Раздел I. Учение о клетке (6 часов)

Раздел I. Учение о клетке (6 часов)
ЗАДАНИЕ: Изучить теоретический материал. Выполнить тест в конце раздела.
Изучение данного раздела предусматривает изучение следующих теоретических
вопросов:
1. Клеточная теория. Методы изучения клеток.
2. Неорганические соединения клетки. Углеводы. Липиды.
3. Биополимеры: белки, нуклеиновые кислоты.
4. АТФ. Цитоплазма. Мембрана.
5. Митохондрии, пластиды, рибосомы и другие органоиды.
6. Энергетический обмен. Фотосинтез. Окисление глюкозы.
7. Виды размножения. Митоз. ,
1. Клеточная теория. Методы изучения клеток.
Все организмы построены из клеток. Одноклеточные – бактерии, сине-зеленые водоросли,
и другие организмы состоят из одной клетки, многоклеточные растения, животные - из
тысячи разнообразных по строению и функциям клеток. Термин «клетка» происходит от
греческого cytos – клетка или от латинского cellula – полость) впервые применил Р.Гук в
1665 году при описании строения пробки, в которой он с помощью сконструированного
им микроскопа обнаружил мельчайшие замкнутые полости, напоминающие маленькие
кельи, названные им клетки. Позднее, в 1671 году Мальпиги и Грю одновременно описали
клеточное строение организмов. Обширные исследования по изучению одноклеточных
организмов провел Антонио Левингук. Однако признание универсальности клеточного
строения произошло лишь в 1838 – 1839 годах, когда немецкими учеными ботаником
М.Я. Шлейденом и зоологом Т. Шванном независимо друг от друга была сформулирована
клеточная теория. Сущность клеточной теории сводится к признанию, что основной
структурной и физиологической единицей растительного и животного организма
являются клетки, из совокупности которых образуются клетки. Признание того , что
клетка является основной структурной единицей живого, означает, что все живые
организмы состоят из клеток, происходят от клеток и отличаются от неживого своим
клеточным строением. Признание того, что клетка является основной физиологической
единицей, означает, что клетка подобно целому организму, способна к росту, обмену
веществ и энергии, размножению, движению, изменчивости, адаптации и раздражимости,
то есть отдельно взятая клетка обладает всеми признаками живого. Функции зеленого
растения – рост, дыхание, фотосинтез, поглощение и выделение веществ, размножение –
обуславливаются процессами, происходящими внутри клетки. Важно подчеркнуть, что
все эти свойства в более мелких единицах живой материи не проявляются. Клетку можно
разделить на отдельные составные части, органоиды, отдельный органоид может
некоторое время выполнять отдельные функции живого, но они изолированы друг от
друга и не являются носителями жизни. Разрушенная клетка не может долго существовать
и функционировать, но главное она не способна к самовоспроизводству.
Нормальное функционирование клетки как целостной системы возможно только при
строго согласованном взаимодействии составных частей и координации их деятельности.
Исходя из современного уровня развития биологии, основные положения клеточной
теории сводятся к следующему:
1. Клетка – элементарная живая система, основа строения, жизнедеятельности и
размножения, индивидуального развития прокариот и эукариот. Вне клетки жизни
нет.
2.
Новые клетки возникают только путем деления ранее существующих клеток.
3. Клетки всех организмов сходны по строению и химическому составу.
4. Рост и развитии многоклеточного организмам - следствие роста и размножения одной
или нескольких исходных клеток.
5. Клеточное строение организмов – свидетельство того , что все живое имеет единое
происхождение.
2. Неорганические соединения клетки. Углеводы. Липиды.
Химический состав клетки. Неорганические вещества
Атомный и молекулярный состав клетки. В микроскопической клетке содержится
несколько тысяч веществ, которые участвуют в разнообразных химических реакциях.
Химические процессы, протекающие в клетке,- одно из основных условий ее жизни,
развития, функционирования.
Все клетки животных и растительных организмов, а также микроорганизмов сходны по
химическому составу, что свидетельствует о единстве органического мира.
В таблице приведены данные об атомном составе клеток. Из 109 элементов
периодической системы Менделеева в клетках обнаружено значительное их большинство.
Одни элементы содержатся в клетках в относительно большом количестве, другие в
малом. Особенно велико содержание в клетке четырех элементов - кислорода, углерода,
азота и водорода. В сумме они составляют почти 98% всего содержимого клетки.
