ТЕОРИЯ
Строение и функции органоидов клетки
| Название органоида | Особенности строения, функции |
| 1. Наружная цитоплазматическая мембрана | Отграничивает содержимое цитоплазмы от внешней среды; через поры внутрь клетки с помощью ферментов могут проникать ионы и мелкие молекулы; обеспечивает связь между клетками в тканях; Растительная клетка кроме цитоплазматической имеет толстую, состоящую из целлюлозы, мембраны – клеточную стенку, которой нет у животных клеток |
| 2. Цитоплазма | Жидкая среда, в которой взвешены органоиды и включения, состоит из жидкой коллоидной системы, в которой присутствуют молекулы различных веществ |
| 3. Пластиды (лейкопласты, хромопласты, хлоропласты) | Характерны только для растительных клеток , двумембранные органоиды. Зеленые пластиды – хлоропласты, содержащие хлорофилл в особых образованиях – тилакоидах (гранах), в которых осуществляется фотосинтез, способны к самовозобновлению (имеют свою ДНК) |
| 4. Эндоплазматическая сеть | Расположена вокруг ядра, образована мембранами, разветвленная сеть полостей и каналов: гладкая ЭПС участвует в углеродном и жировом обмене; шероховатая обеспечивает синтез белков с помощью рибосом |
| 5. Митохондрии | Двумембранное строение, внутренняя мембрана имеет выросты – кристы, на которых много ферментов, обеспечивающих кислородный этап энергетического обмена (имеют собственную ДНК) |
| 6. Вакуоли | Обязательные органоиды растительной клетки ; содержат в растворенном виде многие органические вещества, минеральные соли; имеются в животных клетках |
| 7. Рибосомы | Сферические частицы, состоящие из двух субъединиц, располагаются в цитоплазме свободно или прикреплены к мембранам ЭПС; осуществляют синтез белка |
| 8. Цитоскелет | Система микротрубочек и пучков белковых волокон, тесно связанных с наружной мембраной и ядерной оболочкой |
| 9. Жгутики и реснички | Органоиды движения, имеют общий план строения. Движение жгутиков и ресничек обусловлено скольжением микротрубочек каждой пары друг относительно друга |
ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ
1) каталитическую 2) энергетическую 3) хранение наследственной информации
4) участие в биосинтезе белка
1) строительную 2) защитную 3) носителя наследственной информации
4) поглощения энергии солнечного света
1) окисление органических веществ 2) поступление кислорода и удаление углекислого газа
3) образование более сложных органических в-в 4) расщепление крахмала до глюкозы
1) клетки организмов одинаковы по своему строению и функциям
2) растительные организмы состоят из клеток
3) животные организмы состоят из клеток
4) все низшие и высшие организмы состоят из клеток
1) транспорт веществ 2) синтез АТФ 3) деление клетки 4) синтез жиров
1) ядром 2) вакуолью 3) цитоплазмой 4) эндоплазматической сетью
1) лизосомы 2) хромосомы 3) пластиды 4) митохондрии
1) содержит запас питательных веществ 2) осуществляет связь между органоидами
3) способствует поступлению веществ в клетку 4) обеспечивает сходство материнской клетки с дочерними
1) аппарата Гольджи 2) лизосом 3) рибосом 4) эндоплазматической сети
1) синтезируют углеводы 2) осуществляют синтез белков
3) расщепляют белки до аминокислот 4) участвуют в накоплении неорганических веществ
1) синтез углеводов 2) синтез ферментов 3) окисление минеральных веществ
4) окисление органических веществ
1) мха кукушкин лен 2) городской ласточки 3) рыбы-попугая 4) бактерии стафилококка
1) пресноводной гидры 2) мицелия белого гриба 3) древесины стебля ольхи 4) листьев свеклы
1) пластид 2) оболочки 3) вакуолей 4) хромосом
1) водорослей 2) бактерий 3) грибов 4) животных
1) осуществляет транспорт органических веществ
2) ограничивает клетку от окружающей среды или других клеток
3) участвует в образовании энергии
4) сохраняет наследственную информацию о признаках и свойствах клетки
1) хромосомы 2) рибосомы 3) митохондрии 4) пластиды
1) бактерии 2) вирусы 3) водоросли 4) простейшие
1) гормоны и витамины 2) вода и углекислый газ
3) неорганические вещества 4) белки,жиры и углеводы
1) Молекулы – клетки – ткани – органы - системы органов - организм
2) Системы органов – органы – ткани – молекулы – клетки – организм
3) Орган – ткани – организм – клетка – молекулы – системы органов
4) Молекулы – ткани – клетки – органы – системы органов – организм
Описание презентации по отдельным слайдам:
1 слайд
Описание слайда:
2
слайд
Описание слайда:
Клеточное строение организмов как доказательство их родства, единства живой природы. Большинство известных на сегодня живых организмов состоят из клеток (кроме вирусов). Клетка - элементарная структурная единица живого, как утверждает клеточная теория. Отличительные свойства живого проявляются, начиная с клеточного уровня. Наличие у живых организмов клеточного строения, единого кода ДНК, содержащего наследственную информацию, реализуемую через белки, можно рассматривать как доказательство единства происхождения всех живых организмов, имеющих клеточное строение. Клетки растений и грибов имеют много общего: 1.Наличие клеточной мембраны, ядра, цитоплазмы с органоидами. 2.Принципиальное сходство процессов обмена веществ, деления клетки. 3.Жесткая клеточная стенка значительной толщины, способность к потреблению питательных веществ из внешней среды путем диффузии через плазматическую мембрану (осмоса). 4.Клетки растений и грибов способны незначительно изменять свою форму, что позволяет растениям ограниченно менять положение в пространстве (листовая мозаика, ориентация подсолнечника к солнцу, закручивание усиков бобовых, капканы насекомоядных растений), а некоторым грибам захватывать в петли грибницы мелких почвенных червей - нематод. 5.Способность группы клеток давать начало новому организму (вегетативное размножение).
3
слайд
Описание слайда:
Отличия: 1.Клеточная стенка растений содержит целлюлозу, у грибов - хитин. 2.Клетки растений содержат хлоропласты с хлорофиллом или лейкопласты, хромопласты. У грибов пластиды отсутствуют. Соответственно, в клетках растений осуществляется фотосинтез - образование органических веществ из неорганических, т. е. характерен автотрофный тип питания, а грибы являются гетеротрофами, в их обменных процессах преобладает диссимиляция. 3.Запасным веществом в клетках растений является крахмал, у грибов - гликоген. 4.У высших растений дифференциация клеток приводит к образованию тканей, у грибов тело образовано нитевидными рядами клеток - гифами. Эти и другие особенности позволили выделить грибы в отдельное царство. Основоположниками клеточной теории являются немецкие ботаник М. Шлейден и физиолог Т. Шванн, в 1838–1839 гг. высказавшие идею, что клетка является структурной единицей растений и животных. Клетки имеют сходное строение, состав, процессы жизнедеятельности. Наследственная информация клеток заключена в ядре. Клетки возникают только из клеток. Многие клетки способны к самостоятельному существованию, но в многоклеточном организме их работа скоординирована.
4
слайд
Описание слайда:
Клетки животных и растений имеют некоторые отличия: 1.Клетки растений имеют жесткую клеточную стенку значительной толщины, содержащую целлюлозу (клетчатку). Животная клетка, не имеющая клеточной стенки, обладает значительно большей подвижностью, способна изменять форму. 2.В клетках растений содержатся пластиды: хлоропласты, лейкопласты, хромопласты. У животных пластиды отсутствуют. Наличие хлоропластов делает возможным фотосинтез. Для растений характерен автотрофный тип питания с преобладанием в обмене веществ процессов ассимиляции. Клетки животных являются гетеротрофами, т. е. потребляют готовые органические вещества. 3.Вакуоли в клетках растений крупные, заполненные клеточным соком, содержащим запасные питательные вещества. У животных встречаются мелкие пищеварительные и сократительные вакуоли. 4.Запасным углеводом у растений является крахмал, у животных - гликоген.
5
слайд
Описание слайда:
Гены и хромосомы. Ген: определение и предназначение Ген - структурная и функциональная единица наследственности живых организмов. Гены - это залог нашей "похожести" на своих родителей. В каждом гене находится образец одной молекулы белка и одной молекулы РНК (рибонуклеиновая кислота - часть общего кода ДНК). Этот образец и передает план развития клеток во всех системах будущего организма. Любой ген призван кодировать информацию. Строение гена и его особенности На каждом из генов имеются участки молекул, которые отвечают за ту или иную часть кода. Различные их вариации и дают организму программу для кодирования и чтения своих свойств. В данном случае уместно привести аналогию с компьютерным процессором, в котором все задачи выполняются на уровне образования и преобразования кода. Кроме того, установлено, что один ген состоит из множества пар нуклеотидов. В зависимости от задачи и сложности передаваемой информации количество пар варьируется и может составлять от нескольких сотен до нескольких тысяч.
