Organele celulare. Structură și funcții. Celulele eucariote Primele celule eucariote

Celulele care formează țesuturile animalelor și plantelor variază semnificativ în formă, dimensiune și structură internă. Cu toate acestea, toate prezintă asemănări în principalele caracteristici ale proceselor de viață, metabolism, iritabilitate, creștere, dezvoltare și capacitatea de schimbare.

Celulele de toate tipurile conțin două componente principale, strâns legate între ele - citoplasma și nucleul. Nucleul este separat de citoplasmă printr-o membrană poroasă și conține seva nucleară, cromatina și nucleolul. Citoplasma semi-lichidă umple întreaga celulă și este pătrunsă de numeroși tubuli. La exterior este acoperit cu o membrană citoplasmatică. S-a specializat structuri de organe, prezent permanent în celulă și formațiuni temporare - incluziuni.Organele membranare : membrana citoplasmatică exterioară (OCM), reticul endoplasmatic (RE), aparat Golgi, lizozomi, mitocondrii și plastide. Structura tuturor organitelor membranare se bazează pe o membrană biologică. Toate membranele au un plan structural fundamental uniform și constau dintr-un strat dublu de fosfolipide, în care moleculele de proteine ​​sunt scufundate la diferite adâncimi pe diferite părți. Membranele organitelor diferă între ele doar prin seturile de proteine ​​pe care le conțin.

Schema structurii unei celule eucariote. A - celula de origine animala; B - celula vegetala: 1 - nucleu cu cromatina si nucleol, 2 - membrana citoplasmatica, 3 - peretele celular, 4 - pori din peretele celular prin care comunica citoplasma celulelor invecinate, 5 - reticul endoplasmatic rugos, b - reticul endoplasmatic neted , 7 - vacuol pinocitoza, 8 - aparat Golgi (complex), 9 - lizozom, 10 - incluziuni grase în canalele reticulului endoplasmatic neted, 11 - centru celular, 12 - mitocondrii, 13 - ribozomi și poliribozomi liberi, 14 - vacuol , 15 - cloroplast

Membrana citoplasmatica. Toate celulele vegetale, animalele multicelulare, protozoarele și bacteriile au o membrană celulară cu trei straturi: straturile exterior și interior sunt formate din molecule de proteine, stratul mijlociu este format din molecule de lipide. Limitează citoplasma din mediul extern, înconjoară toate organitele celulare și este o structură biologică universală. În unele celule, membrana exterioară este formată din mai multe membrane strâns adiacente una cu cealaltă. În astfel de cazuri, membrana celulară devine densă și elastică și permite celulei să-și mențină forma, ca, de exemplu, la euglena și ciliatii papuci. Majoritatea celulelor vegetale, pe lângă membrană, au și o înveliș groasă de celuloză la exterior - perete celular. Este clar vizibil într-un microscop cu lumină convențională și îndeplinește o funcție de susținere datorită stratului exterior rigid, care conferă celulelor o formă clară.

Pe suprafața celulelor, membrana formează excrescențe alungite - microvilozități, pliuri, invaginări și proeminențe, ceea ce mărește foarte mult suprafața de absorbție sau excreție. Cu ajutorul excrescentelor membranei, celulele se conectează între ele în țesuturile și organele organismelor multicelulare; pe pliurile membranelor sunt localizate diferite enzime implicate în metabolism. Prin delimitarea celulei de mediu, membrana regleaza directia de difuzie a substantelor si in acelasi timp le transporta activ in celula (acumulare) sau in afara (excretie). Datorită acestor proprietăți ale membranei, concentrația ionilor de potasiu, calciu, magneziu și fosfor în citoplasmă este mai mare, iar concentrația de sodiu și clor este mai mică decât cea din mediu. Prin porii membranei exterioare, ionii, apa și moleculele mici de alte substanțe pătrund în celulă din mediul extern. Penetrarea particulelor solide relativ mari în celulă este realizată de fagocitoză(din grecescul „phago” - devora, „bea” - celulă). În acest caz, membrana exterioară din punctul de contact cu particula se îndoaie în celulă, atragând particula adânc în citoplasmă, unde este supusă clivajului enzimatic. Picăturile de substanțe lichide intră în celulă într-un mod similar; absorbtia lor se numeste pinocitoza(din grecescul „pino” - băutură, „cytos” - celulă). Membrana celulară exterioară îndeplinește și alte funcții biologice importante.

Citoplasma 85% consta in apa, 10% - proteine, restul volumului reprezinta lipide, carbohidrati, acizi nucleici si compusi minerali; toate aceste substanţe formează o soluţie coloidală asemănătoare ca consistenţă cu glicerinei. Substanța coloidală a unei celule, în funcție de starea sa fiziologică și de natura influenței mediului extern, are proprietăți atât de lichid, cât și de corp elastic, mai dens. Citoplasma este pătrunsă de canale de diferite forme și dimensiuni, care sunt numite reticulul endoplasmatic. Pereții lor sunt membrane care sunt în contact strâns cu toate organitele celulei și, împreună cu acestea, constituie un singur sistem funcțional și structural pentru metabolismul și energia și mișcarea substanțelor în interiorul celulei.

Pereții tubilor conțin granule minuscule numite ribozomi. Această rețea de tubuli se numește granulară. Ribozomii pot fi localizați împrăștiați pe suprafața tubilor sau pot forma complexe de cinci până la șapte sau mai mulți ribozomi, numiți polizomi. Alți tubuli nu conțin granule; formează un reticul endoplasmatic neted. Pe pereți se află enzimele implicate în sinteza grăsimilor și carbohidraților.

Cavitatea internă a tubilor este umplută cu produse reziduale ale celulei. Tubulii intracelulari, formând un sistem complex de ramificare, reglează mișcarea și concentrația substanțelor, separă diferite molecule de substanțe organice și etapele sintezei lor. Pe suprafețele interioare și exterioare ale membranelor bogate în enzime sunt sintetizate proteine, grăsimi și carbohidrați, care fie sunt utilizate în metabolism, fie se acumulează în citoplasmă sub formă de incluziuni, fie sunt excretate.

Ribozomi găsit în toate tipurile de celule - de la bacterii la celulele organismelor multicelulare. Acestea sunt corpuri rotunde formate din acid ribonucleic (ARN) și proteine ​​în proporții aproape egale. Ele conțin cu siguranță magneziu, a cărui prezență menține structura ribozomilor. Ribozomii pot fi asociați cu membranele reticulului endoplasmatic, cu membrana celulară exterioară sau se pot afla liberi în citoplasmă. Ei realizează sinteza proteinelor. Pe lângă citoplasmă, în nucleul celulei se găsesc ribozomi. Ele se formează în nucleol și apoi intră în citoplasmă.

Complexul Golgiîn celulele vegetale arată ca corpuri individuale înconjurate de membrane. În celulele animale, acest organel este reprezentat de cisterne, tubuli și vezicule. Produșii de secreție celulară intră în tuburile membranare ale complexului Golgi din tubii reticulului endoplasmatic, unde sunt rearanjați chimic, compactați și apoi trec în citoplasmă și sunt fie folosiți de celulă însăși, fie îndepărtați din aceasta. În rezervoarele complexului Golgi, polizaharidele sunt sintetizate și combinate cu proteine, rezultând formarea de glicoproteine.

Mitocondriile- corpuri mici în formă de tijă delimitate de două membrane. Numeroase pliuri - cristae - se extind din membrana interioară a mitocondriilor; pe pereții lor există diverse enzime, cu ajutorul cărora se realizează sinteza unei substanțe cu energie ridicată - acidul adenozin trifosforic (ATP). În funcție de activitatea celulei și de influențele externe, mitocondriile se pot mișca, își pot modifica dimensiunea și forma. Ribozomii, fosfolipidele, ARN-ul și ADN-ul se găsesc în mitocondrii. Prezența ADN-ului în mitocondrii este asociată cu capacitatea acestor organite de a se reproduce prin formarea unei constricții sau înmugurire în timpul diviziunii celulare, precum și cu sinteza unor proteine ​​mitocondriale.

Lizozomi- formațiuni ovale mici, delimitate de o membrană și împrăștiate în citoplasmă. Se găsește în toate celulele animalelor și plantelor. Ele apar în prelungiri ale reticulului endoplasmatic și în complexul Golgi, aici sunt umplute cu enzime hidrolitice, apoi se separă și intră în citoplasmă. În condiții normale, lizozomii digeră particulele care intră în celulă prin fagocitoză și organele celulelor aflate la moarte.Produșii lizozomii sunt excretați prin membrana lizozomului în citoplasmă, unde sunt incluși în molecule noi. Când membrana lizozomului se rupe, enzimele intră în citoplasmă și digeră conținutul său, provocând moartea celulelor.

Plastide se găsește numai în celulele vegetale și se găsește la majoritatea plantelor verzi. Substantele organice sunt sintetizate si acumulate in plastide. Există trei tipuri de plastide: cloroplaste, cromoplaste și leucoplaste.

