Клетка егэ биология: Задания по клетке ЕГЭ биология 2021 практика 📝.

Содержание

Конспекты по биологии

Материалы для подготовки к ЕГЭ по биологии в максимально краткой, доступной и наглядной форме с привлечением методик мнемотехники для быстрого и качественного запоминания.

Раздел 1. Биология — наука о жизни

1.1. Биология как наука. Роль биологии

1.2. Признаки и свойства живого

1.3. Основные уровни организации живой природы


Раздел 2. Клетка как биологическая система

2.1. Клеточная теория. Развитие знаний о клетке

2.2. Клетка — единица строения, жизнедеятельности, роста и развития организмов. Сравнительная характеристика клеток растений, животных, бактерий, грибов

2.3. Химическая организация клетки

2.3.1. Неорганические вещества клетки

2.3.2. Органические вещества клетки: углеводы, липиды

2.3.3. Органические вещества клетки: белки

2.3.4. Органические вещества клетки: нуклеиновые кислоты

2.4. Строение про— и эукариотической клеток

2.5. Метаболизм

2.5.1. Энергетический и пластический обмен

2. 5.2. Диссимиляция

2.5.3. Фотосинтез и хемосинтез

2.6. Биосинтез белка и нуклеиновых кислот. Гены, генетический код

2.7. Клетка — генетическая единица живого. Хромосомы. Жизненный цикл клетки. Митоз. Мейоз.


Раздел 3. Организм как биологическая система

3.1. Разнообразие организмов. Вирусы — неклеточные формы.

3.2. Воспроизведение организмов

3.3. Онтогенез

3.4. Генетика. Основные генетические понятия

3.5. Закономерности наследственности

3.6. Изменчивость признаков у организмов

3.7. Вредное влияние мутагенов на генетический аппарат клетки. Наследствениые болезни человека

3.8. Селекция. Значение генетики для селекции.

3.8.1. Генетика и селекция

3.8.2. Методы работы И.В. Мичурина

3.8.3. Центры происхождения культурных растений

3.9. Биотехнология, клеточная и генная инженерия, клонирование


Раздел 4. Многообразие организмов, их строение и жизнедеятельность

4.1. Систематика. Основные систематические (таксономические) категории

4.2. Царство Бактерии.

4.3. Царство Грибы. Лишайники

4.4. Царство Растения.

4.4.1. Общая характеристика царства Растения

4.4.2. Ткани высших растений

4.4.3. Корень

4.4.4. Побег

4.4.5. Цветок и его функции. Соцветия

4.5. Многообразие растений.

4.5.1. Жизненные циклы отделов растений

4.5.2. Однодольные и двудольные растения

4.5.3. Космическая роль растений

4.6. Царство Животные

4.6.1. Общая характеристика царства Животные

4.6.2. Одноклеточные или Простейшие

4.6.3. Тип Кишечнополостные

4.6.4. Тип плоские черви

4.6.5. Тип Первичнополостные или Круглые черви

4.6.6. Тип Кольчатые черви стр.1-5 стр. 6-11

4.6.7. Тип Моллюски

4.6.8. Тип Членистоногие стр.1-10 стр.11-25 стр. 26-35

4.7. Хордовые животные

4.7.1. Общая характеристика типа Хордовых

4.7.2. Надкласс Рыбы

4.7.3. Класс Земноводные

4.7.4. Класс Пресмыкающиеся

4.7.5. Класс Птицы

4.7.6.Класс Млекопитающие


Раздел 5. Человек и его здоровье

5.1. Ткани. Строение и жизнедеятельность органов и систем органов: пищеварения, дыхания, кровообращения, лимфатической системы стр.

5.1.1. Анатомия и физиология человека. Ткани стр.1-7 стр.8-20

5.1.2. Строение и функции пищеварительной системы

5.1.3. Строение и функции дыхательной системы

5.1.4. Строение и функции выделительной системы

5.2. Строение и жизнедеятельность органов и систем органов: опорно-двигательной, покровной, кровообращения, лимфообращения. Размножение и развитие человека

5.2.1. Строение и функции опорно-двигательной системы

5.2.2. Кожа, ее строение и функции

5.2.3. Строение и функции системы органов кровообращения и лимфообращения

5.2.4. Размножение и развитие организма человека

5.3. Внутренняя среда организма человека. Иммунитет. Обмен веществ и превращение энергии в организме человека

5.3.1. Внутренняя среда организма. Состав и функции крови. Группы крови. Переливание крови. Иммунитет

5.3.2. Обмен веществ в организме человека

5.4. Нервная и эндокринная системы. Нейрогуморальная регуляция процессов жизнедеятельности организма как основа его целостности, связи со средой

5.4.1. Нервная система. Общий план строения. Функции

5.4.2. Строение и функции центральной нервной системы

5.4.3. Строение и функции вегетативной нервной системы

5.4.4. Эндокринная система. Нейрогуморальная регуляция процессов жизнедеятельности

5.5. Анализаторы. Органы чувств. Высшая нервная деятельность

5.5.1 Органы чувств (анализаторы). Строение и функции органов зрения и слуха

5.5.2. Высшая нервная деятельность

5.6. Личная и общественная гигиена, здоровый образ жизни. Приемы оказания первой помощи.


Раздел 6. Надорганизменные системы. Эволюция органического мира

6.1. Вид, его критерии и структура. Популяция — структурная единица вида и элементарная единица эволюции. Способы видообразования. Микроэволюция

6.2. Развитие эволюционных идей. Движущие силы, элементарные факторы эволюции. Синтетическая теория эволюции

6.2.1. Развитие эволюционных идей. Значение работ К. Линнея, учения Ж.-Б. Ламарка, эволюционной теории Ч. Дарвина. Взаимосвязь движущих сил эволюции. Элементарные факторы эволюции

6.2.2. Творческая роль естественного отбора. Синтетическая теория эволюции. Исследования С.С.Четверикова. Роль эволюционной теории в формировании современной естественнонаучной картины мира

6.3. Результаты эволюции. Доказательства эволюции живой природы.

6.4. Макроэволюция. Направления и пути эволюции. Биологический прогресс и регресс, ароморфоз, идиоадаптация, дегенерация. Причины биологического прогресса и регресса. Гипотезы возникновения жизни на Земле. Эволюция органического мира. Основные ароморфозы в эволюции растений и животных

6.5. Происхождение человека. Человек как вид, его место в системе органического мира. Гипотезы происхождения человека. Движущие силы и этапы эволюции человека. Человеческие расы, их генетическое родство. Биосоциальная природа человека


Раздел 7. Экосистемы и присущие им закономерности

7.1. Среды обитания организмов. Факторы среды. Законы оптимума и минимума. Биологические ритмы. Фотопериодизм

7.2. Экосистема, ее компоненты, структура. Цепи и сети питания, их звенья. Правило экологической пирамиды. Структура и динамика численности популяций

7.3. Разнообразие, саморазвитие, смена экосистем. Агроэкосистемы, основные отличия от природных экосистем

7.4. Круговорот веществ и превращения энергии в экосистемах. Биологическое разнообразие, саморегуляция и круговорот веществ — основа устойчивого развития экосистем

7.5—7.6. Биосфера — глобальная экосистема. Учение В.И. Вернадского

Задание №4 ЕГЭ по биологии 🐲 СПАДИЛО.РУ

Раздел в кодификаторе “Система и многообразие органического мира”.

Темы, приведенные в кодификаторе:

4.1 Многообразие организмов. Значение работ К. Линнея и Ж-Б. Ламарка. Основные систематические (таксономические) категории: вид, род, семейство, отряд (порядок), класс, тип (отдел), царство; их соподчиненность. Вирусы – неклеточные формы жизни. Меры профилактики распространения вирусных заболеваний.

4.2 Царство бактерий, строение, жизнедеятельность, размножение, роль в природе. Бактерии – возбудители заболеваний растений, животных, человека. Профилактика заболеваний, вызываемых бактериями.

4.3 Царство грибов, строение, жизнедеятельность, размножение. Использование грибов для получения продуктов питания и лекарств. Распознавание съедобных и ядовитых грибов. Лишайники, их разнообразие, особенности строения и жизнедеятельности. Роль в природе грибов и лишайников.

4.4 Царство растений. Строение (ткани, клетки, органы), жизнедеятельность и размножение растительного организма ( на примере покрытосеменных растений). Распознавание (на рисунках) органов растений.

4.5 Многообразие растений. Основные отделы растений. Классы покрытосеменных, роль растений в природе и жизни человека.

4.6 Царство животных. Одноклеточные и многоклеточные животные. Характеристика основных типов беспозвоночных, классов членистоногих. Особенности строения, жизнедеятельности, размножения, роль в природе и жизни человека.

4.7 Хордовые животные. Характеристика основных классов. Роль в природе и жизни человека. Распознавание (на рисунках) органов и систем органов у животных.

Разбор типовых заданий №4 ЕГЭ по биологии

Задание EB20671 Чем мейоз отличается от митоза?
  1. Образуются четыре гаплоидные клетки.
  2. Образуются две диплоидные клетки.
  3. Происходит конъюгация и кроссинговер хромосом.
  4. Происходит спирализация хромосом.
  5. Делению клеток предшествует одна интерфаза.
  6. Происходит два деления.

Следует понимать, что соматические клетки делятся путем митоза, а половые — мейоза. Опираясь на это, возможно, будет легче запомнить. После митоза получится 2 клетки, идентичные материнской, они будут диплоидны. После мейоза — 4 клетки с гаплоидным набором, отличающимся от материнской.

Для того, чтобы дочерние клетки не были идентичны материнской, должны произойти конъюгация, то есть сближение хромосом, и кроссинговер — обмен гомологичными участками. Такие процессы характерны только для мейоза.

Митоз происходит за одно деление, а мейоз — в два этапа.

Таким образом, ответом на вопрос являются варианты 1,3,6.

Ответ: 136

pазбирался: Ксения Алексеевна | обсудить разбор | оценить

Задание EB21551 Все перечисленные ниже признаки, кроме двух, используют для описания процессов происходящих в интерфазе. Определите два признака, «выпадающих» из общего списка, и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.
  1. репликация ДНК
  2. синтез АТФ
  3. формирование ядерной оболочки
  4. синтез всех видов РНК
  5. спирализация хромосом

Интерфаза — фаза подготовки к делению. В клетке накапливается энергия, удваивается ДНК.

Синтез и удвоение — то, что характеризует интерфазу. Значит, варианты 1,2,4 подходят под ее описание, а 3 и 5 являются лишними.

Ответ: 35

pазбирался: Ксения Алексеевна | обсудить разбор | оценить

Задание EB12532 Выберите структуры, характерные только для растительной клетки.
  1. митохондрии
  2. хлоропласты
  3. клеточная стенка
  4. рибосомы
  5. вакуоли с клеточным соком
  6. аппарат Гольджи

Однозначно — хлоропласты, необходимые для фотосинтеза.

Далее по списку клеточная стенка, которая так же характерна только для растений, состоит она из целлюлозы.

Митохондрии, аппарат Гольджи, рибосомы — органоиды, необходимые для жизнедеятельности и растительной, и животной клетки.

А вот большая вакуоль с клеточным соком, в котором растворены ферменты для внутриклеточного пищеварения, есть только у растений. У животных для пищеварения в клетках есть лизосомы.

Ответ: 235

pазбирался: Ксения Алексеевна | обсудить разбор | оценить

Задание EB21640 Все перечисленные ниже признаки, кроме двух, используются для описания изображённой на рисунке клетки. Определите два признака, «выпадающих» из общего списка, и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны
  1. наличие ядрышка с хроматином
  2. наличие целлюлозной клеточной оболочки
  3. наличие митохондрий
  4. прокариотическая клетка
  5. способность к фагоцитозу

Чаще всего в заданиях с изображениями встречаются растительная или животная клетка, а не ,к примеру, клетка гриба или бактерии, что вполне возможно тоже.

Первое, на что следует обратить внимание — наличие крупной центральной вакуоли — ее нет. Целлюлозной оболочки тоже. Перед нами животная клетка. Значит, второй вариант нам подходит, он характерен для растительной клетки. Животная клетка — эукариот, то есть имеет четко оформленное ядро, значит, 4 вариант — лишний.