Следующую группу составляют восемь элементов, содержание которых в клетке
исчисляется десятыми и сотыми долями процента. Это сера, фосфор, хлор, калий, магний,
натрий, кальций, железо. В сумме они составляют 1,9%. Все остальные элементы
содержатся в клетке в исключительно малых количествах (меньше 0,01 %).
Таким образом, в клетке нет каких-нибудь особенных элементов, характерных только
для живой природы. Это указывает на связь и единство живой и неживой природы. На
атомном уровне различий между химическим составом органического и неорганического мира нет. Различия обнаруживаются на более высоком уровне организации молекулярном. Как видно из таблицы, в живых телах наряду с веществами,
распространенными в неживой природе, содержится множество веществ, характерных
только для живых организмов.
Вода. На первом месте среди веществ клетки стоит вода. Она составляет почти 80%
массы клетки. Вода - важнейший компонент клетки не только по количеству. Ей
принадлежит существенная и многообразная роль в жизни клетки.
Вода определяет ,физические свойства клетки - ее объем, упругость. Велико значение
воды в образовании структуры молекул органических веществ, в частности структуры
белков, которая необходима для выполнения их функций. Велико значение воды как
растворителя: многие вещества поступают в клетку из внешней среды в водном растворе и
в водном же растворе отработанные продукты выводятся из клетки. Наконец, вода
является непосредственным участником многих химических реакций (расщепление
белков, углеводов, жиров и др.).
Приспособленность клетки к функционированию в водной среде служит доводом в
пользу того, что жизнь на Земле зародилась в воде.
Биологическая роль воды определяется особенностью ее молекулярной структуры:
полярностью ее молекул.
Углеводы. Углеводы содержатся в животных клетках в небольшом количестве (около 1
% от массы сyxoгo вещества); в клетках печени и мышц их больше (до 5%). Растительные
же клетки очень богаты углеводами: в высушенных листьях, семенах, плодах, клубнях
картофеля их почти 70%.
Углеводы представляют собой сложные органические соединения, в их состав входят
атомы углерода, кислорода и водорода.
Различают
простые
и
сложные
углеводы.
Простые
углеводы
называют
моносахаридами. Сложные углеводы представляют собой полимеры, в которых
моносахариды играют роль мономеров. Из двух моносахаридов образуется дисахарид, из
трех - трисахарид, из многих - полисахарид.
Все моносахариды - бесцветные вещества, хорошо растворимые в воде. Почти все они
обладают приятным сладким вкусом. Самые распространенные моносахариды - глюкоза,
фруктоза, рибоза и дезоксирибоза. Сладкий вкус фруктов и ягод, а также меда зависит от
содержания в них глюкозы и фруктозы. Рибоза и дезоксирибоза входят в состав
нуклеиновых кислот (с. 158) и АТФ (с. 163).
Ди- и трисахариды, подобно моносахаридам, хорошо растворяются в воде, обладают
сладким вкусом. С увеличением числа мономерных звеньев растворимость полисахаридов
уменьшается, сладкий вкус исчезает.
Из дисахаридов важны свекловичный (или тростниковый) и молочный сахар, из
полисахаридов широко распространены крахмал (у растений), гликоген (у животных),
клетчатка (целлюлоза). Древесина - почти чистая целлюлоза. Мономерами этих
полисахаридов является глюкоза.
Биологическая
роль
углеводов.
Углеводы
играют
роль
источника
энергии,
необходимой для осуществления клеткой различных форм активности. Для деятельности
клетки - движения, секреции, биосинтеза, свечения и т. Д.- необходима энергия. Сложные
по структуре, богатые энергией, углеводы подвергаются в клетке глубокому расщеплению
и в результате превращаются в простые, бедные энергией соединения - оксид углерода
(IV) и воду (СО2 И Н20). В ходе этого процесса освобождается энергия. При расщеплении
1 г углевода освобождается 17,6 кДж.
Кроме энергетической, углеводы выполняют и строительную функцию. Например, из
целлюлозы состоят стенки растительных клеток.
Липиды. Липиды содержатся во всех клетках животных и растений. Они входят в
состав многих клеточных структур.
Липиды представляют собой органические вещества, нерастворимые в воде, но
растворимые в бензине, эфире, ацетоне.
Из липидов самые распространенные и известные - жиры.
Содержание жира в клетках обычно невелико: 5-10% (от сухого вещества).