Cloroplaste - plastide verzi care conțin pigmentul verde clorofilă. Se găsesc în frunze, tulpini tinere și fructe necoapte. Cloroplastele sunt înconjurate de o membrană dublă. La plantele superioare, partea internă a cloroplastelor este umplută cu o substanță semi-lichidă, în care plăcile sunt așezate paralel între ele. Membranele pereche ale plăcilor, fuzionate, formează stive care conțin clorofilă (Fig. 6). În fiecare stivă de cloroplaste ale plantelor superioare, alternează straturi de molecule de proteine ​​și molecule de lipide, iar între ele se află molecule de clorofilă. Această structură stratificată oferă suprafețe libere maxime și facilitează captarea și transferul de energie în timpul fotosintezei.

Cromoplaste - plastide care conțin pigmenți vegetali (roșu sau maro, galben, portocaliu). Ele sunt concentrate în citoplasma celulelor florilor, tulpinilor, fructelor și frunzelor plantelor și le conferă culoarea potrivită. Cromoplastele se formează din leucoplaste sau cloroplaste ca urmare a acumulării de pigmenți carotenoide.

Leucoplaste - incolore plastide localizate în părțile necolorate ale plantelor: în tulpini, rădăcini, bulbi etc. Boabele de amidon se acumulează în leucoplastele unor celule, uleiurile și proteinele se acumulează în leucoplastele altor celule.

Toate plastidele provin de la predecesorii lor - proplastide. Ei au dezvăluit ADN care controlează reproducerea acestor organite.

Centrul celular, sau centrozom, joacă un rol important în diviziunea celulară și este format din doi centrioli . Se găsește în toate celulele animale și vegetale, cu excepția ciupercilor cu flori, a ciupercilor inferioare și a unor protozoare. Centriolii din celulele în diviziune participă la formarea fusului de diviziune și sunt localizați la polii acestuia. Într-o celulă în diviziune, centrul celulei este primul care se împarte și, în același timp, se formează un fus de acromatină, care orientează cromozomii pe măsură ce aceștia diverg către poli. Un centriol părăsește fiecare dintre celulele fiice.

Multe celule vegetale și animale au organoizi cu scop special: cili,îndeplinește funcția de mișcare (ciliați, celule ale tractului respirator), flageli(protozoare unicelulare, celule reproducătoare masculine la animale și plante etc.). Incluziuni - elemente temporare care apar într-o celulă la o anumită etapă a vieții sale ca urmare a unei funcții sintetice. Ele sunt fie folosite, fie îndepărtate din celulă. Incluziunile sunt, de asemenea, nutrienți de rezervă: în celulele vegetale - amidon, picături de grăsime, blocuri, uleiuri esențiale, mulți acizi organici, săruri ale acizilor organici și anorganici; în celulele animale - glicogen (în celulele hepatice și în mușchi), picături de grăsime (în țesutul subcutanat); Unele incluziuni se acumulează în celule ca deșeuri – sub formă de cristale, pigmenți etc.

vacuole - acestea sunt cavități delimitate de o membrană; bine exprimat în celulele vegetale și prezent în protozoare. Ele apar în diferite zone ale reticulului endoplasmatic. Și se despart treptat de el. Vacuolele mențin presiunea turgenței; în ele se concentrează seva celulară sau vacuolară, ale cărei molecule determină concentrația osmotică a acesteia. Se crede că produsele inițiale de sinteză - carbohidrați solubili, proteine, pectine etc. - se acumulează în cisternele reticulului endoplasmatic. Aceste clustere reprezintă rudimentele viitoarelor vacuole.

Citoscheletul . Una dintre trăsăturile distinctive ale unei celule eucariote este dezvoltarea în citoplasma sa a formațiunilor scheletice sub formă de microtubuli și mănunchiuri de fibre proteice. Elementele citoscheletului sunt strâns asociate cu membrana citoplasmatică exterioară și învelișul nuclear și formează țesături complexe în citoplasmă. Elementele de susținere ale citoplasmei determină forma celulei, asigură mișcarea structurilor intracelulare și mișcarea întregii celule.

Miez Celula joacă un rol major în viața sa; odată cu îndepărtarea ei, celula își încetează funcțiile și moare. Majoritatea celulelor animale au un singur nucleu, dar există și celule multinucleate (ficat și mușchi umani, ciuperci, ciliați, alge verzi). Globulele roșii de la mamifere se dezvoltă din celulele precursoare care conțin un nucleu, dar celulele roșii mature îl pierd și nu trăiesc mult.

Nucleul este înconjurat de o membrană dublă, pătrunsă cu pori, prin care este strâns legat de canalele reticulului endoplasmatic și citoplasmei. În interiorul miezului este cromatina- secțiuni spiralizate ale cromozomilor. În timpul diviziunii celulare, ele se transformă în structuri în formă de tijă, care sunt clar vizibile la microscop cu lumină. Cromozomii sunt complexe complexe de proteine ​​și ADN numite nucleoproteină.

Funcțiile nucleului sunt de a regla toate funcțiile vitale ale celulei, pe care le realizează cu ajutorul materialului ADN și ARN purtători de informații ereditare. În pregătirea diviziunii celulare, ADN-ul se dublează; în timpul mitozei, cromozomii se separă și sunt transmise celulelor fiice, asigurând continuitatea informațiilor ereditare în fiecare tip de organism.

Carioplasma - faza lichida a nucleului, in care deseurile structurilor nucleare se gasesc in forma dizolvata

Nucleol- partea izolată, cea mai densă a miezului. Nucleolul conține proteine ​​complexe și ARN, fosfați liberi sau legați de potasiu, magneziu, calciu, fier, zinc, precum și ribozomi. Nucleolul dispare înainte de începerea diviziunii celulare și se reformează în ultima fază a diviziunii.

Astfel, celula are o organizare fină și foarte complexă. Rețeaua extinsă de membrane citoplasmatice și principiul membranei structurii organitelor fac posibilă distingerea între numeroasele reacții chimice care au loc simultan în celulă. Fiecare dintre formațiunile intracelulare are propria sa structură și funcție specifică, dar numai prin interacțiunea lor este posibilă funcționarea armonioasă a celulei.Pe baza acestei interacțiuni, substanțele din mediu pătrund în celulă, iar produsele reziduale sunt îndepărtate din aceasta în exterior. mediu – așa are loc metabolismul. Perfecțiunea organizării structurale a unei celule a putut apărea doar ca urmare a evoluției biologice pe termen lung, timp în care funcțiile pe care le-a îndeplinit au devenit treptat mai complexe.

Cele mai simple forme unicelulare reprezintă atât o celulă, cât și un organism cu toate manifestările sale de viață. În organismele multicelulare, celulele formează grupuri omogene - țesuturi. La rândul lor, țesuturile formează organe, sisteme, iar funcțiile lor sunt determinate de activitatea vitală generală a întregului organism.

Eucariotele sau celulele nucleare sunt mult mai complexe decât procariotele. Structura unei celule eucariote are ca scop desfășurarea metabolismului intracelular.

Plasmalemma

În exterior, orice celulă este înconjurată de o membrană plasmatică elastică subțire numită plasmalemă. Plasmalema conține substanțe organice descrise în tabel.

Orez. 1. Structura plasmalemei.

Deasupra plasmalemei unei celule vegetale se află un perete celular, care conține celuloză. Menține forma și limitează mobilitatea celulară. O celulă animală este acoperită cu un glicocalix format din diferiți compuși organici. Funcția principală a acoperirilor suplimentare este protecția.

Prin plasmalemă, substanțele sunt transportate și semnalele sunt transmise prin proteinele încorporate.

Miez

Eucariotele diferă de procariote prin faptul că au un nucleu - o structură membranară, format din trei componente:

• două membrane având pori;
• nucleoplasmă - un lichid format din cromatină (conține ARN și ADN), proteine, acizi nucleici, apă;
• nucleol - o porțiune compactă a nucleoplasmei.

Orez. 2. Structura nucleului.

Nucleul controlează toate procesele celulare și, de asemenea, efectuează:

TOP 4 articolecare citesc împreună cu asta

• stocarea și transmiterea de informații ereditare;
• formarea ribozomilor;
• sinteza acizilor nucleici.

Citoplasma

Citoplasma eucariotelor conține diverse organite care realizează metabolismul datorită mișcării constante a citoplasmei (cicloză). Descrierea lor este prezentată în tabelul cu structura unei celule eucariote.

O celulă vegetală este caracterizată de două organite speciale care sunt absente la animale:

• vacuol - acumulează substanțe organice, apă, menține turgența;
• plastide - în funcție de specie, efectuează fotosinteza (cloroplaste), acumulează substanțe (leucoplaste), și colorează florile și fructele (cromoplastele).

În celulele animale (absent la plante) există un centrozom (centru celular), care colectează microtubuli, din care se formează ulterior fusul, citoscheletul, flagelul și cilii.

Orez. 3. Celulele vegetale și animale.

Eucariotele se reproduc prin diviziune - mitoză sau meioză. Mitoza (diviziunea indirectă) este caracteristică tuturor celulelor somatice (nereproductive) și organismelor nucleare unicelulare. Meioza este procesul de formare a gameților.

Ce am învățat?

De la lecția de biologie de clasa a IX-a am învățat pe scurt despre structura și funcțiile unei celule eucariote. Eucariotele sunt structuri complexe formate dintr-o membrană celulară, citoplasmă și nucleu. În citoplasma unei celule eucariote există diverse organite (complex Golgi, EPS, lizozomi etc.) care realizează metabolismul intracelular. În plus, celulele vegetale sunt caracterizate printr-o vacuolă și plastide, iar celulele animale sunt caracterizate printr-un centru celular.

