Строение клеток водорослей и высших растений. Клеточный центр у высших растений
| Итак, в клетках животных, растений и одноклеточных микротрубочки поляризованы, так что большей частью их растущие (+)-концы направлены к периферии клетки. Это связано с тем, что МТ начинают свой рост от специальных участков в клетке, от центров организации микротрубочек (ЦОМТ). Некоторые из ЦОМТ имеют сложную морфологическую организацию, другие устроены иначе. Различные ЦОМТ можно разделить на несколько групп: центросомные клеточные центры, и центры организации микротрубочек, не имеющие четкой локализации. Так например, в клетках высших растений полимеризация МТ происходит по периферии клеточного ядра, от которого МТ расходятся радиально. Сходная картина наблюдается при регенерации МТ в гигантских клетках слюнных желез двукрылых. В ряде случаев новообразование МТ, их закладка, нуклеация, может происходить в цитоплазме вне связи со специальными зонами или структурами. Но в большинстве случаев в интерфазных клетках животных организмов образование и рост МТ происходит от клеточного центра, содержащего специальные образования – центросомы, которые большей частью могут содержать сложно организованные центриоли, или же не иметь их. Центросомы и центриоли Центросомы были обнаружены и описаны сто лет назад (Флемминг, 1875; Бенеден, 1876) – это очень мелкие тельца, размер которых находится на границе разрешающей способности светового микроскопа, обычно располагающиеся в геометрическом центре клетки, откуда и их название. В некоторых объектах удавалось видеть, что мелкие плотные тельца (центриоли), обычно в паре (диплосома), окружены зоной более светлой цитоплазмы (собственно центросома), от которой отходят радиально тонкие фибриллы (центросфера) (рис. 277). Центросомы характерны и обязательны для клеток животных, и нет у высших растений, у низших грибов и некоторых простейших. Было замечено, что центросомы в делящихся клетках принимают участие в формировании веретена деления и располагаются на его полюсах. В неделящихся клетках центросомы часть определяют полярность клеток эпителия и располагаются вблизи аппарата Гольджи. Такая связь центросом с аппаратом Гольджи характерна для многих клеток, в том числе для клеток крови и нервных клеток. Часто центросомы лежат рядом с ядром, располагаясь в зонах его впячивания. Например, в полиморфных лейкоцитах (нейрофилы) центросома лежит внутри подкововидного впячивания ядра (рис. 278). Типичное строение клеточный центр имеет в клетках животных. Он представляет собой зону, состоящую из центриолей и окружающей их аморфной фибриллярной массы или матрикса. В ряде случаев в состав клеточного центра или центросомы входит только эта фибриллярная масса, от которой отходят микротрубочки (см. ниже). Наиболее же часто кроме матрикса в состав клеточного центра входят центриоли, как мелкие тельца, с трудом наблюдаемые в световом микроскопе. Тонкое строение центриолей удалось изучить только с помощью электронного микроскопа. Основу строения центриолей составляют расположенные по окружности девять триплетов микротрубочек, образующие таким образом полый цилиндр (рис. 279). Его ширина около 0, 15 мкм, а длина такого цилиндра 0,3-0,5 мкм (хотя встречаются центриоли, достигающие в длину несколько микрон) (рис. 280). Первая микротрубочка триплета (А-микротрубочка) имеет диаметр около 25 нм и толщину стенки 5 нм, которая состоит из 13 глобулярных субъединиц. Длина каждого триплета равна длине центриоли. Вторая и третья (В и С) микротрубочки отличаются от А-микротрубочки тем, что они являются неполными, содержат 11 субъединиц и вплотную примыкают к своим соседям. Каждый триплет располагается к радиусу такого цилиндра под углом около 400. Кроме микротрубочек в состав центриоли входит ряд дополнительных структур. От А-микротрубочки отходят так называемые “ручки”, выросты, один из которых (внешний) направлен к С- микротрубочке соседнего триплета, а другой (внутренний) – к центру цилиндра. Обычно в интерфазных клетках всегда присутствуют две центриоли, располагающиеся рядом друг с другом, образуя дуплет центриолей, или диплосому (рис. 281). В диплосоме центриоли располагаются под прямым углом по отношению друг к другу. Из двух центриолей различают “материнскую” и “дочернюю”, продольная ось последней перпендикулярна продольной оси материнской центриоли. Обе центриоли сближены своими концами так, что проксимальный конец дочерней центриоли как бы смотрит на поверхность материнской. В дистальном участке материнской центриоли располагается аморфный материал в виде выростов или шпор – это придатки. Их нет на дочерней центриоли (рис. ). Дочерняя центриоль несколько отличается от материнской. Центральная часть цилиндра центриоли занята структурой, напоминающей тележное колесо; она имеет центральную “втулку” диаметром около 25 нм и 9 спиц, направленных по одной к А-микротрубочке каждого из триплетов. Такие структуры внутри центриоли расположены в одном из её концов, проксимальном, что делает строение цилиндра центриоли полярным. На дистальном конце центриоли внутри её нет таких структур. Объем, занимаемый внутри центриоли втулкой со спицами, может составлять у разных клеток от 3\4 до 1\5 длины центриоли. У некоторых видов втулка отсутствует или заменена скоплением аморфного материала. Торцы центриолярного цилиндра, кроме системы втулки и спиц на проксимальном конце, ничем не закрыты. Систему микротрубочек центриоли обычно описывают формулой 9 + 0, или (9х3) + 0, подчеркивая отсутствие микротрубочек в её центральной части. Вокруг каждой центриоли расположен бесструктурный, или тонковолокнистый матрикс. Сами микротрубочки триплетов погружены в аморфный материал т.