клетъчни органели. Устройство и функции. Еукариотни клетки Първи еукариотни клетки

Клетките, които образуват тъканите на животните и растенията, се различават значително по форма, размер и вътрешна структура. Но всички те показват сходство в основните характеристики на процесите на жизнената дейност, метаболизма, в раздразнителността, растежа, развитието и способността за промяна.

Клетките от всички видове съдържат два основни компонента, които са тясно свързани помежду си - цитоплазма и ядро. Ядрото е отделено от цитоплазмата с пореста мембрана и съдържа ядрен сок, хроматин и ядро. Полутечната цитоплазма изпълва цялата клетка и е проникната от множество тубули. Отвън е покрит с цитоплазмена мембрана. Специализирало се е структури на органели,постоянно присъстващи в клетката и временни образувания - включвания.Мембранни органели : външна цитоплазмена мембрана (OCM), ендоплазмен ретикулум (ER), апарат на Голджи, лизозоми, митохондрии и пластиди. Основата на структурата на всички мембранни органели е биологичната мембрана. Всички мембрани имат принципно единен структурен план и се състоят от двоен слой фосфолипиди, в който протеиновите молекули са потопени от различни страни и на различна дълбочина. Мембраните на органелите се различават една от друга само по наборите от протеини, включени в тях.

Схема на структурата на еукариотна клетка.А - клетка от животински произход; Б - растителна клетка: 1 - ядро ​​с хроматин и ядро, 2 - цитоплазмена мембрана, 3 - клетъчна стена, 4 - пори в клетъчната стена, през които комуникира цитоплазмата на съседните клетки, 5 - грапав ендоплазмен ретикулум, б - гладък ендоплазмен ретикулум , 7 - пиноцитна вакуола, 8 - апарат на Голджи (комплекс), 9 - лизозома, 10 - мастни включвания в каналите на гладкия ендоплазмен ретикулум, 11 - клетъчен център, 12 - митохондрия, 13 - свободни рибозоми и полирибозоми, 14 - вакуола , 15 - хлоропласт

цитоплазмена мембрана.Във всички растителни клетки, многоклетъчни животни, протозои и бактерии клетъчната мембрана е трислойна: външният и вътрешният слой се състоят от протеинови молекули, средният слой се състои от липидни молекули. Той ограничава цитоплазмата от външната среда, обгражда всички органели на клетката и е универсална биологична структура. В някои клетки външната обвивка се образува от няколко мембрани, които са плътно прилепнали една към друга. В такива случаи клетъчната мембрана става плътна и еластична и ви позволява да запазите формата на клетката, както например в еуглената и ресничките на обувките. Повечето растителни клетки, освен мембрана, имат и дебела целулозна мембрана отвън - клетъчна стена. Той се вижда ясно в конвенционален светлинен микроскоп и изпълнява поддържаща функция поради твърд външен слой, който придава на клетките ясна форма.

На повърхността на клетката мембраната образува удължени израстъци - микровили, гънки, издатини и издатини, което значително увеличава смукателната или екскреторната повърхност. С помощта на мембранни израстъци клетките са свързани помежду си в тъканите и органите на многоклетъчните организми; различни ензими, участващи в метаболизма, са разположени на гънките на мембраните. Отделяйки клетката от околната среда, мембраната регулира посоката на дифузия на веществата и едновременно с това извършва активното им пренасяне в клетката (натрупване) или навън (освобождаване). Поради тези свойства на мембраната, концентрацията на калиеви, калциеви, магнезиеви, фосфорни йони в цитоплазмата е по-висока, а концентрацията на натрий и хлор е по-ниска, отколкото в околната среда. През порите на външната мембрана от външната среда в клетката проникват йони, вода и малки молекули на други вещества. Проникването в клетката на относително големи твърди частици се осъществява от фагоцитоза(от гръцки "fago" - поглъщам, "drink" - клетка). В този случай външната мембрана в точката на контакт с частицата се огъва вътре в клетката, влачейки частицата дълбоко в цитоплазмата, където се подлага на ензимно разцепване. По подобен начин в клетката влизат капки течни вещества; тяхното усвояване се нарича пиноцитоза(от гръцки "пино" - пия, "цитос" - клетка). Външната клетъчна мембрана изпълнява и други важни биологични функции.

Цитоплазма 85% се състои от вода, 10% от протеини, останалото е липиди, въглехидрати, нуклеинови киселини и минерални съединения; всички тези вещества образуват колоиден разтвор, подобен по консистенция на глицерина. Колоидното вещество на клетката, в зависимост от нейното физиологично състояние и естеството на влиянието на външната среда, има свойствата както на течно, така и на еластично, по-плътно тяло. Цитоплазмата е пронизана с различни по форма и големина канали, които се наричат ендоплазмения ретикулум.Техните стени са мембрани, които са в тясна връзка с всички органели на клетката и заедно с тях образуват единна функционална и структурна система за обмен на вещества и енергия и движение на веществата вътре в клетката.

В стените на тубулите се намират най-малките зърна-гранули, т.нар рибозоми.Такава мрежа от тубули се нарича гранулирана. Рибозомите могат да бъдат разположени на повърхността на тубулите отделно или да образуват комплекси от пет до седем или повече рибозоми, т.нар. полизоми.Други тубули не съдържат гранули, те образуват гладък ендоплазмен ретикулум. По стените са разположени ензими, участващи в синтеза на мазнини и въглехидрати.

Вътрешната кухина на тубулите е пълна с отпадъчни продукти на клетката. Вътреклетъчните тубули, образувайки сложна разклонена система, регулират движението и концентрацията на веществата, разделят различни молекули на органични вещества и техните етапи на синтез. На вътрешната и външната повърхност на мембраните, богати на ензими, се синтезират протеини, мазнини и въглехидрати, които или се използват в метаболизма, или се натрупват в цитоплазмата като включвания, или се екскретират.

Рибозоминамира се във всички видове клетки - от бактерии до клетки на многоклетъчни организми. Това са кръгли тела, състоящи се от рибонуклеинова киселина (РНК) и протеини в почти равни пропорции. Съставът им със сигурност включва магнезий, чието присъствие поддържа структурата на рибозомите. Рибозомите могат да бъдат свързани с мембраните на ендоплазмения ретикулум, с външната клетъчна мембрана или да лежат свободно в цитоплазмата. Те осъществяват протеиновия синтез. Рибозомите, освен в цитоплазмата, се намират в ядрото на клетката. Те се произвеждат в ядрото и след това навлизат в цитоплазмата.

Комплекс Голджив растителните клетки изглежда като отделни тела, заобиколени от мембрани. В животинските клетки този органоид е представен от цистерни, тубули и везикули. Мембранните тръби на комплекса Голджи от тубулите на ендоплазмения ретикулум получават продуктите на секрецията на клетката, където те се пренареждат химически, уплътняват и след това преминават в цитоплазмата и се използват от самата клетка или се отстраняват от нея. В резервоарите на комплекса Голджи полизахаридите се синтезират и комбинират с протеини, което води до образуването на гликопротеини.

Митохондриите- малки пръчковидни тела, ограничени от две мембрани. От вътрешната мембрана на митохондриите се простират многобройни гънки - кристи, по стените им са разположени различни ензими, с помощта на които се осъществява синтеза на високоенергийно вещество - аденозинтрифосфорна киселина (АТФ). В зависимост от активността на клетката и външните въздействия, митохондриите могат да се движат, да променят размера и формата си. Рибозоми, фосфолипиди, РНК и ДНК се намират в митохондриите. Наличието на ДНК в митохондриите е свързано със способността на тези органели да се възпроизвеждат чрез образуване на свиване или пъпкуване по време на клетъчното делене, както и със синтеза на някои митохондриални протеини.

Лизозоми- малки овални образувания, ограничени от мембраната и разпръснати из цялата цитоплазма. Намира се във всички клетки на животни и растения. Те възникват в разширенията на ендоплазмения ретикулум и в комплекса на Голджи, пълнят се с хидролитични ензими и след това се отделят и навлизат в цитоплазмата. При нормални условия лизозомите усвояват частици, които влизат в клетката чрез фагоцитоза и органели на умиращи клетки.Лизозомните продукти се екскретират през мембраната на лизозомата в цитоплазмата, където се включват в нови молекули.Когато мембраната на лизозомата се разкъса, ензимите навлизат в цитоплазмата и смила съдържанието му, причинявайки клетъчна смърт.

пластидинамира се само в растителните клетки и се намира в повечето зелени растения. В пластидите се синтезират и натрупват органични вещества. Има три вида пластиди: хлоропласти, хромопласти и левкопласти.

