1. Перечислите царства живых организмов, клетки которых имеют ядро.
Ответ. Это царства грибов, растений, животных, то есть эукариоты.
2. Трудами каких учёных была создана клеточная теория?
Ответ. В 1838-1939гг. немецкие ученые ботаник Маттиас Шлейден и физиолог Теодор Шванн создали так называемую клеточную теорию.
Большинство клеток не видны невооруженным глазом. Однако с помощью микроскопов различных типов клетки растений можно легко просмотреть и изучить. В молодых частях растений и фруктов формы ячеек обычно округлые, в то время как в более старых секциях клетки имеют коробчатую коробку с 14 сторонами, так как они упаковываются вместе.
Растительная клетка ограничена клеточной стенкой, а живая часть клетки находится внутри стенок и делится на две части: ядро или центральный центр управления; и цитоплазму, жидкость, в которой обнаружены мембранные органеллы. Между первичными стенками клеток соседних растительных клеток находится пектическая средняя пластинка. Может существовать вторичная клеточная стенка, которая будет располагаться только внутри внутренней стены. Обе стены состоят в основном из целлюлозы, но вторичная клеточная стенка может содержать лигнин и другие вещества.
3. В чём основное отличие прокариотической клетки от эукариотической?
Ответ. Все живые организмы на земле состоят из клеток. Различают два вида клеток, в зависимости от их организации: эукариоты и прокариоты.
Эукариоты представляют собой надцарство живых организмов. В переводе с греческого языка «эукариот» обозначает «владеющий ядром» . Соответственно эти организмы в своем составе имеют ядро, в котором закодирована вся генетическая информация. К ним относятся грибы, растения и животные.
Внешняя граница протоплазмы представляет собой сэндвич-подобную гибкую плазматическую мембрану. Эта мембрана регулирует то, что входит и покидает растительную клетку. Органные клетки растений включают: эндоплазматический ретикулум, с прикрепленными и без рибосом; Тела Гольджи, митохондрии и пластиды. Пластиды - это хлоропласты, хромопласты или лейкопласты - в зависимости от цвета и аналогичной функции. Хлоропласты представляют особый интерес для тех, кто изучает растения. Очевидно, что растительная клетка содержит ядро, которое ограничено ядерной оболочкой с порами.
Прокариоты – это живые организмы, в клетках которых ядро отсутствует. Характерными представителями прокариот являются бактерии и цианобактерии.
Первыми приблизительно 3,5 миллиарда лет тому назад возникли прокариоты, которые через 2,4 миллиарда лет положили начало развитию эукариотических клеток.
Эукариоты и прокариоты сильно отличаются по размеру друг от друга. Так диаметр эукариотической клетки - 0,01-0,1 мм, а прокариотической – 0,0005-0,01 мм. Объем эукариота порядка 10000 раз больше, чем объем прокариота.
Поры в ядерной оболочке позволяют перемещать вещества в ядро и из него. Внутри ядра имеется ряд хромосом. Число присутствующих специфично для организма, и позже будет указано, как половые клетки содержат половину числа хромосом и восстанавливают число хромосом при оплодотворении. Все эти органеллы и ядро суспендированы в цитоплазме. Цитоплазма имеет движения, которые называются цитоплазматическим потоком или циклосом. Конкретную функцию других органелл, содержащихся в растительных клетках, можно пересмотреть ниже.
Сколько молекул ДНК образуют одну хромосому?
Клеточный цикл содержит процесс, в котором ячейки либо делятся, либо между отделами. Клетки, которые не активно делятся, как говорят, находятся в интерфазе, которая имеет три отдельных периода интенсивной активности, предшествующих делению ядра или митозу. Разделение остальной части клетки происходит как конечный результат митоза, и этот процесс происходит в областях активного клеточного деления, называемых меристемами. Меристемы будут рассмотрены в учебнике по растительной ткани.