6
слайд
Описание слайда:
Хромосома это нитевидная структура клеточного ядра, несущая генетическую информацию в виде генов, которая становится видной при делении клетки. Хромосома состоит из двух длинных полинуклеотидных цепей, образующих молекулу ДНК. Цепи спирально закручены одна вокруг другой. ДНК соединена с белками гистонами. Вдоль всей длины молекулы ДНК линейно располагаются гены. Хромосомы хорошо окрашиваются основными красителя ми в процессе деления клетки В ядре каждой соматической клетки человека содержится 46 хромосом, 23 из которых являются материнскими, а 23 - отцовскими. Каждая хромосома может воспроизводить свою точную копию в промежутках между клеточными делениями, так что каждая новая образующаяся клетка получает полный набор хромосом.
7
слайд
Описание слайда:
Нарушения в строении и функционировании клеток – одна из причин заболеваний организмов. Злокачественная опухоль - это опухоль, свойства которой чаще всего (в отличие от свойств доброкачественной опухоли) делают её крайне опасной для жизни организма, что и дало основание называть её «злокачественной». Злокачественная опухоль состоит из злокачественных клеток. Часто любую злокачественную опухоль неправильно называют раком (который является лишь частным случаем злокачественной опухоли). В иностранной литературе, однако, раком действительно называется любая злокачественная опухоль. Злока́чественное новообразова́ние - заболевание, характеризующееся появлением бесконтрольно делящихся клеток, способных к инвазии в прилежащие ткани и метастазированию в отдаленные органы. Болезнь связана с нарушением пролиферации и дифференцировки клеток вследствие генетических нарушений.
8
слайд
Описание слайда:
Общей характеристикой злокачественных опухолей является их выраженный клеточный атипизм (утрата клетками способности к дифференцировке с нарушением структуры ткани, из которой происходит опухоль), агрессивный рост с поражением как самого органа, так и других близлежащих органов, склонность к метастазированию, то есть к распространению клеток опухоли с током лимфы или крови по всему организму с образованием новых очагов опухолевого роста во многих органах, удалённых от первичного очага. По темпам роста большинство злокачественных опухолей превосходят доброкачественные и, как правило, могут достигать значительных размеров в короткие сроки. Различают также вид злокачественных местнодеструктирующих опухолей, которые растут с образованием инфильтрата в толще ткани, приводя к её разрушению, но, как правило, не метастазируют (базалиома кожи). На данный момент известно большое количество факторов, способных запустить механизмы канцерогенеза (вещества или факторы окружающей среды, обладающие таким свойством, называют канцерогенами). Химические канцерогены - к ним относят различные группы полициклических и гетероциклических ароматических углеводородов, ароматические амины,нитрозосоединения, афлатоксины, прочие (винилхлорид, металлы, пластмассы, некоторые тонковолокнистые силикаты и др.). Их общей характеристикой является способность реагировать с ДНК клеток, тем самым вызывая их злокачественное перерождение.
9
слайд
Описание слайда:
Канцерогены физической природы: различные виды ионизирующего излучения (α, β, γ излучение, рентгеновское x излучение, нейтронное излучение, протонное излучение, кластерная радиоактивность, потоки ионов, осколки деления), ультрафиолетовое излучение, микроволновое излучение[источник не указан 563 дня], асбест. Биологические факторы канцерогенеза: различные типы вирусов (герпесоподобный вирус Эпштейна - Барр (лимфома Беркитта), вирус папилломы человека(рак шейки матки), вирусы гепатитов B и C (рак печени)), несущих в своей структуре специфические онкогены, способствующие модификации генетического материала клетки с её последующей малигнизацией. Гормональные факторы - некоторые типы гормонов человека (половые гормоны) могут вызвать злокачественное перерождение тканей, чувствительных к действию этих гормонов (рак молочной железы, рак яичка, рак предстательной железы). Генетические факторы. Одним из состояний, которые могут спровоцировать развитие заболевания, является пищевод Баррета. В целом воздействуя на клетку, канцерогены вызывают определённые нарушения её структуры и функции (в особенности ДНК), что называется инициацией. Повреждённая клетка таким образом приобретает выраженный потенциал к малигнизации. Повторное воздействие канцерогена (того же, что вызвал инициацию, или любого другого) приводит к необратимым нарушениям механизмов, контролирующих деление, рост и дифференцировку клеток, в результате которых клетка приобретает ряд способностей, не свойственных нормальным клеткам организма - промоция. В частности, опухолевые клетки приобретают способность к бесконтрольному делению, теряют тканеспецифическую структуру и функциональную активность, изменяют свой антигенный состав и пр. Рост опухоли (опухолевая прогрессия) характеризуется постепенным снижением дифференцировки и увеличением способности к бесконтрольному делению, а также изменением взаимосвязи опухолевая клетка - организм, что приводит к образованию метастазов. Метастазирование происходит преимущественно лимфогенным путём (то есть с током лимфы) в регионарные лимфоузлы, или же гематогенным путём (с током крови) с образованием метастазов в различных органах (лёгкие, печень, кости и т. д.).
10
слайд
11
слайд
Описание слайда:
Размеры вирусов от 20 до 300 нм. Простые вирусы (например, вирус табачной мозаики) состоят из молекулы нуклеиновой кислоты и белковой оболочки - капсида. Более сложные вирусы (гриппа, герпеса и др.) помимо белков капсида и нуклеиновой кислоты могут содержать липопротеиновую мембрану, углеводы и ряд ферментов. Белки защищают нуклеиновую кислоту и обусловливают ферментативные и антигенные свойства вирусов. Форма капсида может быть палочковидной, нитевидной, сферической и др. В зависимости от присутствующей в вирусе нуклеиновой кислоты различают РНК-содержащие и ДНК-содержащие вирусы. Нуклеиновая кислота содержит генетическую информацию, обычно о строении белков капсида. Она может быть линейная или кольцевидная, в виде одно- или двуцепочечной ДНК, одно- или двуцепочечной РНК.
12
слайд
Описание слайда:
Вопросы: 1.В какой области биологии была разработана клеточная теория? 1) Вирусологии 2) цитологии 3) анатомии 4) эмбриологии 2.В какой области биологии сделал свои открытия Т. Шванн? 1) Цитологии 2) анатомии 3) психологии 4) генетики 3.Какая наука изучает химический состав, строение и процессы жизнедеятельности клетки? 1)Физиология 2) гистология 3) эмбриология 4) цитология 4.В какой области биологии сделал свои открытия М. Шлейден? 1) Цитологии 2) анатомии 3) психологии 4) медицины 5.Роль клеточной теории в науке заключается в 1) открытии клеточного ядра 2) выяснении механизмов деления клеток 3) открытии клетки 4) обобщении знаний о строении организмов 6.Первое описание клетки дал 1) А. Левенгук 2) Р. Гук 3) Т. Шванн 4) М. Шлейден 7.Как формулируется одно из положений клеточной теории? 1) клетки организма выполняют сходные функции 2) клетки организмов отличаются друг от друга размерами 3) клетки разных организмов сходны по своему строению 4) клетки одноклеточных и многоклеточных организмов имеют разный состав химических элементов
13
слайд
Описание слайда:
8.Какая наука изучает строение и функции органоидов клетки? 1) Цитология 2) физиология 3) анатомия 4) генетика 9.Клеточная теория имеет важнейшее значение для понимания 1) процессов дыхания и питания 2) круговорота веществ в биосфере 3) приспособленности организмов к среде обитания 4) общих принципов построения тел живой природы 10.Суть клеточной теории отражена в следующем положении: 1) вирусы – наименьшие клеточные организмы, обитающие на Земле 2) клетки всех организмов выполняют схожие функции 3) все клетки имеют ядро 4) многоклеточные организмы развиваются из одной исходной клетки 11.Роль клеточной теории в биологической науке заключается в 1) том, что учёные стали активно использовать микроскоп в своих исследованиях 2) выяснении механизмов деления клеток 3) обобщении знаний о единстве строения организмов 4) открытии самой клетки 12.Согласно теории Шванна и Шлейдена, элементарной единицей живого является 1) Клетка 2) молекула ДНК 3) ткань 4) организм
14
слайд
Описание слайда:
13.Установите хронологическую последовательность появления научных теорий и открытий в биологии. В ответе запишите соответствующую последовательность цифр. 1) эволюционное учение Ч. Дарвина 2) клеточная теория Т. Шванна и М. Шлейдена 3) установление структуры молекулы ДНК Дж.Уотсоном и Ф. Криком 4) теория условных рефлексов И.П. Павлова 14.Бактериофаги относят к 1) Эукариотам 2) простейшим 3) прокариотам 4) вирусам 15.Возбудитель какого заболевания не имеет клеточного строения? 1) туберкулёзная палочка 2) холерный вибрион 3) вирус кори 4) кишечная палочка 16.Возникновение клеточной теории в середине XIX в. связано с развитием 1)Генетики 2) медицины 3) микроскопии 4) эволюционной теории 17.Что является возбудителем гриппа? 1) Вирус 2) грибок 3) бактерия 4) простейшее
15
слайд
Описание слайда:
18.Представитель какой группы организмов изображён на рисунке? 1) Простейших 2) одноклеточных водорослей 3) одноклеточных грибов 4) вирусов 19.К доклеточным формам жизни относят 1)вирус герпеса 2) туберкулёзную палочку 3) холерный вибрион 4) дизентерийную амёбу 20.Сущность клеточной теории отражена в положении: 1) клетки всех организмов близки по своим функциям 2) клетки всех организмов имеют ядро 3) все организмы состоят из клеток 4) из клеток состоят только животные и растения 21.Кто из учёных впервые обнаружил клетки в срезе пробки и впервые употребил термин «клетка»? 1) Р. Гук 2) И.П. Павлов 3) Г. Мендель 4) Н.И. Вавилов 22.Роль клеточной теории в науке заключается в 1) открытии клеточного ядра 2) выяснении механизмов деления клеток 3) открытии клетки 4) обобщении знаний о строении организмов 23.Первое описание клетки дал 1) А. Левенгук 2) Р. Гук 3) Т. Шванн 4) М. Шлейден 24.Любая живая клетка организма обладает способностью к 1)самостоятельному движению 2) образованию гамет 3) проведению нервного импульса 4) обмену веществ
