Prokariotinių ir eukariotinių ląstelių struktūros panašumai ir skirtumai – Žinių hipermarketas. Prokariotų ir eukariotų lyginamoji charakteristika Eukariotų ir prokariotų ląstelių sandaros skirtumai lentelė
Pagrindinis straipsnis:Bakterijų, augalų ir gyvūnų ląstelių struktūros palyginimas
Dauguma svarbus skirtumas eukariotas iš prokariotų ilgas laikas buvo atsižvelgta į susiformavusio branduolio ir membraninių organelių buvimą. Tačiau iki 1970 ir 1980 m tapo aišku, kad tai tik gilesnių citoskeleto organizavimo skirtumų pasekmė. Kurį laiką buvo manoma, kad citoskeletas būdingas tik eukariotams, tačiau 1990 m. bakterijose taip pat buvo rasta baltymų, homologiškų pagrindiniams eukariotų citoskeleto baltymams.
Prokariotinių ir eukariotinių ląstelių palyginimas
Būtent specialiai išdėstyto citoskeleto buvimas leidžia eukariotams sukurti judrių vidinių membraninių organelių sistemą. Be to, citoskeletas leidžia atlikti endo- ir egzocitozę (manoma, kad būtent dėl endocitozės eukariotinėse ląstelėse atsirado tarpląsteliniai simbiontai, įskaitant mitochondrijas ir plastidus). Kita svarbi eukariotų citoskeleto funkcija – užtikrinti eukariotinės ląstelės branduolio (mitozės ir mejozės) ir kūno (citotomijos) dalijimąsi (prokariotinių ląstelių dalijimasis organizuojamas paprasčiau). Citoskeleto struktūros skirtumai paaiškina ir kitus skirtumus tarp pro- ir eukariotų – pavyzdžiui, prokariotinių ląstelių formų pastovumą ir paprastumą bei didelę eukariotų formų įvairovę ir galimybę ją keisti, taip pat palyginti didelis pastarųjų dydis. Taigi prokariotinių ląstelių dydis vidutiniškai siekia 0,5–5 mikronus, eukariotinių ląstelių dydžiai – vidutiniškai nuo 10 iki 50 mikronų. Be to, tik tarp eukariotų randama tikrai milžiniškų ląstelių, tokių kaip masyvūs ryklių ar stručių kiaušinėliai (paukščio kiaušinyje visas trynys yra vienas didžiulis kiaušinis), neuronai. dideli žinduoliai, kurio procesai, sustiprinti citoskeleto, gali siekti keliasdešimt centimetrų.
| Lyginamosios charakteristikos eukariotinės ir prokariotinės ląstelės | ||
| ženklas | prokariotai | eukariotų |
| Ląstelių dydžiai | Vidutinis skersmuo 0,5-10 µm | Vidutinis skersmuo 10-100 µm |
| Genetinės medžiagos organizavimas | ||
| DNR molekulių forma, skaičius ir išsidėstymas | Paprastai citoplazmoje yra viena žiedinė DNR molekulė | Dažniausiai yra kelios linijinės DNR molekulės – chromosomos, lokalizuotos branduolyje |
| DNR sutankinimas | Bakterijose DNR sutankinama nedalyvaujant histonams. Archėjose DNR yra susijusi su histono baltymais. | Yra chromatinas: DNR sutankinama komplekse su histono baltymais. |
| Genomo organizavimas | Bakterijų genomas yra taupus, jame trūksta intronų ir didelių nekoduojančių regionų. Genai yra suskirstyti į operonus. Archėjos turi ypatingos struktūros intronų sritis. | Didžiąja dalimi genomas nėra ekonomiškas: egzistuoja genų egzonintronų organizacija, didelės nekoduojančios DNR dalys.Genai nejungiami į operonus. |
| Padalinys | ||
| padalijimo tipas | Paprastas dvejetainis padalijimas | mejozė arba mitozė |
| Verpstės formavimas | Skilimo velenas nesusidaro | Susidaro dalijimosi velenas |
| Organelės | ||
| Ribosomų tipas | 70S ribosomos | 80S ribosomos |
| Membraninių organelių buvimas | Nėra organelių, apsuptų membranomis, kartais plazmalema suformuoja išsikišimą į ląstelę | Yra didelis skaičius vienmembranės ir dvimembranės organelės |
| flagellum tipas | Žulynas yra paprastas, jame nėra mikrovamzdelių, neapsuptas membranos, jo skersmuo yra apie 20 nm. | Flagela susideda iš mikrotubulių, išdėstytų pagal „9 + 2“ principą, apsuptų plazmine membrana, kurių skersmuo yra apie 200 nm. |
Anaplazija
Sunaikinimas ląstelės struktūra(pavyzdžiui, sergant piktybiniais navikais) vadinama anaplazija.