н. муфты или оправы. Если выделенные центриоли обработать 0,6М раствором NaCl, то произойдет полная экстракция микротрубочек, но центриоль как таковая не растворится: вместо нее останется цилиндрическая структура, имеющая девять полых отверстий, некогда занимавшихся триплетами микротрубочек. Поэтому все схемы центриолей в этой книге, как и во многих других значительно упрощены и не включают материал муфты центриолярного цилиндра. Часто около центриолей и в связи с ним можно обнаружить несколько дополнительных структур: сателлиты, фокусы схождения микротрубочек, исчерченные волокнистые корешки, дополнительные микротрубочки, образующие особую зону – центросферу вокруг центриоли (рис. 282). При исследовании в электронном микроскопе интерфазных центриолей было найдено, что лучистое сияние центросферы, обнаруживаемое в световом микроскопе, представляет собой большое число микротрубочек, радиально расходящихся от зоны диплосомы. В диплосоме лишь одна из центриолей, материнская, содержит ряд дополнительных структур. Одни из них, перицентриолярные сателлиты, состоят из имеющей тонкое фибриллярное строение конусовидной ножки, расположенной на стенке центриоли, и головки, заканчивающейся на этой ножке. Ножки сателлитов часто имеют поперечную исчерченность (рис. 284). Количество таких перицентриолярных сателлитов непостоянно, они могут располагаться на разных уровнях по длине центриоли. Кроме этих структур рядом с диплосомой, но не связанные с ней структурно, могут располагаться плотные мелкие (20-40 нм) тельца, к которым подходят одна или несколько микротрубочек (фокусы схождения микротрубочек). Микротрубочки отходят и от головок сателлитов. Эти центросомные микротрубочки не отходят непосредственно от микротрубочек цилиндров центриолей, а связаны или с сателлитами, или с матриксом. Такие микротрубочки и образуют как бы лучистую сферу (центросферу) вокруг центриоли, где (-)-концы МТ связаны с ЦОМТ, а (+)-концы радиально расходятся на периферию клетки. При образовании центросферы в интерфазной клетке только специальные структуры центриоли, сателлиты и матрикс, каким-то образом связаны с образованием микротрубочек; микротрубочки самих центриолей в этом процессе не участвуют. Было найдено, что восстановление прицентриолярных микротрубочек после их деполимеризации на холоду происходит за счет появления новых микротрубочек, отходящих от головок сателлитов. Таким образом, можно считать, что эти дополнительные структуры являются центрами, на которых происходит сборка микротрубочек из тубулинов ( центры организации микротрубочек – ЦОМТ). Химия центриолей изучена слабо, потому что еще не разработаны методы получения этой структуры в виде чистой фракции. Трудности биохимического изучения центриолей связаны с тем, что это одиночная клеточная структура, имеющая объем всего 0, 03 мкм3. Для сравнения, вспомним, что в клетке имеется: около тысячи штук митохондрий, около миллиона рибосом, около сотни хромосом, около 1 мм2 мембран. Есть все основания говорить о том, что в состав микротрубочек центриолей входят тубулины. Это доказывается тем, что колхицин прекращает рост микротрубочек в процентриолях, возникающих вблизи материнской центриоли. Предположения о возможной химической природе остальных элементов центриоли основаны главным образом на данных, полученных из химии ресничек и жгутиков, имеющих много сходных черт строения с центриолями. Данные о химическом строении центриолей получены главным образом с помощью иммунохимических методов. В изолированных базальных тельцах простейшего хламидомонады обнаружено более 200 различных белков, среди которых выявлены четыре вида тубулинов, в том числе g- тубулин, центрин, перицентрин, белок р210 и многие другие. В интерфазных клетках центриоли оказываются связаны с ядром и с ядерной мембраной. При выделении ядер практически все центриоли клеток печени и селезенки крыс оказываются в этой фракции. Связь центриолей с ядром осуществляется главным образом промежуточными филаментами. Если живые клетки подвергнуть ультрацентрифугированию, то центриоли опускаются к центробежному полюсу вместе с ядрами. Центросомный цикл Было обнаружено, что строение и активность центросом меняются в зависимости от периода клеточного цикла, в течение которого клеточный центр претерпевает тоже циклические изменения (рис. 283). Целесообразнее начать рассмотрение циклических изменений в структуре центросом с митоза. Начиная с профазы и кончая телофазой, центросомы имеют сходное строение, несмотря на то, что за время митоза происходит ряд существенных клеточных перестроек: конденсация хромосом, разрушение ядерной оболочки, образование веретена деления, расхождение хромосом. В митозе в клеточных центрах (их два, по одному на каждый полюс клетки) находится по диплосоме. Как полагается, дочерняя центриоль своим концом направлена на материнскую. Материнская центриоль на всех стадиях митоза окружена довольно широкой (до 0,3 мкм) зоной тонких фибрилл – центриолярное фибриллярное гало (рис. 279). От этого гало радиально отходят микротрубочки. Важно подчеркнуть, что у дочерних центриолей ни гало, ни отходящих от центриолей микротрубочек нет. В это время происходит формирование веретена митотического аппарата, состоящего из микротрубочек. Эта структура действительно имеет форму веретена, где на концах его на полюсах клетки располагаются диплосомы, окруженные радиальными микротрубочками (центросфера). В данном случае можно говорить о том, что зоны диплосом, клеточные центры, являются центрами организации (полимеризации) микротрубочек. В пользу этого говорят следующие факты: после исчезновения микротрубочек веретена и центросферы, которые происходят при действии холода или колхицина, новые микротрубочки возникают главным образом в районе материнских центриолей, диплосом, в каждом из полюсов клетки. Интересно, что рост новых микротрубочек не связан с микротрубочками триплетов центриолярного цилиндра, они начинают отрастать от зоны гало, расположенной на материнской центриоли. Важно отметить, что в это время на материнских центриолях (как и на дочерних) нет сателлитов, и в это же время цитоплазма теряет микротрубочки: микротрубочки цитоплазмы разбираются, а пул освободившихся тубулиновых мономеров идет на образование микротрубочек веретена и центросферы, которые образуются