16
слайд
Описание слайда:
25.Клеточная теория имеет фундаментальное значение для понимания 1) процессов дыхания и питания 2) круговорота веществ в биосфере 3) общих принципов построения тел живой природы 4) приспособленности организмов к среде 26.Сущность клеточной теории отражена в положении: 1) из клеток состоят только животные и растения 2) клетки всех организмов близки по своим функциям 3) все организмы состоят из клеток 4) клетки всех организмов имеют ядро 27.Необратимо подавляет иммунную систему человека вирус, вызывающий 1) СПИД 2) ветрянку 3) коклюш 4) грипп 28.К доклеточным формам жизни относят 1) Дрожжи 2) пеницилл 3) холерный вибрион 4) вирус гриппа 29.Живым организмам, в отличие от тел неживой природы, присущи 1) Рост 2) движение 3) раздражимость 4) ритмичность 30.Одним из утверждений клеточной теории является следующее: 1)клетка –элементарная единица наследственности 2) клетка – единица размножения и развития 3) все клетки различны по своему строению 4) у всех клеток различный химический состав 31. Какая теория обобщила знания о сходстве химического состава, строения и жизнедеятельности всех тел живой природы на Земле? 1) Молекулярная 2) рефлекторная 3) клеточная 4) эволюционная
17
слайд
Описание слайда:
32.Проявляет свойства живых систем только в чужом организме 1) туберкулезная палочка 2)таежный клещ 3) вирус оспы 4) печеночный сосальщик 33.Создатели клеточной теории Т. Шванн, М. Шлейден 1) открыли клеточное строение организмов 2) доказали единство живой и неживой природы 3) описали строение органоидов клетки 4) обобщили данные о клеточном строении организмов 33.Одно из положений клеточной теории заключается в том, что 1) растительные организмы состоят из клеток 2) животные организмы состоят из клеток 3) все низшие и высшие организмы состоят из клеток 4) клетки организмов одинаковы по своему строению и функциям 34.Имеют неклеточное строение, проявляют жизнедеятельность только в клетках других организмов 1) бактерии 2) вирусы 3) водоросли 4) простейшие 35.Вирусы для своего воспроизведения используют 1) свою собственную энергию 2) энергию света 3) энергию неорганических веществ 4) энергию веществ клеток хозяина 36.Как формулируется одно из положений клеточной теории? 1) клетки организма выполняют сходные функции 2) клетки организмов отличаются друг от друга размерами 3) клетки разных организмов сходны по своему строению 4) клетки одноклеточных и многоклеточных организмов имеют разный состав химических элементов
18
слайд
19
слайд
Описание слайда:
41. ГЕНЫ И ХРОМОСОМЫ Клетки живых организмов содержат генетический материал в виде гигантских молекул, которые называются нуклеиновыми кислотами. С их помощью генетическая информация передаётся из поколения в поколение. Кроме того, они регулируют большинство клеточных процессов, управляя синтезом белков. Существует два типа нуклеиновых кислот: ДНК и РНК. Они состоят из нуклеотидов, чередование которых позволяет кодировать наследственную информацию о самых различных признаках организмов разных видов. ДНК «упакована» в хромосомы. Она несёт информацию о структуре всех белков, которые функционируют в клетке. РНК управляет процессами, которые переводят генетический код ДНК, представляющий собой определённую последовательность нуклеотидов, в белки. Ген – это участок молекулы ДНК, которая кодирует один определённый белок. Наследственные изменения генов, выражающиеся в замене, выпадении или перестановке нуклеотидов, называются генными мутациями. В результате мутаций могут возникнуть как полезные, так и вредные изменения признаков организма. Хромосомы – нитевидные структуры, находящиеся в ядрах всех клеток. Они состоят из молекулы ДНК и белка. У каждого вида организмов своё определённое число и своя форма хромосом. Набор хромосом, характерный для конкретного вида, называют кариотипом. Исследования кариотипов различных организмов показали, что в их клетках может содержаться двойной и одинарный наборы хромосом. Двойной набор хромосом состоит всегда из парных хромосом, одинаковых по величине, форме и характеру наследственной информации. Парные хромосомы называют гомологичными. Так, все неполовые клетки человека содержат 23 пары хромосом, т.е. 46 хромосом представлены в виде 23 пар. В некоторых клетках может быть одинарный набор хромосом. Например, в половых клетках животных парные хромосомы отсутствуют, гомологичных хромосом нет, а есть негомологичные. Каждая хромосома содержит тысячи генов, в ней хранится определённая часть наследственной информации. Мутации, изменяющие структуру хромосомы, называют хромосомными. Неправильное расхождение хромосом при образовании половых клеток может привести к серьёзным наследственным заболеваниям. Так, например, в результате такой геномной мутации, как появление в каждой клетке человека 47 хромосом вместо 46, возникает болезнь Дауна. Используя содержание текста «Гены и хромосомы», ответьте на вопросы. 1) Какие функции выполняет хромосома? 2) Что представляет собой ген? 3) В кариотипе дрозофилы насчитывают 8 хромосом. Сколько хромосом находится у насекомого в половых и сколько – в неполовых клетках?
20
слайд
Описание слайда:
42.ПРОКАРИОТЫ И ЭУКАРИОТЫ Благодаря электронному микроскопу удалось выявить основные различия между клетками прокариотических организмов, к которым относятся бактерии и синезелёные водоросли, и эукариотических, к которым относятся представители остальных царств органического мира – растений, грибов, животных. Учёные полагают, что эукариотические организмы возникли позже прокариотических. Бактериям и синезелёным водорослям присущи все свойства живых существ. Однако в строении этих клеток существуют существенные различия. Главным из них является отсутствие ядра в прокариотических клетках. Их единственная молекула ДНК замкнута в кольцо и находится в нуклеарной (ядерной) области. Хромосомы эукариотических клеток находятся в ядре клетки. Их совокупность образует кариотип организма. Кроме того, в цитоплазме эукариотических клеток находятся органоиды: эндоплазматическая сеть и митохондрии, лизосомы и аппарат Гольджи. В растительных клетках помимо этого есть пластиды и вакуоли, заполненные клеточным соком. Прокариотические клетки окружены клеточной стенкой, в состав которой входит вещество муреин, под ней имеется клеточная мембрана. В цитоплазме этих клеток присутствуют мелкие рибосомы. Остальных органоидов у них нет. Есть и ещё одно различие между этими типами клеток – это способ их размножения. Бактериальные клетки просто делятся пополам. Перед делением бактериальная ДНК удваивается, и клеточная мембрана врастает между двумя молекулами. Эукариотические клетки делятся путём митоза. После равномерного распределения хромосом происходит образование новых ядер и деление цитоплазмы. Используя содержание текста «Прокариоты и эукариоты», ответьте на следующие вопросы. 1) Какое вещество входит в состав клеточной стенки прокариотической клетки? 2) Предложите синоним для термина «эукариотическая клетка». 3) Что происходит при делении клеток?
21
слайд
Описание слайда:
43.ОСОБЕННОСТИ РАСТИТЕЛЬНОЙ КЛЕТКИ В растительной клетке есть все органоиды, свойственные и животной клетке: ядро, эндоплазматическая сеть, рибосомы, митохондрии, аппарат Гольджи. Вместе с тем она имеет существенные особенности строения. В первую очередь это прочная клеточная стенка значительной толщины. Растительная клетка, как и животная, окружена плазматической мембраной, но кроме неё ограничена толстой клеточной стенкой, состоящей из целлюлозы, которой нет у животных. Клеточная стенка имеет поры, через которые каналы эндоплазматической сети соседних клеток сообщаются друг с другом. Другой особенностью растительной клетки является наличие особых органоидов – пластид, где происходит первичный синтез углеводов из неорганических веществ, а также перевод углеводных мономеров в крахмал. Это особые двумембранные органоиды, имеющие собственный наследственный аппарат и самостоятельно размножающиеся. Различают три вида пластид в зависимости от цвета. В зелёных пластидах – хлоропластах – происходит процесс фотосинтеза. В бесцветных пластидах – лейкопластах – происходит синтез крахмала из глюкозы, а также запасаются жиры и белки. В пластидах жёлтого, оранжевого и красного цветов – хромопластах – накапливаются продукты обмена веществ. Благодаря пластидам в обмене веществ растительной клетки синтетические процессы преобладают над процессами освобождения энергии. Третьим отличием растительной клетки можно считать развитую сеть вакуолей, развивающихся из цистерн эндоплазматической сети. Вакуоли представляют собой полости, окружённые мембраной и заполненные клеточным соком. В нём содержатся в растворённом виде белки, углеводы, витамины, различные соли. Осмотическое давление, создаваемое в вакуолях растворёнными веществами, приводит к тому, что в клетку поступает вода и создаётся напряжение клеточной стенки – тургор. Тургор и толстые упругие оболочки клеток обусловливают прочность растений. Используя содержание текста «Особенности растительной клетки», ответьте на следующие вопросы. 1) Что собой представляет клеточная стенка растительной клетки? 2) Какую роль играют пластиды в клетке? 3) Почему растительную клетку относят к эукариотной?