Существуют, однако, клетки, в которых около 90% жира. У животных такие клетки
находятся под кожей, в грудных железах, сальнике. Жир содержится в молоке всех
млекопитающих. У некоторых растений большое количество жира сосредоточено в
семенах и плодах, например у подсолнечника, конопли, грецкого ореха.
Кроме жиров в клетках присутствуют и другие липидов, на пример лецитин,
холестерин. К Липидам относятся некоторые витамины (А, О) и гормоны (например,
половые).
Биологическое значение липидов велико и многообразно. Отметим, прежде всего, их
строительную функцию. Липиды гидрофобны. Тончайший слой этих веществ входит в
состав клеточных мембран. Велико значение самого распространенного из липидов - жира
- как источника энергии. Жиры способны окисляться в клетке до оксида углерода (IV) и
воды. В ходе расщепления жира освобождается в два раза больше энергии, чем при
расщеплении углеводов. Животные и растения откладывают жир в запас и расходуют его
в процессе жизнедеятельности. Высокое содержание жира в семенах необходимо для
обеспечения энергией проростка, пока он не перейдет к самостоятельному питанию.
Необходимо отметить далее значение. жира как источника воды. Из 1 кг жира при его
окислении образуется почти 1,1 кг воды. Это объясняет, каким образом некоторые
животные' способны обходиться довольно значительное время без воды. Верблюды,
например, совершающие переход через безводную пустыню, могут не пить в течение 1012 дней. Медведи, сурки и другие животные в спячке не пьют более двух месяцев.
Необходимую для жизнедеятельности воду эти животные получают в результате
окисления жира. Кроме структурной и энергетической функций, липиды выполняют
защитные функции:, жир обладает низкой теплопроводностью. Он откладывается под
кожей, образуя у некоторых животных значительные скопления. Так, у кита толщина
подкожного слоя жира достигает 1м, что позволяет этому животному жить в холодной
воде полярных морей.
3. Биополимеры: белки, нуклеиновые кислоты.
Из всех органических веществ основную массу в клетке (50-70%) составляют белки.
Оболочка клетки и все ее внутренние структуры построены-с участием молекул белков.
Молекулы белков очень крупные, поскольку состоят из многих сотен различных
мономеров, образующих всевозможные комбинации. Поэтому многообразие видов белков
и их свойств поистине бесконечно. Белки входят в состав волос, перьев, рогов, мышечных
волокон, питатель
ных веществ яиц и семян и многих других частей организма.
Молекула белка - полимер. Мономерами молекул белка являются аминокислоты.
В природе известно более 150 различных аминокислот, но в построении белков живых
организмов обычно участвуют только 20. Длинная нить последовательно присоединенных
друг к другу аминокислот представляет первичную
молекулы белка (она
отображает его химическую формулу). Обычно эта длинная нить туго скручивается в
спираль, витки которой прочно соединены между собой водородными связями. Спирально
скрученная нить молекулы - это вторичная структура ,молекулы белка. Такой белок ужет
рудно растянуть. Свернутая в спираль молекула белка затем скручивается веще более
плотную конфигурацию - третичную структуру. У некоторых белков встречается еще
более сложная форма - четвертичная структура, например у гемоглобина. В результате
такого многократного скручивания длинная и тонкая нить молекулы белка становится
короче, толще и собирается в компактный комок -
Только глобулярный белок
выполняет в клетке свои биологические функции.
Если нарушить структуру белка, например, нагреванием или химическим воздействием,
то он теряет свои качества и раскручивается. Этот процесс называется денатурацией. Если
денатурация затронула только третичную или вторичную структуру, то она обратима:
может снова закрутиться в спираль и уложиться в третичную структуру (явление
денатурации). При этом восстанавливаются функции данного белка. Это важнейшее
свойство белков лежит в основе раздражимости живых систем, Т.е. способности живых
клеток реагировать на внешние или внутренние раздражители.
Многие белки выполняют роль катализаторов в химических реакциях,
проходящих в клетке. Их называют ферментами. Ферменты участвуют в переносе атомов
и молекул, в расщеплении и построении белков, жиров, углеводов и всех других
соединений (т.е. в клеточном обмене веществ). Ни одна химическая реакция в живых
клетках и тканях не обходится без участия ферментов. Все ферменты обладают
специфичностью действия - упорядочивают протекание процессов или ускоряют реакции
в клетке.