Ответ: 24

pазбирался: Ксения Алексеевна | обсудить разбор | оценить

Задание EB19355 Выберите ор­га­но­и­ды клет­ки и их структуры, участ­ву­ю­щие в про­цес­се фотосинтеза.
  1. лизосомы
  2. хлоропласты
  3. тилакоиды
  4. граны
  5. вакуоли
  6. рибосомы

Для ответа на вопрос необходимо ознакомиться со строением митохондрий и хлоропластов:

Строение митохондрии

 

Строение хлоропласта

Нам сразу подходит вариант 2) хлоропласты. Тилакоиды входят в состав хлоропластов, а граны — митохондрий.

Ответ: 234

pазбирался: Ксения Алексеевна | обсудить разбор | оценить

Задание EB22097 Все при­ведённые ниже процессы, кроме двух, можно отнести к матричным реакциям в клетке. Определите два процесса, «вы­па­да­ю­щих» из об­ще­го спис­ка, и за­пи­ши­те в ответ цифры, под ко­то­ры­ми они ука­за­ны.
  1. синтез РНК
  2. биосинтез белка
  3. хемосинтез
  4. фотолиз воды
  5. репликацию ДНК

Раз “матричные реакции», то они связаны с ДНК и РНК. Не стоит забывать, что они являются белками. К матричным реакциям, в таком случае, относятся: синтез РНК, репликация ДНК, биосинтез белка. Хемосинтез и фотолиз воды отношения к этому не имеют.

Ответ: 34

pазбирался: Ксения Алексеевна | обсудить разбор | оценить

Задание EB20163 Какие функции выполняют в клетке молекулы углеводов и липидов?
  1. информационную
  2. каталитическую
  3. строительную
  4. энергетическую
  5. запасающую
  6. двигательную

Пройдемся по всем функциям. Информационная — ДНК и РНК. Есть даже информационная РНК.

Каталитическая функция присуща белкам. Все ферменты — белки, но не все белки- ферменты.

Строительная- соответствует углеводам и липидам. Вспомните про билепидный слой мембраны.

Энергетическая — однозначно да. Углеводы и липиды — источник энергии.

Запасающая — близко к энергетической, снова да.

Двигательная — функция белков.

Ответ: 345

pазбирался: Ксения Алексеевна | обсудить разбор | оценить

Задание EB20644 Все при­ведённые ниже хи­ми­че­ские эле­мен­ты, кроме двух, яв­ля­ют­ся макроэлементами. Опре­де­ли­те два элемента, «вы­па­да­ю­щих» из об­ще­го спис­ка, и за­пи­ши­те в ответ цифры, под ко­то­ры­ми они ука­за­ны.
  1. цинк
  2. селен
  3. магний
  4. хлор
  5. фосфор

Макро- и микроэлементы нужно просто выучить.

Магний, фтор и фосфор относятся к макроэлементам.

Ответ: 12

pазбирался: Ксения Алексеевна | обсудить разбор | оценить

Задание EB0419t Все приведенные ниже признаки, кроме двух, используются для описания изображенного на рисунке органоида. Определите два признака, «выпадающих» из общего списка, и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.
  1. в этом органоиде проходит цикл Кальвина
  2. передается по материнской линии
  3. в этом органоиде проходит цикл Кребса
  4. внутренняя мембрана представлены гранами
  5. содержит кольцевую ДНК

На картинке изображена митохондрия.

Цикл Кальвина осуществляется в строме хлоропластов.

Внутренняя мембрана митохондрий представлена кристами. Граны у хлоропластов.

Ответ: 14

pазбирался: Ксения Алексеевна | обсудить разбор | оценить

Задание EB0420D Все перечисленные ниже признаки, кроме двух, можно использовать для описания световой фазы фотосинтеза. Определите два признака, «выпадающих» из общего списка, и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.
  1. выделяется энергия при разложении воды
  2. образуются молекулы АТФ
  3. формируется глюкоза
  4. выделяется кислород
  5. происходит в тилакоидах

Для подготовки по данной теме можно составить подобную таблицу:

Характеристика Световая фаза Темновая фаза
Место протекания реакций На мембранах тилакоидов В строме хлоропласта
Основные процессы Фотолиз воды, Восстановление НАДФ+ до НАДФ*Н2, Синтез АТФ Окисление НАДФ*Н2, Распад АТФ до АДФ и Ф, Фиксация СО2
Исходные вещества Н2О, АДФ, Ф, НАДФ+ АТФ, НАДФ*Н2, рибулёзофосфат
Образующиеся продукты Солнечная энергия аккумулируется и преобразовывается в энергию химических связей АТФ, НАДФ
*
Н2  
Углеводы (глюкоза)
Источник энергии Солнечная Энергия АТФ
Когда происходит Только на свету И на свету, и в темноте
Суммарное уравнение 2 Н2О → 4е + 4Н+ + О2 6 СО2 + 24 Н+ + АТФ → С6Н12О6 + 6 Н2О

Разложение воды – фотолиз воды, световая фаза, однако энергия в эту фазу не выделяется.

Образование АТФ — световая фаза.

Образование глюкозы – темновая фаза.

Выделяется кислород как побочный продукт – световая фаза.

Происходит в тилакоидах – световая фаза.

Ответ: 13

pазбирался: Ксения Алексеевна | обсудить разбор | оценить

Задание ЕВ0419D Все перечисленные ниже понятия, кроме двух, можно использовать для характеристики соматической клетки позвоночного животного. Определите два понятия, «выпадающих» из общего списка, и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.
  1. митоз
  2. гликоген
  3. гаплоидный набор
  4. половые хромосомы
  5. клеточная стенка

Соматические клетки позвоночных имеют диплоидный набор хромосом, поэтому вариант 3) выпадает.

Клетки животных не имеют клеточной стенки, только клеточную мембрану, поэтому вариант 5) тоже выпадает.

Ответ: 35

pазбирался: Ксения Алексеевна | обсудить разбор | оценить

Задание EB0418D Перечисленные ниже термины, кроме двух, используются для характеристики пластического обмена. Определите два термина, «выпадающих» из общего списка, и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны
  1. расщепление
  2. окисление
  3. репликация
  4. транскрипция
  5. хемосинтез

При пластическом обмене происходит синтез органических веществ.

Следовательно, расщепление – энергетический обмен. При окислении тоже происходит распад с выделением энергии, это энергетический обмен. Репликация и транскрипция являются этапами биосинтеза белка. Хемосинтез – разновидность пластического обмена.

Ответ: 12

pазбирался: Ксения Алексеевна | обсудить разбор | оценить

Задание EB0421 Все перечисленные ниже понятия, кроме двух, используют для описания транспортной функции плазматической мембраны. Определите два понятия, «выпадающих» из общего списка, и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны
  1. окисление
  2. диффузия
  3. пиноцитоз
  4. экзоцитоз
  5. гликолиз

Транспортная функция подразумевает под собой то, что через мембрану в клетку и из нее проходит некоторые вещества, молекулы, ионы.

  • Окисление не имеет ничего общего с транспортом, как и с мембраной клетки.
  • Диффузия – понятие, известное еще из курса физики. В ходе этого процесса молекулы одного вещества проникают между молекулами другого вещества. В клетке так же есть диффузия, когда вещество перемещается через мембрану клетки из области с меньшей концентрацией вещества в область с большей концентрацией. На этом основан осмос.
  • Пиноцитоз – захват капель жидкости клетками. Захват, как и при фагоцитозе, происходит благодаря впячиванию мембраны.
  • Экзоцитоз – процесс выведения веществ из клетки. Что-то, например, непереваренная частица заключается в специальный пузырек, который называется везикула. Везикулы перемещается в сторону клеточной мембраны. Далее пузырек сливается с мембраной, в его содержимое высвобождается наружу.
  • Гликолиз – процесс окисления глюкозы, который не относится к транспортной функции никак.
Ответ: 15

pазбирался: Ксения Алексеевна | обсудить разбор | оценить

Задание 7 ЕГЭ по биологии 2022: теория и практика

РНК (рибонуклеиновая кислота) – одна полинуклеотидная цепь нуклеотидов (может иметь прямые и спиральные участки, образовывать петли). Масса РНК в несколько сот раз меньше чем масса ДНК
РИБОнуклеотид:
1. Один из четырех типов азотистых оснований: аденин (А), гуанин (Г), цитозин (Ц) и урацил (У)
2. Пятиуглеродный моносахарид (углевод) — рибоза
3. Молекула фосфорной кислоты

Функции РНК:
1. РНК — хранитель генетической информации у ретровирусов, выполняют у них функцию хромосом
2. Информационная/матричная (и-РНК/м-РНК) – 5% от всех РНК клетки — «копирует» и переносит информацию о первичной структуре белка (последовательности аминокислот) и следовательно функциях белков от ДНК к месту синтеза белков на рибосомах в цитоплазме
3. Транспортная (т-РНК) – 10% от всех РНК клетки — переносит аминокислоты из цитоплазмы к месту синтеза белка на рибосомы и осуществляет точную ориентацию аминокислоты (по принципу комплементарности)
4. Рибосомная (р-РНК) – 85% от всех РНК клетки — синтезируется на участках ДНК хромосом, расположенных в ядрышке, а содержится в рибосомах. В комплексе с белками образует рибосомы (органоиды клетки, на которых синтезируются белки)

ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота) – две спиральные полинуклеотидные цепи, соединенные друг с другом водородными связями и состоящие из десятков тысяч или миллионов мономеров
ДЕЗОКСИнуклеотид:
1. Один из четырех типов азотистых оснований: аденин (А), гуанин (Г), цитозин (Ц) и тимин (Т)
2. Пятиуглеродный моносахарид (углевод) – дезоксирибоза
3. Молекула фосфорной кислоты

Функции ДНК:
1. Хранение наследственной информации (в форме хроматина – деспирализованная цепь ДНК в комплексе с белками-гистонами, после спирализации образует хромосомы; наследственная информация закодирована в генетическом коде – последовательности нуклеотидов)
2. Воспроизведение наследственной информации (биосинтез белка (транскрипция и трансляция) – это и есть воспроизведение генетической информации). Последовательность нуклеотидов ДНК определяет (кодирует) первичную структуру белков организма
3. Передача наследственной информации следующим поколениям (при делении клеток происходит репликация ДНК, так, что у дочерних клеток получаются копии генетического материала). Эти последовательности индивидуальны и для каждого вида организмов и для отдельных особей

Онлайн урок: Клеточная теория. Макро и микроэлементы клетки по предмету Биология ЕГЭ

Клеточная теория способствовала пониманию того, что клетка является самой мельчайшей единицей жизни, которой присущи все признаки живого (размножение, обмен веществ, дыхание и др.).

До изобретения микроскопа люди не знали о существовании клеток.

Прибор для изучения микромира,микроскоп. был изобретен приблизительно в 1590 году голландскими механиками Гансом и Захарием Янсенами.

На основе это этого микроскопа был создан сложный микроскоп Корнелиусом Дреббелем (1572–1634).

В 1665 году английский ученый-физик Роберт Гук (1635–1703) усовершенствовал микроскоп и технологию изготовления линз. Желая убедиться в улучшении качества изображения, он рассматривал под ним срезы пробкового дерева, древесного угля и срезы живых растений.

На срезах растений он обнаружил мельчайшие поры, которые были похожи на пчелиные соты, и назвал их клетками.

Во второй половине XVII века появились работы виднейших микроскопистов Марчелло Мальпиги (1628–1694) и Неемии Грю (1641–1712), также обнаруживших ячеистое (клеточное) строение многих растений.

Антони ван Левенгук самостоятельно разработал конструкцию микроскопа, принципиально отличавшуюся от уже существующей, и усовершенствовал технологию изготовления линз, которые достигали большего увеличения, что позволило открыть одноклеточных животных (инфузорий), а также бактерии и дрожжи.

В клетках растений обнаружил ядра, хлоропласты, утолщения клеточных стенок.

Описал и зарисовал почкование гидр.

Гуго фон Моль различил в клетках растений живое вещество и водянистую жидкость (клеточный сок), обнаружил поры.

Английский ботаник Роберт Броун (1773–1858) в 1831 году открыл ядро в клетках орхидей, затем оно было обнаружено во всех растительных клетках.

Матиас Шлейден (1804–1881) изучал развитие и дифференциацию разнообразных клеточных структур высших растений, рассмотрел в ядрах клеток чешуи лука округлые тельца-ядрышки (1842).

В 1827 году русский ученый-эмбриолог Карл Бэр обнаружил яйцеклетки человека и других млекопитающих и доказал формирование многоклеточного животного организма из единственной клетки- оплодотворенной яйцеклетки, а также сходство стадий зародышевого развития многоклеточных животных, которое наводило на мысль о единстве их происхождения.