Tarpląsteliniai kontaktai
Pagrindinis straipsnis:Tarpląsteliniai kontaktai
Aukštesniuose gyvūnuose ir augaluose ląstelės yra sujungtos į audinius ir organus, kuriuose jos sąveikauja tarpusavyje, ypač dėl tiesioginių fizinių kontaktų. Augalų audiniuose atskiros ląstelės yra tarpusavyje sujungtos naudojant plazmodesmatas ir susidaro gyvūnai Įvairių tipų ląstelių kontaktai.
Augalų plazmodesmata yra ploni citoplazminiai kanalai, kurie praeina per kaimyninių ląstelių sieneles, sujungdami jas. Plazmodesmos ertmė yra išklota plazmolema. Visų ląstelių, kurias vienija plazmodesmata, visuma vadinama simpplastu, tarp jų galimas reguliuojamas medžiagų pernešimas.
Stuburinių gyvūnų tarpląsteliniai kontaktai skirstomi į tris pagrindinius tipus pagal struktūrą ir funkciją: inkaras(Anglų) inkaravimo jungtys), įskaitant sukibimo kontaktus ir desmosomas, tankus arba izoliuojantis(Anglų) sandari sankryža) ir plyšinis arba bendravimas(Anglų) tarpo sandūra). Be to, kai kurie specialūs ląstelių jungčių tipai, pvz., cheminės nervų sistemos sinapsės ir imunologinės sinapsės (tarp T limfocitų ir antigeną pateikiančių ląstelių), yra sujungtos pagal funkcinė savybėį atskirą grupę: kontaktus, kurie perduoda signalus, (angl. signalų perdavimo jungtis). Tačiau inkaras, tarpas ir sandarios jungtys taip pat gali būti susijusios su tarpląsteliniu signalizavimu.
| Pagrindinės stuburinių gyvūnų tarpląstelinių kontaktų savybės | ||
| Inkaro kontaktai | tvirti kontaktai | Spragų kontaktai |
 |  |  |
| Inkariniai kontaktai fiziškai sujungia ląsteles viena su kita, užtikrina audinių, ypač epitelio ir raumenų, vientisumą ir stiprumą. Formuojantis tokio tipo kontaktams, gretimų ląstelių citoskeleto elementai tarsi susijungia į vieną struktūrą: specialių inkaro baltymų pagalba jie prisitvirtina prie intraląstelinės kadherino baltymų dalies, einančios per plazmos membraną. , o tarpląstelinėje erdvėje prisitvirtina prie gretimų ląstelių kadherinų. Yra du pagrindiniai inkarinių kontaktų tipai: lipnūs, jungiantys gretimų ląstelių mikrofilamentus; ir desmosomos, kurių formavime dalyvauja tarpinės gijos. | Tvirti (izoliaciniai) kontaktai užtikrina maksimalų gretimų ląstelių membranų konvergenciją, tarp kurių yra 2-3 nm tarpas. Šio tipo kontaktai dažniausiai atsiranda epitelyje. Tvirtos jungtys sudaro ištisinius diržus aplink kiekvieną ląstelę, tvirtai surišdamos jas ir neleisdamos tarp jų tekėti intersticiniam skysčiui. Tokie kontaktai būtini, ypač siekiant užtikrinti odos hidroizoliaciją. Formuojant artimus kontaktus dalyvauja baltymai okliudinai, klaudinai ir kt. | Tarpiniai (komunikaciniai) kontaktai – tai nedideli ploteliai, kuriuose gretimų ląstelių plazminės membranos yra arti viena kitos 2-4 nm atstumu ir yra persmelktos baltymų kompleksų – konneksonų. Kiekvieną jungtį sudaro šeši transmembraniniai konneksino baltymai, kurie supa mažas 1,5 nm skersmens hidrofilines poras. Šiais kanalais jonai ir kitos mažos hidrofilinės molekulės gali pereiti iš vienos ląstelės į kitą. Taigi vyksta ryšys tarp kaimyninių ląstelių. Tarpų jungtys būdingos daugumai gyvūnų kūno audinių: ypač epitelio, jungiamojo, širdies raumens, nervinio (kur susidaro elektrinės sinapsės) ir kt. |