хлоропласти -зелени пластиди, съдържащи зеления пигмент хлорофил. Те се намират в листата, младите стъбла, неузрелите плодове. Хлоропластите са заобиколени от двойна мембрана. При висшите растения вътрешната част на хлоропластите е изпълнена с полутечно вещество, в което плочите са положени успоредно една на друга. Сдвоените мембрани на плочите, сливайки се, образуват купчини, съдържащи хлорофил (фиг. 6). Във всяка купчина хлоропласти на висши растения се редуват слоеве от протеинови молекули и липидни молекули, а между тях са разположени хлорофилни молекули. Тази слоеста структура осигурява максимално свободни повърхности и улеснява улавянето и преноса на енергия по време на фотосинтезата.

Хромопласти -пластиди, които съдържат растителни пигменти (червени или кафяви, жълти, оранжеви). Те са концентрирани в цитоплазмата на клетките на цветята, стъблата, плодовете, листата на растенията и им придават подходящия цвят. Хромопластите се образуват от левкопласти или хлоропласти в резултат на натрупване на пигменти. каротеноиди.

Левкопласти - безцветнипластиди, разположени в небоядисаните части на растенията: в стъбла, корени, луковици и др. Нишестените зърна се натрупват в левкопластите на някои клетки, маслата и протеините се натрупват в левкопластите на други клетки.

Всички пластиди възникват от техните предшественици - пропластиди. Те разкриха ДНК, която контролира възпроизвеждането на тези органели.

клетъчен център,или центрозома, играе важна роля в клетъчното делене и се състои от две центриоли . Намира се във всички клетки на животни и растения, с изключение на цъфтящи, нисши гъби и някои протозои. Центриолите в делящите се клетки участват в образуването на делителното вретено и са разположени на неговите полюси. В делящата се клетка първо се дели клетъчният център, като в същото време се образува ахроматиново вретено, което ориентира хромозомите, когато се разминават към полюсите. Една центриола напуска всяка дъщерна клетка.

Много растителни и животински клетки имат органели със специално предназначение: реснички,изпълняващи функцията на движение (ресничести, клетки на дихателните пътища), камшичета(най-простите едноклетъчни, мъжки зародишни клетки при животни и растения и др.). Включвания -временни елементи, които възникват в клетката на определен етап от нейния живот в резултат на синтетична функция. Те или се използват, или се изваждат от клетката. Включенията също са резервни хранителни вещества: в растителните клетки - нишесте, мастни капки, блокове, етерични масла, много органични киселини, соли на органични и неорганични киселини; в животинските клетки - гликоген (в чернодробните клетки и мускулите), мастни капки (в подкожната тъкан); Някои включвания се натрупват в клетките като отпадъци - под формата на кристали, пигменти и др.

вакуоли -това са кухини, ограничени от мембрана; са добре експресирани в растителни клетки и присъстват в протозои. Възникват в различни части на разширенията на ендоплазмения ретикулум. И постепенно се отделя от него. Вакуолите поддържат тургорно налягане, те съдържат клетъчен или вакуолен сок, чиито молекули определят неговата осмотична концентрация. Смята се, че първоначалните продукти на синтеза - разтворими въглехидрати, протеини, пектини и др. - се натрупват в цистерните на ендоплазмения ретикулум. Тези натрупвания представляват началото на бъдещи вакуоли.

цитоскелет . Една от отличителните черти на еукариотната клетка е развитието в нейната цитоплазма на скелетни образувания под формата на микротубули и снопове от протеинови влакна. Елементите на цитоскелета са тясно свързани с външната цитоплазмена мембрана и ядрената мембрана, образувайки сложни преплитания в цитоплазмата. Опорните елементи на цитоплазмата определят формата на клетката, осигуряват движението на вътреклетъчните структури и движението на цялата клетка.

Ядроклетката играе основна роля в нейния живот, с отстраняването й клетката престава да функционира и умира. Повечето животински клетки имат едно ядро, но има и многоядрени клетки (човешки черен дроб и мускули, гъби, реснички, зелени водорасли). Еритроцитите на бозайниците се развиват от прогениторни клетки, съдържащи ядро, но зрелите еритроцити го губят и не живеят дълго.

Ядрото е заобиколено от двойна мембрана, проникната от пори, през които е тясно свързана с каналите на ендоплазмения ретикулум и цитоплазмата. Вътре в ядрото е хроматин- спирализирани участъци от хромозоми. По време на клетъчното делене те се превръщат в пръчковидни структури, които се виждат ясно под светлинен микроскоп. Хромозомите са сложен набор от протеини и ДНК, наречени нуклеопротеин.

Функциите на ядрото се състоят в регулирането на всички жизнени функции на клетката, които тя осъществява с помощта на ДНК и РНК-материални носители на наследствена информация. При подготовката за клетъчно делене ДНК се удвоява, по време на митозата хромозомите се отделят и се прехвърлят към дъщерните клетки, осигурявайки непрекъснатост на наследствената информация във всеки тип организъм.

Кариоплазма - течната фаза на ядрото, в която отпадъчните продукти на ядрените структури са в разтворена форма

ядро- изолирана, най-плътна част от ядрото. Ядрото се състои от сложни протеини и РНК, свободни или свързани фосфати на калий, магнезий, калций, желязо, цинк и рибозоми. Ядрото изчезва преди началото на клетъчното делене и се образува отново в последната фаза на деленето.

Така клетката има фина и много сложна организация. Обширната мрежа от цитоплазмени мембрани и мембранният принцип на структурата на органелите позволяват да се разграничат много химични реакции, протичащи едновременно в клетката. Всяко от вътреклетъчните образувания има своя структура и специфична функция, но само при тяхното взаимодействие е възможен хармоничният живот на клетката.Въз основа на това взаимодействие веществата от околната среда навлизат в клетката, а отпадъчните продукти се извеждат от нея във външните среда - така се осъществява метаболизмът. Съвършенството на структурната организация на клетката може да възникне само в резултат на дълга биологична еволюция, по време на която функциите, изпълнявани от нея, постепенно се усложняват.

Най-простите едноклетъчни форми са едновременно клетка и организъм с всички негови жизнени проявления. При многоклетъчните организми клетките образуват хомогенни групи – тъкани. От своя страна тъканите образуват органи, системи и техните функции се определят от цялостната жизнена дейност на целия организъм.

Еукариотите или ядрените клетки са много по-сложни от прокариотите. Структурата на еукариотната клетка е насочена към осъществяване на вътреклетъчния метаболизъм.

плазмалема

Отвън всяка клетка е заобиколена от тънка, еластична плазмена мембрана, наречена плазмалема. Съставът на плазмалемата включва органични вещества, описани в таблицата.

Ориз. 1. Устройството на плазмалемата.

Над плазмалемата на растителна клетка има клетъчна стена, която включва целулоза. Поддържа формата и ограничава подвижността на клетката. Животинската клетка е покрита с гликокаликс, който се състои от различни органични съединения. Основната функция на допълнителните покрития е защитата.

Чрез плазмалемата веществата се транспортират и сигналите се предават чрез вградени протеини.

Ядро

Еукариотите се различават от прокариотите по наличието на ядро, мембранна структура състоящ се от три компонента:

• две мембрани с пори;
• нуклеоплазма - течност, състояща се от хроматин (съдържа РНК и ДНК), протеин, нуклеинови киселини, вода;
• nucleolus - уплътнена област на нуклеоплазмата.

Ориз. 2. Строежът на ядрото.

Ядрото контролира всички процеси в клетката, а също така извършва:

ТОП 4 статиикоито четат заедно с това

• съхранение и предаване на наследствена информация;
• образуването на рибозоми;
• синтез на нуклеинови киселини.

Цитоплазма

В цитоплазмата на еукариотите има различни органели, които извършват метаболизма поради постоянното движение на цитоплазмата (циклоза). Тяхното описание е представено в таблицата на структурата на еукариотната клетка.

Растителната клетка се характеризира с два специални органела, които липсват при животните:

• вакуола - натрупва органични вещества, вода, поддържа тургор;
• пластиди - в зависимост от вида извършват фотосинтеза (хлоропласти), натрупват вещества (левкопласти), оцветяват цветя и плодове (хромопласти).

В животинските клетки (липсва в растенията) има центрозома (клетъчен център), която събира микротубули, от които впоследствие се образуват вретеното на делене, цитоскелетът, камшичетата и ресничките.

Ориз. 3. Растителни и животински клетки.

Еукариотите се размножават чрез делене - митоза или мейоза. Митозата (непряко делене) е характерна за всички соматични (неполови) клетки и едноклетъчни ядрени организми. Мейозата е процес на образуване на гамети.

Какво научихме?

От урока по биология за 9 клас научихме накратко за устройството и функциите на еукариотната клетка. Еукариотите са сложни структури, състоящи се от клетъчна мембрана, цитоплазма и ядро. В цитоплазмата на еукариотната клетка има различни органели (комплекс на Голджи, ER, лизозоми и др.), Които осъществяват вътреклетъчния метаболизъм. В допълнение, растителните клетки се характеризират с вакуола и пластиди, докато животните имат клетъчен център.