Test pe tema

Evaluarea raportului

Rata medie: 4.1. Evaluări totale primite: 300.

Structura celulară

Structura celulară

Celula procariota

procariote(din lat. pro

Structura cromozomală

Schema structurii cromozomiale în profaza târzie - metafaza mitozei. 1-cromatidă; 2-centromer; 3-umăr scurt; 4-umăr lung.

Cromozomii(greaca veche χρῶμα - culoare și σῶμα - corp) - structuri nucleoproteice din nucleul unei celule eucariote (o celulă care conține un nucleu), care devin ușor vizibile în anumite faze ale ciclului celular (în timpul mitozei sau meiozei). Cromozomii reprezintă un grad ridicat de condensare a cromatinei care este prezent în mod constant în nucleul celulei. Inițial, termenul a fost propus să se refere la structurile găsite în celulele eucariote, dar în ultimele decenii se vorbește din ce în ce mai mult despre cromozomii bacterieni. Majoritatea informațiilor ereditare sunt concentrate în cromozomi.

Morfologia cromozomului se vede cel mai bine într-o celulă în stadiul de metafază. Un cromozom este format din două corpuri în formă de baston - cromatide. Ambele cromatide ale fiecărui cromozom sunt identice între ele în compoziția genelor.

Cromozomii se diferențiază după lungime. Cromozomii au un centromer sau constricție primară, doi telomeri și două brațe. Pe unii cromozomi se disting constricții secundare și sateliți. Mișcarea cromozomului este determinată de centromer, care are o structură complexă.

ADN-ul centromer se distinge printr-o secvență de nucleotide caracteristică și proteine ​​specifice. În funcție de localizarea centromerului, se disting cromozomii acrocentrici, submetacentrici și metacentrici.

După cum am menționat mai sus, unii cromozomi au constricții secundare. Ele, spre deosebire de constricția primară (centromer), nu servesc ca loc pentru atașarea firelor fusului și nu joacă niciun rol în mișcarea cromozomilor. Unele constricții secundare sunt asociate cu formarea nucleolilor, caz în care se numesc organizatori nucleolari. Organizatorii nucleolari conțin gene responsabile de sinteza ARN. Funcția altor constrângeri secundare nu este încă clară.

Unii cromozomi acrocentrici au sateliți - regiuni conectate cu restul cromozomului printr-un fir subțire de cromatină. Forma și dimensiunea satelitului sunt constante pentru un anumit cromozom. La oameni, cinci perechi de cromozomi au sateliți.

Regiunile terminale ale cromozomilor bogate în heterocromatină structurală se numesc telomeri. Telomerii împiedică capetele cromozomilor să se lipească împreună după reduplicare și, prin urmare, ajută la menținerea integrității acestora. În consecință, telomerii sunt responsabili pentru existența cromozomilor ca entități individuale.

Cromozomii care au aceeași ordine a genelor se numesc omologi. Au aceeași structură (lungime, localizarea centromerului etc.). Cromozomii neomologi au seturi de gene diferite și structuri diferite.

Un studiu al structurii fine a cromozomilor a arătat că aceștia constau din ADN, proteine ​​și o cantitate mică de ARN. Molecula de ADN poartă sarcini negative distribuite pe toată lungimea sa, iar proteinele atașate de ea - histonele - sunt încărcate pozitiv. Acest complex de ADN și proteine ​​se numește cromatină. Cromatina poate avea diferite grade de condensare. Cromatina condensată se numește heterocromatina, cromatina decondensată se numește eucromatina. Gradul de decondensare a cromatinei reflectă starea sa funcțională. Regiunile heterocromatice sunt funcțional mai puțin active decât regiunile eucromatice, în care majoritatea genelor sunt localizate. Există heterocromatina structurală, a cărei cantitate variază în diferiți cromozomi, dar este localizată în mod constant în regiunile pericentromerice. Pe lângă heterocromatina structurală, există heterocromatina facultativă, care apare în cromozom în timpul supraînfăşurării regiunilor eucromatice. Existența acestui fenomen în cromozomii umani este confirmată de faptul inactivării genetice a unui cromozom X în celulele somatice ale unei femei. Esența sa constă în faptul că există un mecanism format evolutiv pentru inactivarea celei de-a doua doze de gene localizate în cromozomul X, drept urmare, în ciuda numărului diferit de cromozomi X din organismele masculine și feminine, numărul de gene care funcționează. în ele este egală. Cromatina este condensată la maxim în timpul diviziunii celulare mitotice, apoi poate fi detectată sub formă de cromozomi denși.

Dimensiunea moleculelor de ADN ale cromozomilor este enormă. Fiecare cromozom este reprezentat de o moleculă de ADN. Pot atinge sute de micrometri și chiar centimetri. Dintre cromozomii umani, cel mai mare este primul; ADN-ul său are o lungime totală de până la 7 cm Lungimea totală a moleculelor de ADN ale tuturor cromozomilor unei celule umane este de 170 cm.

În ciuda dimensiunii gigantice a moleculelor de ADN, este destul de dens împachetat în cromozomi. Această pliere specifică a ADN-ului cromozomial este asigurată de proteinele histonice. Histonele sunt situate de-a lungul lungimii moleculei de ADN sub formă de blocuri. Un bloc conține 8 molecule de histonă, formând un nucleozom (o formațiune constând dintr-o catenă de ADN înfășurată în jurul unui octamer de histonă). Dimensiunea unui nucleozom este de aproximativ 10 nm. Nucleozomii arată ca niște margele înșirate pe un fir. Nucleozomii și secțiunile de ADN care le conectează sunt strâns împachetate sub formă de spirală; pentru fiecare rotire a unei astfel de spirale există șase nucleozomi. Acesta este modul în care se formează structura cromozomală.

Informațiile ereditare ale unui organism sunt strict ordonate de-a lungul cromozomilor individuali. Fiecare organism este caracterizat de un anumit set de cromozomi (număr, dimensiune și structură), care se numește cariotip. Cariotipul uman este reprezentat de douăzeci și patru de cromozomi diferiți (22 de perechi de autozomi, cromozomi X și Y). Un cariotip este un pașaport de specie. Analiza cariotipului ne permite să identificăm tulburările care pot duce la anomalii de dezvoltare, boli ereditare sau moartea fetușilor și embrionilor în stadiile incipiente de dezvoltare.

Multă vreme s-a crezut că cariotipul uman este format din 48 de cromozomi. Cu toate acestea, la începutul anului 1956, a fost publicat un mesaj conform căruia numărul de cromozomi dintr-un cariotip uman este de 46.

Cromozomii umani variază în mărime, locație a centromerului și constricții secundare. Prima împărțire a cariotipului în grupuri a fost realizată în 1960 la o conferință din Denver (SUA). Descrierea cariotipului uman sa bazat inițial pe următoarele două principii: aranjarea cromozomilor pe lungimea lor; gruparea cromozomilor în funcție de localizarea centromerului (metacentric, submetacentric, acrocentric).

Constanța exactă a numărului de cromozomi, individualitatea și complexitatea structurală a acestora indică importanța funcției pe care o îndeplinesc. Cromozomii servesc ca principal aparat genetic al celulei. Ele conțin gene într-o ordine liniară, fiecare dintre acestea ocupând un loc (locus) strict definit în cromozom. Există multe gene pe fiecare cromozom, dar pentru dezvoltarea normală a organismului este necesar un set de gene din setul cromozomial complet.

Structura și funcțiile ADN-ului

ADN- un polimer ai cărui monomeri sunt dezoxiribonucleotide. Un model al structurii spațiale a moleculei de ADN sub forma unui dublu helix a fost propus în 1953 de J. Watson și F. Crick (pentru a construi acest model au folosit lucrările lui M. Wilkins, R. Franklin, E. Chargaff). ).

molecula de ADN format din două lanțuri de polinucleotide, răsucite elicoidal unul în jurul celuilalt și împreună în jurul unei axe imaginare, i.e. este o spirală dublă (cu excepția unor virusuri care conțin ADN au ADN monocatenar). Diametrul dublei helix ADN este de 2 nm, distanța dintre nucleotidele adiacente este de 0,34 nm și există 10 perechi de nucleotide pe tură a helixului. Lungimea moleculei poate ajunge la câțiva centimetri. Greutatea moleculară - zeci și sute de milioane. Lungimea totală a ADN-ului din nucleul unei celule umane este de aproximativ 2 m. În celulele eucariote, ADN-ul formează complexe cu proteinele și are o conformație spațială specifică.

Monomer ADN - nucleotidă (dezoxiribonucleotidă)- constă din reziduuri a trei substanțe: 1) o bază azotată, 2) o monozaharidă cu cinci atomi de carbon (pentoză) și 3) acid fosforic. Bazele azotate ale acizilor nucleici aparțin claselor pirimidinelor și purinelor. Bazele ADN-pirimidinice(au un inel în molecula lor) - timină, citozină. Baze purinice(au două inele) - adenină și guanină.

Monozaharida nucleotidă ADN este dezoxiriboza.

Numele unei nucleotide este derivat din numele bazei corespunzătoare. Nucleotidele și bazele azotate sunt indicate cu majuscule.