23
слайд
Описание слайда:
3.В приведённой ниже таблице между позициями первого и второго столбца имеется взаимосвязь. Какое понятие следует вписать на место пропуска в этой таблице? клеточный центр 2) митохондрия 3) рибосома 4) вакуоль 4.В приведённой ниже таблице между позициями первого и второго столбца имеется взаимосвязь. Какое понятие следует вписать на место пропуска в этой таблице? 1) Гамета 2) циста 3) спора 4) почка Объект Процесс Ядро Хранение информации … Деление клетки Объект Процесс Зигота Дробление … Образование заростка
Подтверждение факта родства может понадобиться во многих ситуациях: установление отцовства, захоронение в фамильной гробнице, получение наследства и многое другое. Обычно человек знает свою семью с детства, и необходимости подтверждать родство не возникает. С чего начать, если приходится устанавливать родство? Разберем алгоритм доказательства родственной связи.
Для того, чтобы вступить в наследство, как по закону, так и по завещанию, нужно доказать свое родство с умершим наследодателем. Наследник обязан предъявить юристу документы, подтверждающие родство, по месту открытия наследства. Однако если имеющихся бумаг для доказательства родственной связи будет недостаточно, в случае наследования по завещанию юрист выдаст бумагу на наследство без указания степени родства. Право на получение наследуемого имущества сохранится.
Но что делать, если умерший не успел составить завещания?
Для того, чтобы доказать факт родства, нужно восстановить документы, его подтверждающие. Первым делом юристы советуют составить генеалогическое древо вашей семьи: это позволит проследить всех ближайших родственников наследодателя и прикинуть, кто из них может располагать важной информацией. Важно указывать годы жизни и места проживания членов семьи. Если кто-то из родни умершего жив, поговорите с ним: во время личной беседы могут всплыть неизвестные факты о наследодателе (например, информация о том, что умерший когда-то менял фамилию).
Вы определили, в органах ЗАГС каких районов/городов/областей могли сохраниться требующиеся документы. Разошлите прошения на наличие нужных вам документов.
К тексту обращения нужно приложить свои паспортные данные, а еще лучше прийти лично.
Если информация находится в распоряжении ЗАГС, вам нужно будет приехать за бумагами лично. Может потребоваться повторная выдача некоторых свидетельств: о рождении, заключении брака, смене имени. За восстановление каждого документа нужно заплатить госпошлину.
Бывает, что и в актовой книге органов ЗАГС отсутствуют необходимые наследнику бумаги. В этом случае для доказательства родства придется посылать запросы в архивы, в которых могут храниться старые записи ЗАГСов. Дело в том, что актовые книги хранятся всего несколько лет, после чего передаются в районный архив. Если документы найдутся, вы получите письмо с предложением их забрать по определенному адресу (как правило, бумаги отсылают в районную администрацию).
Если органы ЗАГС не смогли предъявить требуемые документы, они обязаны выдать вам письменный отказ. Бумага нужна для обращения в суд.
Если документы для подтверждения родства восстановить не получилось, наследник пишет заявление в суд. К иску прилагаются все доказательства родства с наследодателем (прямые и косвенные), личные данные заявителя, данные юриста, отказ органов ЗАГС. Также необходимо заплатить госпошлину за подачу иска. На основании имеющихся доказательств (выписок из домовых книг, справках о составе семьи, личных писем родственников, открыток и проч.) судья выносит решение по делу о наследстве.
Если вы собираетесь проводить процедуру доказательства родства, вам необходимо знать нижеследующие факты.
Процесс доказательства родства – дело нелегкое и небыстрое. Знайте свои права и обратитесь за помощью к юристам: они проконсультируют вас, помогут составить бумаги, защитят ваши интересы в суде.
Воспроизведение себе подобных является одним из фундаментальных свойств живого. Благодаря этому явлению существует сходство не только между организмами, но и между отдельными клетками, а также их органоидами (митохондриями и пластидами). Материальной основой этого сходства является передача зашифрованной в последовательности нуклеотидов ДНК генетической информации, которая осуществляется благодаря процессам репликации (самоудвоения) ДНК. Реализуются все признаки и свойства клеток и организмов благодаря белкам, структуру которых в первую очередь и определяют последовательности нуклеотидов ДНК. Поэтому первостепенное значение в процессах метаболизма играет именно биосинтез нуклеиновых кислот и белка. Структурной единицей наследственной информации является ген.
Наследственная информация в клетке не является монолитной, она разбита на отдельные «слова» - гены.
Ген - это элементарная единица генетической информации.
Работы по программе «Геном человека», которые проводились одновременно в нескольких странах и были завершены в начале нынешнего века, дали нам понимание того, что у человека всего около 25–30 тыс. генов, но информация с большей части нашей ДНК не считывается никогда, так как в ней содержится огромное количество бессмысленных участков, повторов и генов, кодирующих признаки, утратившие значение для человека (хвост, оволосение тела и др.). Кроме того, был расшифрован ряд генов, отвечающих за развитие наследственных заболеваний, а также генов-мишеней лекарственных препаратов. Однако практическое применение результатов, полученных в ходе реализации данной программы, откладывается до тех пор, пока не будут расшифрованы геномы большего количества людей и станет понятно, чем же все-таки они различаются.
Гены, кодирующие первичную структуру белка, рибосомальной или транспортной РНК называются структурными , а гены, обеспечивающие активацию или подавление считывания информации со структурных генов, - регуляторными . Однако даже структурные гены содержат регуляторные участки.
Наследственная информация организмов зашифрована в ДНК в виде определенных сочетаний нуклеотидов и их последовательности - генетического кода . Его свойствами являются: триплетность, специфичность, универсальность, избыточность и неперекрываемость. Кроме того, в генетическом коде отсутствуют знаки препинания.
Каждая аминокислота закодирована в ДНК тремя нуклеотидами - триплетом, например, метионин закодирован триплетом ТАЦ, то есть код триплетен. С другой стороны, каждый триплет кодирует только одну аминокислоту, в чем заключается его специфичность или однозначность. Генетический код универсален для всех живых организмов, то есть наследственная информация о белках человека может считываться бактериями и наоборот. Это свидетельствует о единстве происхождения органического мира. Однако 64 комбинациям нуклеотидов по три соответствует только 20 аминокислот, вследствие чего одну аминокислоту может кодировать 2–6 триплетов, то есть генетический код избыточен, или вырожден. Три триплета не имеют соответствующих аминокислот, их называют стоп-кодонами , так как они обозначают окончание синтеза полипептидной цепи.
Последовательность оснований в триплетах ДНК и кодируемые ими аминокислоты
*Стоп-кодон, означающий конец синтеза полипептидной цепи.
Сокращения названий аминокислот:
Ала - аланин
Арг - аргинин
Асн - аспарагин
Асп - аспарагиновая кислота
Вал - валин
Гис - гистидин
Гли - глицин
Глн - глутамин
Глу - глутаминовая кислота
Иле - изолейцин
Лей - лейцин
Лиз - лизин
Мет - метионин
Про - пролин
Сер - серин
Тир - тирозин
Тре - треонин
Три - триптофан
Фен - фенилаланин
Цис - цистеин
Если начать считывание генетической информации не с первого нуклеотида в триплете, а со второго, то произойдет не только сдвижка рамки считывания - синтезированный таким образом белок будет совсем иным не только по последовательности нуклеотидов, но и по структуре и свойствам. Между триплетами отсутствуют какие бы то ни было знаки препинания, поэтому нет никаких препятствий для сдвижки рамки считывания, что открывает простор для возникновения и сохранения мутаций.
Клетки бактерий способны удваиваться каждые 20–30 минут, а клетки эукариот - каждые сутки и даже чаще, что требует высокой скорости и точности репликации ДНК. Кроме того, каждая клетка содержит сотни и тысячи копий многих белков, особенно ферментов, следовательно, для их воспроизведения неприемлем «штучный» способ их производства. Более прогрессивным способом является штамповка, которая позволяет получить многочисленные точные копии продукта и к тому же снизить его себестоимость. Для штамповки необходима матрица, с которой осуществляется оттиск.