на фибриллярном гало, как на ЦОМТ. Этот процесс полимеризации митотических микротрубочек отражает первую форму активности центриолярного аппарата (рис. ). Если в профазе облучить центриоль лазерным микролучем, то образование веретена останавливается. Примерно сходное строение имеют клеточные центры на всех стадиях митоза, но к телофазе толщина фибриллярного гало уменьшается. К концу телофазы, когда произошло разделение клетки надвое, а хромосомы начали деконденсироваться и образовывать новые интерфазные ядра, происходит разрушение веретена деления, его микротрубочки деполимеризуются. Клеточные центры при этом меняют свою структуру. Материнская и дочерняя центриоли теряют взаимно перпендикулярное расположение и отходят друг от друга на небольшие (0,5-2мкм) расстояния, но все же держатся в одном месте. Вокруг материнской центриоли гало и микротрубочки не выявляются. В это время микротрубочек в цитоплазме также практически нет. В начале G1-периода на поверхности материнской центриоли возникают сателлиты, имеющие ножку и головку, от которой радиально отходят микротрубочки, которые начинают расти в длину и заполнять собой цитоплазму (рис. 284а). Следовательно, вторая форма активности клеточного центра – образование цитоплазматических микротрубочек в интерфазных клетках. Надо подчеркнуть, что активной здесь является только материнская центриоль, которую легко узнать по придаткам в ее дистальной части. Если считать клеточные центры основными (если не единственными) местами образования цитоплазматических микротрубочек, то общее количество последних должно быть равно числу микротрубочек, отходящих от центриолей. При исследовании в электронном микроскопе оказалось, что от клеточных центров в интерфазе отходит всего лишь несколько десятков микротрубочек, а в цитоплазме их так много, что с помощью иммунофлуоресцентного метода их трудно подсчитать. Это дает основание предполагать, что по мере роста микротрубочек часть из них теряет связь с областью центриолей и может находиться в цитоплазме долгое время. Центросомы же индуцируют полимеризацию новых микротрубочек, которые приходят на смену постепенно деполимеризующимся старым. Вероятно, в цитоплазме есть несколько генераций микротрубочек: “старые”, не связанные с клеточным центром, и новые, растущие от центросом. Таким образом, в клетке происходит как бы конвейерная смена и репродукция цитоплазматических микротрубочек. Если клеткам запретить переходить в S-период, они могут существовать в фазе клеточного покоя (Go-период) (рис. 285). В это время материнская центриоль продолжает функционировать, как центр образования микротрубочек цитоскелета. Но одновременно она может проявить еще одну форму активности – образовать ресничку, вырост плазматической мембраны, заполненный аксонемой (осевой нитью), состоящей из девяти дублетов микротрубочек. Эти микротрубочки отрастают, как от затравок, от А- и В-микротрубочек триплетов материнской центриоли в дистальной ее части. Это – третья форма активности центриолей как центров организации микротрубочек (см. ниже). При наступлении S-периода (или в середине его) клеточный центр приступает к четвертой форме своей активности: происходит удвоение числа центриолей. В это время около каждой из разошедшихся еще в конце телофазы центриолей, материнской и дочерней, происходит закладка новых центриолярных цилиндров – процентриолей (рис. 284б). В районе проксимальных концов каждой центриоли перпендикулярно длинной оси закладывается сначала девять синглетов (одиночных) микротрубочек, затем они преобразуются в девять дуплетов, а потом – в девять триплетов растущих микротрубочек новых центриолярных цилиндров. Закладка процентриолей происходит на проксимальных концах центриолей; в этом месте растут новые поколения центриолей, тоже с проксимального конца. Во время роста процентриолей здесь можно видеть центральную “втулку” со спицами. Благодаря такому росту структур образуется сначала короткая дочерняя центриоль – процентриоль - которая затем дорастает до размера материнской. Этот способ увеличения числа центриолей был назван дупликацией. Важно отметить, что размножение центриолей не связано с их делением, почкованием или фрагментацией, а происходит путем образования зачатка, процентриоли, вблизи и перпендикулярно к исходной центриоли. Правда, последнее условие соблюдается не во всех объектах, у некоторых оомицетов при дупликации центриоли происходит сначала расхождение центриолей, рост втулки, затем рост микротрубочек вдоль продолжения оси исходной центриоли, и центриоли располагаются конец в конец. Интересно, что триплеты в таких новых центриолях имеют угол наклона, противоположный таковому в материнской центриоли. Факт удвоения центриолей привел некоторых исследователей к предположению, что центриоли, так же как митохондрии и пластиды, принадлежат к саморедуплицирующимся компонентам цитоплазмы, хотя прямых данных о наличии ДНК в составе центриолей нет. В S-периоде во время удвоения (дупликации) центриолей материнская продолжает проявлять вторую форму активности: она продолжает быть центром образования цитоплазматических микротрубочек. В результате процесса дупликации около каждой центриоли вырастает новая дочерняя центриоль (первая материнская центриоль и дочерняя на бывшей дочерней центриоли могут считаться как бы бабушкой и внучкой). Поэтому в клетке после завершения S-периода находятся уже две диплосомы (а всего четыре центриолярных цилиндра) (рис. 286). После этого наступает следующий период клеточного цикла, постсинтетический (G2-период), когда в клетке начинается подготовка к очередному делению. В это время исчезают сателлиты на материнской диплосоме (так можно назвать старую материнскую центриоль с новой дочерней), а обе материнские центриоли в обеих диплосомах покрываются фибриллярным гало, от которого в профазе начинают отрастать митотические микротрубочки. Параллельно этому в цитоплазме происходит исчезновение микротрубочек, и клетка стремится приобрести шаровидную форму. Вся