwójną membraną
2) zawierają chlorofil
3) są cristae
4) zwinięta membrana zewnętrzna
5) otoczone pojedynczą membraną
6) błona wewnętrzna jest bogata w enzymy VB. Połącz organelle z ich funkcją
O 4. Uzupełnij tabelę, zaznaczając znakami „+” lub „-” obecność tych struktur w komórkach pro- i eukariotycznych
C1. Udowodnij, że komórka jest integralnym biologicznym, otwartym systemem.
2.5. Metabolizm: metabolizm energetyczny i plastyczny, ich związek. Enzymy, ich Natura chemiczna, rola w metabolizmie. Etapy metabolizmu energetycznego. Fermentacja i oddychanie. Fotosynteza, jej znaczenie, rola kosmiczna. Fazy fotosyntezy. Jasne i ciemne reakcje fotosyntezy, ich związek. Chemosynteza. Rola bakterii chemosyntetycznych na Ziemi
Terminy testowane w arkuszu egzaminacyjnym: organizmy autotroficzne,
anabolizm, glikoliza beztlenowa, asymilacja, glikoliza tlenowa, utlenianie biologiczne, fermentacja, dysymilacja, biosynteza, organizmy heterotroficzne, oddychanie, katabolizm, faza tlenowa, metabolizm, metabolizm plastyczny, faza przygotowawcza, faza jasna fotosyntezy, faza ciemna fotosyntezy, fotoliza wody, fotosynteza, wymiana energii.
2.5.1. Metabolizm energetyczny i plastyczny, ich związek
Metabolizm (metabolizm) jest zbiorem powiązanych ze sobą procesów syntezy i podziału substancje chemiczne występujące w organizmie. Biolodzy dzielą go na plastyczny (anabolizm) i wymianę energii (katabolizm), które są ze sobą powiązane. Wszystkie procesy syntezy wymagają substancji i energii dostarczanych przez procesy rozszczepienia. Procesy rozszczepiania są katalizowane przez enzymy syntetyzowane w toku metabolizmu tworzyw sztucznych z wykorzystaniem produktów i energii metabolizmu energetycznego.
Dla poszczególnych procesów zachodzących w organizmach stosuje się następujące określenia:
Anabolizm (asymilacja) - synteza bardziej złożonych monomerów z prostszych z absorpcją i akumulacją energii w postaci wiązania chemiczne w zsyntetyzowanych substancjach.
Katabolizm (dysymilacja) - rozpad bardziej złożonych monomerów na prostsze z uwolnieniem energii i jej magazynowaniem w postaci wiązań makroergicznych ATP.
Istoty żywe wykorzystują światło i energię chemiczną do swojej działalności życiowej. Rośliny zielone - autotrofy, - syntetyzują związki organiczne w procesie fotosyntezy, wykorzystując energię światło słoneczne. Ich źródłem węgla jest dwutlenek węgla. Wiele autotroficznych prokariotów uzyskuje energię w procesie chemosyntezy - utlenianie nie związki organiczne. Źródłem energii mogą być dla nich związki siarki, azotu i węgla Heterotrofy wykorzystują organiczne źródła węgla, tj. żywić się gotową materią organiczną. Wśród roślin mogą występować takie, które żerują w sposób mieszany (miksotroficzny) - rosiczka, muchołówka czy nawet heterotroficzny - raflezja. Spośród przedstawicieli zwierząt jednokomórkowych zielone eugleny są uważane za miksotrofy.
Enzymy, ich budowa chemiczna, rola w metabolizmie . Enzymy to zawsze specyficzne białka - katalizatory. Termin „specyficzny” oznacza, że przedmiot, w odniesieniu do którego jest używany ten termin, ma unikalne cechy, właściwości, cechy. Każdy enzym ma te cechy, ponieważ z reguły katalizuje pewien rodzaj reakcje. Ani jedna reakcja biochemiczna w organizmie nie zachodzi bez udziału enzymów. Specyficzne cechy cząsteczki enzymu są wyjaśnione przez jej strukturę i właściwości. Cząsteczka enzymu ma centrum aktywne, którego konfiguracja przestrzenna odpowiada przestrzennej konfiguracji substancji, z którymi enzym oddziałuje. Enzym, rozpoznając jego substrat, wchodzi z nim w interakcję i przyspiesza jego przemianę.
Enzymy katalizują wszystkie reakcje biochemiczne. Bez ich udziału tempo tych reakcji zmniejszyłoby się setki tysięcy razy. Przykładami są reakcje takie jak udział polimerazy RNA w syntezie mRNA na DNA, działanie ureazy na mocznik, rola syntetazy ATP w syntezie ATP i inne. Zauważ, że nazwy wielu enzymów kończą się na „aza”.