ląstelių ciklas
Pagrindinis straipsnis:ląstelių ciklas
ląstelių dalijimasis
Svogūnų ląstelės skirtingose ląstelių ciklo fazėse
Pelės ląstelių mitozė telofazės stadijoje: verpstės (mikrotubulės) nuspalvintos oranžine spalva, aktino gijos – žaliai, chromatinas – mėlynai
Padalinys vėžio ląstelės(optinis mikroskopas, sulėtintas filmavimas)
Pagrindinis straipsnis:ląstelių dalijimasis
Papildoma informacija: Amitozė, mitozė ir mejozė
Taip pat žiūrėkite: Prokariotų ląstelių dalijimasis
Padalinys eukariotinės ląstelės]
Amitozė - tiesioginis padalijimas ląstelės, somatinėse eukariotinėse ląstelėse atsiranda rečiau nei mitozė. Dažniausiai amitozė stebima ląstelėse, kurių mitozinis aktyvumas yra sumažėjęs: tai sensta arba patologiškai pakitusios ląstelės, dažnai pasmerktos mirti (žinduolių embrioninių membranų ląstelės, navikinės ląstelės ir kt.). Amitozės metu morfologiškai išsaugoma tarpfazinė branduolio būsena, aiškiai matomas branduolys ir branduolio membrana. DNR replikacijos nėra. Chromatino spiralizacija nevyksta, chromosomos neaptinkamos. Ląstelė išlaiko jai būdingą funkcinį aktyvumą, kuris beveik visiškai išnyksta mitozės metu. Toks, pavyzdžiui, yra daugelio blakstienų makrobranduolių dalijimasis, kai, nesusidarant verpstei, atsiskiria trumpi chromosomų fragmentai. Amitozės metu dalijasi tik branduolys ir nesusidaro dalijimosi verpstė, todėl paveldima medžiaga pasiskirsto atsitiktinai. Dėl citokinezės nebuvimo susidaro dvibranduolinės ląstelės, kurios vėliau negali patekti į normalią. mitozinis ciklas. Kartojant amitozės gali susidaryti daugiabranduolinės ląstelės.
Mitozė(iš graikų μιτος - gija) - netiesioginis ląstelių dalijimasis, labiausiai paplitęs eukariotinių ląstelių dauginimosi būdas, vienas iš pagrindinių ontogenezės procesų. Mitozinis dalijimasis užtikrina daugialąsčių eukariotų augimą didinant audinių ląstelių populiaciją. biologinė reikšmė mitozė susideda iš griežtai identiško chromosomų pasiskirstymo tarp dukterinių branduolių, o tai užtikrina genetiškai identiškų dukterinių ląstelių susidarymą ir išsaugo tęstinumą daugelyje ląstelių kartų. Apvaisinto kiaušinėlio skilimas ir daugumos gyvūnų audinių augimas taip pat vyksta dėl mitozinio dalijimosi. Pagal morfologines savybes mitozė paprastai skirstoma į:
profazė,
Prometafazė
Metafazė
anafazė,
telofazė.
Vidutinė mitozės trukmė yra 1-2 valandos. Gyvūnų ląstelėse mitozė, kaip taisyklė, trunka 30–60 minučių, o augalų ląstelėse – 2–3 valandas. Žmogaus ląstelės per 70 metų iš viso patiria apie 10 14 ląstelių dalijimosi.