такая последовательность событий повторяется от цикла к циклу у клеток, способных к длительному размножению. В большинстве случаев клетки организма находятся в G0-периоде, поэтому у них центриоль участвует в полимеризации цитоплазматических микротрубочек и в образовании реснички (или множества ресничек). В последнем случае она входит в состав так называемого базального тельца. Обычно в клетку после деления попадают два центриолярных цилиндра в составе диплосомы. В различных экспериментальных условиях можно запретить разделение клетки надвое и получить клетки с удвоенным числом хромосом (полиплоидные клетки). Совершенно очевидно, что в таких клетках будет и удвоенное число центриолей. Клетки могут снова вступать в клеточный цикл, при этом будет удваиваться как количество ДНК, так и число центриолей. Было обнаружено, что у тетраплоидных (с четырехкратным набором хромосом) клеток печени в G0-периоде в цитоплазме видны не два, а четыре центриолярных цилиндра, а в полюсах при делении таких клеток было обнаружено по две диплосомы в каждом. Аналогичная ситуация замечена и у других полиплоидных клеток (мегакариоциты костного мозга, полиплоидные гибридные клетки и др.). В связи с этим предположили, что между числом плоидности клетки (числом хромосомных наборов) и числом центриолей существует прямая связь. Нарушения центриолярного цикла могут вызвать ряд патологических изменений клеток, в первую очередь появление многополюсных митозов. Так, при действии β-меркаптоэтанола происходит блокада нормального митоза, при этом диплосомы расходятся на отдельные центриоли. При отмывании от этого вещества клетка снова приступает к делению, но в этом случае каждая центриоль активируется и образует полюс веретена. Таким образом, возникают трех- или четырехполюсные митозы, приводящие к неравномерному распределению хромосом между дочерними клетками. Это в свою очередь приводит к изменению числа хромосом (анэуплоидия), которое часто вызывает гибель клетки. Иногда при образовании многополюсных митозов в некоторых полюсах отсутствуют центриоли: в полюсе располагается только фибриллярный материал центросомы (бесцентриолярные полюса). Итак, в подавляющем большинстве клеток млекопитающих центросомы участвуют в полимеризации тубулинов и являются структурами, играющими роль центров организации микротрубочек. Микротрубочки самих центриолей являются затравками для полимеризации тубулинов только в одном случае – при росте аксонемы реснички, когда центриоль становится базальным тельцем. Это временное состояние: при переходе клеток к делению реснички могут исчезать, а базальное тельце снова может выполнять роль центриоли, участвуя в организации цитоплазматических микротрубочек или микротрубочек митотического веретена. Только в этих случаях центрами организации микротрубочек являются не сами центриолярные цилиндры, а перицентриолярный материал (головка сателлитов, околоцентриолярный матрикс, гало и т.д.). Следовательно, центриоль как таковую нужно рассматривать как один из компонентов более сложной структуры – клеточного центра или центросомы. Эта оговорка связана с тем, что у всех высших растений ЦОМТ не содержит центриолей. Более того, в раннем эмбриогенезе позвоночных животных образуются веретена деления, не имеющие центриолей в полюсах. По всей вероятности в последних случаях центриоли возникают позже заново, а не образуются путем “репликации”. Вопрос о процессе образования центриолей далек от решения. Остается неясным процесс появления процентриолей. В процессе эмбриогенеза отмечены случаи возникновения центриолей de novo у морского ежа, у моллюсков, у мышей. Так, в эмбриогенезе мыши центриоли появляются только после 1-2 делений клеток бластулы, несмотря на то, что сами клеточные деления происходят нормально, за исключением того, что в полюсах деления в зоне бесструктурной центросомы центриоли отсутствуют. С другой стороны, если в соматических клетках культуры ткани уничтожить центросому с центриолью с помощью микрооблучения, то новые центриоли не возникают. |
stydopedia.ru
Глава 2. Клеточный уровень.
39. Дайте определения понятий.Цитология — наука об устройстве клетки.Клетка — элементарная единица жизни на Земле.
40. Закончите предложения.Из организмов, живущих на Земле, клеточное строение имеют все, кроме вирусов,а неклеточное — вирусы.Для клетки характерны следующие жизненные свойства: рост, питание, размножение, дыхание и так далее.
41.
42. Открытие клетки связано с именами великих учёных, изучавших объекты живой природы с помощью микроскопа (микроскопистов). Напишите об их научном вкладе, сделанном в области изучения клеток.1) Р. Гук (1635—1703) — впервые увидел клетку под микроскопом.2) А. Левенгук (1632—1723) — изобрел микроскоп, впервые наблюдал животные клетки.3) М. Шлейден (1804—1881) — выдвинул теорию об идентичности растительных клеток с точки зрения их развития.4)Т. Шванн (1810—1882) — окончательно сформулировал клеточную теорию.5) Р. Вирхов (1821 — 1902) — дополнил теорию клеток тем, что все живое происходит из клеток.6) С. Г. Навашин (1857—1930) — открыл двойное оплодотворение у растений.
43. Сформулируйте основные положения современной клеточной теории.
Все живые существа состоят из клеток.
Все клетки сходны по строению, химическому составу и жизненным циклам.
Клетки способны к самостоятельной жизнедеятельности, т.е. могут питаться, расти, размножаться.
44. Как вы думаете, какое значение имело открытие клеточной теории для развития современной биологии?
Клеточная теория была дополнена Вирховом. Его утверждение, что всякое болезненное изменение связано с каким-то патологическим процессом в клетках, составляющих организм, внесло большой вклад в медицину.
45. Рассмотрите клетки организмов, представленные на рисунке.Установите, каким организмам принадлежат изображённые клетки. Впишите их номера в соответствующие строки.Клетки бактерий: 2, 3.Клетки грибов: 6, 11.Клетки растений: 7, 1, 5, 4.Клетки животных: 10, 8.46. Как вы думаете, от чего зависит форма клеток?
