Содержание
Структура плазматической мембраны растения: полное руководство!
В этой статье будет подробно описано строение плазматической мембраны растений.
Структура плазматической мембраны растений, широко известная как клеточная мембрана или плазмалемма, является основным компонентом клетки, который покрывает клеточные органеллы во взаимодействии с клеточной стенкой. Плазматическая мембрана растений устроена таким образом, чтобы отделять компоненты клетки от меняющейся внешней среды, одновременно защищая их, выступая в качестве покровного слоя.
Внешняя среда становится все более хаотичной по мере повышения температуры. Таким образом, клеточная мембрана необходима как для защиты клетки от внешнего мира, так и для удержания клеточных органелл на месте. В результате энтропия области клетки защищена от внешней среды. Это способствует формированию замкнутой системы, сохраняя при этом форму клетки.
Цитоплазма растительной клетки:
Мембраны растительных клеток являются полупроницаемыми, что означает, что они избирательно пропускают одни молекулы, препятствуя проникновению других.
Таким образом, в конечном итоге он действует как щит между внутренними компонентами клетки и окружающей средой.
Состав биологической мембраны или плазматической мембраны зависит от типа клетки. Плазматическая мембрана служит внутренним слоем, способным хранить цитоплазма, гелеобразное вещество.
Диффузия через плазматическую мембрану – Википедия
Плазматические мембраны определяют передачу энергии, то есть преобразование одной формы энергии в другую. Солнечная энергия собирается связанными с мембраной пигментами в процессе фотосинтеза и перерабатывается в химическую энергию, хранящуюся в молекулах углеводов.
Структура плазматической мембраны растений или эукариот – Википедия
Липидные бислои плазматической мембраны
Плазматическая мембрана состоит из липидных бислоев, которые представляют собой две молекулы жестких внешних оболочек. Липиды и белки представляют собой макромолекулы, которые объединяются, образуя эти бислои.
Плазматические мембраны состоят из двух слоев, также известных как жидкостно-мозаичная модель. В жидкостно-мозаичной модели липиды состоят из жидкости, а поверх нее встроены белки в виде динамической структуры.
Температура оказывает значительное влияние на текучесть или проницаемость мембраны. Растения часто несут бремя сохранения текучести мембран в условиях низких температур, поскольку они не могут регулировать свою внутреннюю температуру.
Это снижает текучесть мембраны.
Подробная схема строения плазматической мембраны растения – Википедия
Липиды:
Хотя некоторые углеводы присутствуют в бислоях, они состоят преимущественно из этих двух компонентов макромолекул. Липиды нерастворимы в воде или гидрофобны по своей природе и являются строительными блоками клеточная мембрана. Он функционирует как сигнальная молекула и молекула накопления энергии.
Фосфолипиды:
Кроме того, клеточные мембраны включают различные липиды, наиболее распространенными из которых являются фосфолипиды.
Фосфолипиды в клеточной мембране представляют собой жиры и водорастворимые молекулы. Это необходимо для транспортировки материалов и технического обслуживания заводских конструкций. Липидное содержимое пластидных мембран почти полностью состоит из гликозилглицеридов, а не из фосфолипидов.
Одна голова и два хвоста составляют фосфолипиды. Головка фосфолипидов представляет собой одну молекулу фосфолипида, фосфатную группу на одном конце и две идущие рядом нити фосфолипидов. жирные кислоты, образующие липид хвосты. Кроме того, фосфолипиды гидрофильные головки и гидрофобные хвосты. Голова и хвосты фосфолипидов заключены в гидрофобную среду.
Кроме того, фосфолипиды с короткими хвостами могут представлять собой мицелла, который представляет собой однослойный глобус. Они также могут производить липосома, пористая капля бислойной или двухслойной мембраны, если они имеют более толстые хвосты.
Двухслойный лист, включающий мицеллы и липосомы – Википедия
Сфинголипиды:
Что касается фосфолипидов, клеточная мембрана также содержит «сфинголипиды», которые представляют собой липиды, подобные фосфолипидам.
Сфинголипиды представляют собой форму липидов со сфингоидной сердцевиной. Сфинголипиды играют роль в регенерации тканей растений, клеточной адгезии и распознавании клеток и действуют как рецепторы токсинов.
Белки:
Есть некоторые белки, включенные в клеточную мембрану и содержание липидов. Постоянным компонентом клеточной мембраны являются белки. В качестве альтернативы он может проникать через клеточную мембрану как трансмембрана и иногда прикрепляться к одной или обеим сторонам мембраны в качестве монотопного компонента.
С липидным бислоем связаны между собой три белка: рефлексологии, периферийныйи привязанного.
1) Интегральный белок:
Интегральные белки заключены в липиды. Интегральные белки взаимодействуют с внешней средой изнутри клетки. Это гидрофобное вещество мембран.
2) Периферический белок:
Нековалентные связи связывают периферические белки с поверхностью мембраны.
Периферические белки нарушают ионные и водородные взаимодействия.
3) Заякоренный белок:
Заякоренные белки ковалентно связаны с молекулами липидов, которые связывают их с поверхностью мембраны.
Углеводы:
Содержание углеводов в клеточной мембране значительно меньше, чем содержание липидов и белков в плазматической мембране. На самом деле углеводы присутствуют на внешней поверхности клеточной мембраны и присоединяются либо к липидам, либо к белкам с образованием гликолипидов или гликопротеинов соответственно.