Все научные открытия, которые были накоплены к середине XIX века, требовали обобщения, в результате и появилась клеточная теория.

В 1880 г. Уолтер Флемминг описал хромосомы и процессы, происходящие при митозе.

С 1903 г. стала развиваться генетика.

Начиная с 1930 г. стала бурно развиваться электронная микроскопия, что позволило ученым изучать тончайшее строение клеточных структур.

XX век стал веком расцвета биологии и таких наук, как цитология, генетика, эмбриология, биохимия, биофизика.

Без создания клеточной теории это развитие было бы невозможным.

Темы ЕГЭ по биологии из блока «Клетка как биологическая система»

Клетка как биологическая система — одна из самых непростых тем в экзамене. Это связано с тем, что здесь используется самое большое количество формул и расчётов.

Темы из блока «Клетка как биологическая система»:

  1. Современная клеточная теория, ее основные положения, роль в формировании современной естественнонаучной картины мира. Развитие знаний о клетке. Клеточное строение организмов – основа единства органического мира, доказательство родства живой природы
  2. Многообразие клеток. Прокариоты и эукариоты. Сравнительная характеристика клеток растений, животных, бактерий, грибов
  3. Химический состав клетки. Макро- и микроэлементы. Взаимосвязь строения и функций неорганических и органических веществ (белков, нуклеиновых кислот, углеводов, липидов, АТФ), входящих в состав клетки. Роль химических веществ в клетке и организме человека
  4. Строение клетки. Взаимосвязь строения и функций частей и органоидов клетки – основа ее целостности
  5. Обмен веществ и превращения энергии – свойства живых организмов. Энергетический обмен и пластический обмен, их взаимосвязь. Стадии энергетического обмена. Брожение и дыхание. Фотосинтез, его значение, космическая роль. Фазы фотосинтеза. Световые и темновые реакции фотосинтеза, их взаимосвязь. Хемосинтез. Роль хемосинтезирующих бактерий на Земле
  6. Генетическая информация в клетке. Гены, генетический код и его свойства. Матричный характер реакций биосинтеза. Биосинтез белка и нуклеиновых кислот
  7. Клетка – генетическая единица живого. Хромосомы, их строение (форма и размеры) и функции. Число хромосом и их видовое постоянство. Соматические и половые клетки. Жизненный цикл клетки: интерфаза и митоз. Митоз – деление соматических клеток. Мейоз. Фазы митоза и мейоза. Развитие половых клеток у растений и животных. Деление клетки – основа роста, развития и размножения организмов. Роль мейоза и митоза

Подробный разбор всех этих тем, а также других теоретических блоков из ЕГЭ по биологии можно найти в учебных материалах на патформе EASY planet.

Клеточная биология — ОГЭ, ЕГЭ

Курс будет интересен всем желающим узнать больше об устройстве живой природы на клеточном уровне. Вы узнаете почему клетка считается мельчайшей единицей живой природы, какие периоды есть в жизни клетки и какие процессы происходят внутри. Ученикам 9-11 классов лекции данного курса помогут подготовиться к сдаче экзаменов по биологии (ОГЭ и ЕГЭ).

Цель курса: освоить базовые знания из раздела общей биологии «Цитология» в степени, достаточной для сдачи ОГЭ/ЕГЭ.

Задачи:

1) Изучить базовые термины цитологии, строение клетки, жизненный цикл клетки, основные процессы, происходящие в клетке, основные положения клеточной теории;

2) Научиться решать задачи с множественным выбором, установлением соответствий и определением последовательностей из тестовой части ЕГЭ по данной теме;

3) Освоить решение задач по цитологии, научиться отвечать развернуто на вопросы из второй части ЕГЭ.

Каждый раздел курса содержит мини-лекции, после просмотра которых Вы сможете проверить свои знания. Для проверки знаний по отдельным темам Вам будут предложены тестовые задания в формате ЕГЭ. Это позволит одновременно закрепить материал, полученный Вами на лекции, и привыкнуть к формату заданий единого государственного экзамена.

Описание разделов курса

В первом разделе мы познакомимся с Вами с наукой цитологией, которая занимается изучением клетки: узнаем какие методы используют цитологи при изучении жизни клеток, а также освоим основные термины, часто встречающиеся в учебниках. Кроме того, мы вспомним какие выделяют уровни организации живой природы, и на какие царства делятся все организмы (в рамках школьного курса биологии). Здесь же Вы узнаете о клеточной теории и ее основателях.

Из второго раздела Вы узнаете из каких компонентов состоит клетка, и какую роль играет каждый компонент в жизни клетки.

Третий раздел посвящен строению клетки. Вы узнаете как отличаются клетки папоротника от клеток домашней кошки, и почему бактерий считают наиболее просто устроенными организмами.

В четвертом разделе мы поговорим о жизни клетки от ее рождения до самого главного этапа ее жизни — деления.

Пятый раздел познакомит Вас с основными процессами в клетке, мы вместе рассмотрим основные пути метаболизма. После изучения данного раздела Вы сможете ответить на большую часть вопросов ЕГЭ по общей биологии.

Если Вы готовы приоткрыть завесу тайны устройства клетки — основной единицы всего живого — жду Вас на первой лекции данного курса, чтобы вместе с Вами пройти путь знакомства с жизнью клетки.

биофак СПбГУ

Дорогие ребята, мы давно вас не видели, и очень соскучились. Предлагаем вам летние задания, которые надо выполнить до 1 сентября. Раздел будет динамически пополняться по мере проявления нашей заботы о вас. Следите за обновлениями.

РАЗДЕЛ 1. ОБЩИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Разобрать опубликованные на официальном сайте демонстрационные версии контрольно-измерительных материалов ЕГЭ по биологии за 2012 г и прошлые годы. Их можно найти по следующим ссылкам:

2. Ознакомиться со Спецификацией работы ЕГЭ по биологии 2012 года (скачивается по тем же ссылкам).

3. Тренироваться выполнять задания из открытого сегмента федеральной базы заданий ЕГЭ на официальном сайте ФИПИ (Федерального института педагогических измерений): http://www.fipi.ru/view/sections/152/docs/

4. Самостоятельно решать задания ЕГЭ, опубликованные в различных сборниках. Список рекомендуемых сборников прилагается.

Список литературы, рекомендованной для подготовки к ЕГЭ по биологии:

Рекомендуется изучить сборники заданий с грифом ФИПИ (Федерального института педагогических измерений) за последние три года (их список скачивается по ссылке http://www.fipi.ru/view/sections/203/docs/436.html ).

Мы рекомендуем также следующие сборники:

  1. Воронина Г.А., Калинова Г.С. ЕГЭ 2012. Биология. Типовые тестовые задания. М.: Изд-во «Экзамен», 2012.
  2. Калинова Г.С., Мягкова А.Н., Резникова В.З. ЕГЭ 2010. Биология. Универсальные материалы для подготовки учащихся. М.: Интеллект-Центр, 2010.
  3. Калинова Г.С., Никишова, Е.А., Петросова Р.А. (под. ред. Г. С. Калиновой) ЕГЭ-2011. Биология: практикум по подготовке к ЕГЭ. М.: Национальное образование, 2011.
  4. Калинова Г.С., Никишова Е.А., Петросова Р.А. ЕГЭ-2012 Биология. 10 типовых вариантов экзаменационных работ. М.: Национальное образование, 2011
  5. Калинова Г.С., Никишова Е.А., Петросова Р.А. ЕГЭ-2012 Биология. 30 типовых вариантов экзаменационных работ. М.: Национальное образование, 2011
  6. Лернер Г.И. ЕГЭ 2012. Биология. Сборник заданий. М.: Эксмо, 2011 (2012).
  7. Никишова Е.А., С.П. Шаталова ЕГЭ-2012 Биология. М.: Астрель, 2011

РАЗДЕЛ 2. ЗАДАНИЯ ПО ПРЕДМЕТАМ

ОБЩАЯ БИОЛОГИЯ

Клеточный цикл. Деление клетки. Жизненные циклы

Дайте развернутый ответ на вопрос.

  1. В чем заключается значение митоза и мейоза?
  2. Сравните два способа деления клетки — митоз и мейоз.
  3. Какое место может занимать мейоз в жизненных циклах растений, животных и грибов?
  4. В ядре сперматозоида дождевого червя содержится 18 хромосом. Сколько хромосом и сколько хроматид содержит клетка его кишечника 1) в начале интерфазы, 2) в конце интерфазы, 3) в профазе митоза, 4) в анафазе митоза?
  5. В ядре зиготы тигра содержится 38 хромосом. Сколько хромосом и сколько хроматид содержится в его клетке 1) в начале интерфазы, 2) в метафазе митоза 3) в метафазе первого деления мейоза, 4) в метафазе второго деления мейоза?
  6. У некоторого вида морских гидроидов сперматозоид несет в ядре 9 хромосом. Сколько хромосом содержится в ядре 1) его зиготы, 2) большинства соматических клеток медузы, 3) большинства соматических клеток полипа, 4) зрелой яйцеклетки?
  7. В ядре зиготы Страусника обыкновенного (Matteuccia struthiopteris) содержится 80 хромосом. Сколько хромосом содержится в 1) ядре его устьичной клетки, 2) ядре заростка, 3) клетке на стадии анафазы второго деления мейоза, 4) ядре зрелой макрогаметы?
  8. Клетка корневой меристемы кукурузы содержит в ядре 20 хромосом. Сколько хромосом содержится 1) в ядре клетки листовой паренхимы, 2) в ядре эндосперма семени, 3) в ядре корешка зародыша семени, 4) в макрогамете, 5) в микрогамете?
  9. Сколько хромосом и сколько хроматид содержится в клетке листа кукурузы на стадии 1) пресинтетического периода интерфазы, 2) постсинтетического периода интерфазы, 3) профазы митоза, 4) метафазы митоза, 5) анафазы митоза?
  10. Клетка эндосперма фасоли содержит 33 хромосомы. Сколько хромосом содержится в ядре 1) клеток ее семядолей, 2) ядре зиготы, 3) ядре клетки-антипода зародышевого мешка, 4) ядре микрогаметы?
  11. В результате какого способа деления образуются следующие клетки цветкового растения: 1) ситовидная клетка, 2) спермий, 3) макрогамета, 4) клетка семядоли.
  12. В результате какого способа деления образуются следующие клетки папоротника: 1) спора, 2) спермий, 3) макрогамета, 4) клетка листовой паренхимы.
  13. В результате какого способа деления образуются следующие клетки сосны: 1) мегаспора, 2) спермий, 3) клетки пыльцевого зерна, 4) клетка апикальной меристемы побега.

Биосфера. Функции живого вещества

Установите соответствие между явлением природы и функцией живого вещества, которую это явление иллюстрирует.

Явление природы

Функция живого вещества биосферы

А. Растения и цианобактерии в процессе фотосинтеза производят кислород.

1. Окислительно-восстановительная

2. Концентрационная

3. Газовая

Б. Железобактерии-хемосинтетики способны использовать соединения двухвалентного железа

В. Многие морские простейшие имеют скелет из кремнезема и участвуют в формировании глубоководных илов.

Г. У кораллов формируется известковый скелет.

 

Д. Способность клубеньковых бактерий к фиксации азота.

 

Е. Содержание углекислого газа в атмосфере менялось на протяжении истории Земли.

 

А

Б

В

Г

Д

Е

   

 

 

 

 

 

Установите соответствие между объектом и компонентом биосферы, к которому он относится.

Объект

Компонент биосферы

А. Каменный уголь

1. Живое вещество

2. Косное вещество

3. Биокосное вещество

Б. Планктон

В. Эпителиальные ткани млекопитающих

Г. Гранит

 

Д. Нефть

 

Е. Слюда

 

А

Б

В

Г

Д

Е

   

 

 

 

 

 

Определите последовательность событий, имевших место в ходе эволюции биосферы.

А. Появление первых гетеротрофных эукариот

Б. Появление настоящих многоклеточных животных

В. Вымирание динозавров в конце мелового периода

Г. Появление первых автотрофных эукариот.

Д. Появление фотосинтеза

Е. Появление первых млекопитающих

Ж. Появление высших растений

З. Выход позвоночных животных на сушу

  

 

 

 

 

 

 

 

Дайте развернутый ответ на вопрос.