Тематическа викторина

Доклад за оценка

Среден рейтинг: 4.1. Общо получени оценки: 300.

Клетъчна структура

клетъчна структура

прокариотна клетка

прокариоти(от лат. професионалист

Структурата на хромозомите

Диаграма на структурата на хромозомата в късната профаза - метафаза на митозата. 1-хроматид; 2-центромер; 3-късо рамо; 4-дълго рамо.

Хромозоми(старогръцки χρῶμα - цвят и σῶμα - тяло) - нуклеопротеинови структури в ядрото на еукариотна клетка (клетка, съдържаща ядро), които стават лесно видими в определени фази на клетъчния цикъл (по време на митоза или мейоза). Хромозомите са висока степен на кондензация на хроматин, постоянно присъстващ в клетъчното ядро. Първоначално терминът беше предложен да се отнася до структури, открити в еукариотни клетки, но през последните десетилетия все повече се говори за бактериални хромозоми. Хромозомите съдържат по-голямата част от генетичната информация.

Хромозомната морфология се вижда най-добре в клетка в метафазен стадий. Хромозомата се състои от две пръчковидни тела - хроматиди. И двете хроматиди на всяка хромозома са идентични една на друга по отношение на генния състав.

Хромозомите се диференцират по дължина. Хромозомите имат центромер или първична констрикция, две теломери и две рамена. На някои хромозоми са изолирани вторични стеснения и сателити. Движението на хромозомата определя центромера, която има сложна структура.

Центромерната ДНК се отличава с характерна нуклеотидна последователност и специфични протеини. В зависимост от местоположението на центромера се разграничават акроцентрични, субметацентрични и метацентрични хромозоми.

Както бе споменато по-горе, някои хромозоми имат вторични стеснения. Те, за разлика от първичното стесняване (центромери), не служат като място за закрепване на нишките на вретеното и не играят никаква роля в движението на хромозомите. Някои вторични стеснения са свързани с образуването на нуклеоли, в който случай те се наричат ​​нуклеоларни организатори. Ядрените организатори съдържат гените, отговорни за синтеза на РНК. Функцията на други вторични стеснения все още не е ясна.

Някои акроцентрични хромозоми имат сателити - области, свързани с останалата част от хромозомата чрез тънка нишка от хроматин. Формата и размерите на сателита са постоянни за дадена хромозома. Хората имат сателити на пет чифта хромозоми.

Краищата на хромозомите, богати на структурен хетерохроматин, се наричат ​​теломери. Теломерите предотвратяват слепването на краищата на хромозомите след редупликация и по този начин допринасят за запазването на тяхната цялост. Следователно теломерите са отговорни за съществуването на хромозомите като отделни образувания.

Хромозомите, които имат същия ред на гените, се наричат ​​хомоложни. Те имат еднаква структура (дължина, местоположение на центромера и др.). Нехомоложните хромозоми имат различен генен набор и различна структура.

Изследването на фината структура на хромозомите показа, че те са съставени от ДНК, протеин и малко количество РНК. Молекулата на ДНК носи отрицателни заряди, разпределени по цялата й дължина, а прикрепените към нея протеини – хистони – са с положителен заряд. Този комплекс от ДНК и протеин се нарича хроматин. Хроматинът може да има различна степен на кондензация. Кондензираният хроматин се нарича хетерохроматин, декондензираният хроматин се нарича еухроматин. Степента на декондензация на хроматина отразява неговото функционално състояние. Хетерохроматичните региони са функционално по-малко активни от еухроматичните региони, в които повечето от гените са локализирани. Разграничава се структурен хетерохроматин, чието количество варира в различните хромозоми, но постоянно се намира в перицентромерните области. В допълнение към структурния хетерохроматин има факултативен хетерохроматин, който се появява в хромозомата по време на супернавиване на еухроматични области. Съществуването на това явление в човешките хромозоми се потвърждава от факта на генетично инактивиране на една Х хромозома в соматичните клетки на жената. Неговата същност се състои в това, че съществува еволюционно формиран механизъм на инактивиране на втората доза от гени, локализирани в Х-хромозомата, в резултат на което, въпреки различния брой Х-хромозоми в мъжките и женските организми, броят на гените функционирането в тях е изравнено. Хроматинът е максимално кондензиран по време на митотичното клетъчно делене, след което може да бъде открит под формата на плътни хромозоми

Размерите на ДНК молекулите на хромозомите са огромни. Всяка хромозома е представена от една ДНК молекула. Те могат да достигнат стотици микрометри и дори сантиметри. От човешките хромозоми най-голямата е първата; неговата ДНК има обща дължина до 7 см. Общата дължина на ДНК молекулите на всички хромозоми на една човешка клетка е 170 см.

Въпреки гигантския размер на ДНК молекулите, тя е доста плътно опакована в хромозоми. Хистоновите протеини осигуряват такова специфично опаковане на хромозомна ДНК. Хистоните са подредени по дължината на ДНК молекулата под формата на блокове. Един блок включва 8 хистонови молекули, образуващи нуклеозома (формация, състояща се от ДНК верига, навита около хистонов октамер). Размерът на нуклеозомата е около 10 nm. Нуклеозомите изглеждат като мъниста, нанизани на връв. Нуклеозомите и ДНК сегментите, които ги свързват, са плътно опаковани под формата на спирала, с шест нуклеозоми за всяко завъртане на такава спирала. Така се формира структурата на хромозомата.

Наследствената информация на един организъм е строго подредена според отделните хромозоми. Всеки организъм се характеризира с определен набор от хромозоми (брой, размер и структура), който се нарича кариотип. Човешкият кариотип е представен от двадесет и четири различни хромозоми (22 двойки автозоми, X и Y хромозоми). Кариотипът е паспорт на вида. Анализът на кариотипа позволява да се открият нарушения, които могат да доведат до аномалии в развитието, наследствени заболявания или смърт на фетуси и ембриони в ранните етапи на развитие.

Дълго време се смяташе, че човешкият кариотип се състои от 48 хромозоми. Но в началото на 1956 г. е публикувано съобщение, според което броят на хромозомите в човешкия кариотип е 46.

Човешките хромозоми се различават по размер, местоположение на центромера и вторични стеснения. Първото разделяне на кариотипа на групи е извършено през 1960 г. на конференция в Денвър (САЩ). Описанието на човешкия кариотип първоначално се основава на следните два принципа: подреждането на хромозомите по тяхната дължина; групиране на хромозомите според местоположението на центромера (метацентрични, субметацентрични, акроцентрични).

Точното постоянство на броя на хромозомите, тяхната индивидуалност и сложността на структурата показват важността на функцията, която изпълняват. Хромозомите изпълняват функцията на основния генетичен апарат на клетката. Те съдържат гени в линеен ред, всеки от които заема строго определено място (локус) в хромозомата. Във всяка хромозома има много гени, но за нормалното развитие на организма е необходим набор от гени от пълен хромозомен набор.

Структура и функции на ДНК

ДНК- полимер, чиито мономери са дезоксирибонуклеотиди. Моделът на пространствената структура на ДНК молекулата под формата на двойна спирала е предложен през 1953 г. от Дж. Уотсън и Ф. Крик (за изграждането на този модел те използват работата на М. Уилкинс, Р. Франклин, Е. Чаргаф).

ДНК молекулаобразувани от две полинуклеотидни вериги, спирално усукани една около друга и заедно около въображаема ос, т.е. е двойна спирала (изключение - някои ДНК-съдържащи вируси имат едноверижна ДНК). Диаметърът на двойната спирала на ДНК е 2 nm, разстоянието между съседните нуклеотиди е 0,34 nm и има 10 двойки нуклеотиди на завъртане на спиралата. Дължината на молекулата може да достигне няколко сантиметра. Молекулно тегло - десетки и стотици милиони. Общата дължина на ДНК в ядрото на човешката клетка е около 2 м. В еукариотните клетки ДНК образува комплекси с протеини и има специфична пространствена конформация.

ДНК мономер - нуклеотид (дезоксирибонуклеотид)- състои се от остатъци от три вещества: 1) азотна основа, 2) монозахарид с пет въглерода (пентоза) и 3) фосфорна киселина. Азотните основи на нуклеиновите киселини принадлежат към класовете пиримидини и пурини. Пиримидинови бази на ДНК(имат един пръстен в молекулата си) – тимин, цитозин. Пуринови основи(имат два пръстена) - аденин и гуанин.

Монозахаридът на ДНК нуклеотида е представен от дезоксирибоза.

Името на нуклеотида произлиза от името на съответната база. Нуклеотидите и азотните основи са обозначени с главни букви.