Эти углеводные сети могут быть линейными или нерегулярными. Он может включать до 60 единиц моносахаридов. Вместе с белковыми молекулами, присутствующими в клеточной мембране, такие углеводы образуют различные клеточные идентификаторы, которые позволяют клеткам идентифицировать друг друга.
Другие клеточные компоненты в растительной клетке
Все компоненты структуры растительной клетки – Википедия
Клеточная стенка растений:
Клеточная стенка — это внешнее покрытие клетки, наряду с клеточной мембраной.
В этом жестком слое содержатся пектин, полисахаридная целлюлоза и гемицеллюлоза. Суберин, лигнин и кутин — некоторые из полимерных материалов, обнаруженных в них. Часть его состоит из гликопротеинов. Микротрубочки влияют на развитие клеточной стенки. Он состоит из трех основных слоев: первичного, вторичного и среднего ламелей.
Клеточная стенка защищает внутренние компоненты клетки, а также обеспечивает структурную прочность. Он служит сетчатым фильтром, фильтруя протекающие через него вещества в режиме диффузии. Это также помогло защитить части клетки от механических повреждений.
Ядро растительной клетки:
Ядро растительной клетки несет ДНК клетки или генетическую информацию и укрывает связанные с мембраной органеллы. Ядро наблюдается не в каждой растительной клетке. Он в значительной степени подвергается воздействию регуляторов транскрипции, которые помогают клетке транслировать ДНК и производить белок. Он контролирует реакцию иммунной системы на захватчиков.
Пластида растительной клетки:
Пластиды представляют собой двухмембранные органоиды, необходимые для жизни растений. клетка. В нем есть своя ДНК. Хлоропласты, Лейкопласты и Хромопласты — это три основных типа в зависимости от их функциональности. Все эти типы необходимы для сохранения крахмала и основного активного механизма фотосинтеза.
· Лейкопласт:
Клетки растений имеют лейкопласты в нефотосинтезирующих тканях или бесцветных пластидах. Они предназначены для сбора липидов, белков и углеводов в виде крахмала. Его можно увидеть в корнях растения, луковицах и других частях.
· Хлоропласт:
Поскольку хлорофилл присутствует в листочке растительной клетки, хлоропласт является фотосинтетическим пигментом. Хлорофилл собирает солнечную энергию и использует ее для преобразования воды и углекислого газа в глюкозу. Это расширенная система органов, окруженная фосфолипидной мембраной.
· Хромопласт
У фотосинтезирующих растений хромопласты гетерогенны и содержат окрашенные пластиды, представляющие собой оранжевый, красный и желтый пигменты. Они необходимы для синтеза и накопления пигмента. Улучшает окраску всех зрелых плодов и цветов.
Центральная вакуоль растительной клетки:
Растение имеет большое количество центральных вакуолей. Центральная вакуоль окружена мембраной, называемой тонопластом. Помимо удержания, центральная вакуоль отвечает за поддержание тургорности клеточной стенки. Центральная вакуоль представляет собой пузырь внутри клетки, заполненный водой и макромолекулами.
Лизосома растительной клетки:
Роковые мешочки представляют собой лизосомы, которые содержат пищеварительные соки в замкнутой мембране. Лизосомы берут на себя задачу клеточного открытого сброса нежелательных отходов. Центральные вакуоли у растений выполняют функцию лизосом.
Митохондрии растительной клетки:
Митохондрии — это электростанция или контроль центр клетки, хранящий энергию для деятельности растений. Он находится в цитоплазме растительной клетки. Они генерируют энергию, растворяя молекулы сахара и углеводов. Он регулирует клеточный метаболизм растительной клетки.
Рибосома растительной клетки:
Рибосомы представляют собой мельчайшие мембранные компартменты, содержащие РНК и небольшое количество белка. Он считается производителем белка растительной клетки, потому что служит местом для синтеза белка. Он анализирует серию матричной РНК или мРНК и преобразует генетическую информацию в цепочку аминокислот.
Аппарат Гольджи растительной клетки:
Комплекс Гольджи — другое название аппарата Гольджи. Он отвечает за перенос белков в разные части растения. Он также способствует модификации и упаковке липидов и белков в компартменты для транспортировки к конкретным мишеням.
Заключение
Плазматическая мембрана растений представляет собой жидкую, жесткую структуру между клеточная стенка и цитоплазма. Плазматическая мембрана представляет собой двойной липидный слой, состоящий в основном из липидов и белков растений с небольшим количеством молекул углеводов. Им выполняются многие биологические функции в растениях.
Появление и эволюция клеточной мембраны
У всех современных организмов клеточная мембрана играет принципиальную роль в энергетическом обмене и других биохимических процессах. Новые исследования эволюции мембран позволяют ответить на многие каверзные вопросы: как мембрана появилась у нашего далекого предка LUCA, почему мембраны бактерий и архей так непохожи и каким образом эукариоты обзавелись мембранными органеллами.
Мембрана играет важнейшую роль в нормальном функционировании клетки: она обеспечивает отделение клетки от внешней среды и за счет компартментализации создает необходимую среду для протекания различных биохимических и энергетических процессов.
Немало исследований посвящено изучению биохимии и биофизики биомембран [1], но не менее важное значение имеет и изучение их эволюции. Как и при каких обстоятельствах мембрана появилась в эволюции живого впервые? Когда появились первые эукариоты, и каким образом они обзавелись множеством внутренних мембран, которых нет у прокариот? Над этими вопросами ученые ломают головы уже долго, но до недавнего времени они могли оперировать только умозрительными гипотезами. Развитие масштабных методов анализа геномов (и прочих «омов» [2]), биоинформатики и математического моделирования в биологии [3] позволили если и не дать исчерпывающие ответов, то подобраться к ним вплотную.