Прокариоты имеют кольцевую ДНК, которая располагается в нуклеоиде. Эта клеточная область отделена от остальной цитоплазмы при помощи мембраны. ДНК никак не связана с РНК и белками, отсутствуют хромосомы. ДНК эукариотических клеток линейная, располагается в ядре, в котором имеются хромосомы.
Прокариоты размножаются в основном простым делением пополам, в то время как эукариоты делятся при помощи митоза, мейоза или сочетанием этих двух способов.
Митоз - это процесс внутри клеточного цикла, который делится на четыре фазы, которые мы подытожим здесь. Профаза - хромосомы и их обычная двухцепочечная природа становится очевидной, ядерная оболочка ломается. Разработан шпиндель, состоящий из волокон веретена, и некоторые прикрепляются к хромосомам в их центромере. Анафаза - сестринские хроматиды каждой хромосомы, которые теперь называются дочерними хромосомами, разделяются по длине, и каждая группа дочерних хромосом мигрирует на противоположные концы клетки. Телофаза - группы дочерних хромосом сгруппированы в развивающуюся ядерную оболочку, которая делает их отдельными ядрами. Между двумя наборами дочерних хромосом образуется стенка, создающая две дочерние клетки. Метафаза - хромосомы выравниваются на экваторе клетки. . В растениях, когда клеточная стенка развивается, капли или пузырьки пектина сливаются, образуя клеточную пластинку, которая в конечном итоге станет средней пластинкой новой клеточной стенки.
У эукариотических клеток имеются органеллы, характеризующиеся наличием собственного генетического аппарата: митохондрии и пластиды. Они окружены мембраной и имеют способность к размножению посредством деления.
В прокариотических клетках также встречаются органеллы, но в меньшем количестве и не ограниченные мембраной.
Растительные клетки по сравнению с клетками животных
Клетки животных не имеют клеточной стенки. Вместо клеточной стенки плазматическая мембрана является внешней границей клеток животных. Поэтому ткани животных требуют либо внешней, либо внутренней поддержки от какого-то скелета. Рамки жестких целлюлозных фибрилл утолщают и укрепляют клеточные стенки высших растений. Во время телофазы митоза образуется клеточная пластинка, когда растительная клетка начинает свое разделение. В клетках животных клеточные клещи в центре образуют две клетки; никакая клеточная пластина не установлена.
Эукариоты, в отличие от прокариот, имеют способность к перевариванию твердых частиц, заключая их в мембранный пузырек. Существует мнение, что эта особенность возникла в ответ на необходимость полноценно обеспечить питанием клетку во много раз большую прокариотической. Следствием наличия у эукариот фагоцитоза стало появление первых хищников.
Центриоли обычно не встречаются в более высоких клетках растений, в то время как их обнаруживают в клетках животных. В клетках животных нет пластид, которые встречаются в растительных клетках. Оба типа клеток имеют вакуоли, однако в клетках животных клетки вакуоли очень малы или отсутствуют, тогда как в растительных клетках вакуоли обычно довольно велики. Некоторые клетки содержат несколько ядер, таких как скелетные мышцы, в то время как некоторые из них не имеют таких, как эритроциты. В частности, он несет ответственность за хранение и передачу генетической информации. Ядерная оболочка состоит из двух мембран, соединенных через равные промежутки времени с образованием круговых отверстий, называемых ядерными порами. Процесс отбора контролируется зависящим от энергии процессом, который изменяет диаметр пор в ответ на сигналы. Внутри ядра находится нитевидная область, называемая ядрышком. Ядро не связано с мембраной, а скорее представляет собой область. Рибосомы - это места, где молекулы белка синтезируются из аминокислот. Некоторые рибосомы встречаются с гранулированным эндоплазматическим ретикулумом, а другие свободны в цитоплазме. Белки, синтезированные на рибосомах, связанных с гранулярным эндоплазматическим ретикулумом, переносятся из просвета в аппарат гольджи для секреции вне клетки или распределения к другим органеллам. Белки, которые синтезируются из свободных рибосом, высвобождаются в цитозоль. Эндоплазматический ретикулум