Lanțul polinucleotidic se formează ca rezultat al reacțiilor de condensare a nucleotidelor. În acest caz, între carbonul 3" al restului de deoxiriboză al unei nucleotide și restul de acid fosforic al alteia, legătură fosfoesterică(aparține categoriei de legături covalente puternice). Un capăt al lanțului de polinucleotide se termină cu un carbon de 5" (numit capăt de 5"), celălalt se termină cu un carbon de 3" (capăt de 3").

Opus unei catene de nucleotide este oa doua catenă. Dispunerea nucleotidelor în aceste două lanțuri nu este întâmplătoare, ci strict definită: timina este întotdeauna situată opus adeninei unui lanț din celălalt lanț, iar citozina este întotdeauna situată opus guaninei, între adenină și timină iau două legături de hidrogen și trei legăturile de hidrogen apar între guanină și citozină. Modelul conform căruia nucleotidele diferitelor lanțuri de ADN sunt ordonate strict (adenină - timină, guanină - citozină) și se conectează selectiv între ele se numește principiul complementaritatii. De remarcat că J. Watson și F. Crick au ajuns să înțeleagă principiul complementarității după ce s-au familiarizat cu lucrările lui E. Chargaff. E. Chargaff, după ce a studiat un număr mare de mostre de țesuturi și organe ale diferitelor organisme, a descoperit că în orice fragment de ADN conținutul de reziduuri de guanină corespunde întotdeauna exact conținutului de citozină și adenină - timină ( „Regula lui Chargaff”), dar nu a putut explica acest fapt.

Din principiul complementarității rezultă că secvența de nucleotide a unui lanț determină secvența de nucleotide a celuilalt.

Catenele de ADN sunt antiparalele (multidirectionale), i.e. nucleotidele diferitelor lanțuri sunt situate în direcții opuse și, prin urmare, opus capătului de 3" al unui lanț se află capătul de 5" al celuilalt. Molecula de ADN este uneori comparată cu o scară în spirală. „Balustrada” acestei scări este o coloană vertebrală de zahăr-fosfat (alternând reziduuri de deoxiriboză și acid fosforic); „treptele” sunt baze azotate complementare.

Funcția ADN-ului- stocarea si transmiterea informatiilor ereditare.

Reparație („reparație”)

Reparații este procesul de eliminare a deteriorării secvenței de nucleotide ADN. Realizat de sisteme enzimatice speciale ale celulei ( enzime reparatoare). În procesul de refacere a structurii ADN-ului se pot distinge următoarele etape: 1) nucleazele de reparare a ADN-ului recunosc și îndepărtează zona deteriorată, în urma căreia se formează un gol în lanțul ADN; 2) ADN polimeraza umple acest gol, copiend informații din a doua catenă („bună”); 3) ADN ligaza „reticulă” nucleotidele, completând repararea.

Cele mai studiate au fost trei mecanisme de reparare: 1) fotoreparare, 2) reparare excizională sau pre-replicativă, 3) reparare post-replicativă.

Modificări ale structurii ADN-ului apar în celulă în mod constant sub influența metaboliților reactivi, radiațiilor ultraviolete, metalelor grele și sărurilor acestora etc. Prin urmare, defectele sistemelor de reparare cresc rata proceselor de mutație și provoacă boli ereditare (xeroderma pigmentosum, progeria, etc.).

Structura și funcțiile ARN

ARN- un polimer ai cărui monomeri sunt ribonucleotide. Spre deosebire de ADN, ARN-ul este format nu din două, ci dintr-un singur lanț de polinucleotide (cu excepția faptului că unii virusuri care conțin ARN au ARN dublu catenar). Nucleotidele ARN sunt capabile să formeze legături de hidrogen între ele. Lanțurile de ARN sunt mult mai scurte decât lanțurile de ADN.

Monomer ARN - nucleotidă (ribonucleotidă)- constă din reziduuri a trei substanțe: 1) o bază azotată, 2) o monozaharidă cu cinci atomi de carbon (pentoză) și 3) acid fosforic. Bazele azotate ale ARN aparțin și ele claselor de pirimidine și purine.

Bazele pirimidinice ale ARN sunt uracil, citozină, iar bazele purinice sunt adenina și guanina. Monozaharida nucleotidă ARN este riboza.

A evidentia trei tipuri de ARN: 1) informativ(mesager) ARN - ARNm (ARNm), 2) transport ARN - ARNt, 3) ribozomal ARN - ARNr.

Toate tipurile de ARN sunt polinucleotide neramificate, au o conformație spațială specifică și participă la procesele de sinteză a proteinelor. Informațiile despre structura tuturor tipurilor de ARN sunt stocate în ADN. Procesul de sinteză a ARN-ului pe un șablon de ADN se numește transcripție.

Transfer ARN-uri conțin de obicei 76 (de la 75 la 95) nucleotide; greutate moleculară - 25 000–30 000. tARN reprezintă aproximativ 10% din conținutul total de ARN din celulă. Funcțiile ARNt: 1) transportul aminoacizilor la locul sintezei proteinelor, la ribozomi, 2) intermediar de translație. Există aproximativ 40 de tipuri de ARNt găsite într-o celulă, fiecare dintre ele având o secvență unică de nucleotide. Cu toate acestea, toate ARNt-urile au mai multe regiuni complementare intramoleculare, datorită cărora ARNt-urile capătă o conformație asemănătoare frunzei de trifoi. Orice ARNt are o buclă pentru contactul cu ribozomul (1), o buclă anticodon (2), o buclă pentru contactul cu enzima (3), o tulpină acceptor (4) și un anticodon (5). Aminoacidul este adăugat la capătul de 3" al tulpinii acceptoare. Anticodon- trei nucleotide care „identifică” codonul ARNm. Trebuie subliniat faptul că un ARNt specific poate transporta un aminoacid strict definit corespunzător anticodonului său. Specificitatea conexiunii dintre aminoacid și ARNt se realizează datorită proprietăților enzimei aminoacil-ARNt sintetaza.

ARN ribozomal conțin 3000–5000 de nucleotide; greutate moleculară - 1 000 000–1 500 000. ARNr reprezintă 80–85% din conținutul total de ARN din celulă. În complex cu proteinele ribozomale, ARNr formează ribozomi - organele care realizează sinteza proteinelor. În celulele eucariote, sinteza ARNr are loc în nucleoli. Funcțiile ARNr: 1) o componentă structurală necesară a ribozomilor și, astfel, asigurând funcționarea ribozomilor; 2) asigurarea interacțiunii ribozomului și ARNt; 3) legarea inițială a ribozomului și codonul inițiator al ARNm și determinarea cadrului de citire, 4) formarea centrului activ al ribozomului.

ARN mesager a variat în conținutul de nucleotide și greutatea moleculară (de la 50.000 la 4.000.000). ARNm reprezintă până la 5% din conținutul total de ARN din celulă. Funcțiile ARNm: 1) transfer de informații genetice de la ADN la ribozomi, 2) matrice pentru sinteza unei molecule de proteine, 3) determinarea secvenței de aminoacizi a structurii primare a unei molecule de proteine.

Structura și funcțiile ATP

Acid adenozin trifosforic (ATP)- o sursă universală și un acumulator principal de energie în celulele vii. ATP se găsește în toate celulele vegetale și animale. Cantitatea de ATP este în medie de 0,04% (din greutatea umedă a celulei), cea mai mare cantitate de ATP (0,2–0,5%) se găsește în mușchii scheletici.

ATP este format din reziduuri: 1) o bază azotată (adenină), 2) o monozaharidă (riboză), 3) trei acizi fosforici. Deoarece ATP conține nu unul, ci trei reziduuri de acid fosforic, acesta aparține trifosfaților ribonucleozidici.

Cea mai mare parte a muncii care se întâmplă în celule utilizează energia hidrolizei ATP. În acest caz, când restul terminal al acidului fosforic este eliminat, ATP se transformă în ADP (acid adenozin difosforic), iar când al doilea reziduu de acid fosforic este eliminat, acesta se transformă în AMP (acid adenozin monofosforic). Randamentul de energie liberă la eliminarea ambelor reziduuri terminale și secundare de acid fosforic este de 30,6 kJ. Eliminarea celei de-a treia grupări fosfat este însoțită de eliberarea a doar 13,8 kJ. Legăturile dintre terminalul și al doilea, al doilea și primul reziduu de acid fosforic se numesc de înaltă energie (high-energy).

Rezervele de ATP sunt reînnoite în mod constant. În celulele tuturor organismelor, sinteza ATP are loc în procesul de fosforilare, adică. adăugarea de acid fosforic la ADP. Fosforilarea are loc cu intensitate diferită în timpul respirației (mitocondrii), glicolizei (citoplasmei) și fotosintezei (cloroplaste).

ATP este principala legătură între procesele însoțite de eliberarea și acumularea de energie și procesele care au loc cu consumul de energie. În plus, ATP, împreună cu alți trifosfați ribonucleozidici (GTP, CTP, UTP), este un substrat pentru sinteza ARN.