В клетках принцип матричного синтеза заключается в том, что новые молекулы белков и нуклеиновых кислот синтезируются в соответствии с программой, заложенной в структуре ранее существовавших молекул тех же нуклеиновых кислот (ДНК или РНК).
Репликация ДНК. ДНК представляет собой двухцепочечный биополимер, мономерами которого являются нуклеотиды. Если бы биосинтез ДНК происходил по принципу ксерокопирования, то неизбежно возникали бы многочисленные искажения и погрешности в наследственной информации, которые в конечном итоге привели бы к гибели новых организмов. Поэтому процесс удвоения ДНК происходит иным, полуконсервативным способом : молекула ДНК расплетается, и на каждой из цепей синтезируется новая цепь по принципу комплементарности. Процесс самовоспроизведения молекулы ДНК, обеспечивающий точное копирование наследственной информации и передачу ее из поколения в поколение, называется репликацией (от лат. репликацио - повторение). В результате репликации образуются две абсолютно точные копии материнской молекулы ДНК, каждая из которых несет по одной копии материнской.
Процесс репликации на самом деле крайне сложен, так как в нем участвует целый ряд белков. Одни из них раскручивают двойную спираль ДНК, другие разрывают водородные связи между нуклеотидами комплементарных цепей, третьи (например, фермент ДНК-полимераза) подбирают по принципу комплементарности новые нуклеотиды и т. д. Образовавшиеся в результате репликации две молекулы ДНК в процессе деления расходятся по двум вновь образующимся дочерним клеткам.
Ошибки в процессе репликации возникают крайне редко, однако если они и происходят, то очень быстро устраняются как ДНК-полимеразами, так и специальными ферментами репарации, поскольку любая ошибка в последовательности нуклеотидов может привести к необратимому изменению структуры и функций белка и, в конечном итоге, неблагоприятно сказаться на жизнеспособности новой клетки или даже особи.
Биосинтез белка. Как образно выразился выдающийся философ XIX века Ф. Энгельс: «Жизнь есть форма существования белковых тел». Структура и свойства белковых молекул определяются их первичной структурой, т. е. последовательностью аминокислот, зашифрованной в ДНК. От точности воспроизведения этой информации зависит не только существование самого полипептида, но и функционирование клетки в целом, поэтому процесс синтеза белка имеет огромное значение. Он, по-видимому, является самым сложным процессом синтеза в клетке, поскольку здесь участвует до трехсот различных ферментов и других макромолекул. Кроме того, он протекает с высокой скоростью, что требует еще большей точности.
В биосинтезе белка выделяют два основных этапа: транскрипцию и трансляцию.
Транскрипция (от лат. транскрипцио - переписывание) - это биосинтез молекул иРНК на матрице ДНК.
Поскольку молекула ДНК содержит две антипараллельных цепи, то считывание информации с обеих цепей привело бы к образованию совершенно различных иРНК, поэтому их биосинтез возможен только на одной из цепей, которую называют кодирующей, или кодогенной, в отличие от второй, некодирующей, или некодогенной. Обеспечивает процесс переписывания специальный фермент РНК-полимераза, который подбирает нуклеотиды РНК по принципу комплементарности. Этот процесс может протекать как в ядре, так и в органоидах, имеющих собственную ДНК, - митохондриях и пластидах.
Синтезированные в процессе транскрипции молекулы иРНК проходят сложный процесс подготовки к трансляции (митохондриальные и пластидные иРНК могут оставаться внутри органоидов, где и происходит второй этап биосинтеза белка). В процессе созревания иРНК к ней присоединяются первые три нуклеотида (АУГ) и хвост из адениловых нуклеотидов, длина которого определяет, сколько копий белка может синтезироваться на данной молекуле. Только потом зрелые иРНК покидают ядро через ядерные поры.
Параллельно в цитоплазме происходит процесс активации аминокислот, в ходе которого аминокислота присоединяется к соответствующей свободной тРНК. Этот процесс катализируется специальным ферментом, на него затрачивается АТФ.
Трансляция (от лат. трансляцио - передача) - это биосинтез полипептидной цепи на матрице иРНК, при котором происходит перевод генетической информации в последовательность аминокислот полипептидной цепи.
Второй этап синтеза белка чаще всего происходит в цитоплазме, например на шероховатой ЭПС. Для его протекания необходимы наличие рибосом, активация тРНК, в ходе которой они присоединяют соответствующие аминокислоты, присутствие ионов Mg2+, а также оптимальные условия среды (температура, рН, давление и т. д.).
Для начала трансляции (инициации ) к готовой к синтезу молекуле иРНК присоединяется малая субъединица рибосомы, а затем по принципу комплементарности к первому кодону (АУГ) подбирается тРНК, несущая аминокислоту метионин. Лишь после этого присоединяется большая субъединица рибосомы. В пределах собранной рибосомы оказываются два кодона иРНК, первый из которых уже занят. К соседнему с ним кодону присоединяется вторая тРНК, также несущая аминокислоту, после чего между остатками аминокислот с помощью ферментов образуется пептидная связь. Рибосома передвигается на один кодон иРНК; первая из тРНК, освободившаяся от аминокислоты, возвращается в цитоплазму за следующей аминокислотой, а фрагмент будущей полипептидной цепи как бы повисает на оставшейся тРНК. К новому кодону, оказавшемуся в пределах рибосомы, присоединяется следующая тРНК, процесс повторяется и шаг за шагом полипептидная цепь удлиняется, т. е. происходит ее элонгация.
Окончание синтеза белка (терминация ) происходит, как только в молекуле иРНК встретится специфическая последовательность нуклеотидов, которая не кодирует аминокислоту (стоп-кодон). После этого рибосома, иРНК и полипептидная цепь разделяются, а вновь синтезированный белок приобретает соответствующую структуру и транспортируется в ту часть клетки, где он будет выполнять свои функции.
Трансляция является весьма энергоемким процессом, поскольку на присоединение одной аминокислоты к тРНК расходуется энергия одной молекулы АТФ, еще несколько используются для продвижения рибосомы по молекуле иРНК.
Для ускорения синтеза определенных белковых молекул к молекуле иРНК могут присоединяться последовательно несколько рибосом, которые образуют единую структуру - полисому.
Клетка - генетическая единица живого. Хромосомы, их строение (форма и размеры) и функции. Число хромосом и их видовое постоянство. Соматические и половые клетки. Жизненный цикл клетки: интерфаза и митоз. Митоз - деление соматических клеток. Мейоз. Фазы митоза и мейоза. Развитие половых клеток у растений и животных. Деление клетки - основа роста, развития и размножения организмов. Роль мейоза и митоза
Несмотря на то, что нуклеиновые кислоты являются носителем генетической информации, реализация этой информации невозможна вне клетки, что легко доказывается на примере вирусов. Данные организмы, содержащие зачастую только ДНК или РНК, не могут самостоятельно воспроизводиться, для этого они должны использовать наследственный аппарат клетки. Даже проникнуть в клетку без помощи самой клетки они не могут, кроме как с использованием механизмов мембранного транспорта или благодаря повреждению клеток. Большинство вирусов нестабильно, они гибнут уже после нескольких часов пребывания на открытом воздухе. Следовательно, клетка является генетической единицей живого, обладающей минимальным набором компонентов для сохранения, изменения и реализации наследственной информации, а также ее передачи потомкам.
Большая часть генетической информации эукариотической клетки сосредоточена в ядре. Особенностью ее организации является то, что, в отличие от ДНК прокариотической клетки, молекулы ДНК эукариот не замкнуты и образуют сложные комплексы с белками - хромосомы.
Хромосома (от греч. хрома - цвет, окраска и сома - тело) - это структура клеточного ядра, которая содержит гены и несет определенную наследственную информацию о признаках и свойствах организма.
Иногда хромосомами называют и кольцевые молекулы ДНК прокариот. Хромосомы способны к самоудвоению, они обладают структурной и функциональной индивидуальностью и сохраняют ее в ряду поколений. Каждая клетка несет всю наследственную информацию организма, но в ней работает только небольшая часть.
Основой хромосомы является двухцепочечная молекула ДНК, упакованная с белками. У эукариот с ДНК взаимодействуют гистоновые и негистоновые белки, тогда как у прокариот гистоновые белки отсутствуют.
Лучше всего хромосомы видны под световым микроскопом в процессе деления клетки, когда они в результате уплотнения приобретают вид палочковидных телец, разделенных первичной перетяжкой - центромерой - на плечи . На хромосоме может быть также и вторичная перетяжка , которая в некоторых случаях отделяет от основной части хромосомы так называемый спутник . Концевые участки хромосом называются теломерами . Теломеры препятствуют слипанию концов хромосом и обеспечивают их прикрепление к оболочке ядра в неделящейся клетке. В начале деления хромосомы удвоены и состоят из двух дочерних хромосом - хроматид , скрепленных в центромере.
По форме различают равноплечие, неравноплечие и палочковидные хромосомы. Размеры хромосом существенно варьируют, однако средняя хромосома имеет размеры 5 $×$ 1,4 мкм.