Белки в клетке выполняют множество функций: участвуют в ее строении, росте и во
всех процессах жизнедеятельности. Без белков жизнь клетки невозможна.
Нуклеиновые кислоты впервые были обнаружены в ядрах клеток, в связи, с чем и
получили свое название (лат. пuсlеus - ядро). Есть два вида нуклеиновых кислот:
дезоксирибонуклеиновая кислота (сокращенно ДИК) и рибонуклеиновая кислота
(РИК). Молекулы нуклеиновых кислот пред
ставляют собой очень длинные полимерные цепочки (тяжи), мономерами
которых являются нуклеотиды. Каждый нуклеотид содержит в себе по одной молекуле
фосфорной кислоты и сахара (дезоксирибозу или рибозу), а также одно из четырех
азотистых оснований. Азотистыми основаниями у ДНК являются аденин гуанин и
цumозuн, и mи.мин,.
(ДНК) - важнейшее вещество в живой клетке.
Молекула ДНК является носителем наследственной информации клетки и организма в
целом. Из молекулы ДНК образуется хромосома. У организмов каждого биологического
вида определенное количество молекул ДНК на клетку. Последовательность нуклеотидов
в молекуле ДНК также всегда строго индивидуальна и. неповторима не только для
каждого биологического вида, но и для отдельных особей. Такая специфичность молекул
ДНК служит основой для установления родственной близости организмов.
Молекулы ДНК у всех эукариот находятся в ядре клетки. У прокариот нет ядра,
поэтому их ДНК располагается в цитоплазме.
у всех живых существ макромолекулы ДНК построены по одному и тому же
типу. Они состоят из двух полинуклеотидных цепочек (тяжей), скрепленных между
собой водородными связями азотистых оснований нуклеотидов (наподобие застежки
«молния»). В виде двойной (парной) спирали молекула ДНК скручивается в
направлении слева направо.
Последовательность в
расположении
нуклеотидов
в
молекуле
дик
определяет наследственную информацию клетки.
Структуру молекулы ДНК раскрыли в 1953 г. американский биохимик
Джеймс Уотсон и английский физик Френсис Крик. За это открытие ученые были
удостоены в 1962 г. Нобелевской премии. Они доказали, что молекула
ДНК состоит из двух полинуклеотидных цепей. При этом нуклеотиды (мономеры)
соединяются друг с другом не случайно, а избирательно и парами посредством азотистых
соединений. Аден ин (А) всегда стыкуется с тимином (Т), а гуанин (г) - с цитозином (Ц).
Эта двойная цепь туго закручена в спираль. Способность нуклеотидов к избирательному
соединению в пары называется
(лат. complementus - дополнение).
Репликация происходит следующим образом. При участии специальных клеточных
механизмов (ферментов) двойная спираль ДНК раскручивается, нити расходятся
(наподобие того, как расстегивается «молния»), и постепенно к каждой из двух цепочек
достраивается комплиментарная ей половина из соответствующих нуклеотидов. 8
результате вместо одной молекулы ДНК образуются две новые одинаковые молекулы.
При том каждая вновь образованная двухцепочная молекула ДНК состоит из одной
«старой» цепочки нуклеотидов и одной «новой». Поскольку ДНК является основным
носителем информации, то ее способность к удвоению позволяет при делении клетки
передавать ту наследственную информацию во вновь образующиеся дочерние клетки.
4. АТФ. Цитоплазма. Мембрана.
Основная часть цитоплазмы представляют среду, в которую погружены органоиды, через
нее осуществляется связь между органоидами, а так же протекают важнейшие
биохимические процессы. Цитоплазма обладает рядом свойств: движение, раздражимость,
вязкость, эластичность. Движением цитоплазмы называют все наблюдаемые в живой
клетке
перемещения,
происходящие
внутри
цитоплазмы.
Это
явление
широко
распространено в клетках растений, оно характерно практически для всех живых активно
функционирующих клеток. Характер движений разнообразен, но они подразделяются на 4
основных
типа:
колебательное,
струйчатое,
ротационное,
фонтанирующее.
Фонтанирующее движение характерно для клеток, обладающих верхушечным ростом, при
этом цитоплазма движется из центра к верхушке, а по краям наоборот. При ротационном
движении цитоплазма двигается как ремень. При струйном движении тяжи цитоплазмы
расходятся от центра по краям. При колебательном движении нет упорядоченного
движения, одни частицы движутся к центру клетки, а другие к периферии. Механизм
движения изучен не достаточно, однако известно, что в нем принимают участие белки
актин и миозин. Движение цитоплазмы требует затрат энергии АТФ.