Mejozė(iš graikų meiosis – redukcija) arba redukcijos skyrius ląstelės – eukariotinės ląstelės branduolio dalijimasis, chromosomų skaičiui sumažėjus per pusę. Jis vyksta dviem etapais (redukcijos ir lygties mejozės stadijos). Mejozės nereikėtų painioti su gametogeneze – specializuotų lytinių ląstelių arba gametų susidarymu iš nediferencijuotų kamieninių ląstelių. Chromosomų skaičiaus sumažėjimas dėl mejozės gyvenimo ciklas veda prie perėjimo iš diploidinės į haploidinę fazę. Ploidiškumas (perėjimas iš haploidinės fazės į diploidinę fazę) atsistato dėl seksualinio proceso. Dėl to, kad pirmosios, redukcijos stadijos, fazėje vyksta homologinių chromosomų porinis susiliejimas (konjugacija), teisinga mejozės eiga įmanoma tik diploidinės ląstelės ar net poliploiduose (tetra-, heksaploidinėse ir kt. ląstelėse). Mejozė gali pasireikšti ir nelyginiuose poliploiduose (tri-, pentaploidinėse ir kt. ląstelėse), tačiau jose dėl nesugebėjimo užtikrinti porinį chromosomų susiliejimą I fazėje, atsiranda chromosomų divergencija su sutrikimais, keliančiais grėsmę ląstelės gyvybingumui arba iš jo išsivystęs daugialąstelis haploidinis organizmas. Tas pats mechanizmas yra tarprūšinių hibridų sterilumo pagrindas. Tam tikrus chromosomų konjugacijos apribojimus taip pat nustato chromosomų mutacijos (didelio masto delecijos, dubliacijos, inversijos ar translokacijos).
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 formuoja audinius, įvairūs audiniai – organus, o organai sąveikaudami ir veikdami 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. Vienaląsčių organizmų ląstelės 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, raumeninis, nervinis, 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) eritrocitai – dujų transportavimas
4) osteocitas – fagocitozė
A4. Ląstelių energija gaminama
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
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 val. 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 plastinė apykaita, jų ryšys. Fermentai, jų cheminė prigimtis, vaidmuo metabolizme. Energijos apykaitos etapai. Fermentacija ir kvėpavimas. Fotosintezė, jos reikšmė, kosminis vaidmuo. Fotosintezės fazės. Šviesios ir tamsios fotosintezės reakcijos, jų santykis. Chemosintezė. Chemosintetinių bakterijų vaidmuo Žemėje
Egzamino darbe patikrinti 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, šviesi fotosintezės fazė, tamsi fazė fotosintezė, vandens fotolizė, fotosintezė, energijos apykaita.
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 susintetinti fermentai, naudojant energijos apykaitos produktus ir energiją.
Atskiriems organizmuose vykstantiems procesams vartojami šie terminai:
Anabolizmas (asimiliacija) - sudėtingesnių monomerų sintezė iš paprastesnių, absorbuojant ir kaupiant energiją cheminių ryšių pavidalu 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, panaudodami saulės šviesos energiją, sintetina organinius junginius. Jų anglies šaltinis yra anglies dioksidas. Daugelis autotrofinių prokariotų energiją gauna chemosintezės – neorganinių junginių oksidacijos – procese. Jiems sieros, azoto, anglies junginiai gali būti energijos šaltinis. Heterotrofai naudoja organinės anglies šaltinius, t.y. minta 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 virsmą.
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 baltymas denatūruojamas. Aplinka, kurioje fermentai gali veikti, kiekvienoje grupėje skiriasi. Yra fermentų, kurie yra aktyvūs rūgščioje arba silpnai rūgštinėje aplinkoje arba šarminėje ar silpnai šarminėje aplinkoje. Fermentai yra aktyvūs rūgščioje aplinkoje skrandžio sulčiųžinduoliuose. Silpnai šarminėje aplinkoje veikia žarnyno sulčių fermentai. Kasos virškinimo fermentas yra 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. Organinių junginių skaidymo procesai aerobiniuose organizmuose vyksta trimis etapais, kurių kiekvieną lydi
daugialąsčiuose organizmuose jį vykdo virškinimo fermentai. Vienaląsčiuose organizmuose jie yra lizosomų fermentai. Pirmasis žingsnis yra baltymų skaidymas.
aminorūgštims, riebalams gliceroliui ir riebalų rūgštims, polisacharidams monosacharidams,
nukleino rūgštys paverčia nukleotidais.Šis procesas vadinamas virškinimu.