Происхождение эукариот «наизнанку»
В недавно опубликованной в журнале BMC Biology статье [4] Дэвид и Базз Баумы, основываясь на большом количестве филогенетических данных, выдвинули новую гипотезу происхождения эукариотической клетки. Они называют эту гипотезу «моделью наизнанку» (inside-out, изнутри — наружу), в противовес господствовавшей до сих пор гипотезе «снаружи — внутрь» (outside-in).
Согласно традиционной теории мембранные органеллы эукариот появились благодаря «впячиванию» своей наружной мембраны. Митохондрии, например, согласно этой гипотезе, были «проглочены» будущими эукариотами с помощью фагоцитоза. Однако со времени появления этой гипотезы накопилось немало данных, которые ей противоречат и указывают на то, что ситуация была противоположной. Вероятно, новые органеллы появились у будущих эукариот более дружелюбным способом — с помощью объятий. «Модель наизнанку» предполагает, что эукариотическое ядро образовалось из основной части предковой клетки, а цитоплазма с митохондриями и другими мембранными органеллами — из выростов этой клетки, которые по началу просто окружали клетки-симбионты (рис. 1). Новую гипотезу поддерживает множество важных фактов. Например, археи (они и были этими предковыми клетками) могут только выпячивать мембрану, а «впячивать» — нет. Несомненно, эта новая гипотеза требует дальнейшей проработки, но специалисты оценивают ее позитивно: она действительно подтверждается известными данными о морфологии и биохимии прокариот и помогает сделать предсказания, которые можно проверить экспериментально (например, механизмы сборки ядерных пор и филогению белков фагоцитоза).
Более развернутый комментарий специалиста о «модели наизнанку» можно прочитать на «ПостНауке»: «Выдвинута новая гипотеза происхождения эукариотической клетки» [5].
Рисунок 1. Схема того, как эукариотическая клетка могла возникнуть в соответствии с «моделью наизнанку». Выросты клетки-хозяина окружили клетки-симбионты, постепенно превратив их во внутренние мембранные органеллы.
Математическое моделирование позволило другой группе ученых лучше разобраться с еще одним важным вопросом: какой была мембрана общего предка архей и бактерий, и как ее строение определило эволюцию этих двух групп прокариот. Об этом рассказывается в их недавней статье, вышедшей в журнале PLoS Biology [6].
Бактерии и археи: единство противоположностей
Все современные живые организмы относятся к одному из трех доменов жизни: бактерии, археи и эукариоты. По более-менее общепринятой гипотезе эукариоты происходят от своеобразного «слияния» двух других групп, которые являются гораздо более древними.
Бактерии и археи происходят от общего предка — по-английски он называется LUCA (last universal common ancestor, последний универсальный общий предок). Бактерии и археи имеют много общих черт, включая одинаковый генетический код, механизмы транскрипции и рибосомной трансляции, но при этом отличаются в некоторых ключевых моментах. Они имеют разный химический состав клеточных мембран и стенок, по-разному устроенный гликолиз, ионные насосы и даже разные механизмы репликации ДНК.
Возможно, различия в устройстве клеточной мембраны являются ключевыми в этом списке различий (рис. 2) [7]. Мембраны современных бактерий состоят из фосфолипидов: сложных эфиров глицерина, двух остатков жирной кислоты и одного фосфатного остатка, к которому может быть присоединена дополнительная полярная группа. Гидрофобные хвосты жирных кислот образуют средний слой мембраны, а полярные остатки глицерина, фосфата и вспомогательных полярных групп — наружный и внутренний слои. Мембраны архей устроены в принципе похоже, но на другой химической основе.
Вместо жирных кислот их липиды содержат терпеновые спирты, углеводородные цепочки которых несут метильные группы через каждые четыре атома. Моделирование молекулярной динамики мембран показало, что благодаря таким метильным «ответвлениям» мембраны становятся очень прочными, но при этом сохраняют гибкость [8], [9]. Терпеновые спирты простыми эфирными связями присоединяются к глицеринфосфату, фосфатный остаток может дополняться другими полярными головками, такими же, как у бактерий. Сам глицеринфосфат архей тоже отличается от бактериального — у архей используется другой его оптический изомер (глицерин-1-фосфат вместо глицерин-3-фосфата). Получается, что мембрана — важнейший элемент, обеспечивающей существование клетки как самостоятельной единицы, — появилась у бактерий и архей независимо. Из этого удивительного наблюдения некоторые ученые даже делают вывод о том, что у LUCA мембраны вообще не было [10]. Но это крайне маловероятно, учитывая, насколько важной для большинства биохимических процессов является мембрана.
Сложно представить, что молекулярные механизмы, протекающие одинаково и у бактерий, и у архей, появились и могли функционировать еще до появления мембраны. Значит, какая-то мембрана у LUCA все-таки была. Группа ученых из Университетского Лондонского колледжа с помощью математического моделирования разработала модель, описывающую, как эта мембрана выглядела, и как из нее появились разные мембраны бактерий и архей [6].
Рисунок 2. Строение мембранных липидов бактерий (справа) и архей (слева)
«Протекающая» мембрана
C различным строением мембраны бактерий и архей никак не вязалось то, что производство энергии в клетках обеих групп устроено очень похожим образом. Дело в том, что во всех современных клетках производство энергии (которая запасается в виде молекул АТФ) сопряжено с мембраной. Ключевыми стадиями этого процесса являются создание градиента протонов на мембране (избыток ионов Н+ с наружной стороны мембраны по сравнению с внутренней) и работа АТФ-синтазы за счет этого градиента.