В резултат на реакции на нуклеотидна кондензация се образува полинуклеотидна верига. В този случай, между 3"-въглеродния атом на дезоксирибозния остатък на единия нуклеотид и остатъка на фосфорната киселина на другия, фосфоетерна връзка(принадлежи към категорията на силните ковалентни връзки). Единият край на полинуклеотидната верига завършва с 5" въглерод (нарича се 5" край), другият завършва с 3" въглерод (3" край).

Срещу една верига от нуклеотиди има втора верига. Подреждането на нуклеотидите в тези две вериги не е произволно, а строго определено: тиминът винаги е разположен срещу аденина на едната верига в другата верига, а цитозинът винаги е разположен срещу гуанина, две водородни връзки възникват между аденин и тимин, три водородни връзки между гуанин и цитозин. Моделът, според който нуклеотидите на различни ДНК вериги са строго подредени (аденин - тимин, гуанин - цитозин) и селективно се свързват помежду си, се нарича принципът на допълване. Трябва да се отбележи, че Дж. Уотсън и Ф. Крик разбраха принципа на взаимното допълване, след като прочетоха произведенията на Е. Чаргаф. Е. Чаргаф, след като изследва огромен брой проби от тъкани и органи на различни организми, установи, че във всеки фрагмент на ДНК съдържанието на гуаниновите остатъци винаги точно съответства на съдържанието на цитозин и аденин на тимин ( "Правилото на Чаргаф"), но не можа да обясни този факт.

От принципа на комплементарността следва, че нуклеотидната последователност на една верига определя нуклеотидната последователност на друга.

ДНК веригите са антипаралелни (противоположни), т.е. нуклеотидите на различни вериги са разположени в противоположни посоки и следователно срещу 3 "края на една верига е 5" край на другата. Молекулата на ДНК понякога се сравнява с вита стълба. "Парапетът" на тази стълба е захарно-фосфатният гръбнак (редуващи се остатъци от дезоксирибоза и фосфорна киселина); "стъпки" са допълващи се азотни бази.

Функция на ДНК- съхранение и предаване на наследствена информация.

Поправка ("ремонт")

репарациие процес на възстановяване на увреждане на нуклеотидната последователност на ДНК. Осъществява се от специални ензимни системи на клетката ( ремонтни ензими). Могат да се разграничат следните етапи в процеса на възстановяване на структурата на ДНК: 1) нуклеазите, възстановяващи ДНК, разпознават и премахват увредената област, което води до празнина в ДНК веригата; 2) ДНК полимеразата запълва тази празнина чрез копиране на информация от втората („добра“) верига; 3) ДНК лигаза „омрежва” нуклеотидите, завършвайки възстановяването.

Три механизма на възстановяване са изследвани най-много: 1) фоторепарация, 2) акцизна или предрепликативна поправка, 3) пост-репликативна поправка.

Промените в структурата на ДНК настъпват постоянно в клетката под въздействието на реактивни метаболити, ултравиолетова радиация, тежки метали и техните соли и др. Следователно дефектите в системите за възстановяване увеличават скоростта на мутационните процеси и са причина за наследствени заболявания (ксеродермия пигментоза, прогерия и др.).

Структура и функции на РНК

РНК- полимер, чиито мономери са рибонуклеотиди. За разлика от ДНК, РНК се образува не от две, а от една полинуклеотидна верига (изключение - някои РНК-съдържащи вируси имат двойноверижна РНК). РНК нуклеотидите са способни да образуват водородни връзки помежду си. РНК веригите са много по-къси от ДНК веригите.

РНК мономер - нуклеотид (рибонуклеотид)- състои се от остатъци от три вещества: 1) азотна основа, 2) монозахарид с пет въглерода (пентоза) и 3) фосфорна киселина. Азотните бази на РНК също принадлежат към класовете пиримидини и пурини.

Пиримидинови бази на РНК - урацил, цитозин, пуринови бази - аденин и гуанин. РНК нуклеотидният монозахарид е представен от рибоза.

Разпределете три вида РНК: 1) информационен(матрична) РНК - иРНК (иРНК), 2) транспортРНК - тРНК, 3) рибозомнаРНК - рРНК.

Всички видове РНК са неразклонени полинуклеотиди, имат специфична пространствена конформация и участват в процесите на протеинов синтез. В ДНК се съхранява информация за структурата на всички видове РНК. Процесът на синтез на РНК върху ДНК матрица се нарича транскрипция.

Трансфер РНКобикновено съдържат 76 (от 75 до 95) нуклеотиди; молекулно тегло - 25 000–30 000. tRNA представлява около 10% от общото съдържание на РНК в клетката. tRNA функции: 1) транспорт на аминокиселини до мястото на протеиновия синтез, до рибозомите, 2) транслационен медиатор. В клетката се срещат около 40 вида тРНК, всяка от които има характерна само за нея нуклеотидна последователност. Въпреки това, всички тРНК имат няколко вътрешномолекулни комплементарни области, поради което тРНК придобиват конформация, която наподобява по форма листа от детелина. Всяка тРНК има бримка за контакт с рибозомата (1), антикодонна бримка (2), бримка за контакт с ензима (3), акцепторен ствол (4) и антикодон (5). Аминокиселината е прикрепена към 3' края на акцепторното стебло. Антикодон- три нуклеотида, които "разпознават" иРНК кодона. Трябва да се подчертае, че определена тРНК може да транспортира строго определена аминокиселина, съответстваща на нейния антикодон. Специфичността на връзката на аминокиселините и тРНК се постига благодарение на свойствата на ензима аминоацил-тРНК синтетаза.

Рибозомна РНКсъдържат 3000–5000 нуклеотида; молекулно тегло - 1 000 000–1 500 000. rRNA представлява 80–85% от общото съдържание на РНК в клетката. В комплекс с рибозомните протеини рРНК образува рибозоми - органели, които извършват протеиновия синтез. В еукариотните клетки синтезът на рРНК се извършва в ядрото. рРНК функции: 1) необходим структурен компонент на рибозомите и по този начин осигуряващ функционирането на рибозомите; 2) осигуряване на взаимодействието на рибозомата и тРНК; 3) първоначално свързване на рибозомата и инициаторния кодон на иРНК и определяне на рамката на четене, 4) образуване на активния център на рибозомата.

Информационна РНКварират по съдържание на нуклеотиди и молекулно тегло (от 50 000 до 4 000 000). Делът на иРНК представлява до 5% от общото съдържание на РНК в клетката. Функции на иРНК: 1) прехвърляне на генетична информация от ДНК към рибозоми, 2) матрица за синтеза на протеинова молекула, 3) определяне на аминокиселинната последователност на първичната структура на протеинова молекула.

Структурата и функциите на АТФ

Аденозин трифосфорна киселина (АТФ)- универсален източник и основен акумулатор на енергия в живите клетки. АТФ се намира във всички растителни и животински клетки. Количеството АТФ е средно 0,04% (от суровата маса на клетката), най-голямото количество АТФ (0,2–0,5%) се намира в скелетните мускули.

АТФ се състои от остатъци: 1) азотна основа (аденин), 2) монозахарид (рибоза), 3) три фосфорни киселини. Тъй като АТФ съдържа не един, а три остатъка от фосфорна киселина, той принадлежи към рибонуклеозид трифосфатите.

За повечето видове работа, протичаща в клетките, се използва енергията на хидролизата на АТФ. В същото време, когато крайният остатък от фосфорна киселина се отцепи, АТФ преминава в ADP (аденозин дифосфорна киселина), когато вторият остатък от фосфорна киселина се отцепи, в AMP (аденозин монофосфорна киселина). Добивът на свободна енергия по време на елиминирането както на крайния, така и на втория остатък от фосфорна киселина е 30,6 kJ всеки. Разцепването на третата фосфатна група е придружено от освобождаване само на 13,8 kJ. Връзките между терминала и втория, втория и първия остатък на фосфорната киселина се наричат ​​макроергични (високоенергийни).

Резервите на АТФ непрекъснато се попълват. В клетките на всички организми синтезът на АТФ възниква в процеса на фосфорилиране, т.е. добавяне на фосфорна киселина към ADP. Фосфорилирането протича с различна интензивност при дишане (митохондрии), гликолиза (цитоплазма), фотосинтеза (хлоропласти).

АТФ е основната връзка между процесите, придружени от освобождаване и натрупване на енергия, и процесите, които изискват енергия. В допълнение, ATP, заедно с други рибонуклеозидни трифосфати (GTP, CTP, UTP), е субстрат за синтеза на РНК.

Генни свойства

1. дискретност - несмесимост на гените;
2. стабилност - способността да се поддържа структура;
3. лабилност - способността за многократна мутация;
4. множествен алелизъм - много гени съществуват в една популация в различни молекулярни форми;
5. алелизъм - в генотипа на диплоидните организми само две форми на гена;
6. специфичност - всеки ген кодира свой собствен признак;
7. плейотропия - множествен ефект на ген;
8. експресивност - степента на изразеност на ген в даден признак;
9. пенетрантност - честотата на проявление на ген във фенотипа;
10. амплификация - увеличаване на броя на копията на ген.