Proprietățile genelor

1. discretitatea - nemiscibilitatea genelor;
2. stabilitate - capacitatea de a menține structura;
3. labilitate - capacitatea de a muta în mod repetat;
4. alelism multiplu - multe gene există într-o populație în forme moleculare multiple;
5. alelicitatea - în genotipul organismelor diploide există doar două forme ale genei;
6. specificitate - fiecare genă codifică propria trăsătură;
7. pleiotropie - efect multiplu al unei gene;
8. expresivitate - gradul de exprimare al unei gene într-o trăsătură;
9. penetranță - frecvența de manifestare a unei gene într-un fenotip;
10. amplificare - creșterea numărului de copii ale unei gene.

Clasificare

1. Genele structurale sunt componente unice ale genomului, reprezentând o singură secvență care codifică o proteină specifică sau anumite tipuri de ARN. (Vezi și articolul gene de menaj).
2. Genele funcționale – reglează funcționarea genelor structurale.

Cod genetic- o metodă caracteristică tuturor organismelor vii de codificare a secvenței de aminoacizi a proteinelor folosind o secvență de nucleotide.

ADN-ul folosește patru nucleotide - adenina (A), guanina (G), citozina (C), timina (T), care în literatura rusă sunt desemnate prin literele A, G, C și T. Aceste litere formează alfabetul cod genetic. ARN folosește aceleași nucleotide, cu excepția timinei, care este înlocuită cu o nucleotidă similară - uracil, care este desemnată prin litera U (U în literatura rusă). În moleculele de ADN și ARN, nucleotidele sunt aranjate în lanțuri și, astfel, se obțin secvențe de litere genetice.

Cod genetic

Pentru a construi proteine ​​în natură, sunt utilizați 20 de aminoacizi diferiți. Fiecare proteină este un lanț sau mai multe lanțuri de aminoacizi într-o secvență strict definită. Această secvență determină structura proteinei și, prin urmare, toate proprietățile sale biologice. Setul de aminoacizi este, de asemenea, universal pentru aproape toate organismele vii.

Implementarea informațiilor genetice în celulele vii (adică sinteza unei proteine ​​codificate de o genă) se realizează folosind două procese matriceale: transcripția (adică sinteza ARNm pe o matrice ADN) și traducerea codului genetic. într-o secvență de aminoacizi (sinteza unui lanț polipeptidic pe ARNm). Trei nucleotide consecutive sunt suficiente pentru a codifica 20 de aminoacizi, precum și semnalul de oprire care indică sfârșitul secvenței de proteine. Un set de trei nucleotide se numește triplet. Abrevierile acceptate corespunzătoare aminoacizilor și codonilor sunt prezentate în figură.

Proprietăți

1. Tripletate- o unitate de cod semnificativă este o combinație de trei nucleotide (triplet sau codon).
2. Continuitate- nu exista semne de punctuatie intre triplete, adica informatia se citeste continuu.
3. Nesuprapunere- aceeași nucleotidă nu poate face parte simultan din două sau mai multe triplete (nu este observată pentru unele gene suprapuse ale virusurilor, mitocondriilor și bacteriilor, care codifică mai multe proteine ​​de schimbare a cadrelor).
4. Unicitate (specificitate)- un codon specific corespunde unui singur aminoacid (cu toate acestea, codonul UGA are Euplotes crassus codifică doi aminoacizi - cisteină și selenocisteină)
5. Degenerare (redundanță)- mai mulți codoni pot corespunde aceluiași aminoacid.
6. Versatilitate- codul genetic funcționează la fel în organisme cu diferite niveluri de complexitate - de la viruși la oameni (metodele de inginerie genetică se bazează pe aceasta; există o serie de excepții, prezentate în tabelul din secțiunea „Variații ale codului genetic standard” de mai jos).
7. Imunitate la zgomot- mutațiile substituțiilor de nucleotide care nu duc la o schimbare a clasei aminoacidului codificat se numesc conservator; se numesc mutații de substituție nucleotidică care duc la o schimbare a clasei aminoacidului codificat radical.

Biosinteza proteinelor și etapele acesteia

Biosinteza proteinelor- un proces complex în mai multe etape de sinteză a unui lanț polipeptidic din reziduuri de aminoacizi, care are loc pe ribozomii celulelor organismelor vii cu participarea moleculelor de ARNm și ARNt.

Biosinteza proteinelor poate fi împărțită în etape de transcripție, procesare și traducere. În timpul transcripției, informațiile genetice criptate în moleculele de ADN sunt citite și aceste informații sunt scrise în moleculele de ARNm. În timpul unei serii de etape succesive de procesare, unele fragmente care nu sunt necesare în etapele ulterioare sunt îndepărtate din ARNm și secvențele de nucleotide sunt editate. După transportul codului de la nucleu la ribozomi, sinteza reală a moleculelor proteice are loc prin atașarea reziduurilor individuale de aminoacizi la lanțul polipeptidic în creștere.

Între transcripție și translație, molecula de ARNm suferă o serie de modificări secvențiale care asigură maturarea matricei funcționale pentru sinteza lanțului polipeptidic. Un capac este atașat la capătul 5΄, iar o coadă poli-A este atașată la capătul 3΄, ceea ce crește durata de viață a ARNm. Odată cu apariția procesării în celula eucariotă, a devenit posibilă combinarea exonilor genici pentru a obține o varietate mai mare de proteine ​​codificate de o singură secvență de nucleotide ADN - splicing alternativ.

Traducerea constă în sinteza unui lanț polipeptidic în conformitate cu informațiile codificate în ARN mesager. Secvența de aminoacizi este aranjată folosind transport ARN (ARNt), care formează complexe cu aminoacizi - aminoacil-ARNt. Fiecare aminoacid are propriul său ARNt, care are un anticodon corespunzător care „se potrivește” cu codonul ARNm. În timpul translației, ribozomul se mișcă de-a lungul ARNm și, pe măsură ce face acest lucru, lanțul polipeptidic crește. Energia pentru biosinteza proteinelor este furnizată de ATP.

Molecula de proteină finită este apoi scindată din ribozom și transportată în locația dorită din celulă. Pentru a-și atinge starea activă, unele proteine ​​necesită modificări post-translaționale suplimentare.

Cauzele mutațiilor

Mutațiile sunt împărțite în spontanȘi induse. Mutațiile spontane apar spontan pe parcursul vieții unui organism în condiții normale de mediu, cu o frecvență de aproximativ 10 - 9 - 10 - 12 per nucleotidă per generație de celule.

Mutațiile induse sunt modificări ereditare ale genomului care apar ca urmare a anumitor efecte mutagene în condiții artificiale (experimentale) sau sub influențe negative ale mediului.

Mutațiile apar în mod constant în timpul proceselor care au loc într-o celulă vie. Principalele procese care conduc la apariția mutațiilor sunt replicarea ADN-ului, tulburările de reparare a ADN-ului și recombinarea genetică.

Rolul mutațiilor în evoluție

Cu o schimbare semnificativă a condițiilor de viață, acele mutații care erau anterior dăunătoare se pot dovedi utile. Astfel, mutațiile sunt materialul selecției naturale. Astfel, mutanții melanistici (indivizi de culoare închisă) din populațiile de molii de mesteacăn din Anglia au fost descoperiți pentru prima dată de oamenii de știință printre indivizii tipici de culoare deschisă la mijlocul secolului al XIX-lea. Colorarea închisă apare ca urmare a unei mutații într-o genă. Fluturii își petrec ziua pe trunchiurile și ramurile copacilor, acoperiți de obicei cu licheni, față de care colorarea deschisă acționează ca un camuflaj. Ca urmare a revoluției industriale, însoțită de poluarea aerului, lichenii au murit, iar trunchiurile ușoare de mesteacăn s-au acoperit cu funingine. Ca urmare, până la mijlocul secolului XX (peste 50-100 de generații), în zonele industriale forma întunecată a înlocuit-o aproape complet pe cea deschisă. S-a demonstrat că principalul motiv pentru supraviețuirea preferențială a formei negre a fost prădarea de către păsări, care au mâncat selectiv fluturi de culoare deschisă în zonele poluate.

Dacă o mutație afectează secțiuni „tăcute” ale ADN-ului sau duce la înlocuirea unui element al codului genetic cu unul sinonim, atunci de obicei nu se manifestă în fenotip (manifestarea unei astfel de substituții sinonime poate fi asociată cu diferite frecvențe de utilizare a codonilor). Cu toate acestea, astfel de mutații pot fi detectate folosind metode de analiză a genelor. Deoarece mutațiile apar cel mai adesea ca urmare a unor cauze naturale, presupunând că proprietățile de bază ale mediului extern nu s-au schimbat, se dovedește că frecvența mutațiilor ar trebui să fie aproximativ constantă. Acest fapt poate fi folosit pentru a studia filogenia - studiul originii și relațiilor diferitelor taxoni, inclusiv a oamenilor. Astfel, mutațiile în genele tăcute servesc ca un fel de „ceas molecular” pentru cercetători. Teoria „ceasului molecular” pornește și de la faptul că majoritatea mutațiilor sunt neutre, iar rata acumulării lor într-o anumită genă nu depinde sau depinde slab de acțiunea selecției naturale și, prin urmare, rămâne constantă pentru o lungă perioadă de timp. Această rată va fi, totuși, diferită pentru diferite gene.