В некоторых случаях хромосомы в результате многочисленных удвоений ДНК содержат сотни и тысячи хроматид: такие гигантские хромосомы называются политенными . Они встречаются в слюнных железах личинок дрозофилы, а также в пищеварительных железах аскариды.
Согласно клеточной теории клетка является единицей строения, жизнедеятельности и развития организма. Таким образом, такие важнейшие функции живого, как рост, размножение и развитие организма обеспечиваются на клеточном уровне. Клетки многоклеточных организмов можно разделить на соматические и половые.
Соматические клетки - это все клетки тела, образующиеся в результате митотического деления.
Изучение хромосом позволило установить, что для соматических клеток организма каждого биологического вида характерно постоянное число хромосом. Например, у человека их 46. Набор хромосом соматических клеток называют диплоидным (2n), или двойным.
Половые клетки , или гаметы , - это специализированные клетки, служащие для полового размножения.
В гаметах содержится всегда вдвое меньше хромосом, чем в соматических клетках (у человека - 23), поэтому набор хромосом половых клеток называется гаплоидным (n), или одинарным. Его образование связано с мейотическим делением клетки.
Количество ДНК соматических клеток обозначается как 2c, а половых - 1с. Генетическая формула соматических клеток записывается как 2n2c, а половых - 1n1с.
В ядрах некоторых соматических клеток количество хромосом может отличаться от их количества в соматических клетках. Если это различие больше на один, два, три и т. д. гаплоидных набора, то такие клетки называют полиплоидными (три-, тетра-, пентаплоидными соответственно). В таких клетках процессы метаболизма протекают, как правило, очень интенсивно.
Количество хромосом само по себе не является видоспецифическим признаком, поскольку различные организмы могут иметь равное количество хромосом, а родственные - разное. Например, у малярийного плазмодия и лошадиной аскариды по две хромосомы, а у человека и шимпанзе - 46 и 48 соответственно.
Хромосомы человека делятся на две группы: аутосомы и половые хромосомы (гетерохромосомы). Аутосом в соматических клетках человека насчитывается 22 пары, они одинаковы для мужчин и женщин, а половых хромосом только одна пара, но именно она определяет пол особи. Существует два вида половых хромосом - X и Y. Клетки тела женщины несут по две X-хромосомы, а мужчин - X и Y.
Кариотип - это совокупность признаков хромосомного набора организма (число хромосом, их форма и величина).
Условная запись кариотипа включает общее количество хромосом, половые хромосомы и возможные отклонения в наборе хромосом. Например, кариотип нормального мужчины записывается как 46, XY, а кариотип нормальной женщины - 46, XX.
Клетки не возникают каждый раз заново, они образуются только в результате деления материнских клеток. После разделения дочерним клеткам требуется некоторое время для формирования органоидов и приобретения соответствующей структуры, которая обеспечила бы выполнение определенной функции. Этот отрезок времени называется созреванием.
Промежуток времени от появления клетки в результате деления до ее разделения или гибели называется жизненным циклом клетки.
У эукариотических клеток жизненный цикл делится на две основные стадии: интерфазу и митоз.
Интерфаза - это промежуток времени в жизненном цикле, в который клетка не делится и нормально функционирует. Интерфаза делится на три периода: G 1 -, S- и G 2 -периоды.
G 1 -период (пресинтетический, постмитотический) - это период роста и развития клетки, в который происходит активный синтез РНК, белков и других веществ, необходимых для полного жизнеобеспечения вновь образовавшейся клетки. К концу этого периода клетка может начать готовиться к удвоению ДНК.
В S-периоде (синтетическом) происходит сам процесс репликации ДНК. Единственным участком хромосомы, который не подвергается репликации, является центромера, поэтому образовавшиеся молекулы ДНК не расходятся полностью, а остаются скрепленными в ней, и в начале деления хромосома имеет X-образный вид. Генетическая формула клетки после удвоения ДНК - 2n4c. Также в S-периоде происходит удвоение центриолей клеточного центра.
G 2 -период (постсинтетический, премитотический) характеризуется интенсивным синтезом РНК, белков и АТФ, необходимых для процесса деления клетки, а также разделением центриолей, митохондрий и пластид. До конца интерфазы хроматин и ядрышко остаются хорошо различимыми, целостность ядерной оболочки не нарушается, а органоиды не изменяются.
Часть клеток организма способна выполнять свои функции в течение всей жизни организма (нейроны нашего головного мозга, мышечные клетки сердца), а другие существуют непродолжительное время, после чего погибают (клетки кишечного эпителия, клетки эпидермиса кожи). Следовательно, в организме должны постоянно происходить процессы деления клеток и образования новых, которые замещали бы отмершие. Клетки, способные к делению, называют стволовыми . В организме человека они находятся в красном костном мозге, в глубоких слоях эпидермиса кожи и других местах. Используя эти клетки, можно вырастить новый орган, добиться омоложения, а также клонировать организм. Перспективы использования стволовых клеток совершенно ясны, однако морально-этические аспекты этой проблемы все еще обсуждаются, поскольку в большинстве случаев используются эмбриональные стволовые клетки, полученные из убитых при аборте зародышей человека.
Продолжительность интерфазы в клетках растений и животных составляет в среднем 10– 20 часов, тогда как митоз занимает около 1–2 часов.
В ходе последовательных делений в многоклеточных организмах дочерние клетки становятся все более разнообразными, поскольку в них происходит считывание информации со все большего числа генов.
Некоторые клетки со временем перестают делиться и погибают, что может быть связано с завершением выполнения определенных функций, как в случае клеток эпидермиса кожи и клеток крови или с повреждением этих клеток факторами окружающей среды, в частности возбудителями болезней. Генетически запрограммированная смерть клетки называется апоптозом , тогда как случайная гибель - некрозом .
Митоз - способ непрямого деления соматических клеток.
Во время митоза клетка проходит ряд последовательных фаз, в результате которых каждая дочерняя клетка получает такой же набор хромосом, как и в материнской клетке.
Митоз делится на четыре основные фазы: профазу, метафазу, анафазу и телофазу. Профаза - наиболее длительная стадия митоза, в процессе которой происходит конденсация хроматина, в результате чего становятся видны X-образные хромосомы, состоящие из двух хроматид (дочерних хромосом). При этом исчезает ядрышко, центриоли расходятся к полюсам клетки, и начинает формироваться ахроматиновое веретено (веретено деления) из микротрубочек. В конце профазы ядерная оболочка распадается на отдельные пузырьки.
В метафазе хромосомы выстраиваются по экватору клетки своими центромерами, к которым прикрепляются микротрубочки полностью сформированного веретена деления. На этой стадии деления хромосомы наиболее уплотнены и имеют характерную форму, что позволяет изучить кариотип.
В анафазе происходит быстрая репликация ДНК в центромерах, вследствие которой хромосомы расщепляются и хроматиды расходятся к полюсам клетки, растягиваемые микротрубочками. Распределение хроматид должно быть абсолютно равным, поскольку именно этот процесс обеспечивает поддержание постоянства числа хромосом в клетках организма.
На стадии телофазы дочерние хромосомы собираются на полюсах, деспирализуются, вокруг них из пузырьков формируются ядерные оболочки, а во вновь образовавшихся ядрах возникают ядрышки.
После деления ядра происходит деление цитоплазмы - цитокинез, в ходе которого и происходит более или менее равномерное распределение всех органоидов материнской клетки.
Таким образом, в результате митоза из одной материнской клетки образуется две дочерних, каждая из которых является генетической копией материнской (2n2c).
В больных, поврежденных, стареющих клетках и специализированных тканях организма может происходить несколько иной процесс деления - амитоз. Амитозом называют прямое деление эукариотических клеток, при котором не происходит образования генетически равноценных клеток, так как клеточные компоненты распределяются неравномерно. Он встречается у растений в эндосперме, а у животных - в печени, хрящах и роговице глаза.
Мейоз - это способ непрямого деления первичных половых клеток (2n2с), в результате которого образуются гаплоидные клетки (1n1с), чаще всего половые.
В отличие от митоза, мейоз состоит из двух последовательных делений клетки, каждому из которых предшествует интерфаза. Первое деление мейоза (мейоз I) называется редукционным , так как при этом количество хромосом уменьшается вдвое, а второе деление (мейоз II) - эквационным , так как в его процессе количество хромосом сохраняется.
Интерфаза I протекает подобно интерфазе митоза. Мейоз I делится на четыре фазы: профазу I, метафазу I, анафазу I и телофазу I. В профазе I происходят два важнейших процесса - конъюгация и кроссинговер. Конъюгация - это процесс слияния гомологичных (парных) хромосом по всей длине. Образовавшиеся в процессе конъюгации пары хромосом сохраняются до конца метафазы I.
Кроссинговер - взаимный обмен гомологичными участками гомологичных хромосом. В результате кроссинговера хромосомы, полученные организмом от обоих родителей, приобретают новые комбинации генов, что обусловливает появление генетически разнообразного потомства. В конце профазы I, как и в профазе митоза, исчезает ядрышко, центриоли расходятся к полюсам клетки, а ядерная оболочка распадается.
В метафазе I пары хромосом выстраиваются по экватору клетки, к их центромерам прикрепляются микротрубочки веретена деления.