  1. Какова роль продуцентов, консументов и редуцентов в круговороте кислорода? Каково значение кислорода (О2) в обмене веществ живых организмов?
  1. В чем состоит роль бактерий, растений, животных и грибов в круговороте азота?
  1. Объясните, почему В.И.Вернадский называл почву биокосным телом?
  1. Какое значение в земледелии имеет вспашка почвы?
  1. Почему агроценозы как правило менее устойчивы, чем естественные биоценозы?

Реализация наследственной информации. Синтез белков

Дайте развернутый ответ на вопрос.

1. Укажите, в каких клеточных структурах может идти процесс репликации ДНК.

2. Укажите, где в клетке может идти процесс трансляции.

3. Молекула ДНК содержит 800 нуклеотидов с тимином, что составляет 20% от общего числа нуклеотидов. Сколько нуклеотидов с аденином, гуанином и цитозином содержится в данной молекуле? Ответ поясните.

  1. Участок одной из цепей ДНК содержит 150 нуклеотидов с тимином (Т), 120 нуклеотидов с аденином (А), 200 нуклеотидов с цитозином (Ц), 220 нуклеотидов с гуанином (Г). Сколько нуклеотидов с данными основаниями содержится в второй цепи этого участка молекулы? Сколько всего нуклеотидов с аденином, тимином, цитозином и гуанином содержит весь участок молекулы ДНК? Ответ поясните.
  1. Молекула некоторого полипептида включает 120 аминокислотных остатков. Сколько нуклеотидов содержит участок молекулы ДНК, несущий информацию о строении данного полипептида, и молекулы иРНК, несущий эту же информацию? Сколько молекул тРНК понадобится для переноса этих аминокислот к месту синтеза полипептида? Ответ поясните.
  1. В процессе трансляции участвовало 60 молекул тРНК. Каково количество аминокислот в составе молекулы соответствующего полипептида? Сколько нуклеотидов и триплетов содержит участок молекулы ДНК, содержащий информацию о данном полипептиде. Ответ поясните.
  1. Участок молекулы ДНК, несущий информацию о полипептиде, содержит следующую последовательность нуклеотидов: ГАТГГЦЦГТЦЦА. Какова последовательность нуклеотидов соответствующего участка молекулы иРНК? Каковы последовательности антикодонов молекул тРНК, участвующих в трансляции? В результате мутации в первом триплете нуклеотид с аденином был заменен на нуклеотид с тимином. Как изменится аминокислотная последовательность? Ответ поясните.
  1. Фрагмент молекулы иРНК, участвующей в трансляции некоторого полипептида, несет следующую последовательность нуклеотидов: АУУЦЦАГУЦУАЦ. Определите последовательность нуклеотидов участка молекулы ДНК, несущего информацию о данном полипептиде и последовательность антикодонов молекул тРНК, участвующих в трансляции. Как изменится последовательность аминокислот в результате мутации – замены в четвертом триплете нуклеотида с гуанином на нуклеотид с тимином? Ответ поясните.
  1. Фрагмент молекулы ДНК, кодирующий участок центральной петли тРНК, имеет следующую последовательность нуклеотидов: ТАГЦГААТАГГЦТАГ. Установите нуклеотидную последовательность участка тРНК, который синтезируется на данном фрагменте, и аминокислоту, которую будет переносить эта тРНК в процессе биосинтеза белка, если известно, что третий триплет соответствует антикодону тРНК. Ответ поясните. Для решения используйте таблицу генетического кода.
  1. К каким последствиям для первичной структуры молекулы белка может привести замена одного нуклеотида на другой в участке ДНК, несущем информацию о данном белке? А к каким последствиям может привести утрата одного нуклеотида? Ответ поясните.
  1. Почему в клетках желез, интенсивно синтезирующих белковые продукты, хорошо выражено ядрышко, сильно развиты шЭПС и комплекс Гольджи?

Энергетический обмен

Дайте развернутый ответ на вопрос.

1. Укажите, где в клетке растения может идти синтез АТФ. Какие процессы энергетического обмена там протекают?

2. Сравните процессы брожения и клеточного дыхания.

3. В процессе гликолиза образовалось 20 молекулы пировиноградной кислоты. Какое количество молекул глюкозы подверглось расщеплению и сколько молекул АТФ могло бы образоваться при их полном расщеплении до воды и углекислого газа в процессе клеточного дыхания?

ЗООЛОГИЯ БЕСПОЗВОНОЧНЫХ 

Заполнить таблицы.

При составлении таблиц можно использовать не только указанные здесь строки, но и другие (на усмотрение учащихся).

Сравнительный анализ основных групп простейших.

 

Саркодовые

Жгутико-носцы

Инфузории

Таксон

Признак

Класс Корненожки

Класс Форамини-феры

Класс Лучевики

Класс Солнечники

 

 

Среда обитания и образ жизни

 

 

 

 

 

 

Размеры и форма тела

 

 

 

 

 

 

Скелет

 

 

 

 

 

 

Способы локомоции

 

 

 

 

 

 

Питание

 

 

 

 

 

 

Выделение и осморегуляция

 

 

 

 

 

 

Особенности ядерного аппарата

 

 

 

 

 

 

Прочие особенности строения

 

 

 

 

 

 

Способы размножения

 

 

 

 

 

 

Особенности жизненного цикла

 

 

 

 

 

 

Прочее

 

 

 

 

 

 

Тип Кишечнополостные. Сравнение поколений полипов и медуз.

 

Поколение полипов

Поколение медуз

Среда обитания и образ жизни

 

 

Форма тела и размеры

 

 

Степень развития мезоглеи

 

 

Способность к формированию колоний

 

 

Способность к активному перемещению (локомоции)

 

 

Особенности пищеварительной системы

 

 

Особенности нервной системы

 

 

Особенности рецепторного аппарата и органов чувств.

 

 

Способы размножения

 

 

В каких классах встречаются

 

 

Тип Плоские черви. Сравнительная характеристика основных классов

 Таксон

Признак

Ресничные черви (на примере молочно-белой планарии)

Дигенетические сосальщики (на примере печеночного сосальщика)

Ленточные черви (на любом примере)

Среда обитания и образ жизни

 

 

 

Размеры тела

 

 

 

Членистое строение тела

 

 

 

Органы прикрепления

 

 

 

Строение покровов

 

 

 

Мускулатура

 

 

 

Способы локомоции

 

 

 

Особенности пищеварительной системы и питания

 

 

 

Выделение и выделительная система

 

 

 

Паренхима

 

 

 

Полость тела

 

 

 

Нервная система

 

 

 

Органы чувств

 

 

 

Способы размножения

 

 

 

Смена поколений в ходе жизненного цикла (если он сложный)

 

 

 

Основные онтогенетические стадии

  

 

 

Смена среды обитания (в.ч. хозяев)

 

 

 

Сравнение плоских, круглых червей и кольчатых червей.

 Таксон

Признак

Тип Плоские черви

Тип Круглые черви

Тип Кольчатые черви

Основные классы

 

 

 

Среда обитания и образ жизни

 

 

 

Тип симметрии тела

 

 

 

Количество зародышевых листков

 

 

 

Членистое строение тела

 

 

 

Особенности строения покровов

 

 

 

Особенности мускулатуры

 

 

 

Конечности

 

 

 

Способы локомоции

 

 

 

Особенности пищеварительной системы и питания

 

 

 

Полость тела

 

 

 

Выделительная система и выделение

 

 

 

Особенности нервной системы

 

 

 

Способы размножения

 

 

 

Особенности жизненного цикла

 

 

 

Задания для тренировки.

Установите соответствие между признаками и видом животных.

Признак

Вид животных

А. Мощная кутикула

1.Fasciola hepatica

Б. Ресничная личинка имеет железы проникновения

2.Ascaris lumbricoides

В. Размножение путем партеногенеза

 

Г. Гермафродитизм

 

Д. Линька

 

Е. Редии

 

Ж. Только продольная мускулатура

 

З. Развитие личинок в легких

 

И. Хвостатая личинка (церкария)

 

К. Первичная полость тела выполняет опорную функцию

 

Л. Протонефридии

 

М. Заражение хозяина при проглатывании яиц

 

Н. Жизненный цикл включает несколько поколений

 

А

Б

В

Г

Д

Е

Ж

З

И

К

Л

М

Н

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Установите последовательность событий, протекающих в жизненном цикле Obelia geniculata, начиная с зиготы.

  1. Зигота
  2. Медуза
  3. Ресничная личинка
  4. Формирование колонии
  5. Оплодотворение
  6. Гаметогенез
  7. Образование гонангиев с бластостилем
  8. Оседание и метаморфоз личинки
  9. Бесполое размножение почкованием

Установите последовательность событий, протекающих в онтогенезе многощетинкового кольчатого червя.

  1. Формирование дефинитивных рта и ануса
  2. Бластула
  3. Зигота
  4. Гаструляция
  5. Закладка личиночных сегментов
  6. Гаструла
  7. Оплодотворение
  8. Дробление
  9. Закладка мезодермы
  10. Формирование постларвального тела

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Установите последовательность событий, протекающих при половом размножении некоторого вида инфузорий. Запишите в таблицу соответствующие ей цифры.

  1. Слияние гаплоидных ядер, образование диплоидного ядра,
  2. Разъединение клеток
  3. Каждая клетка содержит по два гаплоидных ядра
  4. Микронуклеус делится путем мейоза, образуется четыре гаплоидных ядра
  5. Три гаплоидных ядра дегенерируют, оставшееся ядро делится путем митоза
  6. Обмен мигрирующими гаплоидными ядрами между партнерами
  7. Соединение двух клеток, образование цитоплазматического мостика между ними
  8. Деление диплоидного ядра, деление клетки, образование микро- и макронуклеусов

Клеточная биология — практические контрольные вопросы и экзамен по главе

Стр. 1

Вопрос 1 1. _____ — это двойная мембрана, которая защищает ядро.

Ответы:

вопрос 2 2. Что из следующего помогает сохранить форму ядра?

Ответы:

Вопрос 3 3.В ваш кровоток попала чужеродная клетка. Какой процесс описывает, как он может быть поглощен одной из клеток вашей иммунной системы?

Ответы:

Вопрос 4 4. Какой из этих терминов лучше всего описывает интернализацию определенного белка извне клетки?

Ответы:

Вопрос 5 5.Что из следующего описывает прокариотическую ДНК?

Ответы:

Стр. 2

Вопрос 6 6. Что есть у прокариот и эукариот, участвующих в трансляции?

Ответы:

Вопрос 7 7.Какая часть эндомембранной системы синтезирует липиды и стероиды?

Ответы:

Вопрос 8 8. Что из следующего НЕ относится к эндомембранной системе?

Ответы:

Вопрос 9 9.Распространение небольших неполярных молекул через клеточную мембрану по градиенту концентрации …

Ответы:

Вопрос 10 10. Какой тип транспорта использует мембранные белки для пассивного перемещения растворенных веществ?

Ответы:

Стр. 3

Вопрос 11 11.Что из следующего описывает процесс, который включает репликацию и сборку вируса в организме хозяина, за которым следует разрыв стенки клетки хозяина?

Ответы:

Вопрос 12 12. Что из следующего описывает процесс, который включает интеграцию вируса в геном хозяина?

Ответы:

Вопрос 13 13.Что из перечисленного составляет жгутики?

Ответы:

Вопрос 14 14. Какую из следующих функций выполняют промежуточные филаменты, но не микротрубочки?

Ответы:

Вопрос 15 15.Как ориентирован бислой фосфолипидов?

Ответы:

стр. 4

Вопрос 16 16. Что является основной единицей жизни?

Ответы:

Вопрос 17 17.Как еще называют внутриклеточное пространство?

Ответы:

Вопрос 18 18. Каково назначение холестерина в клеточной мембране?

Ответы:

Вопрос 19 19.Протоны, закачанные в центральную вакуоль, могут влиять на это пространство, заставляя его:

Ответы:

Вопрос 20 20. Растительная клетка, окруженная гипертоническим раствором, отреагирует:

Ответы:

стр. 5

Вопрос 21 21.Что НЕ описывает внутреннюю мембрану митохондрий?

Ответы:
Вопрос 22 22. Какое число на следующей диаграмме указывает, где находится ДНК?
Ответы:

Вопрос 23 23.Какая часть гранума?

Ответы:

Вопрос 24 24. Какой процесс происходит в хлоропласте, превращая световую энергию в пищу?