При этом протоны проходят через канал в АТФ-синтазе, вызывая тем самым механический поворот части АТФ-ситназного комплекса, который, в свою очередь, обеспечивает катализ синтеза АТФ. Согласно филогенетическим исследованиям, АТФ-синтазы всех организмов имеют общее эволюционное происхождение, и предковая молекула была уже у LUCA. У некоторых бактерий и архей вместо градиента протонов используется градиент ионов натрия, а у некоторых — и тот, и другой. Долгое время считалось, что Na+ выступает в качестве заменителя H+ у организмов, живущих в экстремальных условиях (термальных источниках или в сильнощелочной среде). Однако оказалось, что натрий-специфические ферменты занимают самые нижние ветви филогенетического древа в обоих доменах, что указывает на их древность. Модель функционирования древней мембраны, предложенная британскими учеными, успешно объясняет, как и зачем в процессе эволюции возникла способность АТФ-синтазы использовать ионы натрия. Но, прежде чем ответить на этот вопрос, они должны были разобраться с еще одной проблемой — несмотря на общее происхождение АТФ-синтаз, ионные насосы возникли у бактерий и архей независимо, т.
е, вероятно, у LUCA их не было. Как же тогда древняя клетка могла избавляться от протонов, поступающих внутрь при работе АТФ-синтазы, и создавать градиент протонов?
По мнению авторов исследования, единственным объяснением могло быть то, что мембрана LUCA была «протекающей» (leaky), и клетка использовала естественные источники протонного градиента. На основе своих предположений ученые построили математическую модель древней клетки. В этой модели клетка находится на границе между двумя ламинарными потоками — кислотным (pH 5–7) и щелочным (pH 9–10), не смешивающимися за счет неорганического барьера (рис. 3). Подобные условия могли существовать в древнем океане рядом с подводными щелочными источниками (сама морская вода имела кислую реакцию). При этом мембрана клетки была полупроницаемой («протекающей») и свободно пропускала ионы H+с одной стороны клетки и ионы OH− с другой стороны. Эти ионы могут также свободно выходить через мембрану или взаимно нейтрализоваться внутри клетки с образованием воды.
Молекула, способная к синтезу АТФ (древняя АТФ-синтаза), находится на «кислотной» стороне клетки и использует градиент протонов на этой мембране для своей работы. Согласно расчетам исследователей, разница pH в три единицы (т.е. тысячекратная разница в концентрации протонов) между щелочной и кислотной средами и молекулы АТФ-синтазы, занимающие 1% поверхности клетки, — это условия, необходимые и достаточные для того, чтобы клетка могла синтезировать необходимое количество АТФ для поддержания углеродного и энергетического метаболизма.
Рисунок 3. Условия с естественным градиентом протонов, в которых должна была обитать древняя клетка
По мнению ученых, такая «протекающая» мембрана могла состоять из смеси амфифильных молекул, включая жирные кислоты и изопрены, но никак не могла содержать фосфолипиды, свойственные современным мембранам. Добавление фосфолипидов приводит к снижению проницаемости мембраны для ионов, так как полярные группы не могу проходить через неполярную внутреннюю часть мембраны.
Такая мембрана не позволяла бы поддерживать градиент протонов, а значит, и работу АТФ-синтазы. Получается, что для клеток с «протекающей» мембраной не нужны ни фосфолипиды, ни ионные насосы (они никак не буду способствовать более эффективной работе АТФ-синтазы, т.к. все «накачанные» ионы будут утекать через мембрану). Чтобы понять, как произошел переход от «протекающей» мембраны к современным мембранам с ионными насосами, ученые обратились к уже упомянутому факту: некоторые АТФ-синтазы могут использовать не только протоны, но и ионы натрия.
Исследователи предположили, что необходимым шагом для перехода к современной мембране было появление способности использовать для создания энергии градиента ионов натрия. Создавать такой градиент могла бы молекула SPAP (sodium-proton antiporter, антипорт для ионов натрия и протонов), которая переносит один ион натрия в обмен на один протон. SPAP есть у многих представителей как архей, так и бактерий. Именно эта молекула могла бы использовать естественный градиент протонов для создания градиентов ионов натрия.
Даже «протекающая» мембрана в шесть раз менее проницаема для ионов натри, чем для протонов, поэтому градиент ионов натрия гораздо более долговечен в таких условиях. Если АТФ-синтаза сможет использовать для производства АТФ и протоны, и ионы натрия, клетка, согласно подсчетам, сможет создавать на 60% больше энергии. Как уже было отмечено, некоторые современные АТФ-синтазы действительно способны использовать оба вида ионов. Другие используют только один тип ионов, но при этом все они отличаются только парой аминокислотных замен (вероятно, это связано со схожестью ионного радиуса и заряда ионов Na+ и H3O+ — форм, в которые этих ионы обычно транспортируются ионными каналами). Получившийся благодаря SPAP и смешанной работе АТФ-синтаз выигрыш в энергии клетки смогли бы использовать для того, чтобы начать занимать новые экологические ниши, в которых естественный градиент протонов был гораздо ниже (до 50 раз ниже) или был непостоянным. Кроме того, наличие SPAP делает выгодным наличие в клетке ионных насосов.
Согласно расчетам модели, преимущество в использовании насосов возрастает со снижением проницаемости мембраны, вплоть до значений проницаемости, характерных для современных мембран.