Мембрана. В ее основе лежит двойной билипидный слой. Липиды это водонерастворимые
органические молекулы, имеющие полярные головки и длинные неполярные хвосты,
представленные цепями жирных кислот. В двойном слое хвосты липидных молекул
обращены друг к другу, а полярные головки остаются снаружи, образуя гидрофильные
поверхности. Белковые молекулы могут быть как на поверхности мембраны, так и
погружены или пронизывать ее. У мембраны есть определенные функции, а главная из
них поддержание гомеостаза, то есть, мембрана избирательно пропускает вещества внутрь
клетки и из нее.
5. Митохондрии, пластиды, рибосомы и другие органоиды.
Внутреннее содержимое клетки представлено цитоплазмой и расположенными в
ней органоидами . Цитоплазма создает условия для осуществления физиологических
реакций клетки и протекания биохимических процессов. Такое свойство цитоплазмы
бvферность позволяет клетке осуществлять свою жизнедеятельность и поддерживать
внутреннее постоянство среды при изменениях внешней, а ПОСТОЯННОЕ
ДВИЖЕНИЕ осуществлять связь между органоидами.
Эндоплазматический ретикvлvм (ЭР) - система мембран, формирующих цистерны и
каналы, разделяющие цитоплазму клетки на изолированные пространства или
компартменты. Это необходимо, главным образом, для того, чтобы разделить ,множество
параллельно идущих РЕАКЦИЙ. Мембраны ЭР служат местом протекания биосинтетических процессов. Выделяют шероховатый (ШЭР) и гладкий ЭР. Мембраны ШЭР
содержат на своей поверхности рибосомы, на которых синтезируются белки, и
представляют собой совокупность уплощенных мешочков. Строение гладкого ЭР ближе к
трубчатому и одна из основных его функций - синтез липидов. Помимо 'этого, каналы ЭР
служат внутриклеточной системой переноса и распределения веществ. В зависимости От
функционального состояния клетки мембраны 'ЭР подвергаются процессам сборки и
разборки. Кроме того, эндоплазматическая сеть служит местом образования цистерн
аппарата Гольджи.
Аппарат Гольджи (пластинчатый комплекс}представляет собой стопку из 5-30
уплощенных канальцев (цистерн) и связанных с ними пузырьков. Часто при описании
трехмерной структуры аппарата Гольджи говорят, что он напоминает стопку блинов У
него выделяют наружную, обращенную к плазмалемме, и внутреннюю, соединенную с
ЭР, поверхности. Функция данного органоида - транспорт и химическая модификация
поступающих в него веществ. Кроме того, пластинчатый комплекс содержит собственные
системы синтеза сложных углеводов из простых сахаров. Аппарат Гольджи представляет
собой динамическую структуру, участвующую в потоке клеточных мембран. Он является
промежуточным звеном между мембранами ЭР и плазмалеммой (наружная часть
комплекса расходует«я в процессе отшнуровывания пузырьков, а внутренняя постепенно
формируется эндоплазматическим ретикулумом
Рибосомы- мелкие органеллы, представленные глобулярными частицами диаметром
порядка 20 нм, состоящими из двух субъединиц неравного размера – большой и малой. В
состав рибосом входят белки и рибосомальная РНК (р РНК), синтезируемая в ядрышке.
Рибосомы могут либо свободно находиться в цитоплазме, либо при
прикрепляться к ЭР. На них происходит синтез белковых
молекул.
Митохондрии -: в большинстве случаев палочковидной формы органоиды, размером
несколько мкм; Их содержимое - матрикс, окружено двумя мембранами. Внутренняя
образует многочисленные гребневидные складки, называемые кристами (р. Митохондрии
содержат мультиферментные системы, рибосомы и небольшое количество ДИК, чаще
всего в виде кольцевых молекул. Митохондрии называют энергетическими станциями»
клетки, так Как в них образуются молекулы А.ТФ, аккумулирующие энергию в виде
химических связей. Митохондрии способны 'размножаться путем деления или отшнуровывания мелких фрагментов. Количество их в клетке зависит от функционального
состояния и энергетических
. потрёбностей.