представляет собой совокупность мембран, охватывающих особое непрерывное пространство. Как упоминалось ранее, гранулярный эндоплазматический ретикулум связан с рибосомами. Везикулы затем доставляются в другие клеточные органеллы и плазматическую мембрану. Аппарат обычно расположен вблизи ядра. Эндосомы представляют собой мембранно-связанные трубчатые и везикулярные структуры, расположенные между плазматической мембраной и аппаратом гольджи. Они служат для сортировки и направления везикулярного движения путем скрещивания везикул или слияния с ними. Митохондрии являются одними из наиболее важных структур в клетке. Каждая митохондрия окружена двумя мембранами. Наружная мембрана гладкая, а внутренняя - в структуры канальцев, называемые кристами. Клетки с большей активностью имеют больше митохондрий, тогда как те, которые менее активны, имеют меньшую потребность в энергии, продуцирующей митохондрии. Лизосомы связаны одной мембраной и содержат сильнокислотную жидкость. Жидкость действует как переваривающие ферменты для разрушения бактерий и клеточного мусора. Они играют важную роль в клетках иммунной системы. Пероксисомы также связаны одной мембраной. Они потребляют кислород и работают над реакциями, которые удаляют водород из различных молекул в виде перекиси водорода. Они важны для поддержания химических балансов внутри клетки. Цитоскелет представляет собой нитевидную сеть белков, которые связаны с процессами, которые поддерживают и изменяют форму клеток и производят движения клеток в клетках животных и бактерий. В растениях он отвечает за сохранение структур внутри клетки растения, а не за движение целых клеток. Цитоскелет также формирует следы, по которым движутся клеточные органеллы, стимулируемые сократительными белками, прикрепленными к их различным поверхностям. Как небольшая инфраструктура шоссе внутри ячейки. Цитоскелет образуют три типа нитей. Микрофиламенты являются самыми тонкими и наиболее распространенными белками цитоскелета. Они состоят из актина, сократительного белка и могут быть собраны и разобраны быстро в соответствии с потребностями структуры клеток или органелл. Промежуточные нити немного больше по диаметру и наиболее широко встречаются в областях клеток, которые подвергаются стрессу. Как только эти волокна собраны, они не способны к быстрой разборке. Микротрубочки представляют собой полые трубки, состоящие из белка, называемого тубулином. Они являются самыми толстыми и самыми жесткими из нитей. Микротрубочки присутствуют в аксонах и длинных дендритных проекциях нервных клеток. Они могут быстро собираться и разбираться в соответствии с потребностями. Микротрубочки структурированы вокруг клеточной области, называемой центросомой, которая окружает два центриола, состоящих из 9 наборов расплавленных микротрубочек. Они важны при делении клеток, когда центросома генерирует микротулубные шпиндельные волокна, необходимые для разделения хромосом.
- Ядро находится в центре большинства клеток.
- Ядро - самая большая мембранная органелла.
- Ядро окружено избирательной ядерной оболочкой.
Жгутики эукариот имеют достаточно сложное строение. Они представляют собой тонкие клеточные выросты, окруженные тремя слоями мембраны, содержащие 9 пар микротрубочек по периферии и две в центре. Имеют толщину до 0,1 миллиметра и способны изгибаться по всей длине. Кроме жгутиков, для эукариот характерно наличие ресничек. Они по своей структуре идентичны жгутикам, отличаясь только размером. Длина ресничек не более 0,01 миллиметра.
Он или она рассказывает рабочим, сколько из каждого продукта нужно делать, и даже нанимает и увольняет сотрудников. Подобный процесс происходит внутри клеток, когда мы рассматриваем их под микроскопом. Клетки животных, растительные клетки и грибы имеют ядро. Однако бактерий и вирусов нет. У их боссов просто есть стол на заводе, а не офис.
В этом уроке мы будем смотреть конкретно на клетки животных. Клетки животных являются эукариотическими, то есть имеют ядро. Они не имеют клеточной стенки и являются частью более крупных многоклеточных организмов, таких как люди. Чтобы понять, что делает ядро в клетке, давайте сначала рассмотрим его структуру.