Ответы:

Вопрос 25 25.Из чего состоят рибосомы?

Ответы:

Стр. 6

Вопрос 26 26. Где вы НЕ можете найти рибосомы, выполняющие трансляцию?

Ответы:

Вопрос 27 27.Активный транспорт предполагает

Ответы:

Вопрос 28 28. Натриево-калиевый насос — это разновидность …

Ответы:

Вопрос 29 29. Как крупные белки попадают в ядро?

Ответы:

Вопрос 30 30.Что из следующего верно относительно лизосомы?

Ответы:
Инструкции по сдаче экзаменов по разделу клеточной биологии

Выберите ответы на вопросы и нажмите «Далее», чтобы просмотреть следующий набор вопросов. Вы можете пропустить вопросы, если хотите, и приходите назад к ним позже с помощью кнопки «Перейти к первому пропущенному вопросу». Когда вы сдадите пробный экзамен, появится зеленая кнопка отправки. появляться.Щелкните его, чтобы увидеть свои результаты. Удачи!

бесплатных вопросов для практических тестов по клеточной биологии от Science Prof Online

бесплатных тестовых вопросов по клеточной биологии

тестовых вопросов по клеточной биологии

из Science Prof Online

последнее обновление: 1/2016

Ниже приведены ссылки на вопросы практического теста для лекций в виртуальном классе клеточной биологии.

ОБЩАЯ БИОЛОГИЯ

ХИМИЯ И БИОХИМИЯ

  • Основы химии и периодическая таблица
    Кислоты и нотации 9014
Химические связи и обозначения B 9014
  • Органическая химия, макромолекулы и питание
  • Диффузия, осмос и активный транспорт

СТРУКТУРА КЛЕТКИ

  • Прокариотическая клеточная структура и функция

МЕТАБОЛИЗМ

  • Анаэробное дыхание и ферментация
  • Катаболизм белков и жиров

ГЕНЕТИКА

  • Транскрипция и экспрессия генов доступ к большой коллекции материалов, используемых во вводном курсе клеточной биологии на уровне колледжа.Виртуальный класс клеточной биологии предоставляет широкий спектр БЕСПЛАТНЫХ образовательных ресурсов, включая лекции Power Point, учебные руководства, обзорные вопросы и вопросы практического теста.

    «Что я, Жизнь? Водянистая соль
    Сплочена беспокойными клетками,
    Какую работу они не знают почему, которая никогда не прекращается,

    Я сам не знаю, где обитает их Учитель.

    Я не приказываю им, но они трудятся, крутятся

    Мир, который использует меня, как я их использую »

    Джон Мейсфилд

    (1878 — 1967))

    Проверенные в классе научные лекции PPT

    БЕСПЛАТНО с номера

    ScienceProfOnline.com

    Экзамен по клеточной биологии 1 Карточки

    — небольшой внутриклеточный паразит, состоящий из нуклеиновой кислоты (ДНК или РНК), заключенной в белковую оболочку.Может реплицироваться только в восприимчивой клетке-хозяине.

    Организм класса

    , включая бактерии и археи, не имеет истинного мембранно-ограниченного ядра и других органелл

    Организмы класса

    , состоящие из одной или нескольких клеток, содержат заключенные в мембрану ядра и органеллы.Составляет одну из трех различных эволюционных линий современных организмов (также называемых эукариями)

    класс прокариот составляет одну из трех различных эволюционных ветвей современных организмов.(также называемые архебактериями / archaens)

    стабильная химическая сила, которая удерживает атомы в молекулах вместе, разделяя одну или несколько пар электронов

    нековалентное взаимодействие между атомом (обычно O или N), несущим частичный отрицательный заряд.

    эффективно взаимодействует с водой

    не взаимодействует эффективно с водой, как правило, плохо растворим или нерастворим в воде

    тенденция неполярных молекул или частей молекул связываться друг с другом в водном растворе, чтобы минимизировать их прямое взаимодействие с водой; обычно называется гидрофобным взаимодействием или связью

    Ван-дер-Ваальсовы взаимодействия (силы)

    слабое нековалентное взаимодействие из-за небольшого временного асимметричного распределения электронов вокруг атомов (диполей)

    нековалентное взаимодействие между положительно заряженным ионом (катионом) и отрицательно заряженным ионом (анионом) (обычно называемое ионной связью)

    молекулярная комплементарность

    замок и ключ — вид соответствия между формами, зарядами, гидрофобностью и / или другими физическими свойствами двух молекул или их частей, которые позволяют образовывать множественные ковалентные взаимодействия между ними на близком расстоянии

    нековалентных взаимодействий

    любое относительно слабое взаимодействие, не предполагающее близкого обмена электронами

    органическое соединение, содержащее по крайней мере одну аминогруппу и одну карбоксильную группу.Aa представляют собой мономеры для построения белков, аминогруппы и карбоксильной группы, ковалентно связанных с центральным атомом C (альфа-углеродом), к которому присоединена вариабельная боковая цепь.

    в аа, центральный углерод, связанный с 4 различными химическими группами (кроме глицина), включая боковую цепь (группа R)

    ковалентная амидная связь между аминокислотами, образованными между аминогруппой одного аминокислотного остатка и карбоксильной группой другого, с чистым высвобождением молекулы воды (дегидратация)

    линейный полимер аа, связанный пептидными связями, обычно содержащий 20 или более остатков.

    в белках = линейная последовательность (расположение) аминокислот в полипептидной цепи

    в белках, локальное сворачивание pp-цепи в регулярные структуры, включая альфа-спираль, бета-лист и бета-повороты

    в белках, общая трехмерная форма рр-цепи, стабилизированная множественным нековалентным взаимодействием между боковыми цепями

    число и относительное положение pp-цепей в мультимерных (мультисубъединичных) белках

    -S-S- обычная ковалентная связь между атомами серы на двух остатках цистеина в разных полипептидах или в разных частях одного и того же полипептида

    вторичная структура общего белка, в которой линейная последовательность аминокислот свернута в правую спираль, стабилизированную Н-связями между карбоксильными и амидными группами в основной цепи

    плоская вторичная структура в белках, которая создается водородными связями между атомами основной цепи в двух разных полипептидных цепях или сегментах свернутой цепи

    короткая U-образная вторичная структура в белках.

    предотвращает неправильную укладку целевого белка или активно способствует правильной укладке не полностью свернутого целевого белка

    точная форма белка или другой макромолекулы в 3D, полученная в результате пространственного расположения атомов в молекуле.

    область белка, которая имеет отличную и часто независимую функцию или структуру, имеющую отличную топологию относительно остальной части белка

    коротких повторяющихся паттернов в ДНК, которые, как предполагается, имеют биологическую функцию.Часто они указывают на сайты связывания, специфичные для последовательности для белков, таких как нуклеазы и факторы транскрипции (TF).

    сходство по характеристикам, что отражает общее эволюционное происхождение.Говорят, что белки или гены, которые проявляют гомологию, гомологичны, а иногда их называют гомологами. Отражают общее эволюционное происхождение

    ввод энергии, необходимой для инициирования химической реакции, ферменты увеличивают скорость реакции за счет снижения скорости реакции

    специфическая область фермента, которая связывается с молекулой (ами) субстрата и способствует химическому изменению связанного субстрата

    Michaelisconstant


    км = (k-1 + kcat) / k1

    константа диссоциации


    Kd = (k-1) / k1

    любая молекула, кроме субстрата фермента, которая прочно и специфично связывается с макромолекулой, обычно с белком, образуя комплекс макромолекула-лиганд.

    молекула, которая подвергается заряду в реакции, катализируемой ферментом

    изменение третичной и / или четвертичной структуры белка, вызванное связыванием небольшой молекулы со специфическим регуляторным участком, вызывающее изменение активности белка

    посттрансляционная модификация

    относится к ковалентной и обычно ферментативной модификации белков во время или после биосинтеза белка.Белки синтезируются рибосомами, транслирующими мРНК в полипептидные цепи, которые затем могут подвергаться ПТМ с образованием зрелого белкового продукта.

    фермент, который переносит концевую (γ) фосфатную группу с АТФ на субстрат.

    ковалентное присоединение фосфатной группы к молекуле, такой как сахар или белок.Гидролиз АТФ часто сопровождает фосфорилирование, обеспечивая энергию для запуска реакции и фосфатную группу, которая ковалентно добавляется к молекуле-мишени. Ферменты, катализирующие фосфорилирование, называются киназами.

    небольшой белок, который может быть ковалентно связан с другими внутриклеточными белками, тем самым помечая эти белки для деградации протеасомой, сортировки до лизосомы или изменения функции целевого белка

    большой многофункциональный протеазный комплекс в цитозоле, который разрушает внутриклеточные белки, отмеченные для разрушения, путем присоединения нескольких молекул убиквитина

    относится к молекуле или структуре, которая имеет как гидрофобные, так и гидрофильные части.

    сторона клеточной мембраны, направленная в сторону цитозоля

    сторона клеточной мембраны, направленная от цитозоля

    водная внутренняя часть органеллы

    липид, содержащий 4-кольцевую стероидную структуру с гидроксильной группой на одном кольце.компонент многих эукариотических мембран и предшественник стероидных гормонов, желчных кислот и витамина D

    любой из группы встречающихся в природе ненасыщенных стероидных спиртов, обычно воскообразных твердых веществ.

    микродомен в плазматической мембране, обогащенный холестерином, сфингомиелином и некоторыми белками

    основная группа мембранных липидов, полученных из сфингозина, которые содержат 2 длинные углеводородные цепи и либо головную фосфорилированную группу (сфингомиелин), либо головную группу углеводов (цереброзиды, ганглиозиды)

    2-слойная пластинчатая структура, в которой полярные головные группы фосфолипидов подвергаются воздействию водной среды с обеих сторон, а неполярные жирные ацильные цепи находятся в центре.Основание всех биомембран

    амфипатических производных глицерин-3-фосфата, которые обычно состоят из 2 гидрофобных ацильных цепей жирного ряда, связанных с гидроксильными группами в глицерине, и полярной головной группы, присоединенной к фосфату.самый популярный липид в биомембранах

    любой липид, с которым ковалентно связана короткая углеводная цепь, распространенный в плазматической мембране

    любой белок, с которым ковалентно связаны одна или несколько олигосахаридных цепей.Большинство секретируемых белков и многие мембранные белки представляют собой гликопротеины

    .

    любая длинная углеводородная цепь, имеющая карбоксильную группу на одном конце; основной источник энергии при метаболизме и предшественник синтеза фосфолипидов, триглиеридов и эфиров холестерина

    относится к соединению (например,грамм. жирная кислота), в котором все связи C-C являются одинарными связями.

    относится к соединению (например,грамм. жирная кислота), в которой одна связь C-C является двойной или тройной связью

    ненасыщенная жирная кислота, обычно содержащаяся в маргаринах и промышленных кулинарных маслах, является результатом гидрогенизации.

    интегральный мембранный белок

    любой белок, который содержит один или несколько гидрофобных сегментов, встроенных в ядро ​​фосфолипидного бислоя

    липидный заякоренный мембранный белок

    любой белок, который прикреплен к клеточной мембране одной или перемещает ковалентно присоединенные липидные группы, встроенные в фосфолипидный бислой.

    белок периферической мембраны

    любой белок, который ассоциируется с цитозольной или экзоплазматической стороной мембраны, но не проникает в гидрофобное ядро ​​фосфолипидного бислоя

    восстановление флуоресценции после фотообесцвечивания (FRAP),

    Тип флуоресцентного метода, который отслеживает движение белков клеточной поверхности

    популяция культур клеток растительного или животного происхождения, которая претерпела генетические изменения, позволяющие клеткам расти неограниченно долго

    популяция культивируемых клеток растительного или животного происхождения, которая имеет ограниченный срок жизни и в конечном итоге обычно умирает через 25-50 поколений

    удаление клеток из животных или растений и последующей окружающей среды

    мембрана, окружающая клетку, которая отделяет клетку от внешней среды, состоит из фосфолипидов и связанных мембранных липидов и белков

    Эндоплазматическая сеть (ER)

    сеть взаимосвязанных мембранных структур в цитоплазме эукариот, прилегающих к ядерной оболочке.
    грубый ER = ассоциируется с рибосомами, участвует в синтезе и переработке секретируемых и мембранных белков.
    smooth ER = не содержит рибосом, участвует в синтезе липидов

    стопки сплющенных взаимосвязанных мембраносвязанных компартментов (цистерн) у эукариот, которые функционируют в процессе обработки и сортировки белков и липидов, предназначенных для других клеточных компартментов или для секреции.