Лизосомы - мембранные пузырьки, содержащие литические ферменты гидролазы протеазы, липазы, фосфатазы. Ферменты лизосом могут переваривать как поступившие в
клетку путем эндоцитоза продукты, так и отдельные составные части клетки (а иногда ее
целиком - автолиз).
Центриоли (у животных клеток) мелкие полые цилиндры (длиной 0,4 мкм И около 0,2
мкм в диаметре), состоящие из 9 триплетов микротрубочек. В клетке два таких цилиндра,
располагающихся перпендикулярно друг к другу, лежат недалеко от ядра При делении
ядра эти структуры удваиваются и играют роль центров организации сборки НИ1'ей
веретена.
От остальной цитоплазмы ядро- отделено оболочкой,)
состоящей из двух слоев плазматической мембраны., Наружная мембрана переходит
непосредственно в эндоплазматический ретикулум. Кариоплазма - внутреннее содержимое ядра - представлена гелеобразным матриксом, в котором располагаются
хроматин и одно или несколько ядрышек. Хроматин представляет. собой молекулы
ДНК,
,связанные с белками. Он может находиться в виде 'тонких, неразличимых при
световой микроскопии нитей. (эухроматин) и в виде глыбок, лежащих главным
образом по периферии ядра. В ~TOM случае говорят Q гетерохроматине. Различная
степень конденсации (или спирализации) хроматина обусловлена, разной генетической
активностью расположенных в нем участков ДНК
.
6. Энергетический обмен. Фотосинтез. Окисление глюкозы.
Фотосинтез – сложный многоступенчатый процесс, происходящий в зеленых растениях.
Он включает световую и темновую фазы.
Первая стадия фотосинтеза - световая. Под действием энергии света молекулы
хлорофилла (и других пигментов) возбуждаются и теряют электроны. Часть электронов,
захваченных ферментами, способствуют образования АТФ путем присоединения остатка
фосфорной кислоты (ФН) К АДФ. Другая часть электронов принимает участие в
расщеплении (разложении) воды на молекулярный кислород, ионы водорода и электроны.
Разложение воды происходит внутри хлоропласта.
Образовавшийся при расщеплении воды водород с помощью электронов
присоединяется к веществу, способному транспортировать водород в пределах
хлоропласта. Таким веществом является сложное органическое соединение из группы
ферментов – окисленный никотинамидаденинуклеотид, или НАДФ. Присоединив
водород, НАДФ восстанавливается до
НАДФ*-Н
В такой химической связи запасается
энергия и заканчивается первая стадия фотосинтеза.
Участие энергии света здесь является обязательным условием. Поэтому данную стадию
называют еще стадией световых реакций.
Кислород, образующийся на первой стадии фотосинтеза как побочный продукт при
расщеплении воды, выводится наружу или используется клеткой для дыхания.
Вторая стадия фотосинтеза - темновая. Здесь используются образовавшиеся в процессе
световых реакций продукты. С их помощью происходит фиксация углекислого газа в
простые углеводы - моносахариды. Их создание идет путем большого количества реакций
восстановления СО2 за счет энергии АТФ и восстановительной возможности НАДФ. Н. В
результате этих реакций образуются молекулы глюкозы (C6H1206)' из которых путем
полимеризации создаются полисахариды - целлюлоза, крахмал, гликоген и другие
сложные органические соединения. Поскольку все реакции на этой стадии идут без
участия света, ее называют стадией темновых реакций.
Все световые реакции (первая стадия фотосинтеза) происходят на мембранах
хлоропласта, а темновые (вторая стадия фотосинтеза) - между мембранами внутри
хлоропласта
Клеточное
дыхание
–
совокупность
окислительных
процессов
в
клетке,
сопровождающих расщепление молекул органических соединений, богатых энергией.
Окисление глюкозы состоит из трех стадий. Первая стадия носит подготовительный
характер, поступившие с пищей или созданные путем фотосинтеза вещества распадаются
под действием ферментов на мономеры, полисахариды распадаются на молекулы
глюкозы.
На второй стадии образовавшиеся мономеры распадаются на еще более простые
молекулы. Например, молекула глюкозы (шестиуглеродное соединение С6Н 1206)
сначала распадается на две трехуглеродные молекулы пировиноградной кислоты
(СЗН40з) с образованием 4 молекул АТФ. Затем пировиноградная кислота преобразуется
под действием ферментов и энергии в молочную кислоту, а молекул АТФ остается только
две. Весь процесс идет без участия кислорода, поэтому данную стадию называют
бескислородной или анаэробной.