В анафазе I к полюсам расходятся целые гомологичные хромосомы, состоящие из двух хроматид.
В телофазе I вокруг скоплений хромосом у полюсов клетки образуются ядерные оболочки, формируются ядрышки.
Цитокинез I обеспечивает разделение цитоплазм дочерних клеток.
Образовавшиеся в результате мейоза I дочерние клетки (1n2c) генетически разнородны, поскольку их хромосомы, случайным образом разошедшиеся к полюсам клетки, содержат неодинаковые гены.
Сравнительная характеристика митоза и мейоза
| Признак | Митоз | Мейоз | |
| Какие клетки вступают в деление? | Соматические (2n) | Первичные половые клетки (2n) | |
| Число делений | 1 | 2 | |
| Сколько и каких клеток образуется в процессе деления? | 2 соматические (2n) | 4 половые (n) | |
| Интерфаза | Подготовка клетки к делению, удвоение ДНК | Очень короткая, удвоения ДНК не происходит | |
| Фазы | Мейоз I | Мейоз II | |
| Профаза | Конденсация хромосом, исчезновение ядрышка, распад ядерной оболочки, могут происходить конъюгация и кроссинговер | Конденсация хромосом, исчезновение ядрышка, распад ядерной оболочки | |
| Метафаза | По экватору располагаются пары хромосом, формируется веретено деления | Хромосомы выстраиваются по экватору, формируется веретено деления | |
| Анафаза | К полюсам расходятся гомологичные хромосомы из двух хроматид | К полюсам расходятся хроматиды | |
| Телофаза | Хромосомы деспирализуются, формируются новые ядерные оболочки и ядрышки | Хромосомы деспирализуются, формируются новые ядерные оболочки и ядрышки | |
Интерфаза II очень короткая, так как в ней не происходит удвоения ДНК, то есть отсутствует S-период.
Мейоз II также делится на четыре фазы: профазу II, метафазу II, анафазу II и телофазу II. В профазе II протекают те же процессы, что и в профазе I, за исключением конъюгации и кроссинговера.
В метафазе II хромосомы располагаются вдоль экватора клетки.
В анафазе II хромосомы расщепляются в центромерах и к полюсам растягиваются уже хроматиды.
В телофазе II вокруг скоплений дочерних хромосом формируются ядерные оболочки и ядрышки.
После цитокинеза II генетическая формула всех четырех дочерних клеток - 1n1c, однако все они имеют различный набор генов, что является результатом кроссинговера и случайного сочетания хромосом материнского и отцовского организмов в дочерних клетках.
Гаметогенез (от греч. гамете - жена, гаметес - муж и генезис - происхождение, возникновение) - это процесс образования зрелых половых клеток.
Так как для полового размножения чаще всего необходимы две особи - женская и мужская, продуцирующие различные половые клетки - яйцеклетки и спермии, то и процессы образования этих гамет должны быть различны.
Характер процесса в существенной степени зависит и от того, происходит ли он в растительной или животной клетке, поскольку у растений при образовании гамет происходит только митоз, а у животных - и митоз, и мейоз.
Развитие половых клеток у растений. У покрытосеменных растений образование мужских и женских половых клеток происходит в различных частях цветка - тычинках и пестиках соответственно.
Перед образованием мужских половых клеток - микрогаметогенезом (от греч. микрос - маленький) - происходит микроспорогенез , то есть формирование микроспор в пыльниках тычинок. Этот процесс связан с мейотическим делением материнской клетки, в результате которого возникают четыре гаплоидные микроспоры. Микрогаметогенез сопряжен с митотическим делением микроспоры, дающим мужской гаметофит из двух клеток - крупной вегетативной (сифоногенной) и мелкой генеративной . После деления мужской гаметофит покрывается плотными оболочками и образует пыльцевое зерно. В некоторых случаях еще в процессе созревания пыльцы, а иногда только после переноса на рыльце пестика генеративная клетка делится митотически с образованием двух неподвижных мужских половых клеток - спермиев . Из вегетативной клетки после опыления формируется пыльцевая трубка, по которой спермии проникают в завязь пестика для оплодотворения.
Развитие женских половых клеток у растений называется мегагаметогенезом (от греч. мегас - большой). Он происходит в завязи пестика, чему предшествует мегаспорогенез , в результате которого из материнской клетки мегаспоры, лежащей в нуцеллусе, путем мейотического деления формируются четыре мегаспоры. Одна из мегаспор трижды делится митотически, давая женский гаметофит - зародышевый мешок с восемью ядрами. При последующем обособлении цитоплазм дочерних клеток одна из образовавшихся клеток становится яйцеклеткой, по бокам от которой лежат так называемые синергиды, на противоположном конце зародышевого мешка формируются три антипода, а в центре в результате слияния двух гаплоидных ядер образуется диплоидная центральная клетка.
Развитие половых клеток у животных. У животных различают два процесса образования половых клеток - сперматогенез и овогенез.
Сперматогенез (от греч. сперма, сперматос - семя и генезис - происхождение, возникновение) - это процесс образования зрелых мужских половых клеток - сперматозоидов. У человека он протекает в семенниках, или яичках, и делится на четыре периода: размножение, рост, созревание и формирование.
В период размножения первичные половые клетки делятся митотически, вследствие чего образуются диплоидные сперматогонии . В период роста сперматогонии накапливают питательные вещества в цитоплазме, увеличиваются в размерах и превращаются в первичные сперматоциты , или сперматоциты 1-го порядка . Лишь после этого они вступают в мейоз (период созревания ), в результате которого образуется сначала два вторичных сперматоцита , или сперматоцита 2-го порядка , а затем - четыре гаплоидных клетки с еще достаточно большим количеством цитоплазмы - сперматиды . В период формирования они утрачивают почти всю цитоплазму и формируют жгутик, превращаясь в сперматозоиды.
Сперматозоиды , или живчики , - очень мелкие подвижные мужские половые клетки, имеющие головку, шейку и хвостик.
В головке , кроме ядра, находится акросома - видоизмененный комплекс Гольджи, обеспечивающий растворение оболочек яйцеклетки в процессе оплодотворения. В шейке находятся центриоли клеточного центра, а основу хвостика образуют микротрубочки, непосредственно обеспечивающие движение сперматозоида. В нем также расположены митохондрии, обеспечивающие сперматозоид энергией АТФ для движения.
Овогенез (от греч. оон - яйцо и генезис - происхождение, возникновение) - это процесс образования зрелых женских половых клеток - яйцеклеток. У человека он происходит в яичниках и состоит из трех периодов: размножения, роста и созревания. Периоды размножения и роста, аналогичные таковым в сперматогенезе, происходят еще во время внутриутробного развития. При этом из первичных половых клеток в результате митоза образуются диплоидные оогонии , которые превращаются затем в диплоидные первичные ооциты , или ооциты 1-го порядка . Мейоз и последующий цитокинез, протекающие в период созревания , характеризуются неравномерностью деления цитоплазмы материнской клетки, так что в итоге сначала получается один вторичный ооцит , или ооцит 2-го порядка , и первое полярное тельце , а затем из вторичного ооцита - яйцеклетка, сохраняющая весь запас питательных веществ, и второе полярное тельце, тогда как первое полярное тельце делится на два. Полярные тельца забирают избыток генетического материала.
У человека яйцеклетки вырабатываются с промежутком 28–29 суток. Цикл, связанный с созреванием и выходом яйцеклеток, называется менструальным.
Яйцеклетка - крупная женская половая клетка, которая несет не только гаплоидный набор хромосом, но и значительный запас питательных веществ для последующего развития зародыша.
Яйцеклетка у млекопитающих покрыта четырьмя оболочками, снижающими вероятность ее повреждения различными факторами. Диаметр яйцеклетки у человека достигает 150–200 мкм, тогда как у страуса он может составлять несколько сантиметров.
Если у одноклеточных организмов деление клетки приводит к увеличению количества особей, т. е. размножению, то у многоклеточных этот процесс может иметь различное значение. Так, деление клеток зародыша, начиная с зиготы, является биологической основой взаимосвязанных процессов роста и развития. Подобные же изменения наблюдаются у человека в подростковом возрасте, когда число клеток не только увеличивается, но и происходит качественное изменение организма. В основе размножения многоклеточных организмов также лежит деление клетки, например при бесполом размножении благодаря этому процессу из части организма происходит восстановление целостного, а при половом - в процессе гаметогенеза образуются половые клетки, дающие впоследствии новый организм. Следует отметить, что основные способы деления эукариотической клетки - митоз и мейоз - имеют различное значение в жизненных циклах организмов.
В результате митоза происходит равномерное распределение наследственного материала между дочерними клетками - точными копиями материнской. Без митоза было бы невозможным существование и рост многоклеточных организмов, развивающихся из единственной клетки - зиготы, поскольку все клетки таких организмов должны содержать одинаковую генетическую информацию.
В процессе деления дочерние клетки становятся все более разнообразными по строению и выполняемым функциям, что связано с активацией у них все новых групп генов вследствие межклеточного взаимодействия. Таким образом, митоз необходим для развития организма.