Antrasis etapas yra anoksinis (glikolizė). Jo biologinė prasmė 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 išsklaido šilumos pavidalu.
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 naudoja deguonį savo kvėpavimui. Štai kodėl gyvūnų, įskaitant žmonių, raumenyse sunkių krovinių ir trūkstant deguonies susidaro pieno rūgštis (C3H6O3), kuri kaupiasi laktato pavidalu. Yra raumenų skausmas. Neapmokytiems žmonėms tai įvyksta greičiau nei treniruotiems žmonėms.
Trečias etapas – deguonis, susidedantis iš dviejų nuoseklių procesų – Krebso ciklo, pavadinto vardu Nobelio premijos laureatas Hansas Krebsas ir oksidacinis fosforilinimas. Jo prasmė slypi tame, kad kvėpuojant deguonimi 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 atmosferoje susikaupus pakankamam kiekiui molekulinio deguonies ir atsiradus aerobiniams organizmams.
Vyksta oksidacinis fosforilinimas arba ląstelių kvėpavimas
vidinės mitochondrijų membranos, kuriose yra įterptos elektronų nešiklio molekulės. Šiame etape išsiskiria didžioji dalis medžiagų apykaitos energijos. 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. Ant paruošiamasis etapas formuojasi energijos apykaita:
1) 2 ATP ir gliukozės molekulės
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 šios:
1) baltymai 3) lipidai
2) nukleorūgštys 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, kurie vyksta 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
2. Suderinkite procesus, vykstančius energijos mainų metu, su etapais, kuriuose jie vyksta
VŽ. Nustatykite žalios bulvės gabalėlio virsmų seką 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 fotosintezės būdu sukuria organines medžiagas. Tyrimai fotosintezės srityje prasidėjo 1630 m., Olando van Helmonto eksperimentais. Jis įrodė, kad augalai organinių medžiagų negauna iš dirvožemio, o patys jas sukuria. Josephas Priestley 1771 metais įrodė, kad augalai orą „pataisė“. 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.
Chloroplastai ir citofoldai plazmos membrana Prokariotuose yra žalias pigmentas, vadinamas chlorofilu. Chlorofilo molekulė gali sujaudinti saulės spindulių ir paaukoti savo elektronus bei perkelti juos į aukštesnius energijos lygius. Šis procesas gali būti lyginamas su kamuoliu išmetimu. Kai rutulys 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. Tęsiant 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 šviesa
ir tamsiosios fazės.
1. Prisiminkite daugiabranduolių ląstelių pavyzdžius.
Atsakymas. Daugiabranduolė ląstelė Ląstelių tipas, turintis daug branduolių. Branduoliai susidaro, kai ląstelėje pakartotinai dalijasi tik branduolys, o ląstelė kaip visuma ir jos membrana išlieka nepakitusios. Tokios ląstelės susideda, pavyzdžiui, iš ruožuotų raumenų skaidulų; jie sudaro audinį, žinomą kaip sincitas (lizdas). Daugiabranduolės ląstelės taip pat randamos kai kuriuose dumbliuose ir grybuose.
2. Kokios formos gali būti bakterijos?
Atsakymas. Pagal morfologijos ypatumus išskiriamos šios bakterijų grupės: kokos (daugiau ar mažiau sferinės), bacilos (stiebelės ar cilindrai suapvalintais galais), spirilės (standžios spiralės) ir spirochetos (plonos ir lanksčios į plauką panašios formos). Kai kurie autoriai yra linkę sujungti paskutines dvi grupes į vieną – spirilę.