Aktywność enzymów zależy od temperatury, kwasowości podłoża, ilości substratu, z którym oddziałuje. Wraz ze wzrostem temperatury wzrasta aktywność enzymów. Dzieje się tak jednak do pewnych granic, ponieważ. na tyle wysokie temperatury białko jest zdenaturowane. Środowisko, w którym enzymy mogą funkcjonować, jest inne dla każdej grupy. Istnieją enzymy, które są aktywne w środowisku kwaśnym lub słabym kwaśne środowisko lub w zasadowym lub słabo środowisko alkaliczne. Enzymy są aktywne w środowisku kwaśnym sok żołądkowy u ssaków. W środowisku słabo zasadowym aktywne są enzymy soku jelitowego. Enzym trawienny trzustki jest aktywny w środowisku zasadowym. Większość enzymów jest aktywna w środowisku obojętnym.
2.5.2. Metabolizm energetyczny w komórce (dysymilacja)
wymiana energii- jest zbiorem reakcje chemiczne stopniowy rozkład związków organicznych, któremu towarzyszy uwalnianie energii, której część jest zużywana na syntezę ATP. Procesy rozszczepiania związków organicznych organizmów tlenowych zachodzą w trzech etapach, z których każdemu towarzyszy
przeprowadza się organizmy wielokomórkowe enzymy trawienne. W organizmach jednokomórkowych są to enzymy lizosomów. Pierwszym krokiem jest rozkład białek.
na aminokwasy, tłuszcze na glicerol i Kwasy tłuszczowe, polisacharydy do monosacharydów,
kwasy nukleinowe do nukleotydów. Ten proces nazywa się trawieniem.
Drugi etap to niedotlenienie (glikoliza). Jego biologiczne znaczenie polega na rozpoczęciu stopniowego rozpadu i utleniania glukozy wraz z akumulacją energii w postaci 2 cząsteczek ATP. Glikoliza zachodzi w cytoplazmie komórek. Składa się z kilku następujących po sobie reakcji przemiany cząsteczki glukozy w dwie cząsteczki kwasu pirogronowego (pirogronianu) i dwie cząsteczki ATP, w postaci których magazynowana jest część energii uwolnionej podczas glikolizy: C6H12O6 + 2ADP + 2P → 2C3H4O3 + 2ATP. Pozostała część energii jest rozpraszana w postaci ciepła.
W komórkach drożdży i roślin ( z brakiem tlenu) rozkłada się pirogronian etanol i dwutlenek węgla. Proces ten nazywa się fermentacja alkoholowa.
Energia zmagazynowana w glikolizie jest zbyt mała dla organizmów, które wykorzystują tlen do oddychania. Dlatego w mięśniach zwierząt, w tym ludzi, pod dużym obciążeniem i brakiem tlenu powstaje kwas mlekowy (C3H6O3), który gromadzi się w postaci mleczanu. Pojawia się ból mięśni. U osób nieprzeszkolonych dzieje się to szybciej niż u osób przeszkolonych.
Trzecim etapem jest tlen, składający się z dwóch następujących po sobie procesów - cyklu Krebsa, nazwanego tak laureat Nagrody Nobla Hans Krebs i fosforylacja oksydacyjna. Jego znaczenie polega na tym, że oddychanie tlenem pirogronian jest utleniany do produktów końcowych - dwutlenku węgla i wody, a energia uwolniona podczas utleniania jest magazynowana w postaci 36 cząsteczek ATP. (34 cząsteczki w cyklu Krebsa i 2 cząsteczki w przebiegu fosforylacji oksydacyjnej). Ta energia rozkładu związków organicznych zapewnia reakcje ich syntezy w wymianie plastycznej. Etap tlenowy powstał po akumulacji w atmosferze wystarczająco tlen cząsteczkowy i pojawienie się organizmów tlenowych.
Następuje fosforylacja oksydacyjna lub oddychanie komórkowe
wewnętrzne błony mitochondriów, w których osadzone są cząsteczki nośników elektronów. Na tym etapie uwolnienie większość energia metaboliczna. Cząsteczki nośnika transportują elektrony do tlenu cząsteczkowego. Część energii jest rozpraszana w postaci ciepła, a część jest wydawana na tworzenie ATP.
Całkowita reakcja metabolizmu energetycznego:
C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + 38ATP.