    небольшая органелла с внутренним pH 4-5 содержит гидролитические ферменты, участвует в деградации материалов, усваиваемых эндоцитозом, и клеточных компонентов при аутофагии.

    большая органелла, окруженная двумя фосфолипидными двухслойными мембранами, содержит ДНК, осуществляет окислительное фосфорилирование, тем самым производя большую часть АТФ в эукариотических клетках

    небольшая органелла, содержащая ферменты для разложения жирных кислот и аминокислот в результате реакций с образованием пероксида водорода, превращенного каталазой в воду и кислород

    мембранно-ограниченная субклеточная структура, обнаруженная в эукариотических клетках

    в ярком поле, свет от вольфрамовой лампы, сфокусированный на образце (обычно насыщенный красителями для усиления контраста) конденсорной линзой под предметным столиком

    Луч света от ртутной лампы направляется на фильтр возбуждения, позволяя проходить свету с правильной длиной волны.Затем свет отражается от дихроичного зеркала через линзу объектива, которая фокусирует его на образце. Флуоресцентный свет, излучаемый образцом, проходит через линзу объектива, затем дихромное зеркало, фокусируется и регистрируется детектором в плоскости изображения

    .

    — наиболее широко используемый метод определения специфической локализации белка.Антитело, ковалентно прикрепленное к флуоресцентному красителю, используемому для окрашивания клеток, фиксированных химическим сшивающим агентом.

    дает оптические срезы высокого разрешения, которые можно реконструировать для создания 1 трехмерного изображения.использует вычисленную функцию рассеяния точек не в фокусе света для компьютерного удаления флуоресценции, вызванной расфокусированными частями образца

    Просвечивающий электронный микроскоп (ПЭМ)

    электронов, вылетевших из нагретой нити накала, ускоренных электрическим полем (анодом) и сфокусированных на образце линзой магнитного конденсатора.Некоторые из них рассеиваются при взаимодействии с металлическим пятном, затем фокусируются серией магнитных объективов и линз проектора для формирования увеличенного изображения

    растровый электронный микроскоп (СЭМ)

    Пучок испускаемых электронов

    , фокусируемый конденсатором, линзами объектива на металлическом покрытом образце сканируется по образцу с помощью сканирующих катушек.Электроны, рассеянные на металлическом покрытии образца, собираются детектором фотоэлектронного умножителя для формирования изображения

    криоэлектронная (CryoEM) микроскопия

    изображений гидратированных, незафиксированных и неокрашенных биологических образцов без артефактов, вызванных фиксацией и обезвоживанием.Трехмерная структура рассчитана на основе серии двумерных проекционных изображений, записанных на трехмерном образце, наклоненном по полукругу.

    Резонансная передача энергии Форстера (FRET)

    проверить белок-белковое взаимодействие.энергия, передаваемая FRET между разными флуорохромами на разные белки. возбуждение (433 нм) голубого белка флуро (CFP), используемого для белка x, излучает свет 475 нм, может возбуждать белок флуоресценции) YFP), слитый с белком Y, чтобы излучать свет 530 нм, если взаимодействие белков сближает CFP и YFP достаточно близко друг к другу.

    высокопроизводительный грохот

    siRNA / химических библиотек наносили на многолуночные планшеты, наблюдали с помощью автоматического микроскопа и анализировали с помощью компьютерного программного обеспечения.


    изображений ячеек с высокой пропускной способностью: высокое содержание

    низкомолекулярные ингибиторы белков

    ингибирование белка: siRNA или другая интерференция РНК

    Проточный цитометр для сортировки клеток

    пропускает клетки мимо лазерного луча, который измеряет свет, который они рассеивают, и флуоресценцию, которую они излучают.Таким образом можно количественно определить клетки, экспрессирующие флуоресцентный белок в смеси.

    Сортировка клеток с активацией флуоресценции (FACS)

    , основанный на проточной цитометрии, может как анализировать клетки, так и выбирать несколько флуоресцентных клеток из тысяч других и сортировать их в отдельную чашку для культивирования.Клетки смешиваются с буфером и пропускаются через вибрирующее сопло для образования крошечных капель.

    дифференциальное центрифугирование

    очистка органелл с помощью центрифугирования, наиболее распространенным начальным этапом очистки белков от клеток или тканей является отделение водорастворимых белков от нерастворимого клеточного материала с помощью дифференциального центрифугирования.

    центрифугирование в равновесном градиенте плотности

    используется в основном для разделения ДНК, липопротеинов, переносящих липиды через систему кровообращения или органеллы

    движущая сила, которая определяет энергетически выгодное направление транспорта иона (или заряженной молекулы) через мембрану, представляет собой комбинированное влияние градиента концентрации ионов через мембрану и мембранного потенциала

    чистое движение молекулы через мембрану вниз по градиенту ее концентрации со скоростью, пропорциональной градиенту и проницаемости мембраны (также называется пассивной диффузией)

    Белковый транспорт иона или небольшой молекулы через клеточную мембрану вниз по градиенту их концентрации со скоростью, большей, чем скорость, полученная простой диффузией

    мембранных белков, которые переносят воду, ионы или небольшие гидрофильные молекулы через мембраны с понижением концентрации или градиентов электрического потенциала

    Семейство мембранных транспортных белков

    , которые позволяют воде и некоторым другим небольшим незаряженным молекулам, таким как глицерин, пересекать биомембраны

    перенос одного типа молекулы вниз по градиенту концентрации с использованием унипортера

    опосредованное белком движение иона или небольшой молекулы через мембрану против их концентрации или электрохимического градиента, вызванного сопряженным гидролизом АТФ

    опосредованное белком движение иона или небольшой молекулы через мембрану против градиента их концентрации, вызванное взаимодействием с движением второй молекулы, приводящей к ее концентрации в том же или противоположном направлении

    тип котранспорта, при котором мембранный белок (симпортер) переносит 2 разные молекулы или ионы через мембрану в одном и том же направлении

    тип котранспорта, при котором мембранный белок (антипортер) переносит 2 разные молекулы через клеточную мембрану в противоположных направлениях

    любой трансмембранный белок, который обладает АТФазной активностью и связывает гидролиз АТФ с активным транспортом иона или небольшой молекулы через биомембрану против его электрохимического градиента

    бактериальная плазматическая мембрана, внутренняя митохондриальная мембрана, тилакоидная мембрана хлоропласта

    плазматическая мембрана растений, грибов, бактерий (насос H +), плазматическая мембрана высших эукариот (насос Na + / K +), апикальная плазматическая мембрана желудка млекопитающих (насос H + / K +), плазматическая мембрана всех эукариотических клеток (насос Ca2 +), мембрана саркоплазматического ретикулума в мышечных клетках (Са2 + насос)

    Вакуолярные мембраны растений, дрожжей, других грибов.Эндосомные и лизосомальные мембраны в клетках животных, плазматическая мембрана остеокластов и некоторых клеток почечных канальцев

    — большая группа интегральных мембранных белков, которые часто функционируют как мембранные транспортные белки с питанием от АТФ для перемещения различных молекул (например,грамм. фосфолипиды, холестерин, сахара, ионы, пептиды) через клеточные мембраны

    белок с множественной лекарственной устойчивостью

    , первоначально называвшийся MDR1, теперь известный как ABCB1, использует энергию, полученную из цитозоля во внеклеточную среду.

    белок, который обеспечивает перемещение липидов мембраны от одного листочка к другому листку фосфолипидного бислоя

    Разность электрических потенциалов, выраженная в вольтах, на мембране из-за небольшого избытка положительных ионов (катионов) с одной стороны и отрицательных ионов (анионов) с другой стороны.

    — насос с приводом от АТФ P-класса, который сочетает гидролиз одной молекулы АТФ с экспортом ионов Na + и импортом ионов K +.В значительной степени отвечает за поддержание нормальных внутриклеточных концентраций Na + (низкий) и K + (высокий) в клетках животных

    покоя (не закрытый) K + канал

    в плазматической мембране, которые в сочетании с цитозольной концентрацией K +, продуцируемой Na + / K + АТФазой, в первую очередь ответственны за создание внутриотрицательного мембранного потенциала покоя в клетках животных

    клеточная деградация сложных молекул до более простых обычно сопровождается выделением энергии.(Анаболизм — это обратное, в котором энергия используется для синтеза сложных молекул в более простые)

    относится к клетке, организму или метаболическим процессам, которые функционируют в отсутствие газообразного кислорода (O2)

    метаболический путь, при котором сахара анаэробно разлагаются до лактата или пирувата в цитозоле с образованием АТФ

    Фосфорилирование на уровне субстрата

    Образование АТФ из АДФ и Pi, катализируемое цитозольными ферментами в реакции, не зависящей от протонодвижущей силы или молекулярного кислорода

    кислород, требующий метаболизма сахаров и жирных кислот до CO2 и h3O, связанных с синтезом АТФ

    набор из 9 связанных реакций, происходящих в митохондриальном матриксе, в которых ацетильные группы окисляются с образованием CO2 и восстановленных промежуточных продуктов, используемых для производства АТФ (кребса и TCA)

    внутренний матрикс митохондрий

    Внутренняя митохондриальная мембрана (IMM) — это митохондриальная мембрана, которая отделяет митохондриальный матрикс от межмембранного пространства.

    окислительное фосфорилирование

    фосфорилирование АДФ с образованием АТФ за счет переноса электронов на кислород (O2) в бактериях и митохондриях.вовлекал генерацию протонодвижущей силы во время ETC и последующее использование для питания синтеза АТФ.

    электронная транспортная цепь (ETC)

    набор из 4 больших мультипротеиновых комплексов во внутренней митохондриальной мембране плюс диффундирующий цитохром c и кофермент Q, через которые проходят потоки электронов от восстановленных доноров электронов (например,грамм. НАДН) в О2. Каждый член цепочки содержит один или несколько связанных электронных носителей

    небелковая группа, образующая часть белка или объединенная с ним.

    — мера тенденции химического вещества приобретать электроны и тем самым уменьшаться.Потенциал восстановления измеряется в вольтах (В) или милливольтах (мВ).

    любая молекула или атом, который принимает электроны от молекулы-донора и передает их молекулам-акцепторам в связанных реакциях окисления и восстановления.

    органическая макромолекула, которая переносит атомы водорода из одного места в другое внутри клетки или из клетки в клетку для использования в различных метаболических процессах.

    НАД (никотинамидадениндинуклеотид)

    небольшая органическая молекула, которая функционирует как переносчик электронов, принимая два электрона от молекулы-донора и один H + от раствора

    FAD (флавинадениндинуклеотид)

    небольшая органическая молекула, которая действует как переносчик электронов, принимая 2 электрона от молекулы-донора и 2 электрона H + от раствора

    любое из класса соединений, которые встречаются во всех живых клетках и действуют как агенты переноса электронов в клеточном дыхании

    группа окрашенных гемсодержащих белков, некоторые из которых действуют как переносчики электронов во время клеточного дыхания и фотосинтеза

    Нуклеотид

    , который является наиболее важной молекулой для захвата и передачи свободной энергии в клетках.Гидролиз высвобождает большое количество свободной энергии, которую можно использовать для управления клеточными процессами

    мультимерный белковый комплекс, связанный с внутренними митохондриальными мембранами, тилакоидными мембранами холорпластов и бактериальной плазматической мембраной, который катализирует синтез АТФ во время окислительного фосфорилирования и фотосинтеза.

    процесс, посредством которого на мембране создается электрохимический градиент (pH плюс электрический потенциал), используемый для управления энергозатратным процессом, таким как синтез АТФ.

    PMF — движущая сила протона

    энергетический эквивалент протона (H +) конц.градиент и градиент электрического потенциала через мембрану, используемые для стимулирования синтеза АТФ с помощью АТФ-синтазы, транспорта молекул против их градиента концентрации и движения бактериальных жгутиков

    любое природное вещество или химический агент, который рассеивает движущую силу протона через внутреннюю митохондриальную мембрану или тилакоидную мембрану хлоропластов, тем самым подавляя синтез АТФ

    , также известный как АТФ-синтаза

    побочных продуктов электронного транспорта, образует радикалы

    Биология AP — Часть 1: Клетка

    «Это было совершенно бесплатно.Я получил зачетные единицы за все экзамены CLEP и сдал их с первой попытки. Мне нравилось учиться в своем собственном темпе. Современные Штаты потрясающие ».