Получатся, что SPAP — это та молекула, которая могла бы обеспечить переход от «протекающей» мембраны к почти непроницаемой современной, параллельно позволяя древним клеткам расширять ареал своего обитания. По мере расселения, в разных популяциях LUCA могли возникать различные типы насосов, поэтому в современном мире бактерий и архей мы наблюдаем такое разнообразие молекул, причем не все они имеют общее происхождение. Исследователи смогли ответить и на вопрос, связанный с принципиальным различием мембран бактерий и архей. Моделирование показало, что только после появления в эволюции ионных насосов клеткам стало выгодно снижать проницаемость мембраны за счет присоединения гидрофильных глицерол-фосфатных головок. Из-за того, что такой синтез фосфолипидов может происходить двумя путями, в зависимости от того, с какой стороны происходит нуклеофильная атака на карбонильный центр, появилось два разных хиральных варианта фосфолипидов у бактерий и архей.
Получается, что разные популяции получили разные ионные насосы, а потом каждая из них пошла либо по «архейному» пути, либо по «бактериальному», в зависимости от реакции нуклеофильного замещения.
Рисунок 4. Эволюция архей и бактерий от общего предка LUCA. A—E — постепенный переход от «протекающей мембраны» к современной. F — дивергенция двух популяций, давших начало археям и бактериям, за счет эволюции мембраны. На рисунках обозначены АТФ-синтаза (ATPase), архейный и бактериальный ионные насосы (Archaeal pump, Bacterial pump) и SPAP, сыгравшие главные роkи в процессе расхождения архей и бактерий.
[6], [11]
Заключение
Изучать появление и эволюцию жизни на самых ранних ее этапах — задача сложная и нетривиальная, требующая работы с большими объемами данных и особенных подходов. В последние годы у ученых в руках появляется все больше инструментов для таких исследований, позволяющих им проверять давно сформулированные гипотезы и выдвигать новые предположения.
Иногда результаты удивляют и предполагают отказ от уже устоявшихся и давно вошедших в учебники теорий. Одно из новых исследований, например, показало, что стоит отказаться от теории происхождения мембранных органелл путем фагоцитоза, а обратить внимание на противоположную модель — модель расширения мембраны. Другое описанное в этой статье исследование предлагает еще одну достаточно революционную идею. Согласно математической модели британских ученых мембрана LUCA была «протекающей», а переход к современной мембране стал возможен благодаря антипорту протонов и ионов натрия. Эта модель подразумевает, что мембрана древних клеток состояла из жирных кислот и терпенов, хотя ранее такие мембраны считались неподходящими для производства энергии как раз из-за своей склонности к «протечкам».
Благодаря развитию информационных технологий и растущим объемам биологических баз данных ученые могут, хотя только в компьютерных моделях, заглянуть в далекое прошлое. Являются ли эти модели верными, покажут дальнейшие исследования, но уже сейчас они помогают понять многие критические точки в эволюции жизни на Земле.
- Липидный фундамент жизни;
- «Омики» — эпоха большой биологии;
- Вычислительное будущее биологии;
- David A Baum, Buzz Baum. (2014). An inside-out origin for the eukaryotic cell. BMC Biol. 12;
- Никитин М. (2014). Выдвинута новая гипотеза происхождения эукариотической клетки. «ПостНаука»;
- Víctor Sojo, Andrew Pomiankowski, Nick Lane. (2014). A Bioenergetic Basis for Membrane Divergence in Archaea and Bacteria. PLoS Biol. 12, e1001926;
- Никитин М. (2013). Происхождение мембран и мембранной биоэнергетики. «Химия и жизнь». 9;
- Чугунов А. (2014). Прочные, но гибкие: молекулярная динамика объясняет уникальность биомембран архей. ИБХ;
- Anton O. Chugunov, Pavel E. Volynsky, Nikolay A. Krylov, Ivan A.
Boldyrev, Roman G. Efremov. (2015). Liquid but Durable: Molecular Dynamics Simulations Explain the Unique Properties of Archaeal-Like Membranes. Sci Rep. 4; - W. Martin, M. J Russell. (2007). On the origin of biochemistry at an alkaline hydrothermal vent. Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences. 362, 1887-1926;
- Richard Robinson. (2014). A Leaky Membrane and a Sodium Transporter at Life’s Great Divergence. PLoS Biol. 12, e1001927.
Boldyrev, Roman G. Efremov. (2015). Liquid but Durable: Molecular Dynamics Simulations Explain the Unique Properties of Archaeal-Like Membranes. Sci Rep. 4;Объяснитель: Клетки и их части
аминокислоты : Простые молекулы, встречающиеся в природе в тканях растений и животных и являющиеся основными строительными блоками белков.
амеба : Одноклеточный микроб, который ловит пищу и передвигается, вытягивая пальцевидные отростки бесцветного материала, называемого протоплазмой. Амебы либо свободно живут во влажной среде, либо являются паразитами.
ATP : Сокращение от аденозинтрифосфата. Клетки производят эту молекулу для питания почти всей своей деятельности. Клетки используют кислород и простые сахара для создания этой молекулы, основного источника их энергии. Небольшие структуры в клетках, которые осуществляют этот процесс накопления энергии, известны как митохондрии. Подобно батарее, АТФ хранит немного полезной энергии. Как только клетка израсходует его, митохондрии должны подзарядить клетку, вырабатывая больше АТФ, используя энергию, полученную из питательных веществ клетки.
бактерии : (единственное число: бактерия) Одноклеточные организмы. Они обитают почти везде на Земле, от дна моря до других живых организмов (таких как растения и животные). Бактерии являются одним из трех доменов жизни на Земле.