Этот способ деления клеток необходим для процессов бесполого размножения и регенерации (восстановления) поврежденных тканей, а также органов.
Мейоз, в свою очередь, обеспечивает постоянство кариотипа при половом размножении, так как уменьшает вдвое набор хромосом перед половым размножением, который затем восстанавливается в результате оплодотворения. Кроме того, мейоз приводит к появлению новых комбинаций родительских генов благодаря кроссинговеру и случайному сочетанию хромосом в дочерних клетках. Благодаря этому потомство получается генетически разнообразным, что дает материал для естественного отбора и является материальной основой эволюции. Изменение числа, формы и размеров хромосом, с одной стороны, может привести к появлению различных отклонений в развитии организма и даже его гибели, а с другой - может привести к появлению особей, более приспособленных к среде обитания.
Таким образом, клетка является единицей роста, развития и размножения организмов.
Общность человека и позвоночных животных подтверждается общностью плана их строения: скелет, нервная система, системы кровообращения, дыхания, пищеварения. Особенно убедительно родство человека и животных обнаруживается при сравнении их эмбрионального развития. На его ранних этапах зародыш человека трудно отличить от зародышей других позвоночных животных. В возрасте 1,5 -- 3 месяцев у него имеются жаберные щели, а позвоночник оканчивается хвостом. Очень долго сохраняется сходство зародышей человека и обезьяны. Специфические (видовые) человеческие особенности возникают лишь на самых поздних стадиях развития.
Сходство человека и животных
Рудименты и атавизмы. Рудименты - органы, утратившие свое значение. Атавизмы - «возврат к предкам». Рудименты и атавизмы служат важным свидетельством родства человека с животными. Рудиментов в теле человека около 90: копчиковая кость (остаток редуцированного хвоста); складка в уголке глаза (остаток мигательной перепонки); тонкие волосы на теле (остаток шерсти); отросток слепой кишки - аппендикс и др. Все эти рудименты бесполезны для человека и являются наследием животных предков. К атавизмам (необычайно сильно развитым рудиментам) относятся наружный хвост, с которым очень редко, но рождаются люди; обильный волосяной покров на лице и теле; многососковость, сильно развитые клыки и др.
Общность плана строения, сходство зародышевого развития, рудименты, атавизмы - бесспорные доказательства животного происхождения человека и свидетельство того, что человек, как и животные, - результат длительного исторического развития органического мира.
Отличие человека и животных
Однако между человеком и человекообразными обезьянами есть и коренные отличия. Только человеку присуще истинное прямо хождение и связанные с этим особенности строения S-образного позвоночника с отчетливыми шейными и поясничными изгибами, низким расширенным тазом, уплощенной в переднезаднем направлении грудной клеткой, пропорциями конечностей (удлинение ног сравнительно с руками), сводчатой стопой с массивным и приведенным большим пальцем, а также особенности мускулатуры и расположения внутренних органов. Кисть человека способна выполнять самые разнообразные и высокоточные движения. Череп человека более высокий и округленный, не имеет сплошных надбровных дуг; мозговая часть черепа в большей степени преобладает над лицевой, лоб высокий, челюсти слабые, с маленькими клыками, подбородочный выступ отчетливо выражен. Мозг человека примерно в 2,5 раза больше мозга человекообразных обезьян по объему, в 3-4 раза - по массе. У человека сильно развита кора больших полушарий мозга, в которых расположены важнейшие центры психики и речи. Только человек обладает членораздельной речью, в связи с этим для него характерно развитие лобной и теменной и височной долей мозга, наличие особого головного мускула в гортани и других анатомических особенностей.
Человек отличается от животных наличием речи, развитым мыишением, способностью к трудовой деятельности. Решающим шагом на пути от обезьян к человеку явилось прямохождение.
Эволюция приматов
Плацентарные млекопитающие возникли в самом конце мезозойской эры. От примитивных насекомоядных млекопитающих в кайнозойской эре обособился отряд приматов. В палеогене в лесах обитали лемуры и долгопяты - хвостатые животные небольших размеров. Около 30 млн. лет назад появились небольшие животные, жившие на деревьях и питавшиеся растениями и насекомыми. Их челюсти и зубы были такими же, как у человекообразных обезьян. От них произошли гиббоны, орангутаны и вымершие впоследствии древесные обезьяны - дриопитеки. Дриопитеки дали три ветви, которые привели к шимпанзе, горилле и человеку.
Происхождение человека от обезьян, ведущих древесный образ жизни, предопределило особенности его строения, которые в свою очередь явились анатомической основой его способности к труду и дальнейшей социальной эволюции. Для животных, обитающих на ветвях деревьев, лазающих и прыгающих с помощью хватательных движений, необходимо соответствующее строение органов: в кисти противопоставлен первый палец остальным, развивается плечевой пояс, позволяющий совершить движения с размахом 180*, грудная клетка становится широкой и утолщенной в спинно-брюшном направлении. Отметим, что у наземных животных грудная клетка уплощена с боков, а конечности могут перемещаться только в переднезаднем направлении и почти не отводятся в сторону. Ключица сохраняется у приматов, рукокрылых (летучие мыши), но не развивается у быстро бегающих наземных животных. " Передвижение на деревьях в самых разных направлениях с меняющейся скоростью, с непрерывно заново возникающим расстоянием, новой ориентировкой и новым прицелом перед прыжком привело к чрезвычайно высокому развитию двигательных отделов мозга. Необходимость точного определения расстояния при прыжках обусловило сближение глазниц в одной плоскости и появление бинокулярного зрения. В то же время жизнь на деревьях способствовала ограничению плодовитости. Уменьшение численности потомства компенсировалось тщательностью ухода за ним, а жизнь в стаде обеспечивала защиту от врагов.
Во второй половине палеогена в связи с начавшимися горообразовательными процессами наступило похолодание. Тропические и субтропические леса отступили на юг, появились обширные открытые пространства. В конце палеогена ледники, сползавшие со Скандинавских гор, проникли далеко на юг. Обезьяны, не отступившие к экватору вместе с тропическими лесами и перешедшие к жизни на земле, должны были приспосабливаться к новым суровым условиям и вести тяжелую борьбу за существование.
Беззащитные против хищников, неспособные быстро бегать - настигать добычу или спасаться от врагов, лишенные густой шерсти, помогающей сохранять тепло, они могли выжить только благодаря стадному образу жизни и использованию освободившихся от неподвижности рук.
9. Этапы эволюции человека:
Дриопитеки и древесные обезьяны, вымершая ветвь приматов, дали начало современным шимпанзе, горилле и человеку. Лазание по деревьям способствовало противопоставление большого пальца руки, развитию плечевого пояса, развитию двигательных отделов головного мозга, бинокулярного зрения.
Австралопитеки - обезьяноподобные животные. Жили стадами примерно 10 млн лет назад, ходили на двух ногах, имели массу мозга 550 г при весе 20-50 кг. Для защиты и добывания пищи австралопитеки пользовались камнями, костями животных, т.е. имели хорошую двигательную координацию.
Их останки обнаружены в Южной Африке.
Человек умелый - более близки к человеку, чем австралопитеки, имели массу мозга около 650 г, умели обрабатывать гальку с целью изготовления орудий. Жили около 2-3 млн лет назад.
Древнейшие люда возникли около 1 млн лет назад. Известно несколько форм: питекантроп, синантроп, гейдельбургский человек и др. У них были мощные надглазничные валики, низкий покатый лоб и отсутствовал подбородочный выступ. Масса мозга достигала 800-1000 г. Они могли, пользоваться огнем.
Древние люди - неандертальцы. К ним относятся люди, появившиеся около 200 тыс. лет назад. Масса мозга достигала 1500 г. Неандертальцы умели добывать огонь и использовать его для приготовления пищи, пользовались каменными и костяными орудиями труда, обладали зачаточной, членораздельной речью. Останки их найдены в Европе, Африке и Азии.
Современные люди - кроманьонцы. Появились около 40 тыс. лет назад. Объем, их черепной коробки - 1600 г. Сплошной надглазничный валик отсутствовал. Развитый подбородочный выступ указывает на развитие членораздельной речи.
Антропогенез
Антропогенез (от греч. antropos - человек и genesis - происхождение) -процесс историко-эволюционного формирования человека. Антропогенез осуществляется под влиянием биологических и социальных факторов. Благодаря им у человека появились: изгибы позвоночника, высокий свод стопы, расширенный таз, прочный крестец. К социальным факторам эволюции относятся труд и общественный образ жизни. Развитие трудовой деятельности уменьшило зависимость человека от окружающей природы, расширило его кругозор и привело к ослаблению действия биологических закономерностей. Главным признаком трудовой деятельности человека являются способность изготавливать орудия труда и использовать их для достижения своих целей. Рука человека - не только орган труда, но и ею продукт.
Развитие речи привело к возникновению абстрактного мышления, речи. Если морфологические и физиологические, особенности человека передаются по наследству, то способности к коллективному труду, мышлению и речи,по наследству не передаются. Эти специфические качества человека исторически возникли и совершенствовались под действием социальных факторов и развиваются у каждого, человека только в обществе, благодаря воспитанию и обучению.