Некоторые прокариоты также имеют жгутики, однако, очень тонкие, около 20 нанометров в диаметре. Они представляют собой пассивно вращающиеся полые белковые нити.
4. У всех ли эукариотических клеток есть ядро?
Ответ. У эукариотических организмов во всех клетках есть ядро, за исключением зрелых эритроцитов млекопитающих и клеток ситовидных трубок растений.
Ядро имеет внешний барьер, называемый ядерной оболочкой или ядерной оболочкой, окружающей ее. Подобно конверту, окружающему письмо, ядерный конверт содержит всю важную информацию в ядре. Нуклеоплазма представляет собой густой гель, который заполняет внутреннюю часть ядра. Внутри нуклеоплазмы расположены крупные структуры, называемые ядрышками. Нуклеолы похожи на крошечные фабрики, которые делают важные части клетки, называемые рибосомами. Мы рассмотрим этот процесс позже.
Поскольку ядро создает вещи, ядро должно отправлять материалы и продукты. Двери ядра называются ядерными порами. Ядерные поры служат в качестве шлюзов, выборочно разрешая вещи в ядре и из него. Поскольку в ядре содержится так много важных вещей, вещества в клетке должны обладать специальными метками, чтобы они могли войти в ядро. Подумайте об этих специальных тегах в качестве ключевых карт, необходимых для входа в очень важное здание. Теперь, когда мы знаем, как выглядит ядро, давайте посмотрим, что он делает для ячейки.
5. Каково строение клеточной мембраны?
Ответ. Клеточная мембрана представляет собой оболочку, отделяющую содержимое клетки от внешней среды или соседних клеток. Основу клеточной мембраны составляет двойной слой липидов, в который погружены белковые молекулы, некоторые из них выполняют функцию рецепторов. Снаружи мембрана покрыта слоем гликопротеинов – гликокаликсом.
Вопросы после §14
1. Какое строение имеет мембрана клетки? Какие функции она выполняет?
Ответ. Каждая клетка покрыта плазматической (цитоплазматической) мембраной, имеющей толщину 8–12 нм. Эта мембрана построена из двух слоёв липидов (билипидный слой, или бислой). Каждая молекула липида образована гидрофильной головкой и гидрофобным хвостом. В биологических мембранах молекулы липидов располагаются головками наружу, а хвостами внутрь (друг к другу). Двойной слой липидов обеспечивает барьерную функцию мембраны, не давая содержимому клетки растекаться и препятствуя проникновению в клетку опасных для неё веществ. В билипидный слой мембраны погружены многочисленные молекулы белков. Одни из них находятся на внешней стороне мембраны, другие – на внутренней, а третьи пронизывают всю мембрану насквозь. Мембранные белки выполняют целый ряд важнейших функций. Некоторые белки являются рецепторами, с помощью которых клетка воспринимает различные воздействия на свою поверхность. Другие белки образуют каналы, по которым осуществляется транспорт различных ионов в клетку и из неё. Третьи белки являются ферментами, обеспечивающими процессы жизнедеятельности в клетке. Как вы уже знаете, пищевые частицы не могут пройти через мембрану; они проникают в клетку путём фагоцитоза или пиноцитоза. Общее название фаго– и пиноцитоза – эндоцитоз. Существует и обратный эндоцитозу процесс – экзоцитоз, когда вещества, синтезированные в клетке (например, гормоны), упаковываются в мембранные пузырьки, которые подходят к клеточной мембране, встраиваются в неё, и содержимое пузырька выбрасывается из клетки. Таким же образом клетка может избавляться и от ненужных ей продуктов обмена.
2. Каково строение ядерной оболочки?