Класификация

1. Структурните гени са уникални компоненти на генома, представляващи една последователност, кодираща специфичен протеин или някои видове РНК. (Вижте също статията домакински гени).
2. Функционални гени - регулират работата на структурните гени.

Генетичен код- метод, присъщ на всички живи организми за кодиране на аминокиселинната последователност на протеините, използвайки последователност от нуклеотиди.

В ДНК се използват четири нуклеотида - аденин (A), гуанин (G), цитозин (C), тимин (T), които в рускоезичната литература се означават с буквите A, G, C и T. Тези букви съставляват азбуката на генетичния код. В РНК се използват същите нуклеотиди, с изключение на тимина, който се заменя с подобен нуклеотид - урацил, който се обозначава с буквата U (U в рускоезичната литература). В молекулите на ДНК и РНК нуклеотидите се подреждат във вериги и по този начин се получават последователности от генетични букви.

Генетичен код

Има 20 различни аминокиселини, използвани в природата за изграждане на протеини. Всеки протеин представлява верига или няколко вериги от аминокиселини в строго определена последователност. Тази последователност определя структурата на протеина и следователно всички негови биологични свойства. Наборът от аминокиселини също е универсален за почти всички живи организми.

Внедряването на генетична информация в живите клетки (т.е. синтеза на протеин, кодиран от ген) се извършва с помощта на два матрични процеса: транскрипция (т.е. синтез на иРНК върху ДНК шаблон) и транслация на генетичния код в аминокиселинна последователност (синтез на полипептидна верига върху иРНК). Три последователни нуклеотида са достатъчни, за да кодират 20 аминокиселини, както и стоп сигнала, което означава край на протеиновата последователност. Набор от три нуклеотида се нарича триплет. Приетите съкращения, съответстващи на аминокиселини и кодони, са показани на фигурата.

Имоти

1. Тройност- значима единица на кода е комбинация от три нуклеотида (триплет или кодон).
2. Приемственост- между тройките няма препинателни знаци, тоест информацията се чете непрекъснато.
3. не препокриващи се- един и същи нуклеотид не може едновременно да бъде част от два или повече триплета (не се наблюдава за някои припокриващи се гени на вируси, митохондрии и бактерии, които кодират няколко протеини с изместване на рамката).
4. Еднозначност (конкретност)- определен кодон съответства само на една аминокиселина (обаче UGA кодонът в Euplotes crassusкодове за две аминокиселини - цистеин и селеноцистеин)
5. Дегенерация (излишък)Няколко кодона могат да съответстват на една и съща аминокиселина.
6. Универсалност- генетичният код работи по един и същи начин в организми с различни нива на сложност - от вируси до хора (на това се основават методите на генното инженерство; има редица изключения, показани в таблицата в "Варианти на стандартния генетичен код" " раздел по-долу).
7. Устойчивост на шум- наричат ​​се мутации на нуклеотидни замествания, които не водят до промяна в класа на кодираната аминокиселина консервативен; нуклеотидни заместващи мутации, които водят до промяна в класа на кодираната аминокиселина се наричат радикален.

Биосинтеза на протеини и нейните етапи

Биосинтеза на протеини- сложен многоетапен процес на синтез на полипептидна верига от аминокиселинни остатъци, протичащ върху рибозомите на клетките на живите организми с участието на молекули на иРНК и тРНК.

Биосинтезата на протеини може да бъде разделена на етапи на транскрипция, обработка и транслация. По време на транскрипцията генетичната информация, кодирана в ДНК молекулите, се чете и тази информация се записва в иРНК молекулите. По време на серия от последователни етапи на обработка, някои фрагменти, които са ненужни в следващите етапи, се отстраняват от иРНК и нуклеотидните последователности се редактират. След като кодът се транспортира от ядрото до рибозомите, действителният синтез на протеинови молекули се осъществява чрез прикрепване на отделни аминокиселинни остатъци към нарастващата полипептидна верига.

Между транскрипцията и транслацията, молекулата на иРНК претърпява поредица от последователни промени, които осигуряват узряването на функциониращ шаблон за синтеза на полипептидната верига. Към 5' края е прикрепена капачка, а към 3' края е прикрепена поли-А опашка, което увеличава продължителността на живота на иРНК. С появата на обработката в еукариотна клетка стана възможно да се комбинират генни екзони, за да се получи по-голямо разнообразие от протеини, кодирани от една последователност от ДНК нуклеотиди - алтернативен сплайсинг.

Транслацията се състои в синтеза на полипептидна верига в съответствие с информацията, кодирана в информационната РНК. Аминокиселинната последователност е подредена с помощта на транспортРНК (тРНК), които образуват комплекси с аминокиселините – аминоацил-тРНК. Всяка аминокиселина има своя собствена тРНК, която има съответен антикодон, който „съвпада“ с иРНК кодона. По време на транслацията рибозомата се движи по иРНК, докато се изгражда полипептидната верига. Енергията за протеиновия синтез се осигурява от АТФ.

След това готовата протеинова молекула се отцепва от рибозомата и се транспортира до правилното място в клетката. Някои протеини изискват допълнителна посттранслационна модификация, за да достигнат своето активно състояние.

Причини за мутации

Мутациите се делят на спонтаненИ индуциран. Спонтанните мутации възникват спонтанно през целия живот на организма при нормални условия на околната среда с честота около 10 - 9 - 10 - 12 на нуклеотид на клетъчно поколение.

Индуцирани мутации се наричат ​​наследствени промени в генома в резултат на определени мутагенни ефекти в изкуствени (експериментални) условия или при неблагоприятни влияния на околната среда.

Мутациите се появяват постоянно в хода на процесите, протичащи в живата клетка. Основните процеси, водещи до появата на мутации, са репликация на ДНК, нарушено възстановяване на ДНК и генетична рекомбинация.

Ролята на мутациите в еволюцията

При значителна промяна в условията на съществуване тези мутации, които преди са били вредни, могат да се окажат полезни. По този начин мутациите са материалът за естествения подбор. По този начин меланистични мутанти (тъмно оцветени индивиди) в популациите на брезовия молец в Англия за първи път са открити от учените сред типичните светли индивиди в средата на 19 век. Тъмното оцветяване възниква в резултат на мутация в един ген. Пеперудите прекарват деня по стволовете и клоните на дърветата, обикновено покрити с лишеи, на фона на които се маскира светлият цвят. В резултат на индустриалната революция, придружена от атмосферно замърсяване, лишеите загинаха, а светлите стволове на брезите бяха покрити със сажди. В резултат на това до средата на 20-ти век (за 50-100 поколения) в индустриалните зони тъмната морфа почти напълно замени светлата. Доказано е, че основната причина за преобладаващото оцеляване на черната форма е хищничеството на птиците, които избирателно изяждат светлите пеперуди в замърсени райони.

Ако мутацията засяга „мълчаливи“ участъци на ДНК или води до замяна на един елемент от генетичния код със синоним, тогава тя обикновено не се проявява във фенотипа по никакъв начин (проявлението на такава синонимна замяна може да бъде свързани с различни честоти на използване на кодони). Такива мутации обаче могат да бъдат открити чрез методи за генен анализ. Тъй като мутациите най-често възникват в резултат на естествени причини, тогава, ако приемем, че основните свойства на външната среда не са се променили, се оказва, че честотата на мутациите трябва да бъде приблизително постоянна. Този факт може да се използва за изучаване на филогенезата - изследване на произхода и взаимоотношенията на различни таксони, включително хората. По този начин мутациите в тихите гени служат като вид „молекулярен часовник“ за изследователите. Теорията за "молекулярния часовник" също изхожда от факта, че повечето мутации са неутрални и скоростта на тяхното натрупване в даден ген не зависи или слабо зависи от действието на естествения отбор и следователно остава постоянна за дълго време. За различните гени тази скорост обаче ще варира.

Изследването на мутациите в митохондриалната ДНК (наследени по майчина линия) и в Y-хромозомите (наследени по бащина линия) се използва широко в еволюционната биология за изследване на произхода на раси и националности, за реконструкция на биологичното развитие на човечеството.

Клетъчна структура

клетъчна структура

Всички клетъчни форми на живот на земята могат да бъдат разделени на две царства въз основа на структурата на съставните им клетки - прокариоти (предядрени) и еукариоти (ядрени). Прокариотните клетки са по-прости по структура, очевидно са възникнали по-рано в процеса на еволюция. Еукариотни клетки - по-сложни, възникнали по-късно. Клетките, които изграждат човешкото тяло, са еукариотни.

Въпреки разнообразието от форми, организацията на клетките на всички живи организми е подчинена на единни структурни принципи.