От выполняемых ими функций, от их специализации и происхождения.
47. Объясните, в чём заключается значение цитоплазмы.
Она выполняет функцию объединения всех органоидов клетки, является средой для прохождения всех химико-биологических процессов в клетке, обеспечивает ее механические свойства.
48. Как вы думаете, к каким последствиям может привести удаление или нарушение целостности клеточной мембраны?
Нарушение целостности мембраны, а тем более ее удаление, приведет к вытеканию внутреннего содержимого клетки и ее гибели.
49. На рисунке подпишите основные структурные компоненты кле-точной мембраны.1 - молекулы липидов.2 - периферические белки.3 - углеводные цепочки.4 - полуинтегральный белок.
50. Закончите предложения.Рассмотреть строение клеточной мембраны возможно с помощью электронного микроскопа.Основу клеточной мембраны составляет билипидный слой, в котором расположены белки.Белки, входящие в состав мембран, обеспечивают трансмембранный транспорт, являются также рецепторами и ферментами.Питательные вещества попадают в клетку путём пассивного и активного транспорта.Попавшие в клетку питательные вещества подвергаются в расщеплению под действием ферментов.
51. Рассмотрите в учебнике схематическое изображение процессов фагоцитоза и пиноцитоза. Вспомните из курса «Человек и его здоровье», что такое фагоциты и каково их значение в организме человека. Укажите, на каком из рисунков показан механизм действия данных клеток. Приведите ещё примеры клеток, для которых характерны данные процессы.
Кроме фагоцитов, путем фагоцитоза питаются некоторые простейшие (например, амеба обыкновенная).
52. Как вы думаете, возможен ли обратный транспорт веществ через мембрану клетки? Если да, приведите примеры, если нет, объясните почему.
Обратный транспорт из клетки через мембрану происходит, когда клетка выделяет из себя ненужные продукты обмена, так же происходит синтез и выделение гормонов, ферментов.
53. Заполните таблицу.
54. Дайте определения понятий.Прокариоты — организмы, в клетках которых отсутствует оформленное ядро и органеллы (вместо органелл – мезосомы).Эукариоты — организмы, клетки которых имеют ядро с ядерной мембраной и все мембранные органоиды.
55. На рисунке подпишите основные структурные компоненты ядра.
56. Продолжите заполнение таблицы. Строение и функции клеточных структур.
57. Заполните таблицу. Строение и функции ядерных структур.
58. Известно, что эритроциты человека, являющегося эукариотическим организмом, не содержат ядра. Как можно объяснить это явление?
Это объясняется законами эволюции. В процессе развития животного мира человек стоит на высшей ступени, поэтому и кровеносная система у него наиболее развитая. Место ядра в эритроцитах человека заполнено гемоглобином. Поэтому они захватывают больше кислорода, чем, например, лягушки.
59. Закончите предложения.Несколько ядер может содержаться в клетках волокон поперечно-полосатых мышц.Внутреннее содержание ядра называют кариоплазма или ядерный сок, в нём расположены хроматин и ядрышки.В ядре содержатся молекулы ДНК, обеспечивающие хранение и передачу наследственной информации о клетке. Содержащиеся в ядрах клеток ядрышки обеспечивают синтез РНК и белков.
60. Дайте определения понятий.Хромосомы — нити ДНК хроматина, плотно накрученные спиралью на белки.Хроматин — нити ДНК в ядре.Хроматиды — половина удвоенной хромосомы.Кариотип — набор хромосом, содержащийся в клетках того или иного вида.Соматические клетки — клетки, составляющие органы и ткани любого многоклеточного организма.Половые клетки (гаметы) — клетки, характерные для мужского и женского пола.Гаплоидный набор хромосом — набор различных по размерам и форме хромосом клеток данного вида, но каждая хромосома представлена в единственном числе.Диплоидный набор хромосом — набор различных по размерам и форме хромосом клеток данного вида, где каждой хромосомы по две.Гомологичные хромосомы — парные хромосомы.
61. В таблице дано число хромосом, содержащихся в гаплоидном и диплоидном наборах различных организмов. Заполните пропуски.Наборы хромосом у различных организмов.
62. Продолжите заполнение таблицы.
63. Рассмотрите рисунок. Назовите органоиды, изображённые на нём, и подпишите их основные части.
64. Продолжите заполнение таблицы. Строение и функции клеточных структур.
65. Закончите предложения.Клеточный центр выполняет функции: построение веретена деления, образование микротрубочек, ресничек и жгутиков.Основой цитоскелета являются микротрубочки и микрофиламенты.У животных и низших растений клеточный центр образован центриолями, состоящими из микротрубочек, и центросферы.У высших растений клеточный центр Микротрубочки образуют такие органоиды движения клеток, как реснички и жгутики.
66. Продолжите заполнение таблицы.Строение и функции клеточных структур.
67. На рисунке представлена схема строения прокариотической клетки (цианобактерия). Подпишите ее основные части.
68. На рисунке изображены прокариотические и эукариотические клетки.Установите, к какой группе принадлежит каждая из них.Прокариоты: 1, 2Эукариоты: 3, 4.
69. Заполните таблицу, поставив знаки + и – в соответствующие графы.
70. Дайте определения понятий.
Ассимиляция – весь набор реакций биологического синтеза веществ в клетке, сопровождающийся тратой энергии.Диссимиляция – совокупность реакций распада веществ в клетке, сопровождающийся выделением энергии.Метаболизм – процесс обмена веществ, объединяющий ассимиляцию и диссимиляцию.
71. Ниже перечислены процессы, протекающие в клетках организмов:
1. Испарение воды, 2. Гликолиз, 3. Расщепление жиров, 4. Биосинтез белков, 5. Фотосинтез, 6. Расщепление полисахаридов, 7. Брожение, 8. Дыхание, 9. Биосинтез жиров.