биолог : Ученый, занимающийся изучением живых существ.
углеводы : Любое из большой группы соединений, встречающихся в пищевых продуктах и живых тканях, включая сахара, крахмал и целлюлозу.
Они содержат водород и кислород в том же соотношении, что и вода (2:1), и обычно могут расщепляться в организме животного с выделением энергии.
двуокись углерода : (или CO 2 ) Бесцветный газ без запаха, вырабатываемый всеми животными, когда вдыхаемый ими кислород вступает в реакцию с богатой углеродом пищей, которую они съели. Растения превращают углекислый газ в кислород во время фотосинтеза, процесса, который они используют для производства собственной пищи.
клетка : (в биологии) Мельчайшая структурная и функциональная единица организма.
клеточная мембрана : Структура, отделяющая внутреннюю часть клетки от внешней. Некоторым частицам разрешается проходить через мембрану.
химическое вещество : Вещество, состоящее из двух или более атомов, которые соединяются (связываются) в фиксированной пропорции и структуре. Например, вода — это химическое вещество, образующееся при соединении двух атомов водорода с одним атомом кислорода.
Его химическая формула H 2 O. Химический также может быть прилагательным для описания свойств материалов, которые являются результатом различных реакций между различными соединениями.
хлорофилл : Любой из нескольких зеленых пигментов, содержащихся в растениях, осуществляющих фотосинтез — создание сахаров (пищи) из углекислого газа и воды.
хлоропласт : Крошечная структура в клетках зеленых водорослей и зеленых растений, содержащая хлорофилл и создающая глюкозу посредством фотосинтеза.
холестерин : Жировой материал у животных, образующий часть клеточных стенок. У позвоночных животных он проходит через кровь в маленьких сосудах, известных как липопротеины. Чрезмерный уровень в крови может сигнализировать о рисках для кровеносных сосудов и сердца.
контракт : Для активации мышц путем соединения нитей в мышечных клетках. В результате мышца становится более жесткой.
разработка : Возникнуть или заставить появиться естественным путем или посредством вмешательства человека, например, путем производства.
(в биологии) Расти как организм от зачатия до взрослой жизни, часто претерпевая изменения в химическом составе, размере, умственной зрелости или иногда даже форме.
переваривать : (существительное: пищеварение) Расщеплять пищу на простые соединения, которые организм может усваивать и использовать для роста. Некоторые очистные сооружения используют микробы для переваривания или разложения отходов, чтобы продукты распада можно было переработать для использования в других местах окружающей среды.
ДНК : (сокращение от дезоксирибонуклеиновой кислоты) Длинная двухцепочечная спиралевидная молекула внутри большинства живых клеток, несущая генетические инструкции. Он построен на основе атомов фосфора, кислорода и углерода. У всех живых существ, от растений и животных до микробов, эти инструкции говорят клеткам, какие молекулы производить.
окружающая среда : Сумма всех вещей, которые существуют вокруг какого-либо организма или процесса и условий, которые эти вещи создают.
Окружающая среда может относиться к погоде и экосистеме, в которой живет какое-либо животное, или, возможно, к температуре и влажности (или даже к размещению вещей поблизости от интересующего объекта).
эукариот : Любой организм, клетки которого имеют ядро. К эукариотам относятся все многоклеточные существа (такие как растения, животные и грибы), а также некоторые виды одноклеточных микроорганизмов.
жир : Натуральное маслянистое или жирное вещество, содержащееся в растениях и телах животных, особенно когда оно откладывается в виде слоя под кожей или вокруг определенных органов. Основная роль жира – запас энергии. Жир также является жизненно важным питательным веществом, хотя он может быть вредным, если употреблять его в чрезмерных количествах.
волокно : Что-то, форма которого напоминает нить или нить. (в питании) Компоненты многих волокнистых растительных продуктов. Эти так называемые неперевариваемые волокна, как правило, происходят из целлюлозы, лигнина и пектина — всех растительных компонентов, которые сопротивляются расщеплению пищеварительными ферментами организма.
нить : Что-то тонкое, нитевидной формы. Например, хрупкая металлическая проволока, которая нагревается, чтобы излучать свет внутри лампы накаливания, известна как нить накала.
грибы : (поют: грибок) Организмы с одной или несколькими клетками, которые размножаются спорами и питаются живыми или разлагающимися органическими веществами. Примеры включают плесень, дрожжи и грибы.
генетический : Имеющий отношение к хромосомам, ДНК и генам, содержащимся в ДНК. Область науки, занимающаяся этими биологическими инструкциями, известна как генетика. Люди, которые работают в этой области, являются генетиками.
печень : Орган тела животных с позвоночником, выполняющий ряд важных функций. Он может запасать жир и сахар в качестве энергии, расщеплять вредные вещества для выведения из организма и выделять желчь — зеленоватую жидкость, выделяемую в кишечник, где она помогает переваривать жиры и нейтрализовывать кислоты.
лизосома : Основная структура внутри клеток, окруженная мембраной. Его внутренняя жидкость кислая и содержит ферменты, которые можно использовать для расщепления (переваривания) белков и других типов молекулярного мусора — материалов, в которых клетка больше не нуждается.
мембрана протекание) некоторых материалов в зависимости от их размера или других особенностей. Мембраны являются неотъемлемой частью систем фильтрации. Многие выполняют ту же функцию, что и внешнее покрытие клеток или органов тела.