    Ава, студентка Modern States

    «Я использую современные государства, чтобы получить степень инженера в кратчайшие сроки»

    Фриман, студент современного штата

    «Я могу доверять современным государствам.”

    Трюк, ученик средней школы Томаса Джефферсона

    «За 15 кредитных часов я практически ничего не заплатил… и это здорово!»

    Джин, студент современного штата

    «Все мои курсы бакалавриата, из которых я могу закончить CLEP, пойдут на получение степени медсестры и, вероятно, сэкономят мне около 15 000 долларов.”

    Холли, студентка современного штата

    «Современные государства позволили получить пятилетнюю степень за четыре года. Это помогает мечтам сбываться ».

    Иона, студент Modern States

    «Я хотел бы поблагодарить Modern States за то, что они сделали это возможным даже для студентов.”

    Даррин Теро, директор по академическому тестированию, Государственный университет Кеннесо

    «Неважно, сколько вам лет. Вы можете вернуться [в школу] с помощью Modern States ».

    Ванда, студентка современного штата

    Инструменты клеточной биологии — Клетка

    Как и во всех экспериментальных науках, исследования в области клеточной биологии зависят от лабораторных методов, которые можно использовать для изучения структуры и функций клеток.Многие важные достижения в понимании клеток явились прямым следствием разработки новых методов, которые открыли новые возможности для исследований. Таким образом, оценка экспериментальных инструментов, доступных клеточному биологу, имеет решающее значение для понимания как текущего состояния, так и будущих направлений этой быстро меняющейся области науки. Некоторые из важных общих методов клеточной биологии описаны в следующих разделах. Другие экспериментальные подходы, включая методы биохимии и молекулярной биологии, будут обсуждаться в следующих главах.

    Световая микроскопия

    Поскольку большинство клеток слишком малы, чтобы их можно было увидеть невооруженным глазом, изучение клеток во многом зависело от использования микроскопов. Действительно, само открытие клеток явилось результатом развития микроскопа: Роберт Гук впервые ввел термин «клетка» после своих наблюдений за куском пробки с помощью простого светового микроскопа в 1665 году (). Используя микроскоп, увеличивающий объекты примерно в 300 раз от их фактического размера, Энтони ван Левенгук в 1670-х годах смог наблюдать множество различных типов клеток, включая сперматозоиды, эритроциты и бактерии.Предложение клеточной теории Матиаса Шлейдена и Теодора Шванна в 1838 году можно рассматривать как рождение современной клеточной биологии. Микроскопические исследования тканей растений Шлейденом и тканей животных Шванном привели к такому же выводу: все организмы состоят из клеток. Вскоре после этого было установлено, что клетки не образуются de novo , а возникают только в результате деления ранее существовавших клеток. Таким образом, клетка получила свое нынешнее признание в качестве фундаментальной единицы всех живых организмов благодаря наблюдениям, сделанным с помощью светового микроскопа.

    Рисунок 1.23

    Ячеистая структура пробки. Репродукция рисунка Роберта Гука тонкого среза пробки, исследованного под световым микроскопом. «Клетки», которые наблюдал Гук, на самом деле были только клеточными стенками, оставшимися от клеток, которые существовали давно. (Подробнее …)

    Световой микроскоп остается основным инструментом клеточных биологов, с техническими усовершенствованиями, позволяющими визуализировать постоянно увеличивающиеся детали. клеточной структуры. Современные световые микроскопы могут увеличивать объекты примерно в тысячу раз.Поскольку большинство клеток имеют диаметр от 1 до 100 мкм, их можно наблюдать с помощью световой микроскопии, как и некоторые более крупные субклеточные органеллы, такие как ядра, хлоропласты и митохондрии. Однако световой микроскоп не обладает достаточной мощностью, чтобы выявить мелкие детали клеточной структуры, для которых разрешение — способность микроскопа различать объекты, разделенные небольшими расстояниями, — даже более важно, чем увеличение. Изображения можно увеличивать сколько угодно (например, путем проецирования на большой экран), но такое увеличение не увеличивает уровень детализации, которую можно наблюдать.

    Предел разрешающей способности светового микроскопа составляет примерно 0,2 мкм; два объекта, разделенных меньшим расстоянием, чем это расстояние, выглядят как единое изображение, а не отличаются друг от друга. Это теоретическое ограничение световой микроскопии определяется двумя факторами — длиной волны (λ) видимого света и светосилой линзы микроскопа (числовая апертура, NA ) — в соответствии со следующим уравнением:

    Длина волны видимый свет равен 0.От 4 до 0,7 мкм, поэтому значение λ для светового микроскопа фиксируется примерно на 0,5 мкм. Числовую апертуру можно представить как размер светового конуса, который попадает в линзу микроскопа после прохождения через образец (). Он задается уравнением

    , где η — показатель преломления среды, через которую свет проходит между образцом и линзой. Значение η для воздуха составляет 1,0, но его можно увеличить до максимального значения примерно 1,4, если использовать масляную иммерсионную линзу для просмотра образца через каплю масла.Угол α соответствует половине ширины светового конуса, собираемого линзой. Максимальное значение α составляет 90 °, при этом sin α = 1, поэтому максимально возможное значение числовой апертуры составляет 1,4.
    Рисунок 1.24

    Числовая апертура. Свет фокусируется на образце линзой конденсора, а затем собирается линзой объектива микроскопа. Числовая апертура определяется углом конуса света, попадающего в линзу объектива (α), и (подробнее …)

    Теоретический предел разрешения светового микроскопа можно рассчитать следующим образом:

    Микроскопы, способные достижение такого уровня решимости было сделано уже к концу девятнадцатого века; дальнейших улучшений в этом аспекте световой микроскопии ожидать не приходится.

    Несколько различных типов световой микроскопии обычно используются для изучения различных аспектов клеточной структуры. Самым простым из них является светлопольная микроскопия , в которой свет проходит непосредственно через клетку, а способность различать различные части клетки зависит от контраста, возникающего в результате поглощения видимого света компонентами клетки. Во многих случаях клетки окрашивают красителями, которые вступают в реакцию с белками или нуклеиновыми кислотами, чтобы усилить контраст между различными частями клетки.Перед окрашиванием образцы обычно обрабатывают фиксаторами (такими как спирт, уксусная кислота или формальдегид) для стабилизации и сохранения их структуры. Исследование фиксированных и окрашенных тканей с помощью светлопольной микроскопии является стандартным подходом для анализа образцов тканей в гистологических лабораториях (). Однако такие процедуры окрашивания убивают клетки и поэтому не подходят для многих экспериментов, в которых желательно наблюдение за живыми клетками.

    Рисунок 1.25

    Микрофотография окрашенной ткани в светлом поле.Поперечный срез волосяного фолликула на коже человека, окрашенный гематоксилином и эозином. (G. W. Willis / Biological Photo Service.)

    Без окрашивания прямой проход света не обеспечивает достаточного контраста для различения многих частей клетки, что ограничивает применимость светлопольной микроскопии. Однако можно использовать оптические вариации светового микроскопа для увеличения контраста между световыми волнами, проходящими через области клетки с различной плотностью. Двумя наиболее распространенными методами визуализации живых клеток являются фазово-контрастная микроскопия и дифференциальная интерференционно-контрастная микроскопия ().Оба вида микроскопии используют оптические системы, которые преобразуют различия в плотности или толщине между различными частями клетки в различия в контрасте, которые можно увидеть на окончательном изображении. В светлопольной микроскопии прозрачные структуры (например, ядро) имеют небольшой контраст, потому что они плохо поглощают свет. Однако свет замедляется при прохождении через эти структуры, поэтому его фаза изменяется по сравнению со светом, прошедшим через окружающую цитоплазму. Фазово-контрастная и дифференциальная интерференционно-контрастная микроскопия преобразует эти различия в фазе в различия в контрасте, тем самым обеспечивая улучшенные изображения живых неокрашенных клеток.

    Рисунок 1.26

    Наблюдение живых клеток под микроскопом. Микрофотографии клеток щеки человека, полученные с помощью (A) светлопольной, (B) фазово-контрастной и (C) дифференциальной интерференционно-контрастной микроскопии. (С любезного разрешения Морта Абрамовица, Olympus America, Inc.)

    Возможности светового микроскопа были значительно расширены за счет использования видеокамер и компьютеров для анализа и обработки изображений. Такие системы электронной обработки изображений могут существенно повысить контраст изображений, полученных с помощью светового микроскопа, позволяя визуализировать небольшие объекты, которые иначе не могли бы быть обнаружены.Например, с помощью дифференциальной интерференционно-контрастной микроскопии с видеоусилением удалось визуализировать движение органелл вдоль микротрубочек, которые представляют собой белковые филаменты цитоскелета диаметром всего 0,025 мкм (). Однако это улучшение не преодолевает теоретический предел разрешающей способности светового микроскопа, составляющий примерно 0,2 мкм. Таким образом, хотя улучшение видео позволяет визуализировать микротрубочки, микротрубочки выглядят как размытые изображения диаметром не менее 0,2 мкм, и отдельную микротрубочку невозможно отличить от связки соседних структур.

    Рисунок 1.27

    Дифференциальная интерференционно-контрастная микроскопия с улучшенным видео. Электронная обработка изображений позволяет визуализировать отдельные микротрубочки. (Любезно предоставлено Э. Д. Салмоном, Университет Северной Каролины, Чапел-Хилл.)

    Световая микроскопия была доведена до уровня молекулярного анализа с помощью методов маркировки определенных молекул, чтобы их можно было визуализировать внутри клеток. Конкретные гены или транскрипты РНК могут быть обнаружены путем гибридизации с зондами нуклеиновых кислот комплементарной последовательности, а белки могут быть обнаружены с использованием соответствующих антител (см. Главу 3).И зонды нуклеиновой кислоты, и антитела могут быть помечены различными метками, которые позволяют визуализировать их в световом микроскопе, что позволяет определять расположение конкретных молекул в отдельных клетках.

    Флуоресцентная микроскопия — широко используемый и очень чувствительный метод исследования внутриклеточного распределения молекул (). Флуоресцентный краситель используется для метки интересующей молекулы в фиксированных или живых клетках. Флуоресцентный краситель — это молекула, которая поглощает свет на одной длине волны и излучает свет на второй длине волны.Эта флуоресценция обнаруживается путем освещения образца светом с длиной волны, которая возбуждает флуоресцентный краситель, а затем с использованием соответствующих фильтров для определения конкретной длины волны света, излучаемого красителем. Флуоресцентная микроскопия может использоваться для изучения множества молекул внутри клеток. Одним из частых применений является маркировка антител, направленных против определенного белка, флуоресцентными красителями, чтобы можно было определить внутриклеточное распределение белка. Белки в живых клетках можно визуализировать, используя зеленый флуоресцентный белок (GFP) медузы в качестве флуоресцентной метки.GFP может быть слит с широким спектром белков с использованием стандартных методов рекомбинантной ДНК, а затем GFP-меченый белок может быть введен в клетки и обнаружен с помощью флуоресцентной микроскопии.

    Рисунок 1.28

    Флуоресцентная микроскопия. (A) Свет проходит через фильтр возбуждения, чтобы выбрать свет с длиной волны (например, голубой), которая возбуждает флуоресцентный краситель. Затем дихроичное зеркало отклоняет возбуждающий свет вниз к образцу. Излучаемый флуоресцентным светом (подробнее …)

    Конфокальная микроскопия сочетает в себе флуоресцентную микроскопию с электронным анализом изображений для получения трехмерных изображений.Небольшая точка света, обычно излучаемая лазером, фокусируется на образце на определенной глубине. Затем излучаемый флуоресцентный свет собирается с помощью детектора, такого как видеокамера. Однако, прежде чем излучаемый свет достигнет детектора, он должен пройти через отверстие-торец (называемое конфокальной апертурой), расположенное точно в той точке, где свет, излучаемый с выбранной глубины образца, попадает в фокус (). Следовательно, только свет, излучаемый из плоскости фокуса, может достигать детектора.Сканирование образца дает двумерное изображение плоскости фокуса, гораздо более четкое, чем изображение, полученное с помощью стандартной флуоресцентной микроскопии (). Более того, серию изображений, полученных на разной глубине, можно использовать для восстановления трехмерного изображения образца.