Впишите номера, которыми они обозначены, в соответствии с принадлежностью их к ассимиляции и диссимиляции.Процессы ассимиляции: 4, 5, 9.Процессы диссимиляции: 1, 2, 3, 6, 7, 8.
72. Прочитайте материал учебника и заполните таблицу.
73. Закончите предложения.
Основной функцией митохондрий, называемых «силовыми станциями клетки», является синтез АТФ.
Наиболее эффективно процессы синтеза АТФ идут у организмов, называемых аэробами, в отличие от анаэробов, которые больше всего среди прокариот.
74. Как вы думаете, клетки каких тканей животных и человека должны содержать большое количество митохондрий? Почему?
Наибольшее количество митохондрий содержится в мышечной ткани, печени. В этих тканях и органах требуются большие затраты энергии.
75. Закончите схему.Классификация организмов по типу питанияОрганизмы (по типу питания):1. Автотрофы :1.а – фототрофы 1.б – хемотрофы.2. Гетеротрофы:2.а – сапротрофы2.б – паразиты2.в. – голозои.
76. Закончите предложения.Способ питания организма зависит от того, способен ли он самостоятельно создавать необходимые для построения клеток и процессов жизнедеятельности органические вещества из неорганических, или получает их из внешней среды.По способу питания зеленые растения являются автотрофами (фототрофами).Основной источник энергии на нашей планете – солнечный свет.
77. Как вы думаете, можно ли считать, что все клетки зеленого растения питаются автотрофно? Ответ обоснуйте.Нельзя. Некоторые клетки зеленого растения питаются гетеротрофно: клетки камбия, корня. Клетки этих частей растения не способны к фотосинтезу и питаются за счет органических веществ, синтезированных зелеными частями растения.
78. Заполните таблицу.
79. Заполните таблицу.
Классификация гетеротрофных организмов по способу получения органических веществ.
80. Дайте определение понятия.Фотосинтез – процесс синтеза органических соединений из воды и углекислого газа при помощи энергии света.
81. Запишите суммарное уравнение фотосинтеза.6СО2 + 6Н2О + энергия света = С6Н12О6 + 6О2.
82. Закончите предложения.Фотосинтез происходит в клетках зеленых растений, в хлоропластах.Кислород, выделяющийся в процессе фотосинтеза, образуется в результате фотолиза воды.
83. Заполните таблицу.Сравнительная характеристика фаз фотосинтеза.
84. Закончите схему, подписав названия веществ.1. – вода2. – кислород3. – воды4. – ионы водорода5. – углекислый газ6. – глюкоза.
85. Дайте определение понятия.Хемотрофы – организмы, способные синтезировать органические вещества из неорганических за счет энергии химических реакций окисления, происходящих в клетке.
86. Закончите предложения.Хемотрофами являются автотрофами.Хемосинтез открыл в 1887 году С. Н. Виноградский.Хемотрофы отличаются от фототрофов тем, что они синтезируют органические вещества из неорганических за счет энергии химических реакций окисления, происходящих в клетке. Фототрофы же синтезируют необходимые вещества за счет энергии солнечного света.
87. Заполните таблицу.Сравнение фотосинтеза и хемосинтеза.
88. Как вы думаете, можно ли, рассмотрев единственную клетку многоклеточного организма, определить его тип питания? Ответ обоснуйте.Да можно, так как многоклеточные организмы являются либо фототрофами, либо гетеротрофами. Растения являются автотрофами, кроме некоторых их частей. Но в подобных клетках не будет хлоропластов. Распознав, какому царству живых организмов принадлежит организм, легко можно определить его тип питания.
89. Дайте определения понятий.Ген – участок ДНК, в котором содержится информация о первичной структуре одного белка.Генетический код – свойственный всем живым организмам способ кодирования аминокислотной последовательности белков при помощи последовательности нуклеотидов. Триплет – последовательность из трех расположенных друг за другом нуклеотидов.Кодон – один из триплетов, кодирующий аминокислоту.Антикодон – триплет, расположенный на тРНК, который соответствует той аминокислоте, которую предстоит переносить этой тРНК.
90. Закончите предложения.Информация о структуре белка хранится в ДНК, а его синтез осуществляется в рибосомах.Роль иРНК в процессе биосинтеза белка – доставка информации о белке к рибосомам.Роль тРНК в процессе биосинтеза белка – перенос аминокислот к рибосомам.
91. Дайте определения понятий.Транскрипция – процесс «переписывания» информации о последовательности нуклеотидов какого-либо гена ДНК на иРНК.Трансляция – этап синтеза белка на рибосомах.
92. Используя таблицу генетического кода, составьте схему реализации наследственной информации в процессе биосинтеза белка, дополнив таблицу.(ответы - вписать в пустые клетки).Реализация наследственной информации в процессе биосинтеза белкаиРНК (кодоны) ЦЦУ, ГГГ, АУГ, АГУ, ЦЦА, ГЦА.тРНК (антикодоны) ГГА, ЦЦЦ, УАЦ, УЦА, ГГУ, ЦГУ.
93. Заполните таблицу.Механизм синтеза полипептидной цепи на рибосоме.
94. Митоз – важнейшее жизненное свойство. Объясните, каким образом оно проявляется на клеточном уровне.Митоз – основной способ деления клетки, в результате которого из одной материнской клетки образуется 2 идентичные дочерние клетки.
95. Заполните таблицу.
biogdz.ru
Строение клеток водорослей и высших растений.
Ботаника - это наука о растениях.
Что такое ботаника.Ботаника—это наука о растениях и растительном покрове. Слово «ботаника» происходит от греческого «ботанэ», что значит трава, растение. Ученые- ботаники выясняют, какие особенности строения имеют разные растения, как происходят их питание, рост, размножение, развитие и расселение, какие условия им необходимы. Изучая остатки давно вымерших растений, ученые стараются восстановить историю развития растительного мира на Земле с тех давних времен, когда жизнь на ней только появилась. И конечно, очень важно знать и подробно изучать те свойства растений, которые полезны человеку или, наоборот, вредны ему.