Живото съдържание на клетката - протопластът - е отделено от околната среда чрез плазмената мембрана или плазмалема. Вътре клетката е изпълнена с цитоплазма, която съдържа различни органели и клетъчни включвания, както и генетичен материал под формата на ДНК молекула. Всеки от органелите на клетката изпълнява своя специална функция и всички заедно определят жизнената дейност на клетката като цяло.

прокариотна клетка

Структурата на типична прокариотна клетка: капсула, клетъчна стена, плазмалема, цитоплазма, рибозоми, плазмид, пили, флагел, нуклеоид.

прокариоти(от лат. професионалист- преди, преди и гръцки. κάρῠον - сърцевина, ядка) - организми, които, за разлика от еукариотите, нямат образувано клетъчно ядро ​​и други вътрешни мембранни органели (с изключение на плоските цистерни при фотосинтезиращи видове, например при цианобактерии). Единствената голяма кръгла (при някои видове - линейна) двуверижна ДНК молекула, която съдържа основната част от генетичния материал на клетката (т.нар. нуклеоид), не образува комплекс с хистонови протеини (т.нар. хроматин). Прокариотите включват бактерии, включително цианобактерии (синьо-зелени водорасли) и археи. Потомците на прокариотните клетки са органелите на еукариотните клетки - митохондрии и пластиди.

еукариотна клетка(еукариоти) (от гръцки ευ - добър, напълно и κάρῠον - ядро, ядка) - организми, които за разлика от прокариотите имат добре оформено клетъчно ядро, ограничено от цитоплазмата от ядрената мембрана. Генетичният материал е затворен в няколко линейни двуверижни ДНК молекули (в зависимост от вида на организмите техният брой на ядро ​​може да варира от две до няколкостотин), прикрепени отвътре към мембраната на клетъчното ядро ​​и формиращи се в обширната повечето (с изключение на динофлагелати) комплекс с хистонови протеини, наречен хроматин. Еукариотните клетки имат система от вътрешни мембрани, които образуват, в допълнение към ядрото, редица други органели (ендоплазмен ретикулум, апарат на Голджи и др.). В допълнение, по-голямата част от тях имат постоянни вътреклетъчни симбионти-прокариоти - митохондрии, а водораслите и растенията също имат пластиди.

Структурата на еукариотната клетка

Схематично представяне на животинска клетка. (Когато щракнете върху някое от имената на компонентите на клетката, ще бъдете отведени до съответната статия.)

Митохондриите и пластидите имат своя собствена кръгова ДНК и малки рибозоми, поради което сами изграждат част от своите протеини (полуавтономни органели).

Митохондриите участват в (окисление на органични вещества) - доставят АТФ (енергия) за живота на клетката, те са "енергийните станции на клетката".

Немембранни органели

Рибозоми- това са органели, които са ангажирани. Те се състоят от две субединици, химически съставени от рибозомна РНК и протеини. Субединиците се синтезират в ядрото. Част от рибозомите са прикрепени към ER, този ER се нарича груб (гранулиран).

Клетъчен центърсе състои от две центриоли, които образуват вретеното на делене по време на клетъчното делене - митоза и мейоза.

Реснички, флагелислужат за движение.

Изберете една, най-правилната опция. Цитоплазмата на клетката съдържа
1) протеинови нишки
2) реснички и флагели
3) митохондрии
4) клетъчен център и лизозоми

Отговор

Установете съответствие между функциите и органелите на клетките: 1) рибозоми, 2) хлоропласти. Напишете числата 1 и 2 в правилния ред.
А) разположен върху гранулирания ендоплазмен ретикулум
Б) протеинов синтез
Б) фотосинтеза
Г) се състои от две субединици
Г) се състои от грана с тилакоиди
Д) образуват полизома

Отговор

Установете съответствие между структурата на клетъчния органоид и органоида: 1) апаратът на Голджи, 2) хлоропластът. Запишете числата 1 и 2 в реда, съответстващ на буквите.
А) двумембранен органел
Б) имат собствено ДНК
Б) има секреторен апарат
Г) състои се от мембрана, везикули, цистерни
D) се състои от тилакоиди гран и строма
Д) едномембранен органел

Отговор

Установете съответствие между характеристиките и органелите на клетката: 1) хлоропласт, 2) ендоплазмен ретикулум. Запишете числата 1 и 2 в реда, съответстващ на буквите.
А) система от тубули, образувани от мембраната
Б) органелата е изградена от две мембрани
Б) транспортни вещества
Г) синтезира първична органична материя
D) включва тилакоиди

Отговор

1. Изберете една, най-правилната опция. Единични мембранни компоненти на клетка
1) хлоропласти
2) вакуоли
3) клетъчен център
4) рибозоми

Отговор

2. Изберете три опции. Кои клетъчни органели са отделени от цитоплазмата с една мембрана?
1) Комплекс Голджи
2) митохондрии
3) лизозома
4) ендоплазмен ретикулум
5) хлоропласт
6) рибозома

Отговор

Всички характеристики по-долу, с изключение на две, могат да се използват за описание на характеристиките на структурата и функционирането на рибозомите. Идентифицирайте два знака, които „изпадат“ от общия списък, и запишете номерата, под които са посочени.
1) се състои от триплети микротубули
2) участват в процеса на биосинтеза на протеини
3) образуват делително вретено
4) образуван от протеин и РНК
5) се състои от две субединици

Отговор

Изберете два верни отговора от пет и запишете номерата, под които са посочени в таблицата. Изберете двумембранни органели:
1) лизозома
2) рибозома
3) митохондрия
4) апарат на Голджи
5) хлоропласт

Отговор

Изберете три верни отговора от шест и запишете числата, под които са посочени. Двумембранните органели на растителната клетка са.
1) хромопласти
2) центриоли
3) левкопласти
4) рибозоми
5) митохондрии
6) вакуоли

Отговор

ЯДРО1-МИТОХОНДРИЯ1-РИБОЗОМА1
Анализирайте таблицата. За всяка клетка с букви изберете подходящия термин от предоставения списък:
1) ядро
2) рибозома
3) биосинтеза на протеини
4) цитоплазма
5) окислително фосфорилиране
6) транскрипция
7) лизозома

Отговор

МИТОХОНДРИЯ2-ХРОМОЗОМА1-РИБОЗОМА2

Анализирайте таблицата "Структура на еукариотната клетка." За всяка клетка, отбелязана с буква, изберете подходящия термин от предоставения списък.
1) гликолиза
2) хлоропласти
3) излъчване
4) митохондрии
5) транскрипция
6) ядро
7) цитоплазма
8) клетъчен център

Отговор

ЛИЗОЗОМА1-РИБОЗОМА3-ХЛОРОПЛАСТ1


1) Комплекс Голджи
2) синтез на въглехидрати
3) единична мембрана
4) хидролиза на нишесте
5) лизозома
6) немембранни

Отговор

ЛИЗОЗОМА2-ХЛОРОПЛАСТ2-РИБОЗОМА4

Анализирайте таблицата. За всяка клетка с букви изберете подходящия термин от предоставения списък.
1) двойна мембрана
2) ендоплазмен ретикулум
3) биосинтеза на протеини
4) клетъчен център
5) немембранни
6) биосинтеза на въглехидрати
7) единична мембрана
8) лизозома

Отговор

ЛИЗОЗОМА3-AG1-ХЛОРОПЛАСТ3
Анализирайте таблицата със структурата на клетката. За всяка клетка, отбелязана с буква, изберете подходящия термин от предоставения списък.
1) гликолиза
2) лизозома
3) биосинтеза на протеини
4) митохондрия
5) фотосинтеза
6) ядро
7) цитоплазма
8) клетъчен център

Отговор

ХЛОРОПЛАСТ4-AG2-РИБОЗОМА5

Анализирайте таблицата със структурата на клетката. За всяка клетка, отбелязана с буква, изберете подходящия термин от предоставения списък.
1) окисление на глюкоза
2) рибозома
3) разграждане на полимери
4) хлоропласт
5) синтез на протеини
6) ядро
7) цитоплазма
8) образуване на вретено на делене

Отговор

AG3-МИТОХОНДРИЯ3-ЛИЗОЗОМА4

Анализирайте таблицата "Органоиди на клетката." За всяка клетка, отбелязана с буква, изберете подходящия термин от предоставения списък.
1) хлоропласт
2) ендоплазмен ретикулум
3) цитоплазма
4) кариоплазма
5) Апарат на Голджи
6) биологично окисление
7) транспорт на вещества в клетката
8) синтез на глюкоза

Отговор

1. Изберете два верни отговора от пет и запишете номерата, под които са посочени в таблицата. Цитоплазмата изпълнява редица функции в клетката:
1) комуникира между ядрото и органелите
2) действа като матрица за синтеза на въглехидрати
3) служи за местоположение на ядрото и органелите
4) извършва прехвърлянето на наследствена информация
5) служи като местоположение на хромозомите в еукариотните клетки