Ответ. Ядро отделено от цитоплазмы оболочкой, состоящей из двух мембран. Внутренняя мембрана – гладкая, а наружная переходит в каналы эндоплазматической сети (ЭПС). Общая толщина двумембранной ядерной оболочки составляет 30 нм. В ней имеется множество пор, по которым из ядра в цитоплазму выходят молекулы иРНК и тРНК, а в ядро из цитоплазмы проникают ферменты, молекулы АТФ, неорганических ионов и т. д.
3. Какова функция ядра в клетке?
Ответ. В ядре содержится вся информация о процессах жизнедеятельности, росте и развитии клетки. Эта информация хранится в ядре в виде молекул ДНК, входящих в состав хромосом. Поэтому ядро координирует и регулирует синтез белка, а следовательно, все процессы обмена веществ и энергии, протекающие в клетке.
Роль ядра в клетке можно продемонстрировать в следующем опыте. Клетку амёбы разделяют на две части, в одной из которых содержится ядро, а другая, естественно, оказывается без ядра. Первая часть быстро оправляется от травмы, питается, растёт, начинает делиться. Вторая же часть существует несколько дней, а затем погибает. Но если в неё ввести ядро от другой амебы, то она быстро восстанавливается в нормальный организм, который способен выполнять все жизненные функции амебы
4. Что представляет собой хроматин?
Ответ. Хроматин – это ДНК, связанная с белками. Перед делением клетки ДНК плотно скручивается, образуя хромосомы, а ядерные белки – гистоны – необходимы для правильной укладки ДНК, в результате которой объём, занимаемый ДНК, во много раз уменьшается. В растянутом виде длина хромосомы человека может достигать 5 см.
5. Сколько молекул ДНК образуют одну хромосому?
Ответ. Количество молекул ДНК в хромосоме зависит от стадии клеточного цикла.
До репликации ДНК в хромосоме одна хроматида (т. е. одна молекула ДНК) и набор хромосом описывается формулой 2n2c (т. е. сколько хромосом - 2n, столько и хроматид - 2c).
В период интерфазы происходит репликация ДНК (удвоение хроматид) , и к концу интерфазы хромосомы становятся двухроматидными и набор хромосом описывается формулой 2n4c (т. е. хромосом - 2n, а хроматид в 2 раза больше - 4c). Двухроматидные хромосомы содержат 2 молекулы ДНК.
В профазе и метафазе митоза хромосомы двухроматидные и набор хромосом описывается формулой 2n4c.
В анафазе хроматиды расходятся к полюсам и у каждого полюса образуется диплоидный набор однохроматидных хромосом 2n2c (у одного полюса) и 2n2c (у другого полюса) .
В телофазе вокруг хромосом формируется ядерная оболочка, в клетке 2 ядра, каждое из которых содержит диплоидный набор однохроматидных хромосом 2n2c (в одном ядре) и 2n2c (в другом ядре) .
6. Какую функцию выполняют ядрышки?
Ответ. Ядрышки - участки ДНК, которые отвечают за синтез молекул РНК и белков, использующихся клеткой для построения рибосом
7. Какие клетки имеют не одно ядро, а несколько ядер?
Ответ. Многоядерные клетки: клетки скелетных мышц, волокна поперечно-полосатой мускулатуры, до 20% клеток печени человека, мыши, крапива двудомная, виноградная улитка, гриб-трутовик, клоп ягодный, кишечная палочка, инфузория туфелька.
8. Какие клетки не имеют ядер?
Ответ. Не имеют ядра клетки прокариотов. У эукариотов практически все клетки имеют ядра. Единственное исключение составляют эритроциты и тромбоциты млекопитающих.
). Некоторые клетки в зрелом состоянии не имеют ядра (например, эритроциты млекопитающих и клетки ситовидных трубок у цветковых растений).
Форма и размеры ядра клетки очень изменчивы и зависят от вида организма, а также от типа, возраста и функционального состояния клетки. Ядро может быть шаровидным (5-20 мкм в диаметре), линзовидным, веретеновидным и даже многолопастным (в клетках паутинных желез некоторых насекомых и пауков).