Klausimai po §18
1. Kokia yra bakterijų DNR forma?
Atsakymas. Vienintelė prokariotinėse ląstelėse randama žiedinė DNR molekulė, sutartinai vadinama bakterine chromosoma, yra ląstelės centre, tačiau ši DNR molekulė nėra apsupta membranos ir yra tiesiai citoplazmoje tvirtai susuktų spiralių pavidalu.
2. Ar gali bakterijos daugintis lytiškai?
Atsakymas. Prokariotų lytinis dauginimasis pastebimas daug rečiau nei nelytinis, tačiau tai labai svarbu, nes mainų metu genetinė informacija bakterijos viena kitai perduoda atsparumą neigiamam poveikiui (pavyzdžiui, vaistams). Lytinio proceso metu bakterijos gali apsikeisti tiek bakterijų chromosomos dalimis, tiek specialiomis mažomis apskritomis dvigrandėmis DNR molekulėmis – plazmidėmis. Keitimasis gali vykti per citoplazminį tiltelį tarp dviejų bakterijų arba naudojant virusus, kurie pasisavina vienos bakterijos DNR dalis ir perneša jas kitoms. bakterijų ląstelės kuriais jie užkrečia.
3. Kada bakterijos formuoja sporas ir kokia jų funkcija?
Atsakymas. Į ne palankiomis sąlygomis(šaltis, karštis, sausra ir kt.) daugelis bakterijų sugeba formuoti sporas. Sporuliacijos metu aplink bakterijų chromosomą susidaro specialus tankus apvalkalas, o likęs ląstelės turinys miršta. Spora gali išlikti ramybės būsenoje dešimtmečius, o esant palankioms sąlygoms, iš jos vėl išdygsta aktyvi bakterija. Neseniai vokiečių mokslininkai pranešė, kad jiems pavyko „atgaivinti“ bakterijų sporas, kurios susiformavo prieš 180 milijonų metų, kai išdžiūvo senovės jūros!
4. Kas yra mezosomos ir kokias funkcijas jos atlieka?
Atsakymas. Prokariotų ląstelių membrana į ląstelę sudaro daugybę išsikišimų – mezosomų. Juose yra fermentų, kurie užtikrina metabolines reakcijas prokariotinėje ląstelėje.
Apsvarstykite 3 lentelę. Pabrėžkite pagrindinius prokariotinių ir eukariotinių ląstelių skirtumus.
Atsakymas. Eukariotai yra gyvų organizmų karalystė. Išvertus iš graikų kalbos, „eukariotas“ reiškia „turintis branduolį“. Atitinkamai, šių organizmų sudėtyje yra branduolys, kuriame užkoduota visa genetinė informacija. Tai apima grybus, augalus ir gyvūnus.
Prokariotai yra gyvi organizmai, kurių ląstelėse nėra branduolio. būdingi atstovai prokariotai yra bakterijos ir cianobakterijos.
Eukariotai ir prokariotai labai skiriasi vienas nuo kito. Taigi vidutinis eukariotinės ląstelės skersmuo siekia iki 40 mikronų ir daugiau, o prokariotinės – 0,3-5,0 mikronų mm.
Prokariotai turi žiedinę DNR, kuri yra nukleoide. Ši ląstelės sritis yra atskirta nuo likusios citoplazmos membrana. DNR neturi nieko bendra su RNR ir baltymais, nėra chromosomų.
Eukariotinių ląstelių DNR yra linijinė, išsidėsčiusi branduolyje, kuriame yra chromosomos.
Prokariotai daugiausia dauginasi per paprastą padalijimą, o eukariotai dalijasi pagal mitozę, mejozę arba jų derinį.
Eukariotinės ląstelės turi organelius, kuriems būdingas jų pačių genetinis aparatas: mitochondrijos ir plastidai. Jie yra apsupti membrana ir turi galimybę daugintis dalijantis.
Prokariotinėse ląstelėse taip pat randama organelių, tačiau jų skaičius mažesnis ir neapribotas membrana.
Eukariotų žvyneliai turi gana sudėtingą struktūrą. Kai kurie prokariotai taip pat turi žvynelius, jie yra įvairūs ir paprastos struktūros.