Современная Ботаника - многоотраслевая наука, подразделяющаяся на частные дисциплины (отделы):Систематика, которая классифицирует растения на основе общности строения и происхождения (задача создать систему в растительном мире): а) Флористика - часть систематики, которая изучает флору - список видов какой-то территории (ед. флоры является вид). Со времен Линнея (шведский ученный) растения имеют ФИО и пишутся на мертвом латинском языке: Ф. - семейство, И.,О. -род, вид.б) Ботаническая география - изучает дикие, спонтанные виды и занимается распространением их по шару.
Морфология-наука о внешнем строении органов растений и их видоизменениях (т.е. методы сравнения и описания, из потребностей человека). Делится на: а) Микроскопическая морфология. Сюда относится анатомия - изучает строение тканей и органов растений, эмбриология и гистология. б) Макроскопическая (органография). Основоположник морфологии считается И.Ф. Гете о метаморфозе растений.
Фитоценология - изучает растительность, т.е. исследует растительный покров Земли, его видовой состав, структуру, динамику связей со средой, закономерности распределения и развития растительных сообществ. (Растительность - это группа видов сложившихся в процессе эволюции на какой-то территории и составляющий определенный ландшафт).
Изучение функций растений: Физиология-наука о процессах, протекающих в растении: закономерностях роста, развития и жизненных отправлений в зависимости от внешних условий; Биохимия - изучает процессы химические, происходящие в растительном организме.
Важнейшие задачи современной Ботаники изучение строения растений в единстве с условиями их жизни, изучения их последовательности для создания новых сортов, повышение их урожайности, устойчивости к заболеваниям, полеганием и т.п. Многие растения способны использовать такие сложные органические вещества, как алкалоиды, гликозиды, эфирные масла, витамины из которых готовят лекарственные препараты. Действие их на организм человека различно: одни успокаивают нервную систему, другие способствуют лучшему пищеварению, третьи снижают кровяное давление. Ответственная роль человека в сохранении зеленого покрова Земли в создании сортов культурных растений -источника пищевых продуктов и лекарственных веществ, широко используемых в медицине и ветеринарии.
Клетка, ее строение. Прокариоты и эукариоты. Строение клеток водорослей и высших растений.
Клетка и ее строение.
Рассмотрев препарат под микроскопом, можно увидеть, что клетка имеет оболочку, цитоплазму, в которой расположены органоиды (ядро с ядрышком) и вакуоли с клеточным соком.
Оболочка придает форму клетке и защищает от внешних воздействий. Цитоплазма — это живое бесцветное вязкое вещество, в котором расположены все органоиды клетки, важнейшим из которых является ядро.
Ядро имеет сложный состав и строение. Без ядра клетка не может расти, делиться и через некоторое время погибает. Цитоплазма и ядро — важнейшие части клетки. В цитоплазме расположены пластиды — зернистые образования различной формы.
У цветковых растений пластиды могут быть зеленой окраски (хлоропласты), желтой, оранжевой, красной (хромопласты) и бесцветные (лейкопласты). От пластид зависит окраска органов растения. В клетках, особенно в старых, расположены полости с клеточным соком, которые называются вакуолями. В клеточном соке вакуолей содержатся сахар, соли, красящие вещества, растворенные в воде.
Между оболочками клеток находится межклеточное вещество, соединяющее клетки. Если межклеточное вещество разрушается, то клетки разъединяются. По форме растительные клетки бывают самыми разнообразными. но имеют общее строение. Каждая живая клетка дышит, питается, растет и размножается. Вещества, необходимые для питания и дыхания клетки, поступают в нее из других клеток и из межклетников, а все растение получает их из воздуха и почвы. Растение увеличивается в размерах в результате роста и деления клеток.
Делению клетки предшествует деление ее ядра. Перед делением клетки ядро увеличивается и в нем становятся хорошо заметны хромосомы — тельца обычно цилиндрической формы, которые передают наследственные признаки от клетки к клетке.
Новые клетки образуются обычно двумя способами: делением и слиянием. Две дочерние клетки, образующиеся после деления материнской, наследуют ее признаки за счет равномерного распределения хромосом (от греч. «хрома» — краска и «сома» — тело). По количеству хромосом в ядре клетки бывают гаплоидными (от греч. «гаплос» — единичный) — с одинарным набором хромосом, и диплоидными (от греч. «диплос» — двойной) с двойным набором хромосом. Гаплоидные клетки обозначаются латинской буквой «n», а диплоидные — «2n».
Клетки, образовавшиеся в результате деления, растут, достигают размера материнской клетки и опять делятся, обеспечивая рост и развитие организмов.
Образование одной клетки в результате слияния двух происходит во время полового процесса. Сливающиеся клетки называют половыми, или гаметами. Их слияние обеспечивает размножение организмов.
В многоклеточных организмах группы клеток, сходные по своему строению и выполняющие одинаковую функцию, называют тканью. В растительном организме различают несколько видов тканей.
Прокариоты и эукариоты.
Все организмы, имеющие клеточное строение, делятся на две группы: предъядерные (прокариоты) и ядерные (эукариоты).
Клетки прокариот, к которым относятся бактерии, в отличие от эукариот, имеют относительно простое строение. В прокариотической клетке нет организованного ядра, в ней содержится только одна хромосома, которая не отделена от остальной части клетки мембраной, а лежит непосредственно в цитоплазме. Однако в ней также записана вся наследственная информация бактериальной клетки.
Цитоплазма прокариот по сравнению с цитоплазмой эука-риотических клеток значительно беднее по составу структур. Там находятся многочисленные более мелкие, чем в клетках эукариот, рибосомы. Функциональную роль митохондрий и хло-ропластов в клетках прокариот выполняют специальные, довольно просто организованные мембранные складки.