Общий план строения ядра одинаков у всех клеток эукариот (рис . 1.16). Клеточное ядро состоит из ядерной оболочки, ядерного матрикса (нуклеоплазмы), хроматина и ядрышка (одного или нескольких).
Рис. 1.16 . Схема строения ядра: 1 - ядрышко; 2 - хроматин ; 3 - внутренняя ядерная мембрана ; 4 - внешняя ядерная мембрана; 5 - поры в ядерной оболочке; 6 -рибосомы ; 7-шероховатый эндоплаз-матический ретикулум.
Хроматин на окрашенных препаратах клетки представляет собой сеть тонких тяжей (фибрилл), мелких гранул или глыбок. Основу хроматина составляют нуклеопротеины - длинные нитевидные молекулы ДНК (около 40%), соединенные со специфическими белками - гистонами (40%). В состав хроматина входят также РНК, кислые белки, липиды и минеральные вещества (ионы Са 2- и Mg 2+), а также фермент ДНК-пол и мераза, необходимый для репликации ДНК . В процессе деления ядра нуклеопротеины спирализуются, укорачиваются, в результате уплотняются и формируются в компактные палочковидные хромосомы , которые становятся заметны при наблюдении в световой микроскоп.
Число хромосом в зрелых половых клетках называют гаплоидным набором и обозначают буквой л. Соматические клетки содержат двойное число хромосом (диплоидный набор), обозначаемое как 2я. Клетки, имеющие более двух наборов хромосом, являются полиплоидными (4n, 8n и т. д.). Парные хромосомы, т. е. одинаковые по форме, структуре и размерам, но имеющие разное происхождение (одна материнская, другая отцовская), называются гомологичными.
Количество хромосом в кариотипе не связано с уровнем организации живых организмов; примитивные формы Moгут иметь большее число хромосом, чем высокоорганизованные, и наоборот. Например, клетки радиолярий (морских простейших) содержат 1 000-1 600 хромосом, а клетки шимпанзе - всего 48. Однако следует помнить, что все организмы одного вида имеют одинаковое количество хромосом, т. е. для них характерна видовая специфичность кариотипа. В клетках человека диплоидный набор составляет 46 хромосом, клетках пшеницы мягкой - 42, картофеля - 18, мухи домашней - 12, плодовой мушки дрозофилы - 8. Правда, клетки разных тканей даже одного организма в зависимости от выполняемой функции могут иногда содержать разное число хромосом. Так, в клетках печени животных бывает разное число наборов хромосом (4л, 8ч). По этой причине понятия мкариотип» и «хромосомный набор» не совсем идентичны.
Некоторые хромосомы имеют вторичную перетяжку, не связанную с прикреплением нитей веретена. Этот участок хромосомы контролирует синтез ядрышка (ядрышковый организатор).
Ядрышки - это округлые, сильно уплотненные, не ограниченные мембраной участки клеточного ядра диаметром 1-2 мкм и более. Форма, размеры и количество ядрышек зависят от функционального состояния ядра: чем крупнее ядрышко, тем выше его активность.
В состав ядрышек входит около 80% белка, 10-15% РНК, 2- 12% ДНК. Во время деления ядра ядрышки разрушаются. В конце деления клетки ядрышки вновь формируются вокруг определенных участков хромосом, называемых ядрышковьши организаторами. В ядрышковых организаторах локализованы гены рибо-сомной РНК. Здесь происходит синтез рибосомных РНК, объединение их с белками, что ведет к образованию субъединиц рибосом. Последние через поры в ядерной оболочке переходят в цитоплазму . Таким образом, ядрышко представляет собой место синтеза рРНК и самосборки рибосом.
Функции ядра следующие:
- Хранение и передача наследственной информации в виде неизменной структуры ДНК.
- Управление процессами жизнедеятельности клетки посредством образования аппарата белкового синтеза (синтез на молекулах ДНК разных типов РНК, образование субъединиц рибосом).
Источник : Н.А. Лемеза Л.В.Камлюк Н.Д. Лисов "Пособие по биологии для поступающих в ВУЗы"