матричная РНК : Тип генетического материала, который копируется с ДНК. Эта мРНК содержит инструкции по построению клеточных белков.
микроскоп : Прибор, используемый для наблюдения за объектами, такими как бактерии или отдельные клетки растений или животных, которые слишком малы, чтобы их можно было увидеть невооруженным глазом.
митохондрии : (нареч. митохондрия) Структуры во всех клетках (кроме бактерий и архей), которые расщепляют питательные вещества, превращая их в форму энергии, известную как АТФ.
молекула : электрически нейтральная группа атомов, представляющая минимально возможное количество химического соединения. Молекулы могут состоять из атомов одного или разных типов. Например, кислород в воздухе состоит из двух атомов кислорода (O 2 ), а вода состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода (H 2 O).
многоклеточные : Имеющие или состоящие из многих клеток. Сюда входят все животные и растения, а также многие виды грибков.
мышца : Тип ткани, используемой для обеспечения движения путем сокращения ее клеток, известных как мышечные волокна. Мышцы богаты белком, поэтому хищные виды ищут добычу, содержащую много этой ткани.
сеть : Группа взаимосвязанных людей или вещей. (v.) Акт установления связи с другими людьми, которые работают в данной области или занимаются аналогичными делами (такими как художники, бизнес-лидеры или группы медицинской поддержки), часто путем посещения собраний, где таких людей можно было бы ожидать, а затем в чате.
их вверх.
азот : Бесцветный, не имеющий запаха и нереакционноспособный газообразный элемент, который составляет около 78 процентов атмосферы Земли.
нуклеотиды : четыре химических вещества, которые, как ступеньки на лестнице, соединяют две нити, составляющие ДНК. Это: А (аденин), Т (тимин), С (цитозин) и G (гуанин). А соединяется с Т, а С соединяется с G, образуя ДНК. В РНК урацил занимает место тимина.
ядро : Множественное число ядер. (в биологии) Плотная структура, присутствующая во многих клетках. Ядро, обычно представляющее собой единую округлую структуру, заключенную в мембрану, содержит генетическую информацию. (в астрономии) Каменистое тело кометы, иногда несущее оболочку из льда или замерзших газов. (в физике) Центральное ядро атома, содержащее большую часть его массы.
питательное вещество : Витамин, минерал, жир, углевод или белок, который требуется растению, животному или другому организму как часть пищи для выживания.
органелла : Специализированные структуры, такие как митохондрии, находящиеся внутри клетки.
организм : Любое живое существо, от слонов и растений до бактерий и других видов одноклеточных организмов.
кислород : Газ, составляющий около 21 процента атмосферы Земли. Все животные и многие микроорганизмы нуждаются в кислороде для своего роста (и метаболизма).
патоген : Организм, вызывающий заболевание.
проницаемый : Имеющий поры или отверстия, через которые проходят жидкости или газы. Иногда материалы могут быть проницаемы для одного определенного типа жидкости или газа (например, воды), но блокировать другие (например, нефть)
фосфат : химическое вещество, содержащее один атом фосфора и четыре атома кислорода. Он входит в состав костей, твердой белой зубной эмали и некоторых минералов, таких как апатит.
фотосинтез : (глагол: фотосинтез) Процесс, посредством которого зеленые растения и некоторые другие организмы используют солнечный свет для производства пищи из углекислого газа и воды.
пигмент : Материал, подобный естественным красителям кожи, который изменяет свет, отраженный от объекта или проходящий через него. Общий цвет пигмента обычно зависит от того, какие длины волн видимого света он поглощает, а какие отражает.
прокариоты : Любой одноклеточный организм, не имеющий ядра или связанных с мембраной органелл.
белок : соединение, состоящее из одной или нескольких длинных цепочек аминокислот. Белки являются неотъемлемой частью всех живых организмов. Они составляют основу живых клеток, мышц и тканей; они также выполняют работу внутри клеток. Среди наиболее известных отдельных белков — гемоглобин (в крови) и антитела (также в крови), которые пытаются бороться с инфекциями. Лекарства часто работают, прикрепляясь к белкам.
диапазон : Полный объем или распределение чего-либо. Например, ареал растения или животного — это территория, на которой оно существует в природе.
перерабатывать : Находить новое применение чему-то или частям чего-то, что иначе можно было бы выбросить или рассматривать как отходы.
РНК : Молекула, которая помогает «читать» генетическую информацию, содержащуюся в ДНК. Молекулярный механизм клетки считывает ДНК для создания РНК, а затем считывает РНК для создания белков.
стресс : (в биологии) Фактор, такой как необычные температуры, движения, влажность или загрязнение, влияющий на здоровье вида или экосистемы.
триллион : Число, представляющее миллион миллионов или 1 000 000 000 000 чего-либо.
одноклеточные : Прилагательное для организмов, содержащих одну клетку, таких как амебы или бактерии.
уникальный : Нечто не похожее ни на что другое; единственный в своем роде.
единица измерения : (в измерениях) Единица измерения – это стандартный способ выражения физической величины.
Единицы измерения обеспечивают контекст того, что представляют числовые значения, и, таким образом, передают величину физических свойств. Примеры включают дюймы, килограммы, омы, гаусс, децибелы, кельвины и наносекунды.
везикула : Небольшой заполненный жидкостью мешочек внутри клеток. Эти мешочки могут содержать химические вещества, которые могут выделяться либо внутри клетки, либо за ее пределами.