Seniausi organizmai Žemėje, kurie neturi ląstelės branduolys, kurie atsirado maždaug prieš keturis milijardus metų, vadinami prokariotai, tai yra ikibranduolinis. Šiuo metu taip pat paplitę, gyvena vandenyje, dirvožemyje, ore, gyvūnų ir augalų gaubtuose, taip pat jų viduje. Prokariotai yra įvaldę ekstremalias buveines (2 pav.): karštąsias versmes (išgyvena ir gyvena 70 0 ir aukštesnėje temperatūroje), jūras ir druskingus ežerus (halobakterijos gyvena apie 30 proc. druskingumo).
Ryžiai. 2. Prokariotų buveinės ()
Bakterijų forma itin įvairi: rutuliška, lazdelės formos ir lenkta (3 pav.).
Ryžiai. 3. Bakterijų formos ()
Daugumos prokariotų ląstelių dydžiai yra nuo 0,2 iki 10 mikrometrų, taip pat yra nykštukų (nanobakterijų ir mikoplazmų), kurių dydis yra nuo 0,05 iki 0,1 mikrometro. Be to, yra milžinų (makromonų), kurių dydis iki 10 mikrometrų. Vidutinis dydis bakterijų ląstelės – apie 1 mikrometras. Prokariotai yra mažesni už eukariotus.
Palyginti su eukariotu, prokariotinė ląstelė atrodo daug paprastesnė (4 pav.).
Ryžiai. 4. Prokariotų ir eukariotų ląstelė ()
Prokariotai neturi branduolio, vienintelė prokariotinėse ląstelėse randama žiedinė DNR molekulė, sąlyginai vadinama bakterijų chromosoma, yra ląstelės centre, tačiau ši DNR molekulė neturi apvalkalo ir yra tiesiai citoplazmoje.
Apsvarstykite prokariotinės ląstelės sandarą (5 pav.).
Ryžiai. 5. Prokariotinės ląstelės struktūra ()
Išorėje prokariotinės ląstelės, kaip ir eukariotinės ląstelės, yra padengtos plazmine membrana. Šių dviejų organizmų grupių membranų struktūra yra vienoda. Prokariotų ląstelių membrana į ląstelę sudaro daugybę išsikišimų – mezosomų. Juose yra fermentų, kurie užtikrina metabolines reakcijas prokariotinėje ląstelėje. Ant plazminės membranos viršaus prokariotinės ląstelės yra padengtos apvalkalu, susidedančiu iš angliavandenių, primenančiu ląstelių sienelės augalų ląstelės. Tačiau šią sienelę formuoja ne skaidulos, kaip augaluose, o kiti polisacharidai – pektinas ir mureinas. Prokariotinių ląstelių citoplazmoje nėra membraninių organelių: mitochondrijų, plastidžių, ER, Golgi komplekso, lizosomų. Jų funkcijas atlieka klostės ir invaginacijos išorinė membrana- mezosomos. Prokariotų citoplazmoje atsitiktinai išsidėsčiusios nedidelės ribosomos. Prokariotinėse ląstelėse taip pat nėra citoskeleto, tačiau kartais randama žvynelių, kurios prisideda prie bakterijų judėjimo. Bakterijos ląstelės paviršiuje yra pili - baltymų gijos, kurių pagalba bakterijos prisitvirtina prie substrato ar paviršiaus. Sekso pilis padeda keistis genetine medžiaga tarp skirtingų bakterijų.
Fotosintetinės bakterijos – cianobakterijos, savo ląstelėse turi fotosintetinių membranų arba tilakoidų, kuriuose yra fotosintezės procese dalyvaujančių pigmentų (6 pav.), pvz., chlorofilo.
Ryžiai. 6. Melsvai mėlynos bakterijos ()
Tilakoiduose yra pigmentų, kurie yra pagalbiniai fotosintezės procese – fikobilinai: alofikocianinas, fikoeritrinas ir fikocianinas. Fikobilinai sudaro stiprius junginius su baltymais (fikobilino baltymais). Ryšį tarp fikobilinų ir baltymų sunaikina tik rūgštis.