Отговор

2. Посочете две верни твърдения от общия списък и запишете номерата, под които са посочени. Среща се в цитоплазмата
1) синтез на рибозомен протеин
2) биосинтеза на глюкоза
3) синтез на инсулин
4) окисляване на органични вещества до неорганични
5) синтез на АТФ молекули

Отговор

Изберете два верни отговора от пет и запишете числата, под които са посочени. Изберете немембранни органели:
1) митохондрия
2) рибозома
3) сърцевина
4) микротубула
5) Апарат на Голджи

Отговор

Изброените по-долу знаци, с изключение на два, се използват за описание на функциите на изобразения клетъчен органоид. Идентифицирайте два знака, които „изпадат“ от общия списък, и запишете номерата, под които са посочени.
1) служи като електроцентрала
2) разделя биополимерите на мономери
3) осигурява опаковане на вещества от клетката
4) синтезира и натрупва АТФ молекули
5) участва в биологичното окисление

Отговор

Установете съответствие между структурата на органоида и неговия тип: 1) клетъчен център, 2) рибозома
А) се състои от два перпендикулярно разположени цилиндъра
Б) се състои от две субединици
Б) изградена от микротубули
Г) съдържа протеини, които осигуряват движението на хромозомите
Г) съдържа протеини и нуклеинова киселина

Отговор

Установете последователността на подреждане на структурите в еукариотната клетка на растението (започвайки отвън)
1) плазмена мембрана
2) клетъчна стена
3) сърцевина
4) цитоплазма
5) хромозоми

Отговор

Изберете три опции. Как митохондриите се различават от лизозомите?
1) имат външна и вътрешна мембрана
2) имат множество израстъци - кристи
3) участват в процесите на освобождаване на енергия
4) в тях пирогроздената киселина се окислява до въглероден диоксид и вода
5) в тях биополимерите се разграждат до мономери
6) участват в метаболизма

Отговор

1. Установете съответствие между характеристиките на клетъчния органоид и неговия тип: 1) митохондрия, 2) лизозома. Напишете числата 1 и 2 в правилния ред.
А) едномембранен органел
Б) вътрешно съдържание – матрица

Г) наличието на кристи
Г) полуавтономен органоид

Отговор

2. Установете съответствие между характеристиките и органелите на клетката: 1) митохондрия, 2) лизозома. Запишете числата 1 и 2 в реда, съответстващ на буквите.
А) хидролитично разцепване на биополимери
Б) окислително фосфорилиране
Б) едномембранен органел
Г) наличието на кристи
Д) образуването на храносмилателната вакуола при животните

Отговор

3. Установете съответствие между признака и клетъчния органоид, за който е характерен: 1) лизозома, 2) митохондрии. Запишете числата 1 и 2 в реда, съответстващ на буквите.
А) наличието на две мембрани
Б) съхранение на енергия в АТФ
В) наличие на хидролитични ензими
Г) смилане на клетъчни органели
Г) образуването на храносмилателни вакуоли в протозоите
Д) разграждането на органичните вещества до въглероден диоксид и вода

Отговор

Установете съответствие между клетъчния органоид: 1) клетъчен център, 2) контрактилна вакуола, 3) митохондрии. Напишете числата 1-3 в правилния ред.
А) участва в клетъчното делене
Б) Синтез на АТФ
Б) отделяне на излишната течност
Г) "клетъчно дишане"
Д) поддържане на постоянен клетъчен обем
Д) участва в развитието на камшичетата и ресничките

Отговор

1. Установете съответствие между името на органелите и наличието или отсъствието на клетъчна мембрана в тях: 1) мембрана, 2) немембрана. Напишете числата 1 и 2 в правилния ред.
А) вакуоли
Б) лизозоми
Б) клетъчен център
Г) рибозоми
Г) пластиди
Д) Апарат на Голджи

Отговор

2. Установете съответствие между клетъчните органели и техните групи: 1) мембрана, 2) немембрана. Запишете числата 1 и 2 в реда, съответстващ на буквите.
А) митохондриите
Б) рибозоми
Б) центриоли
Г) апарат на Голджи
Г) ендоплазмен ретикулум
Д) микротубули

Отговор

3. Кои три от изброените органели са мембранни?
1) лизозоми
2) центриоли
3) рибозоми
4) микротубули
5) вакуоли
6) левкопласти

Отговор

1. Всички клетъчни структури, изброени по-долу, с изключение на две, не съдържат ДНК. Идентифицирайте две клетъчни структури, които "изпадат" от общия списък, и запишете номерата, под които са посочени.
1) рибозоми
2) Комплекс Голджи
3) клетъчен център
4) митохондрии
5) пластиди

Отговор

Отговор

3. Изберете два верни отговора от пет. В какви структури на еукариотната клетка са локализирани ДНК молекулите?
1) цитоплазма
2) сърцевина
3) митохондрии
4) рибозоми
5) лизозоми

Отговор

Изберете една, най-правилната опция. Къде в клетката има рибозоми, различни от ER
1) в центриолите на клетъчния център
2) в апарата на Голджи
3) в митохондриите
4) в лизозомите

Отговор

Какви са характеристиките на структурата и функциите на рибозомите? Изберете трите правилни опции.
1) имат една мембрана
2) се състоят от ДНК молекули
3) разграждат органичните вещества
4) се състоят от големи и малки частици
5) участват в процеса на биосинтеза на протеини
6) се състои от РНК и протеин

Отговор

Изберете три верни отговора от шест и запишете числата, под които са посочени. Ядрото на еукариотната клетка съдържа
1) хроматин
2) клетъчен център
3) апарат на Голджи
4) ядро
5) цитоплазма
6) кариоплазма

Отговор

Изберете три верни отговора от шест и запишете числата, под които са посочени. Какви процеси протичат в клетъчното ядро?
1) образуването на вретено на делене
2) образуване на лизозоми
3) дублиране на ДНК молекули
4) синтез на иРНК молекули
5) образуване на митохондрии
6) образуване на рибозомни субединици

Отговор

Установете съответствие между клетъчния органоид и вида на структурата, към която принадлежи: 1) едномембранна, 2) двумембранна. Запишете числата 1 и 2 в реда, съответстващ на буквите.
А) лизозома
Б) хлоропласт
Б) митохондрия
Г) EPS
Г) апарат на Голджи

Отговор

Установете съответствие между характеристиките и органелите: 1) хлоропласт, 2) митохондрии. Запишете числата 1 и 2 в реда, съответстващ на буквите.
А) наличие на купища зърна
Б) синтез на въглехидрати
В) дисимилационни реакции
Г) транспорт на електрони, възбудени от фотони
Г) синтез на органични вещества от неорганични
Д) наличие на множество кристи

Отговор

Всички характеристики, изброени по-долу, с изключение на две, могат да се използват за описание на клетъчния органоид, показан на фигурата. Идентифицирайте два знака, които „изпадат“ от общия списък, и запишете номерата, под които са посочени.
1) едномембранен органоид
2) съдържа фрагменти от рибозоми
3) черупката е надупчена с пори
4) съдържа ДНК молекули
5) съдържа митохондрии

Отговор

Термините, изброени по-долу, с изключение на два, се използват за характеризиране на клетъчния органоид, обозначен на фигурата с въпросителен знак. Определете два термина, които "изпадат" от общия списък, и запишете номерата, под които са посочени.
1) мембранен органоид
2) репликация
3) разминаване на хромозомите
4) центриоли
5) делително вретено

Отговор

Установете съответствие между характеристиките на клетъчния органоид и неговия тип: 1) клетъчен център, 2) ендоплазмен ретикулум. Запишете числата 1 и 2 в реда, съответстващ на буквите.
А) транспортиране на органични вещества
Б) образува вретено на делене
Б) се състои от два центриола
Г) едномембранен органоид
Г) съдържа рибозоми
Д) немембранен органел

Отговор

1. Установете съответствие между характеристиките и органелите на клетката: 1) ядро, 2) митохондрии. Запишете числата 1 и 2 в реда, съответстващ на числата.
А) затворена ДНК молекула
Б) окислителни ензими върху кристи
В) вътрешно съдържание - кариоплазма
Г) линейни хромозоми
Д) наличието на хроматин в интерфазата
Д) нагъната вътрешна мембрана

Отговор

2. Установете съответствие между характеристиките и органелите на клетките: 1) ядро, 2) митохондрии. Запишете числата 1 и 2 в реда, съответстващ на буквите.
А) е мястото на синтеза на АТФ
Б) отговаря за съхраняването на генетичната информация на клетката
B) съдържа кръгова ДНК
Г) има кристи
Г) има едно или повече ядра

Отговор

Установете съответствие между знаците и органелите на клетката: 1) лизозома, 2) рибозома. Запишете числата 1 и 2 в реда, съответстващ на буквите.
А) се състои от две субединици
Б) е едномембранна структура
В) участва в синтеза на полипептидната верига
Г) съдържа хидролитични ензими
Г) се намира върху мембраната на ендоплазмения ретикулум
Д) превръща полимерите в мономери