OLCreate: TESSA_GHA Module 1: Secondary Science
OLCreate: TESSA_GHA Module 1: Secondary Science — Biology: Resource 2: True/false Упражнение на клетках
Перейти к основному содержанию
Путь к странице
Ресурс учителя для планирования или адаптации для использования с учениками
Следующие утверждения относятся к ячейкам.
Прочитайте каждое утверждение, а затем в своей группе решите для каждого утверждения, является ли оно верным (T) или ложным (F). Если вы не уверены, поставьте ‘?’.
Напишите букву или символ, чтобы показать свое решение в средней колонке. Используйте последнюю колонку, чтобы объяснить свои причины.
| Заявление | Верно, неверно или не уверен | Комментарий — Причины вашего выбора | |
| 88888888888888888888. | 88888888888 888 888888 888 88888 8888 8888 8888 8888 8888 8888 8888 8888 8888 8888 8888 8888 8888 8888 8888 8888 8888 8888 8888 8888888 88669 | . | |
| 2 | Все клетки окружены клеточной оболочкой. | ||
| 3 | Все клетки имеют клеточную стенку. | ||
| 4 | Хромосомы находятся в цитоплазме. | ||
| 5 | Клеточная мембрана определяет внешний вид клетки и ее поведение. | ||
| 6 | Ядро контролирует то, что входит и выходит из клетки. | ||
| 7 | Ядро меньше хлоропласта. | ||
| 8 | Хлоропласт больше митохондрии. | ||
| 9 | Все клетки имеют центральную клеточную вакуоль, заполненную жидкостью. | ||
| 10 | Клеточная мембрана изготовлена из целлюлозы. | ||
| 11 | Ядро всегда находится в середине клетки. | ||
| 12 | Ядро меньше молекулы. | ||
| 13 | Длина некоторых клеток вашего тела составляет один метр. | ||
| 14 | Если вы посмотрите через увеличительное стекло на эритроцит, он будет выглядеть как точка в конце этого предложения. | ||
| 15 | Взрослый человек состоит примерно из ста миллионов миллионов клеток. | ||
| 16 | Пятьдесят типичных клеток, лежащих рядом, будут иметь размер около 1 мм. | ||
| 17 | Клетки черные и белые. В клетке нет цвета. | ||
| 18 | Если бы можно было сжиматься и стоять в камере, все было бы тихо и неподвижно. |
| Заявление | 8.0270| Все клетки имеют ядро. | Верно, с некоторыми оговорками. См. примечания. | Все растительные и животные клетки имеют ядро. В некоторых клетках ядро может разрушиться к тому времени, когда клетка достигает зрелости. Эритроциты имеют ядро, когда они развиваются. Однако, когда они созрели и выполняют свою работу по переносу кислорода по телу, ядро разрушается. Вся клетка заполнена переносящим кислород пигментом, называемым гемоглобином. Бактериальные клетки обычно описываются как имеющие ядерную область, а не истинное ядро, потому что вокруг ядерной области нет ядерной мембраны. | Все клетки окружены клеточной мембраной. | Правда | Все клетки имеют клеточную стенку. |  Неверно | Растительные клетки окружены клеточной мембраной, снаружи которой находится довольно жесткая клеточная стенка. Клеточная стенка придает растительной клетке более определенную форму, чем животной клетке. Клетки животных не имеют клеточной стенки. Они окружены только клеточной мембраной. Клеточная мембрана гораздо более гибкая, чем клеточная стенка. | Хромосомы находятся в цитоплазме. | Неверно | Хромосомы находятся в ядре. | Клеточная мембрана определяет внешний вид клетки и ее поведение. | False | Ядро определяет внешний вид клетки и ее поведение. | Ядро контролирует то, что входит и выходит из клетки. | Неверно | Клеточная мембрана контролирует то, что входит в клетку и выходит из нее. | Ядро меньше хлоропласта. | Неверно | Ядро примерно в три раза больше хлоропласта. | Хлоропласт больше митохондрии. |  Правда | Хлоропласт в три или четыре раза больше митохондрии. | Все клетки имеют центральную клеточную вакуоль, заполненную жидкостью. | Неверно | Клетки растений имеют центральную клеточную вакуоль, заполненную жидкостью, называемой клеточным соком. Клетки животных — нет. Животные клетки могут содержать одну или несколько мелких вакуолей. | |
| 10 | Клеточная мембрана состоит из целлюлозы. | Ложный | Растительный клеточные стенки изготовлены из целлюлозы. Клеточные мембраны как растительных, так и животных клеток состоят из белков и липидов. |
| 11 | Ядро всегда находится в середине клетки. | Неверно | Ядро может находиться в середине или по краю клетки. |
| 12 | Ядро меньше молекулы. | Неверно | Ядро намного больше молекулы. Ядро содержит хромосомы – 46 в клетках человека. Каждая хромосома состоит из молекулы ДНК. |
| 13 | Длина некоторых клеток вашего тела достигает метра. | True | Нервные клетки состоят из компактного тела клетки с длинными нитевидными волокнами, отходящими от тела клетки. Некоторые из этих волокон, называемых аксонами, могут иметь длину до одного метра. По этим волокнам проходят нервные сообщения. |
| 14 | Если вы посмотрите через увеличительное стекло на эритроцит, он будет выглядеть как точка в конце этого предложения. | Правда | |
| 15 | Взрослый человек состоит примерно из ста миллионов миллионов клеток. | Верно | |
| 16 | Пятьдесят типичных клеток, лежащих рядом, будут иметь размер около 1 мм. | Правда | |
| 17 | Ячейки черно-белые. В клетке нет цвета. | Неверно | Хлоропласты присутствуют в большинстве растительных клеток.
|