Studiul mutațiilor în ADN mitocondrial (moștenit pe linie maternă) și în cromozomii Y (moșteniți pe linie paternă) este utilizat pe scară largă în biologia evoluționistă pentru a studia originea raselor și naționalităților și a reconstrui dezvoltarea biologică a omenirii.

Structura celulară

Structura celulară

Toate formele de viață celulară de pe pământ pot fi împărțite în două superregate în funcție de structura celulelor lor constitutive - procariote (prenucleare) și eucariote (nucleare). Celulele procariote sunt mai simple ca structură; aparent, au apărut mai devreme în procesul de evoluție. Celulele eucariote sunt mai complexe și au apărut mai târziu. Celulele care alcătuiesc corpul uman sunt eucariote.

În ciuda varietății formelor, organizarea celulelor tuturor organismelor vii este supusă unor principii structurale comune.

Conținutul viu al celulei - protoplastul - este separat de mediu printr-o membrană plasmatică sau plasmalemă. În interiorul celulei este umplut cu citoplasmă, în care se află diverse organele și incluziuni celulare, precum și material genetic sub forma unei molecule de ADN. Fiecare dintre organele celulare îndeplinește propria sa funcție specială și, împreună, toate determină activitatea vitală a celulei în ansamblu.

Celula procariota

Structura unei celule procariote tipice: capsulă, perete celular, plasmalemă, citoplasmă, ribozomi, plasmidă, pili, flagel, nucleoid.

procariote(din lat. pro- înainte, înainte și greacă. κάρῠον - miez, nucă) - organisme care, spre deosebire de eucariote, nu au un nucleu celular format și alte organele interne ale membranei (cu excepția rezervoarelor plate la speciile fotosintetice, de exemplu, cianobacteriile). Singura moleculă circulară mare (la unele specii - liniară) de ADN dublu catenar, care conține cea mai mare parte a materialului genetic al celulei (așa-numitul nucleoid), nu formează un complex cu proteine ​​​​histone (așa-numita cromatină). ). Procariotele includ bacterii, inclusiv cianobacteriile (alge albastre-verzi) și arheile. Descendenții celulelor procariote sunt organitele celulelor eucariote - mitocondriile și plastidele.

Celula eucariotă Eucariote(eucariote) (din grecescul ευ - bun, complet și κάρῠον - miez, nucă) - organisme care, spre deosebire de procariote, au un nucleu celular format, delimitat de citoplasmă printr-o membrană nucleară. Materialul genetic este conținut în mai multe molecule lineare de ADN dublu catenar (în funcție de tipul de organism, numărul lor pe nucleu poate varia de la două la câteva sute), atașate din interior de membrana nucleului celular și formându-se în vastul nucleu. majoritatea (cu excepția dinoflagelaților) un complex cu proteine ​​histonice numite cromatina. Celulele eucariote au un sistem de membrane interne care, pe lângă nucleu, formează o serie de alte organite (reticul endoplasmatic, aparat Golgi etc.). În plus, marea majoritate au simbioți procarioți intracelulari permanenți - mitocondrii, iar algele și plantele au și plastide.

Structura unei celule eucariote

Reprezentarea schematică a unei celule animale. (Făcând clic pe oricare dintre numele părților componente ale celulei, veți fi dus la articolul corespunzător.)

Mitocondriile și plastidele au propriul lor ADN circular și ribozomi mici, prin care fac parte din propriile proteine ​​(organite semi-autonome).

Mitocondriile participă la (oxidarea substanțelor organice) - furnizează ATP (energie) pentru viața celulei și sunt „stațiile energetice ale celulei”.

Organele nemembranare

Ribozomi- acestea sunt organele care se ocupă de... Ele constau din două subunități, constând chimic din ARN ribozomal și proteine. Subunitățile sunt sintetizate în nucleol. Unii dintre ribozomi sunt atașați la EPS; acest EPS se numește aspru (granular).

Centrul celular este format din doi centrioli care formează fusul în timpul diviziunii celulare - mitoză și meioză.

Cilii, flageli servesc pentru mișcare.

Alege una, cea mai corectă variantă. Citoplasma celulară conține
1) fire de proteine
2) cili și flageli
3) mitocondrii
4) centrul celular și lizozomii

Răspuns

Stabiliți o corespondență între funcțiile și organitele celulelor: 1) ribozomi, 2) cloroplaste. Scrie numerele 1 și 2 în ordinea corectă.
A) situat pe ER granular
B) sinteza proteinelor
B) fotosinteza
D) sunt formate din două subunități
D) constau din grana cu tilacoizi
E) formează un polizom

Răspuns

Stabiliți o corespondență între structura organelului celular și a organelului: 1) aparatul Golgi, 2) cloroplast. Scrieți numerele 1 și 2 în ordinea corespunzătoare literelor.
A) organele cu membrană dublă
B) are propriul său ADN
B) are un aparat secretor
D) constă dintr-o membrană, bule, rezervoare
D) este format din tilacoizi grana și stroma
E) organite cu o singură membrană

Răspuns

Stabiliți o corespondență între caracteristicile și organitele celulei: 1) cloroplast, 2) reticul endoplasmatic. Scrieți numerele 1 și 2 în ordinea corespunzătoare literelor.
A) un sistem de tubuli format dintr-o membrană
B) organela este formată din două membrane
B) transportă substanţe
D) sintetizează materia organică primară
D) include tilacoizi

Răspuns

1. Alegeți una, cea mai corectă opțiune. Componente celulare cu o singură membrană -
1) cloroplaste
2) vacuole
3) centrul celular
4) ribozomi

Răspuns

2. Selectați trei opțiuni. Ce organele celulare sunt separate de citoplasmă printr-o singură membrană?
1) Complexul Golgi
2) mitocondriile
3) lizozom
4) reticulul endoplasmatic
5) cloroplast
6) ribozom

Răspuns

Toate caracteristicile următoare, cu excepția a două, pot fi utilizate pentru a descrie caracteristicile structurale și funcționarea ribozomilor. Identificați două caracteristici care „pară” din lista generală și notați numerele sub care sunt indicate.
1) constau din tripleți de microtubuli
2) participă la procesul de biosinteză a proteinelor
3) formează axul
4) format din proteine ​​si ARN
5) constau din două subunități

Răspuns

Alege două răspunsuri corecte din cinci și notează numerele sub care sunt indicate în tabel. Selectați organele cu membrană dublă:
1) lizozom
2) ribozom
3) mitocondrii
4) Aparatul Golgi
5) cloroplast

Răspuns

Alege trei răspunsuri corecte din șase și notează numerele sub care sunt indicate. Organelele celulelor vegetale sunt cu membrană dublă.
1) cromoplaste
2) centrioli
3) leucoplaste
4) ribozomi
5) mitocondrii
6) vacuole

Răspuns

NUCLEU1-MITOCONDRIA1-RIBOZOM1
Analizați tabelul. Pentru fiecare celulă cu litere, selectați termenul corespunzător din lista furnizată:
1) miez
2) ribozom
3) biosinteza proteinelor
4) citoplasmă
5) fosforilarea oxidativă
6) transcriere
7) lizozom

Răspuns

MITOCONDRII2-CROMOZOM1-RIBOZOM2

Analizați tabelul „Structurile unei celule eucariote”. Pentru fiecare celulă indicată printr-o literă, selectați termenul corespunzător din lista oferită.
1) glicoliză
2) cloroplaste
3) difuzat
4) mitocondrii
5) transcriere
6) miez
7) citoplasmă
8) centrul celular

Răspuns

LIZOZOM1-RIBOSOM3-CLOROPLAST1


1) Complexul Golgi
2) sinteza glucidelor
3) membrană unică
4) hidroliza amidonului
5) lizozom
6) non-membrană

Răspuns

LIZOZOM2-CLOROPLAST2-RIBOZOM4

Analizați tabelul. Pentru fiecare celulă cu litere, selectați termenul corespunzător din lista furnizată.
1) membrană dublă
2) reticulul endoplasmatic
3) biosinteza proteinelor
4) centrul celular
5) non-membrană
6) biosinteza carbohidraților
7) membrană unică
8) lizozom

Răspuns

LIZOZOM3-AG1-CLOROPLAST3
Analizați tabelul „Structuri celulare”. Pentru fiecare celulă indicată printr-o literă, selectați termenul corespunzător din lista oferită.
1) glicoliză
2) lizozom
3) biosinteza proteinelor
4) mitocondrii
5) fotosinteza
6) miez
7) citoplasmă
8) centrul celular

Răspuns

CLOROPLAST4-AG2-RIBOZOM5

Analizați tabelul „Structuri celulare”. Pentru fiecare celulă indicată printr-o literă, selectați termenul corespunzător din lista oferită.
1) oxidarea glucozei
2) ribozom
3) scindarea polimerilor
4) cloroplast
5) sinteza proteinelor
6) miez
7) citoplasmă
8) formarea fusului

Răspuns

AG3-MITOCONDRIA3-LISOZOM4

Analizați tabelul „Organele celulare”. Pentru fiecare celulă indicată printr-o literă, selectați termenul corespunzător din lista oferită.
1) cloroplast
2) reticulul endoplasmatic
3) citoplasmă
4) carioplasma
5) Aparatul Golgi
6) oxidare biologică
7) transportul substanţelor în celulă
8) sinteza glucozei