Ферментативный и бескислородный (анаэробный) процессы распада органических
веществ (главным образом глюкозы до молочной кислоты) называют гликолизом (греч.
glykys - сладкий; lysis - разложение, распад).
Гликолиз
-
наиболее
древний
способ
расщепления
глюкозы,
широко
распространенный в природе. Он играет важную роль в обмене веществ у живых
организмов. Гликолиз одной молекулы глюкозы дает две молекулы АТФ. Это
обеспечивает клетку энергией. По типу гликолиза идет обеспечение организма энергией у
прокариот, в частности у бактерий. Этот процесс происходит у них в цитоплазме.
В условиях достаточного снабжения клетки кислородом гликолиз выступает анаэробной
стадией, предшествующей окислительному распаду углеводов до конечных продуктов углекислого газа и воды. Для полного расщепления питательных веществ при дыхании
необходим кислород.
На третьей стадии происходит дальнейшее окисление веществ с помощью кислорода и
ферментов до конечных продуктов - углекислого газа и воды. В результате образуется
большое количество энергии - 32 молекулы АТФ. Поскольку эта стадия идет с участием
кислорода, ее называют кислород
ной или аэробной.
Основная
функция
дыхания
-
обеспечение
клетки
(и
организма)
энергией
-
осуществляется на этапе кислородного расщепления веществ.
Всего на трех этапах биологического окисления одной молекулы глюкозы образуется 36
молекул АТФ. Часть молекул расходуется на сами процессы окисления, а 21 молекула
АТФ передается в цитоплазму для обеспечения работы других клеточных структур.
7. Виды размножения. Митоз.
Размножение – это способность живых существ воспроизводить себе подобных. При
этом обеспечивается непрерывность и преемственность жизни. Преемственность
определяется тем, что генетический материал передается от родителей потомкам в
результате родительские признаки в той или иной степени проявляются и у дочерних
организмов. Благодаря размножению группы особей
могут существовать довольно
длительное время.
Принято различать два основных типа размножения: бесполое и половое.
Процесс полового размножения осуществляется двумя физиологически различными
особями. Они формируют особые половые клетки (гаметы), при слиянии которых
образуется зигота.
В результате такого слияния геномы родительских особей
смешиваются, поэтому потомки существенно отличаются от родителей и друг от друга.
В процессе бесполого размножения существует только одна особь. Образования гамет
не происходит. Явление полового размножения менее выгодно по сравнению с половым,
так как при этом отсутствуют механизмы, обеспечивающие генетическое разнообразие
примерами могут служить пчелы (сестры), тля, термиты и т д. Единственным источником
возможного разнообразия могут служить случайные мутации. Однако бесполое
размножение является более продуктивным, так как исключается необходимость поиска
полового партнера, половых различий и т. д.
Различают следующие типы полового размножения: деление, Споруляция, фрагментация,
почкование, вегетативное размножение, клонирование.
Споруляция – размножение посредством спор, встречается у растений, грибов, бактерий
и микроорганизмов. Спора это клетка, покрытая споровой оболочкой, позволяющая
переносить неблагоприятные условия среды. Споры могут быть как подвижными, так и
неподвижными.
Фрагментация. В основе этого способа размножения лежит способность некоторых
организмов восстанавливать некоторые потерянные части тела, иногда эта способность
так хорошо развита, что из отдельного фрагмента восстанавливается целая особь
(планария).
Почкование-появление и отделение дочернего организма на теле материнского в виде
почки. Характерен для кишечнополостных, таких, как гидра.
Вегетативное размножение широко распространенный способ размножения, характерен
для растений. При этом отделяется хорошо дифференцированная часть растения или же
образуются особые структуры, специально предназначенные для этого (побеги, луковицы,
корневища, почки, клубнелуковицы). Разновидностью вегетативного размножения
является прививка, пересадка части одного растения другому.
Клонирование это способ полового размножения не встречающийся в естественных
условиях. Клоном называется совершенно одинаковое в генетиче6ском отношении
потомство, полученное от одной особи в результате того или иного способа размножения.
Половое размножение характерно для подавляющего большинства живых существ. При
этом данный процесс складывается из следующих составляющих:
1) образование половых клеток – гамет (гаметогенез);
2) оплодотворение (слияние гамет и их ядер) и образование зиготы;
3) эмбриогенез (дробление зиготы и формирование зародыша);
4) дальнейший рост и развитие организма.