Отговор

Установете съответствие между характеристиките и клетъчните органели: 1) митохондрия, 2) рибозома. Запишете числата 1 и 2 в реда, съответстващ на буквите.
А) немембранен органел
Б) наличието на собствена ДНК
В) функция – биосинтеза на протеини
Г) се състои от големи и малки субединици
Г) наличието на кристи
Д) полуавтономен органоид

Отговор

Всички знаци, изброени по-долу, с изключение на два, се използват за описание на структурата на клетката, показана на фигурата. Идентифицирайте два знака, които „изпадат“ от общия списък, и запишете номерата, под които са посочени.
1) се състои от РНК и протеини
2) се състои от три субединици
3) синтезирани в хиалоплазма
4) извършва протеинов синтез
5) може да се прикрепи към EPS мембраната

Отговор

© Д. В. Поздняков, 2009-2019

1. Основи на клетъчната теория

2. Общ план на структурата на прокариотната клетка

3. Общ план на структурата на еукариотната клетка

1. Основи на клетъчната теория

Клетката е открита и описана за първи път от Р. Хук (1665 г.). През 19 век в трудовете на Т. Шван, М. Шлейден са положени осн клетъчна теорияструктури на организмите. Съвременната клетъчна теория може да се изрази със следните термини: всички организми са изградени от клетки; клетката е елементарна структурна, генетична и функционална единица на живите. Развитието на всички организми започва с една клетка, така че тя е елементарната единица на развитие на всички организми. В многоклетъчните организми клетките са специализирани да изпълняват специфични функции.

В зависимост от структурната организация се разграничават следните форми на живот: предклетъчни (вируси) и клетъчни. Про- и еукариотните клетки се разграничават сред клетъчните форми въз основа на особеностите на организацията на клетъчния наследствен материал.

Вируси- Това са организми, които имат много малки размери (от 20 до 3000 nm). Тяхната жизнена дейност може да се извършва само вътре в клетките на организма гостоприемник. Тялото на вируса се образува от нуклеинова киселина (ДНК или РНК), която се съдържа в протеинова обвивка - капсид, понякога капсидът е покрит с мембрана.

2. Общ план на структурата на прокариотната клетка

Основни компоненти на прокариотната клетка: мембрана, цитоплазма. Мембраната се състои от плазмалема и повърхностни структури (клетъчна стена, капсула, лигавица, камшичета, власинки).

плазмалемаима дебелина 7,5 nm и се образува от външната част от слой от протеинови молекули, под който има два слоя от фосфолипидни молекули, а след това се намира нов слой от протеинови молекули. Плазмалемата има канали, облицовани с протеинови молекули; през тези канали различни вещества се транспортират както в клетката, така и извън нея.

Основен компонент клетъчна стена- муреин. В него могат да бъдат вградени полизахариди, протеини (антигенни свойства), липиди. Придава форма на клетката, предотвратява нейното осмотично набъбване и разкъсване. Водата, йоните, малките молекули лесно проникват през порите.

Цитоплазмата на прокариотната клеткаизпълнява функцията на вътрешната среда на клетката, съдържа рибозоми, мезозоми, включвания и ДНК молекула.

Рибозоми- органелите с форма на боб, съставени от протеин и РНК, са по-малки (70S-рибозоми), отколкото при еукариотите. Функцията е протеинов синтез.

мезозоми- система от вътреклетъчни мембрани, образуващи сгънати инвагинации, съдържат ензими на дихателната верига (синтез на АТФ).

Включвания: липиди, гликоген, полифосфати, протеини, резервни хранителни вещества

ДНК молекула.Една хаплоидна кръгла двойноверижна суперкондензирана ДНК молекула. Осигурява съхранение, предаване на генетична информация и регулиране на клетъчната активност.

3. Общ план на структурата на еукариотната клетка

Типичната еукариотна клетка се състои от три компонента - мембрана, цитоплазма и ядро. база клетъчна стенае плазмалемата (клетъчна мембрана) и въглехидратно-протеинова повърхностна структура.

1. ПлазмалемаЕукариотите се различават от прокариотите по по-ниското си съдържание на протеини.

2. Въглехидратно-протеинова повърхностна структура.Животинските клетки имат малък протеинов слой (гликокаликс). При растенията повърхностната структура на клетката е клетъчна стенаСъстои се от целулоза (фибри).

Функции на клетъчната мембрана: поддържа формата на клетката и придава механична здравина, защитава клетката, разпознава молекулярни сигнали, регулира метаболизма между клетката и околната среда и осъществява междуклетъчно взаимодействие.

Цитоплазмасе състои от хиалоплазма (основното вещество на цитоплазмата), органели и включвания. Хиалоплазмата съдържа 3 вида органели:

двумембранни (митохондрии, пластиди);

едномембранен (ендоплазмен ретикулум (ER), апарат на Голджи, вакуоли, лизозоми);

немембранни (клетъчен център, микротубули, микрофиламенти, рибозоми, включвания).

1. Хиалоплазмае колоиден разтвор на органични и неорганични съединения. Хиалоплазмата може да се движи вътре в клетката - циклоза. Основните функции на хиалоплазмата: среда за намиране на органели и включвания, среда за протичане на биохимични и физиологични процеси, обединява всички клетъчни структури в едно цяло.

2. Митохондрии("енергийни станции на клетки"). Външната мембрана е гладка, вътрешната има гънки - кристи. Между външната и вътрешната мембрана е матрица. Матрицата на митохондриите съдържа ДНК молекули, малки рибозоми и различни вещества.

3. Пластидихарактерни за растителните клетки. Има три вида пластиди : хлоропласти, хромопласти и левкопласти.

аз Хлоропласти- зелени пластиди, в които протича фотосинтезата. Хлоропластът има двойна мембрана. Тялото на хлоропласта се състои от безцветна протеиново-липидна строма, пронизана от система от плоски торбички (тилакоиди), образувани от вътрешната мембрана.Тилакоидите образуват грана. Стромата съдържа рибозоми, нишестени зърна, ДНК молекули.

II. Хромопластипридават цвят на различни части на растението.

III. Левкопластисъхранява хранителни вещества. Левкопластите могат да образуват хромопласти и хлоропласти.

4. Ендоплазмен ретикулуме разклонена система от тръби, канали и кухини. Има негранулиран (гладък) и гранулиран (груб) EPS. На негранулирания ER са ензимите на метаболизма на мазнините и въглехидратите (извършва се синтез на мазнини и въглехидрати). На гранулирания ER има рибозоми, които извършват протеинова биосинтеза. EPS функции: механични и оформящи функции; транспорт; концентрация и изолация.

5. Апарат на Голджисе състои от плоски мембранни торбички и везикули. В животинските клетки апаратът на Голджи изпълнява секреторна функция. В растенията той е центърът на синтеза на полизахариди.

6. Вакуолипълни със сок от растителни клетки. Функции на вакуолите: съхранение на хранителни вещества и вода, поддържане на тургорното налягане в клетката.

7 . Лизозоми- малки органели със сферична форма, образувани от мембрана, вътре в която се съдържат ензими, които хидролизират протеини, нуклеинови киселини, въглехидрати, мазнини.

8. Клетъчен център.Функцията на клетъчния център е да контролира процеса на клетъчно делене.

9. Микротубули и микрофиламентиЗаедно те образуват клетъчния скелет на животинските клетки.

10. Рибозомиеукариотите са по-големи (80S).

11. Включвания- резервни вещества, а секрети - само в растителните клетки.

Ядрое най-важната част от еукариотната клетка. Състои се от ядрена мембрана, кариоплазма, нуклеоли, хроматин.

1. Ядрена обвивкаподобна по структура на клетъчната мембрана, съдържа пори. Ядрената мембрана предпазва генетичния апарат от въздействието на цитоплазмените вещества. Контролира транспорта на веществата.

2. Кариоплазмае колоиден разтвор, съдържащ протеини, въглехидрати, соли, други органични и неорганични вещества. Кариоплазмата съдържа всички нуклеинови киселини: почти целия запас от ДНК, информационна, транспортна и рибозомна РНК.

3. Нуклеол -сферична формация, съдържа различни протеини, нуклеопротеини, липопротеини, фосфопротеини. Функцията на ядрото е синтеза на рибозомни ембриони.

4. Хроматин (хромозоми).В стационарно състояние (време между деленията) ДНК е равномерно разпределена в кариоплазмата под формата на хроматин. По време на деленето хроматинът се превръща в хромозоми.

Функции на ядрото: информацията за наследствените характеристики на организма е концентрирана в ядрото (информационна функция); хромозомите предават характеристиките на организма от родители към потомство (функция на наследяване); ядрото координира и регулира процесите в клетката (регулаторна функция).