Клетки прокариот, так же как и эукариотические клетки, покрыты плазматической мембраной, поверх которой располагается клеточная оболочка или слизистая капсула. Несмотря на относительную простоту, прокариоты являются типичными независимыми клетками.
Для растительной клетки характерно наличие различных пластид, крупной центральной вакуоли, которая иногда отодвигает ядро к периферии, а также расположенной снаружи плазматической мембраны клеточной стенки, состоящей из целлюлозы. В клетках высших растений в клеточном центре отсутствует центриоль, встречающаяся только у водорослей. Резервным питательным углеводом в клетках растений является крахмал.
В клетках представителей царства грибов клеточная стенка обычно состоит из хитина - вещества, из которого построен наружный скелет членистоногих животных. Имеется центральная вакуоль, отсутствуют пластиды. Только у некоторых грибов в клеточном центре встречается центриоль. Запасным углеводом в клетках грибов является гликоген.
В клетках животных отсутствует плотная клеточная стенка, нет пластид. Нет в животной клетке и центральной вакуоли. Центриоль характерна для клеточного центра животных клеток. Резервным углеводом в клетках животных также является гликоген.
Строение клеток водорослей и высших растений.
Клетка - это простейшая и обязательная единица живого, это его элемент, основа строения, развития и всей жизнедеятельности организма.
При знакомстве с водорослями бросается в глаза чрезвычайное разнообразие как форм, так и размеров их клеток. Наибольшая пестрота картин обнаруживается у свободноживущих одноклеточных водорослей.
У водорослей, в отличие от высших растений, встречаются клетки, содержимое которых окружено лишь тонкой мембраной. Такие клетки обычно называют голыми. Они не способны сохранять свою форму и постоянно находятся в амёбоидном состоянии. Подобного рода клетки встречаются как среди одноклеточных, так и многоклеточных водорослей, чаще всего на стадии гамет и зооспор.
Клетки некоторых водорослей (эвгленовых, жёлто - зелёных) помимо плазмалеммы, окружены кожистым, эластичным слоем. Этот слой получил название пелликулы, или перипласта. Он состоит из фибриллярного вещества и имеет сложную, многослойную организацию. Клетки с такой пелликулой обычно очень изменчивы по форме. Только толстая, похожая на панцирь пелликула может прочно её зафиксировать. На поверхности пелликулы иногда возникают складки, выросты в виде зубцов или утолщения, называемые чешуйками. Эти структуры в различных сочетаниях образуют самые причудливые узоры, придавая организму неповторимый облик. Но главная их функция - повышение прочности клеточного покрова.
Последующим развитием растительной клетки следует признать появление на её поверхности покрова в виде оболочки - сначала пектиновой, а затем и целлюлозной. Преимущество этого образования состоит в том, что оно удачно сочетает в себе защитную и опорную функции с возможностью ростовых процессов и проницаемостью.
Оболочки многих водорослей снабжаются разного рода выростами в виде щетинок, шипиков и чешуек. Их роль для клетки неоднозначна: в одних случаях они выполняют защитную функцию, а в других обеспечивают оптимальные условия жизни.
В любой клетке различают два тесно связанных друг с другом компонента: ядро и цитоплазму, причём от степени их развития зависит уровень организации клетки в целом. Водоросли - единственная группа растений, где представлены все известные в настоящее время типы клеточной организации: прокариотическая - у сине - зелёных водорослей, мезакариотическая - у панцирных жгутиковых, эукариотическая - у водорослей остальных отделов. У прокариот отсутствует морфологически оформленное ядро, а его функции выполняет состоящий из микрофибрилл ДНК нуклеоид.
У большинства водорослей в клетке присутствует всего одно ядро, но известны случаи, когда их бывает два-три и больше. Клетки с несколькими десятками или сотнями ядер называют цепоидными. Примечательно, что эти водоросли возвращаются к одноядерному состоянию при образовании специализированных клеток бесполого и полового размножения.
В ядре у водорослей выявлены те же самые структуры, что и в ядре других эукариотов: оболочка, ядерный сок, ядрышко и включения хромотина.
Второй компонент клетки - цитоплазма - состоит из гомогеного основного вещества и погружённых в него телец различного размера и формы: митохондрий, диктиосом, эндоплазматической сети. Этот основной набор органелл присущ клеткам не только растений, но и животных.
В интенсивно растущих клетках, помимо перечисленных органелл, можно наблюдать хорошо развитую систему пузырьков, или вакуолей.
Также у водорослей имеются хлоропласты. Они могут быть чашевидными, лентовидными, спиралевидными, пластинчатыми, звездчатыми. Как правило, в подвижных клетках у зелёных водорослей присутствует всего один хлоропласт, у водорослей из других отделов их бывает два и больше, у молодых эвиленовых от 50 до 80, а в старых 200 - 300. Хлоропласты занимают в клетке либо центральное, либо постенное положение. В строении хлоропласта, помимо пластичных структур, выявлены более плотные зоны, представляющие собой скопление ДНК, многочисленных рассеяных мелких частиц - рибосом, глобул различного размера, формы и состава, которые образуются в ходе фотосинтеза.
Существуют подвижные и неподвижные клетки. Перемещение в жидкой среде осуществляется при участии особых структур, представляющих собой либо временные, либо постоянные выросты клетки.
В настоящее время не вызывает сомнения, что водоросли дали начало наземным растениям, проложив им дорогу на сушу. Этот акт подготавливался во время всего хода развития водорослей, в котором решающая роль, по-видимому, принадлежит клетке. Большое разнообразие строения, состава и свойств отдельных клеточных компонентов свидетельствует о том, что здесь шел интенсивный формообразовательный процесс.
stydopedia.ru