А как же образуются новые клетки внутри многоклеточного организма? Процесс деления
ядра клетки и ее тела, при котором дочерние клетки получают генетический
материал, идентичный тому, который содержался в материнской, называется
митозом. Промежуток между делениями клетки называется интерфаза. В митозе
выделяют 6 стадий: интерфаза, профаза, метафаза, анафаза, телофаза, цитокинез.
В профазе хромосомы сильно спирализуются, растворяется ядерная оболочка, исчезают
ядрышки. В метафазе происходит следующее: хромосомы, состоящие их двух хроматид,
прикрепляются своими центромерами к нитям веретена деления, все они располагаются в
экваториальной плоскости. В анафазе каждая центромера делится и нити веретена деления
растягивают хроматиды к противоположным полюсам. В телофазе дочерние хромосомы
достигают полюсов клетки, деспирализуются, нити веретена деления разрушаются и
восстанавливается оболочка и ядрышки
Изучив предложенный теоретический материал, выполните следующие
проверочные задания
1. Составьте кроссворд по теме «Строение клетки». Кроссворд должен содержать не
менее 20 терминов.
2. Подготовьте сообщение об ученых занимающихся цитологией. Особое внимание
при подготовке сообщений уделите нашим соотечественникам. Сообщение должно
иметь объем не менее 1 страницы печатного текста. Возможные темы сообщений:
1. История создания клеточного учения
2. История открытия клетки
3. История изобретения первого микроскопа
4. Цитология как наука
5. Ученые цитологии
С целью контроля усвоения знаний по данному разделу, рекомендуется выполнить
следующий тест:
Тестирование по разделу «Учение о клетке»
1. Знания о сходстве химического состава клеток организмов разных царств
живой природы обобщила теория
1. хромосомная
2. клеточная
3. эволюционная
2. Клетки, сходные по происхождению и выполняемым функциям, образуют
1 .ткани
2. органы
3. системы органов
3. Клеточная теория лежит в основе
1. хромосомной теории наследственности
2. представлений о единстве живого и неживого
4. О сходстве клеток эукариот свидетельствует наличие в них
1. ядра
2 .оболочки из клетчатки
5. О единстве органического мира свидетельствует
1 .клеточное строение организмов
2. взаимосвязь организмов и среды
6. Какая последовательность правильно отражает путь реализации генетической
информации
1. ген-признак-свойство
2. свойство- белок-признак
3. ген- свойство- признак
7. Митохондрия в клетке выполняет функцию
1 .синтеза молекул АТФ
2. фотосинтез
8. В рибосомах происходит
1. синтез молекул белка
2. окисление нуклеиновых кислот
3. окисление углеводов
9. Лизосомы выполняют в клетке функцию:
1 .расщепляют полимеры до мономеров
2 .осуществляют синтез органических веществ
3. осуществляют синтез полисахаридов и глюкозы
10. К основным свойствам плазматической мембраны можно отнести:
1 .непроницаемость
2. сократимость
3. избирательная проницаемость
11. Изображенный на рисунке органоид это:
12. Изображенный на рисунке органоид это:
13. Изображенный на рисунке органоид это:
14 .На рисунке изображена растительная клетка:
1.ДА
2.НЕТ
15 На рисунке изображена животная клетка
1 .ДА
2 .НЕТ
16.Хлоропласты в растительной клетке выполняют функцию:
1. образования органических веществ из неорганических
2. хранения и передачи наследственной информации
17. Внутренняя полужидкая среда клетки, в которой расположены все органоиды
клетки и ядро называется:
1 .вакуоль
2 .цитоплазма
3 .митохондрия
18. Молекулы РНК в отличии от молекул ДНК содержат азотистое основание
1 .аденин
2. урацил
3 .цитозин
19. Функция углеводов в клетке
1 .каталитическая
2. энергетическая
3. хранение наследственной информации
20. Основной признак клеток прокариот:
1. отсутствие ядра
2 . наличие оболочки
3 .наличие жгутиков
Критерии оценки теста:
Критерии оценивания:
«5» ставится при правильности выполнения 85-100 % теста
«4» ставится при правильности выполнения 70-84 % теста
«3» ставится при правильности выполнения 50-69 % теста
«2» ставится при правильности выполнения 0-49 % теста