Răspuns

1. Selectează două răspunsuri corecte din cinci și notează numerele sub care sunt indicate în tabel. Citoplasma îndeplinește o serie de funcții într-o celulă:
1) comunică între nucleu și organele
2) actioneaza ca o matrice pentru sinteza carbohidratilor
3) servește ca locație a nucleului și a organelelor
4) transmite informații ereditare
5) servește ca locație a cromozomilor în celulele eucariote

Răspuns

2. Identificați două afirmații adevărate din lista generală și notați numerele sub care sunt indicate. Apare în citoplasmă
1) sinteza proteinelor ribozomale
2) biosinteza glucozei
3) sinteza insulinei
4) oxidarea substanţelor organice la cele anorganice
5) sinteza moleculelor de ATP

Răspuns

Alege două răspunsuri corecte din cinci și notează numerele sub care sunt indicate. Selectați organele non-membranare:
1) mitocondriile
2) ribozom
3) miez
4) microtubuli
5) Aparatul Golgi

Răspuns

Următoarele caracteristici, cu excepția a două, sunt folosite pentru a descrie funcțiile organelelor celulare descrise. Identificați două caracteristici care „cad” din lista generală și notați numerele sub care sunt indicate.
1) servește drept stație de energie
2) descompune biopolimerii în monomeri
3) asigură ambalarea substanțelor din celulă
4) sintetizează și acumulează molecule de ATP
5) participă la oxidarea biologică

Răspuns

Stabiliți o corespondență între structura organelului și tipul său: 1) centrul celular, 2) ribozom
A) este format din doi cilindri poziționați perpendicular
B) este format din două subunități
B) format din microtubuli
D) contine proteine ​​care asigura miscarea cromozomilor
D) conține proteine ​​și acid nucleic

Răspuns

Stabiliți secvența structurilor dintr-o celulă vegetală eucariotă (începând din exterior)
1) membrana plasmatica
2) peretele celular
3) miez
4) citoplasmă
5) cromozomi

Răspuns

Alege trei opțiuni. Cum sunt mitocondriile diferite de lizozomi?
1) au membrane exterioare și interioare
2) au numeroase excrescente - cristae
3) participa la procesele de eliberare a energiei
4) în ele, acidul piruvic este oxidat în dioxid de carbon și apă
5) în ei biopolimerii sunt descompuși în monomeri
6) participa la metabolism

Răspuns

1. Stabiliți o corespondență între caracteristicile unui organel celular și tipul acestuia: 1) mitocondrii, 2) lizozom. Scrie numerele 1 și 2 în ordinea corectă.
A) organite cu o singură membrană
B) continuturi interne - matrice

D) prezența cristei
D) organite semi-autonome

Răspuns

2. Stabiliți o corespondență între caracteristicile și organitele celulei: 1) mitocondrii, 2) lizozom. Scrieți numerele 1 și 2 în ordinea corespunzătoare literelor.
A) scindarea hidrolitică a biopolimerilor
B) fosforilarea oxidativă
B) organite cu o singură membrană
D) prezența cristei
D) formarea unei vacuole digestive la animale

Răspuns

3. Stabiliți o corespondență între trăsătură și organul celular pentru care este caracteristic: 1) lizozom, 2) mitocondrii. Scrieți numerele 1 și 2 în ordinea corespunzătoare literelor.
A) prezența a două membrane
B) acumularea de energie în ATP
B) prezenţa enzimelor hidrolitice
D) digestia organelelor celulare
D) formarea vacuolelor digestive la protozoare
E) descompunerea substanţelor organice în dioxid de carbon şi apă

Răspuns

Stabiliți o corespondență între organele celulare: 1) centrul celular, 2) vacuola contractilă, 3) mitocondriile. Scrieți numerele 1-3 în ordinea corectă.
a) participă la diviziunea celulară
B) sinteza ATP
B) eliberarea excesului de lichid
D) „respirație celulară”
D) menținerea unui volum celular constant
E) participă la dezvoltarea flagelilor și cililor

Răspuns

1. Stabiliți o corespondență între denumirea de organele și prezența sau absența unei membrane celulare: 1) membranoasă, 2) nemembranoasă. Scrie numerele 1 și 2 în ordinea corectă.
A) vacuole
B) lizozomi
B) centrul celular
d) ribozomi
D) plastide
E) Aparatul Golgi

Răspuns

2. Stabiliți o corespondență între organele celulare și grupele lor: 1) membrană, 2) nemembranară. Scrieți numerele 1 și 2 în ordinea corespunzătoare literelor.
a) mitocondriile
B) ribozomi
B) centrioli
D) Aparatul Golgi
D) reticulul endoplasmatic
E) microtubuli

Răspuns

3. Care trei dintre organele enumerate sunt membranoase?
1) lizozomi
2) centrioli
3) ribozomi
4) microtubuli
5) vacuole
6) leucoplaste

Răspuns

1. Toate structurile celulare enumerate mai jos, cu excepția a două, nu conțin ADN. Identificați două structuri celulare care „pară” din lista generală și notați numerele sub care sunt indicate.
1) ribozomi
2) Complexul Golgi
3) centrul celular
4) mitocondrii
5) plastide

Răspuns

Răspuns

3. Alegeți două răspunsuri corecte din cinci. În ce structuri ale celulelor eucariote sunt localizate moleculele de ADN?
1) citoplasmă
2) miez
3) mitocondrii
4) ribozomi
5) lizozomi

Răspuns

Alege una, cea mai corectă variantă. Unde în celulă sunt ribozomi, cu excepția ER?
1) în centriolii centrului celular
2) în aparatul Golgi
3) în mitocondrii
4) în lizozomi

Răspuns

Care sunt caracteristicile structurii și funcțiilor ribozomilor? Alegeți cele trei opțiuni corecte.
1) au o singură membrană
2) constau din molecule de ADN
3) descompune substanțele organice
4) constau din particule mari și mici
5) participă la procesul de biosinteză a proteinelor
6) constau din ARN și proteine

Răspuns

Alege trei răspunsuri corecte din șase și notează numerele sub care sunt indicate. Structura nucleului unei celule eucariote include
1) cromatina
2) centrul celular
3) Aparatul Golgi
4) nucleol
5) citoplasmă
6) carioplasmă

Răspuns

Alege trei răspunsuri corecte din șase și notează numerele sub care sunt indicate. Ce procese au loc în nucleul celular?
1) formarea fusului
2) formarea lizozomilor
3) dublarea moleculelor de ADN
4) sinteza moleculelor de ARNm
5) formarea mitocondriilor
6) formarea subunităţilor ribozomale

Răspuns

Stabiliți o corespondență între organele celulare și tipul de structură la care este clasificată: 1) monomembrană, 2) dublă membrană. Scrieți numerele 1 și 2 în ordinea corespunzătoare literelor.
a) lizozom
B) cloroplast
B) mitocondriile
D) EPS
D) Aparatul Golgi

Răspuns

Stabiliți o corespondență între caracteristicile și organele: 1) cloroplast, 2) mitocondrii. Scrieți numerele 1 și 2 în ordinea corespunzătoare literelor.
A) prezența stivelor de boabe
B) sinteza glucidelor
B) reacţii de disimilare
D) transportul electronilor excitati de fotoni
D) sinteza substanţelor organice din cele anorganice
E) prezenţa a numeroase crestae

Răspuns

Toate caracteristicile enumerate mai jos, cu excepția a două, pot fi folosite pentru a descrie organele celulare prezentate în figură. Identificați două caracteristici care „pară” din lista generală și notați numerele sub care sunt indicate.
1) organite cu o singură membrană
2) conține fragmente de ribozomi
3) coaja este ciuruită de pori
4) conține molecule de ADN
5) conține mitocondrii

Răspuns

Termenii enumerați mai jos, cu excepția a doi, sunt utilizați pentru a caracteriza organele celulare, indicate în figură printr-un semn de întrebare. Identificați doi termeni care „pară” din lista generală și notați numerele sub care sunt indicați.
1) organele membranare
2) replicare
3) divergenta cromozomiala
4) centrioli
5) fus

Răspuns

Stabiliți o corespondență între caracteristicile unui organel celular și tipul său: 1) centrul celular, 2) reticulul endoplasmatic. Scrieți numerele 1 și 2 în ordinea corespunzătoare literelor.
A) transportă substanţe organice
B) formează un fus
B) este format din doi centrioli
D) organite cu o singură membrană
D) conține ribozomi
E) organite non-membranare

Răspuns

1. Stabiliți o corespondență între caracteristicile și organitele celulei: 1) nucleu, 2) mitocondrii. Scrie numerele 1 și 2 în ordinea în care corespund numerelor.
A) moleculă de ADN închisă
B) enzime oxidative pe cresta
B) continutul intern - carioplasma
D) cromozomi liniari
D) prezența cromatinei în interfaza
E) membrana interioară pliată

Răspuns

2. Stabiliți o corespondență între caracteristicile și organitele celulelor: 1) nucleu, 2) mitocondrii. Scrieți numerele 1 și 2 în ordinea corespunzătoare literelor.
A) este locul sintezei ATP
B) este responsabil de stocarea informațiilor genetice ale celulei
B) conține ADN circular
D) are cristae
D) are unul sau mai mulți nucleoli