Prokariotų ląstelėse taip pat nusėda atsarginės maistinės medžiagos, nusėdimas arba rezervas susidaro dėl maistinių medžiagų pertekliaus, o suvartojimas atsiranda, kai trūksta maistinių medžiagų. Rezervinės maistinės medžiagos yra polisacharidai (krakmolas, glikogenas, granuliozė), lipidai (granulės arba riebalų lašai), polifosfatai (fosforo ir energijos šaltinis).
Dauguma eukariotų yra aerobai, tai yra, energijos apykaitai jie naudoja atmosferos deguonį. Priešingai, daugelis prokariotų yra anaerobai, o deguonis jiems kenkia. Kai kurios bakterijos, vadinamos azotą fiksuojančiomis bakterijomis, sugeba absorbuoti azotą iš oro, ko eukariotai negali padaryti. Tose prokariotų rūšyse, kurios energiją gauna fotosintezės būdu, yra specialios rūšies chlorofilas, kuris gali būti mezosomose.
AT nepalankiomis sąlygomis(šaltis, karštis, sausra) daugelis bakterijų sudaro sporas. Sporuliacijos metu aplink bakterijų chromosomą susidaro specialus tankus apvalkalas, o likęs ląstelės turinys miršta. Spora gali išgulėti dešimtmečius, o esant palankioms sąlygoms, iš jos vėl išdygs aktyvi bakterija (7 pav.).
Ryžiai. 7. Sporų susidarymo bakterijose schema ()
Dažniausiai prokariotai dauginasi nelytiškai: DNR padvigubėja, tada ląstelė skersinėje plokštumoje dalijasi pusiau (8 pav.). Esant palankioms sąlygoms, bakterijos sugeba dalytis kas 20 minučių; o palikuonys iš vienos ląstelės per tris dienas teoriškai turėtų 7500 tonų! Laimei, tokios sąlygos iš esmės negali egzistuoti.
Ryžiai. 8. Prokariotų dauginimasis ()
Lytinis dauginimasis prokariotuose yra daug rečiau nei nelytinis dauginimasis, tačiau tai labai svarbu, nes keisdamosi genetine informacija bakterijos viena kitai perduoda atsparumą neigiamam poveikiui (pavyzdžiui, vaistams). Lytinio proceso metu bakterijos gali apsikeisti tiek bakterijų chromosomos dalimis, tiek specialiomis mažomis apskritomis dvigrandėmis DNR molekulėmis – plazmidėmis. Keitimasis gali vykti per citoplazminį tiltelį tarp dviejų bakterijų arba per virusus, kurie paima vienos bakterijos DNR dalis ir perkelia jas į kitas bakterijų ląsteles, kurias užkrečia.
Mes peržiūrėjome prokariotinė ląstelė, kuri organizuota gana paprastai, lyginant su eukariotine ląstele, kurios pagrindinis skirtumas – formalizuoto branduolio nebuvimas, žiedinė DNR molekulė laisvai išsidėsčiusi citoplazmoje ir nėra apsupta branduolio apvalkalo. Prokariotinėje ląstelėje nėra membraninių organelių, būdingų eukariotų ląstelėms.
Bibliografija
- Belyajevas D.K. Bendroji biologija. Pagrindinis lygis. - 11 leidimas, stereotipinis. - M.: Švietimas, 2012 m.
- Pasechnik V.V., Kamensky A.A., Kriksunov E.A. Bendroji biologija, 10-11 kl. - M.: Bustard, 2005 m.
- Agafonova I.B., Zakharova E.T., Sivoglazovas V.I. Biologijos 10-11 kl. Bendroji biologija. Pagrindinis lygis. - 6 leidimas, pridėti. - Bustard, 2010 m.
- Biobib.ru ().
- cat.convdocs.org().
- Bio-faq.ru ().
Namų darbai
- Koks yra pagrindinis skirtumas tarp prokariotinių ir eukariotinių ląstelių?
- Kas yra bakterinė chromosoma?
- Kaip tai vyksta lytinis dauginimasis prokariotai?