PRZYKŁADY DZIAŁAŃ Część A
A1. Nazywa się sposób, w jaki jedzą mięsożercy
1) autotroficzny 3) heterotroficzny
2) miksotroficzny 4) chemotroficzny
A2. Zespół reakcji metabolicznych nazywa się:
1) anabolizm 3) dysymilacja
2) asymilacja 4) metabolizm
A3. NA etap przygotowawczy powstaje metabolizm energetyczny:
1) 2 cząsteczki ATP i glukozy
2) 36 cząsteczek ATP i kwasu mlekowego
3) aminokwasy, glukoza, kwasy tłuszczowe
4) kwas octowy i alkohol
A4. Substancje, które katalizują reakcje biochemiczne w organizmie to:
1) białka 3) lipidy
2) kwasy nukleinowe 4) węglowodany
A5. Proces syntezy ATP podczas fosforylacji oksydacyjnej zachodzi w:
1) cytoplazma 3) mitochondria
2) rybosomy 4) Aparat Golgiego
A6. Energia ATP zmagazynowana w procesie metabolizmu energetycznego jest częściowo wykorzystywana do reakcji:
1) faza przygotowawcza
2) glikoliza
3) faza tlenowa
4) synteza związków organicznych A7. Produktami glikolizy są:
1) glukoza i ATP
2) dwutlenek węgla i woda
3) kwas pirogronowy i ATP
4) białka tłuszcze węglowodany
W 1. Wybierz zdarzenia, które mają miejsce na etapie przygotowawczym metabolizmu energetycznego człowieka
1) białka rozkładają się na aminokwasy
2) glukoza rozkłada się na dwutlenek węgla i wodę
3) Syntetyzowane są 2 cząsteczki ATP
4) glikogen jest rozkładany na glukozę
5) powstaje kwas mlekowy
6) lipidy są rozkładane na glicerol i kwasy tłuszczowe
O 2. Połącz procesy zachodzące podczas wymiany energii z etapami, na których one zachodzą
VZ. Ustal kolejność przekształceń utworu surowe ziemniaki w procesie przemian energetycznych w organizmie świni:
A) tworzenie pirogronianu B) tworzenie glukozy
C) wchłanianie glukozy do krwi D) tworzenie dwutlenku węgla i wody
E) fosforylacja oksydacyjna i tworzenie H2O E) cykl Krebsa i tworzenie CO2
C1. Wyjaśnij przyczyny zmęczenia maratończyków na dystansach i jak je przezwyciężyć?
2.5.3. Fotosynteza i chemosynteza
Wszystkie żywe istoty potrzebują pożywienia i składniki odżywcze. Podczas jedzenia wykorzystują energię zmagazynowaną przede wszystkim w związkach organicznych – białkach, tłuszczach, węglowodanach. Organizmy heterotroficzne, jak już wspomniano, wykorzystują pokarm pochodzenia roślinnego i zwierzęcego, który zawiera już związki organiczne. Rośliny tworzą materia organiczna w procesie fotosyntezy. Badania w dziedzinie fotosyntezy rozpoczęły się w 1630 roku od eksperymentów Holendra van Helmonta. Udowodnił, że rośliny nie pobierają substancji organicznych z gleby, ale same je tworzą. Joseph Priestley w 1771 roku udowodnił „korektę” powietrza przez rośliny. Umieszczone pod szklanym wieczkiem pochłaniały dwutlenek węgla uwalniany przez tlącą się pochodnię. Badania kontynuowano i obecnie ustalono, że fotosynteza to proces tworzenia związków organicznych z dwutlenku węgla (CO2) i wody przy użyciu energii świetlnej i zachodzący w chloroplastach roślin zielonych i zielonych pigmentach niektórych bakterii fotosyntetyzujących.
Chloroplasty i fałdy błony cytoplazmatycznej prokariotów zawierają zielony barwnik - chlorofil. Cząsteczka chlorofilu może zostać wzbudzona przez działanie światła słonecznego i przekazać swoje elektrony i przenieść je na wyższe poziomy energii. Proces ten można porównać do rzucania piłką. Gdy piłka się unosi, gromadzi energię potencjalną; spada, traci go. Elektrony nie cofają się, ale są wychwytywane przez nośniki elektronów (NADP + - difosforan nikotynamidu). Jednocześnie energia zgromadzona przez nich wcześniej jest częściowo wydawana na tworzenie ATP. Kontynuując porównanie z rzuconą piłką, możemy powiedzieć, że spadająca piłka nagrzewa otaczającą ją przestrzeń, a część energii padających elektronów jest magazynowana w postaci ATP. Proces fotosyntezy dzieli się na reakcje wywołane światłem i reakcje związane z wiązaniem węgla. Nazywa się je świetlistymi
i ciemne fazy.