Răspuns

Stabiliți o corespondență între caracteristicile și organitele celulei: 1) lizozom, 2) ribozom. Scrieți numerele 1 și 2 în ordinea corespunzătoare literelor.
A) este format din două subunități
B) este o structură cu o singură membrană
B) participă la sinteza lanțului polipeptidic
D) conţine enzime hidrolitice
D) situat pe membrana reticulului endoplasmatic
E) transformă polimerii în monomeri

Răspuns

Stabiliți o corespondență între caracteristicile și organitele celulare: 1) mitocondrii, 2) ribozomi. Scrieți numerele 1 și 2 în ordinea corespunzătoare literelor.
A) organite non-membranare
B) prezența ADN-ului propriu
B) funcţia - biosinteza proteinelor
D) este format din subunități mari și mici
D) prezența cristei
E) organite semi-autonome

Răspuns

Toate caracteristicile enumerate mai jos, cu excepția a două, sunt utilizate pentru a descrie structura celulei prezentată în figură. Identificați două caracteristici care „pară” din lista generală și notați numerele sub care sunt indicate.
1) constă din ARN și proteine
2) este format din trei subunități
3) sintetizat în hialoplasmă
4) realizează sinteza proteinelor
5) se poate atașa la membrana EPS

Răspuns

© D.V. Pozdnyakov, 2009-2019

1. Bazele teoriei celulare

2. Planul general al structurii unei celule procariote

3. Planul general al structurii unei celule eucariote

1. Bazele teoriei celulare

Celula a fost descoperită și descrisă pentru prima dată de R. Hooke (1665). În secolul 19 bazele au fost puse în lucrările lui T. Schwann și M. Schleiden teoria celulei structura organismelor. Teoria celulară modernă poate fi exprimată în următoarele prevederi: toate organismele sunt compuse din celule; Celula este unitatea structurală, genetică și funcțională elementară a viețuitoarelor. Dezvoltarea tuturor organismelor începe cu o singură celulă, prin urmare este unitatea elementară de dezvoltare a tuturor organismelor. În organismele multicelulare, celulele se specializează pentru a îndeplini funcții specifice.

În funcție de organizarea structurală, se disting următoarele forme de viață: precelulară (virusuri) și celulară. Dintre formele celulare, pe baza caracteristicilor de organizare a materialului ereditar celular, se disting celulele pro- și eucariote.

Viruși- acestea sunt organisme care au dimensiuni foarte mici (de la 20 la 3000 nm). Activitatea lor de viață poate fi desfășurată numai în interiorul celulei corpului gazdă. Corpul virusului este format din acid nucleic (ADN sau ARN), care este conținut într-o înveliș proteic - capsida, uneori capsida este acoperită cu o membrană.

2. Planul general al structurii unei celule procariote

Componentele principale ale unei celule procariote: membrana, citoplasma. Membrana este formată din plasmalemă și structuri de suprafață (perete celular, capsulă, mucoasă, flageli, vilozități).

Plasmalemma are o grosime de 7,5 nm iar pe partea exterioară este format dintr-un strat de molecule de proteine, sub care se află două straturi de molecule de fosfolipide, iar apoi există un nou strat de molecule de proteine. Plasmalema are canale căptușite cu molecule de proteine; prin aceste canale sunt transportate diferite substanțe, atât în ​​interiorul, cât și în afara celulei.

Componenta principală perete celular– murein. Polizaharidele, proteinele (proprietăți antigenice) și lipidele pot fi încorporate în el. Oferă formă celulei, previne umflarea și ruptura osmotică a acesteia. Apa, ionii și moleculele mici pătrund ușor prin pori.

Citoplasma unei celule procarioteîndeplinește funcția mediului intern al celulei; conține ribozomi, mezosomi, incluziuni și o moleculă de ADN.

Ribozomi– organele în formă de fasole, compuse din proteine ​​și ARN, mai mici (70S-ribozomi) decât la eucariote. Funcție: sinteza proteinelor.

Mezozomi– un sistem de membrane intracelulare care formează invaginări pliate și care conțin enzime ale lanțului respirator (sinteza ATP).

Incluziuni: lipide, glicogen, polifosfați, proteine, nutrienți de depozitare

molecula de ADN. O moleculă de ADN supracondensat circular haploid dublu catenar. Oferă stocarea, transmiterea informațiilor genetice și reglarea activității celulare.

3. Planul general al structurii unei celule eucariote

O celulă eucariotă tipică este formată din trei componente - membrana, citoplasma și nucleul. Baza membrana celulara constă din plasmalemă (membrană celulară) și structura de suprafață carbohidrați-proteine.

1. Plasmalema Eucariotele diferă de procariote prin faptul că au mai puține proteine.

2. Structura suprafeței carbohidrați-proteine. Celulele animale au un strat mic de proteine (glicocalix). La plante, structura de suprafață a celulei este perete celular constă din celuloză (fibră).

Funcțiile membranei celulare: menține forma celulei și conferă rezistență mecanică, protejează celula, recunoaște semnalele moleculare, reglează metabolismul dintre celulă și mediu și realizează interacțiunea intercelulară.

Citoplasma constă din hialoplasmă (substanța principală a citoplasmei), organele și incluziuni. Hialoplasma conține 3 tipuri de organite:

dublă membrană (mitocondrii, plastide);

monomembrană (reticul endoplasmatic (RE), aparat Golgi, vacuole, lizozomi);

nonmembranare (centru celular, microtubuli, microfilamente, ribozomi, incluziuni).

1. Hialoplasma este o soluție coloidală de compuși organici și anorganici. Hialoplasma este capabilă să se miște în interiorul celulei - cicloza. Principalele funcții ale hialoplasmei: un mediu pentru localizarea organelelor și incluziunilor, un mediu pentru apariția proceselor biochimice și fiziologice, unește toate structurile celulare într-un singur întreg.

2. Mitocondriile(„stații energetice ale celulelor”). Membrana exterioară este netedă, cea interioară are pliuri - crestae. Între membranele exterioare și interioare se află matrice. Matricea mitocondrială conține molecule de ADN, ribozomi mici și diverse substanțe.

3. Plastide caracteristic celulelor vegetale. Există trei tipuri de plastide : cloroplaste, cromoplaste si leucoplaste.

eu. Cloroplaste– plastide verzi în care are loc fotosinteza. Cloroplastul are o membrană dublă. Corpul cloroplastului este format dintr-o stromă proteino-lipidă incoloră, permeată de un sistem de saci plate (tilacoizi) formați dintr-o membrană internă.Tilacoizii formează grana. Stroma conține ribozomi, boabe de amidon și molecule de ADN.

II. Cromoplastele da culoare diferitelor organe ale plantelor.

III. Leucoplaste depozitează substanțele nutritive. Din leucoplaste se pot forma cromoplaste și cloroplaste.

4. Reticulul endoplasmatic este un sistem ramificat de tuburi, canale și cavități. Există EPS negranulare (netede) și granulare (aspre). EPS negranular conține enzime ale metabolismului grăsimilor și carbohidraților (are loc sinteza grăsimilor și carbohidraților). ER supragranular conține ribozomi care realizează biosinteza proteinelor. Funcțiile EPS: funcții mecanice și de formare a formei; transport; concentrare și eliberare.

5. Aparatul Golgi este format din saci cu membrană plate și vezicule. În celulele animale, aparatul Golgi îndeplinește o funcție secretorie. La plante, este centrul sintezei polizaharidelor.

6. Vacuole umplut cu seva de celule vegetale. Funcțiile vacuolelor: stocarea nutrienților și a apei, menținerea presiunii turgenței în celulă.

7 . Lizozomi– mici organele sferice, formate dintr-o membrană, în interiorul căreia conțin enzime care hidrolizează proteinele, acizii nucleici, carbohidrații și grăsimile.

8. Centru celular. Funcția centrului celular este de a controla procesul de diviziune celulară.

9. Microtubuli și microfilamenteîmpreună formează scheletul celular al celulelor animale.

10. Ribozomi eucariotele sunt mai mari (80S).

11. Incluziuni– substanțe și secreții de rezervă – numai în celulele vegetale.

Miez- cea mai importantă parte a unei celule eucariote. Este format din membrana nucleară, carioplasmă, nucleoli și cromatină.

1. Plicul nuclear similar ca structură cu membrana celulară, conține pori. Membrana nucleară protejează aparatul genetic de efectele substanțelor citoplasmatice. Controlează transportul substanțelor.

2. Carioplasmă este o soluție coloidală care conține proteine, carbohidrați, săruri și alte substanțe organice și anorganice. Carioplasma conține toți acizii nucleici: aproape întreaga aprovizionare de ADN, mesager, transport și ARN ribozomal.

3. Nucleola – formatiune sferica, contine diverse proteine, nucleoproteine, lipoproteine, fosfoproteine. Funcția nucleolilor este sinteza embrionilor de ribozom.

4. Cromatina (cromozomi).În starea de echilibru (timpul dintre diviziuni), ADN-ul este distribuit uniform în carioplasmă sub formă de cromatina. La divizare, cromatina este transformată în cromozomi.

Funcțiile nucleului: nucleul conține informații despre caracteristicile ereditare ale organismului (funcția informativă); cromozomii transmit caracteristicile unui organism de la părinți la urmași (funcția de moștenire); nucleul coordonează și reglează procesele din celulă (funcția de reglare).