    Рисунок 1.29

    Конфокальная микроскопия. Точечный свет фокусируется на образце на определенной глубине, а испускаемый флуоресцентный свет улавливается детектором. Прежде чем попасть в детектор, флуоресцентный свет, излучаемый образцом, должен пройти через конфокальный (более…)

    Рисунок 1.30

    Конфокальная микрофотография клеток эмбриона мыши. Ядра окрашены в красный цвет, а филаменты актина, лежащие под плазматической мембраной, окрашены в зеленый цвет. (Любезно предоставлено Дэвидом Альбертини, Медицинский факультет Университета Тафтса.)

    Микроскопия с двухфотонным возбуждением — это альтернатива конфокальной микроскопии, которая может применяться к живым клеткам. Образец освещается светом с такой длиной волны, что для возбуждения флуоресцентного красителя требуется одновременное поглощение двух фотонов ().Вероятность одновременного возбуждения флуоресцентного красителя двумя фотонами имеет значение только в той точке образца, на которую фокусируется входной лазерный луч, поэтому флуоресценция излучается только из плоскости фокуса входящего света. Это сильно локализованное возбуждение автоматически обеспечивает трехмерное разрешение без необходимости пропускания излучаемого света через отверстие-точечное отверстие, как в конфокальной микроскопии. Более того, локализация возбуждения сводит к минимуму повреждение образца, позволяя получить трехмерное изображение живых клеток.

    Рисунок 1.31

    Микроскопия с двухфотонным возбуждением. Для возбуждения флуоресцентного красителя требуется одновременное поглощение двух фотонов. Это происходит только в той точке образца, на которую фокусируется входной свет, поэтому флуоресцентный свет излучается только выбранным (подробнее …)

    Электронная микроскопия

    Из-за ограниченного разрешения светового микроскопа анализ детализация клеточной структуры потребовала использования более мощных микроскопических методов, а именно электронной микроскопии, которая была разработана в 1930-х годах и впервые применена к биологическим образцам Альбертом Клодом, Китом Портером и Джорджем Паладе в 1940-х и 1950-х годах.Электронный микроскоп может достичь гораздо большего разрешения, чем разрешение светового микроскопа, потому что длина волны электронов короче, чем у света. Длина волны электронов в электронном микроскопе может быть всего 0,004 нм, что примерно в 100 000 раз короче длины волны видимого света. Теоретически эта длина волны может дать разрешение 0,002 нм, но такое разрешение невозможно получить на практике, поскольку разрешение определяется не только длиной волны, но и числовой апертурой линзы микроскопа.Числовая апертура является ограничивающим фактором для электронной микроскопии, поскольку внутренние свойства электромагнитных линз ограничивают их апертурные углы примерно до 0,5 градуса, что соответствует числовой апертуре только примерно 0,01. Таким образом, в оптимальных условиях разрешающая способность электронного микроскопа составляет примерно 0,2 нм. Более того, разрешение, которое может быть получено с биологическими образцами, еще больше ограничено из-за отсутствия у них собственного контраста. Следовательно, для биологических образцов практический предел разрешения электронного микроскопа составляет 1-2 нм.Хотя это разрешение намного меньше, чем то, которое предсказывается просто по длине волны электронов, оно представляет собой более чем стократное улучшение разрешающей способности светового микроскопа.

    Для изучения клеток широко используются два типа электронной микроскопии — просвечивающая и сканирующая. В принципе, просвечивающая электронная микроскопия аналогична наблюдению окрашенных клеток с помощью светового микроскопа. Образцы фиксируются и окрашиваются солями тяжелых металлов, которые обеспечивают контраст за счет рассеяния электронов.Затем пучок электронов проходит через образец и фокусируется для формирования изображения на флуоресцентном экране. Электроны, которые сталкиваются с ионом тяжелого металла при прохождении через образец, отклоняются и не влияют на окончательное изображение, поэтому окрашенные области образца выглядят темными.

    Образцы для исследования с помощью просвечивающей электронной микроскопии можно приготовить путем положительного или отрицательного окрашивания. При положительном окрашивании образцы тканей разрезают на тонкие срезы и окрашивают солями тяжелых металлов (такими как четырехокись осмия, уранилацетат и цитрат свинца), которые вступают в реакцию с липидами, белками и нуклеиновыми кислотами.Эти ионы тяжелых металлов связываются с различными клеточными структурами, которые на конечном изображении выглядят темными (). Альтернативные процедуры положительного окрашивания также могут использоваться для идентификации конкретных макромолекул внутри клеток. Например, антитела, меченные электронно-плотными тяжелыми металлами (такими как частицы золота), часто используются для определения субклеточного расположения определенных белков в электронном микроскопе. Этот метод аналогичен использованию антител, меченных флуоресцентными красителями, в флуоресцентной микроскопии.

    Рисунок 1.32

    Положительное окрашивание. Просвечивающая электронная микрофотография положительно окрашенного лейкоцита. (Don W. Fawcett / Visuals Unlimited.)

    Отрицательное окрашивание полезно для визуализации неповрежденных биологических структур, таких как бактерии, изолированные субклеточные органеллы и макромолекулы (). В этом методе биологический образец наносится на поддерживающую пленку, и пятну от тяжелого металла дают высохнуть вокруг его поверхности. Затем неокрашенный образец окружают пленкой электронно-плотного пятна, создавая изображение, на котором образец выглядит светлым на окрашенном темном фоне.

    Рисунок 1.33

    Отрицательное окрашивание. Просвечивающая электронная микрофотография отрицательно окрашенных актиновых филаментов. (Любезно предоставлено Роджером Крейгом, Медицинский центр Массачусетского университета.)

    Металлическое затенение — это еще один метод, используемый для визуализации поверхности изолированных субклеточных структур или макромолекул в просвечивающем электронном микроскопе (). Образец покрыт тонким слоем испаренного металла, например платины. Металл напыляется на образец под углом, так что поверхности образца, обращенные к источнику молекул испаренного металла, покрываются более сильным покрытием, чем другие.Это дифференциальное покрытие создает эффект тени, придавая образцу трехмерный вид на электронных микрофотографиях.

    Рисунок 1.34

    Затенение металла. Электронная микрофотография актиновых / миозиновых нитей цитоскелета, полученная методом металлического затенения. (Дон В. Фосетт, J. Heuser / Photo Researchers, Inc.)

    Подготовка образцов путем замораживания разрушения в сочетании с металлическим затенением была особенно важна в исследованиях мембранной структуры. Образцы замораживают в жидком азоте (при -196 ° C), а затем ломают лезвием ножа.Этот процесс часто расщепляет липидный бислой, обнажая внутренние поверхности клеточной мембраны (). Затем образец покрывается платиной, а биологический материал растворяется кислотой, образуя металлическую копию поверхности образца. Изучение таких реплик в электронном микроскопе обнаруживает множество неровностей на поверхности, соответствующих белкам, которые покрывают липидный бислой. Вариант разрушения при замораживании, называемый травление замораживанием , позволяет визуализировать внешние поверхности клеточных мембран в дополнение к их внутренним поверхностям.

    Рисунок 1.35

    Трещина от замерзания. (A) Разрыв замораживания расщепляет липидный бислой, оставляя белки, встроенные в мембрану, связанную с одной из двух половин мембраны. (B) Микрофотография замороженных плазматических мембран двух соседних клеток. Белки, которые охватывают (подробнее …)

    Второй тип электронной микроскопии, сканирующая электронная микроскопия, используется для получения трехмерного изображения клеток (). В сканирующей электронной микроскопии электронный луч не проходит через образец.Вместо этого поверхность ячейки покрыта тяжелым металлом, и для сканирования образца используется пучок электронов. Электроны, которые рассеиваются или испускаются с поверхности образца, собираются для создания трехмерного изображения по мере того, как электронный луч движется по ячейке. Поскольку разрешение сканирующей электронной микроскопии составляет всего около 10 нм, ее использование обычно ограничивается изучением целых клеток, а не субклеточных органелл или макромолекул.

    Рисунок 1.36

    Растровая электронная микроскопия.Сканирующая электронная микрофотография макрофага. (Дэвид Филлипс / Visuals Unlimited.)

    Субклеточное фракционирование

    Хотя электронный микроскоп позволил детально визуализировать клеточную структуру, одной микроскопии недостаточно для определения функций различных компонентов эукариотических клеток. Для решения многих вопросов, касающихся функции субклеточных органелл, оказалось необходимым выделить органеллы эукариотических клеток в форме, которая может быть использована для биохимических исследований.Обычно это достигается с помощью дифференциального центрифугирования — метода, разработанного в основном Альбертом Клодом, Кристианом де Дювом и их коллегами в 1940-х и 1950-х годах для разделения компонентов клеток на основе их размера и плотности.

    Первым шагом в субклеточном фракционировании является разрушение плазматической мембраны в условиях, которые не разрушают внутренние компоненты клетки. Используются несколько методов, в том числе обработка ультразвуком (воздействие высокочастотного звука), измельчение в механическом гомогенизаторе или обработка с помощью высокоскоростного блендера.Все эти процедуры разрушают плазматическую мембрану и эндоплазматический ретикулум на небольшие фрагменты, оставляя другие компоненты клетки (такие как ядра, лизосомы, пероксисомы, митохондрии и хлоропласты) нетронутыми.

    Суспензия разрушенных клеток (называемая лизатом или гомогенатом) затем фракционируется на компоненты путем серии центрифугирования в ультрацентрифуге , которая вращает образцы с очень высокой скоростью (до 100000 об / мин), создавая силы до 500000 раз больше силы тяжести.Эта сила заставляет компоненты клеток перемещаться к дну центрифужной пробирки и формировать осадок (процесс, называемый седиментацией) со скоростью, которая зависит от их размера и плотности, при этом самые крупные и тяжелые структуры осаждаются наиболее быстро (). Обычно гомогенат клеток сначала центрифугируется на низкой скорости, в результате чего осаждаются только целые клетки и самые крупные субклеточные структуры — ядра. Таким образом, обогащенная фракция ядер может быть извлечена из осадка такого низкоскоростного центрифугирования, в то время как другие компоненты клетки остаются суспендированными в супернатанте (оставшемся растворе).Затем супернатант центрифугируется на более высокой скорости для осаждения митохондрий, хлоропластов, лизосом и пероксисом. Недавнее центрифугирование супернатанта на еще более высокой скорости осаждает фрагменты плазматической мембраны и эндоплазматического ретикулума. Четвертое центрифугирование на еще более высокой скорости осаждает рибосомы, оставляя только растворимую часть цитоплазмы (цитозоль) в супернатанте.

    Рисунок 1.37

    Субклеточное фракционирование. Клетки лизируются, и субклеточные компоненты разделяются серией центрифугирования с возрастающей скоростью.После каждого центрифугирования органеллы, осевшие на дне пробирки, извлекаются в (подробнее …)

    Фракции, полученные в результате дифференциального центрифугирования, соответствуют обогащенным, но все же не чистым препаратам органелл. Более высокая степень очистки может быть достигнута центрифугированием в градиенте плотности , при котором органеллы разделяются седиментацией через градиент плотного вещества, такого как сахароза. При центрифугировании со скоростью исходный материал наслаивается поверх градиента сахарозы ().Частицы разного размера оседают через градиент с разной скоростью, перемещаясь в виде дискретных полос. После центрифугирования сбор отдельных фракций градиента обеспечивает достаточное разрешение для разделения органелл аналогичного размера, таких как митохондрии, лизосомы и пероксисомы.

    Рисунок 1.38

    Центрифугирование по скорости в градиенте плотности. Образец наслоен поверх градиента сахарозы, и частицы разного размера оседают через градиент в виде дискретных полос.Разделенные частицы затем могут быть собраны в отдельные фракции (подробнее …)

    Равновесное центрифугирование в градиентах плотности может использоваться для разделения субклеточных компонентов на основе их плавучей плотности, независимо от их размера и формы. В этой процедуре образец центрифугируется в градиенте, содержащем высокую концентрацию сахарозы или хлорида цезия. Вместо разделения на основе скорости осаждения частицы образца центрифугируют до тех пор, пока они не достигнут положения равновесия, при котором их плавучая плотность равна плотности окружающего раствора сахарозы или хлорида цезия.Такое равновесное центрифугирование полезно для отделения мембран разных типов друг от друга и достаточно чувствительно для разделения макромолекул, меченных разными изотопами. Классическим примером, обсуждаемым в главе 3, является анализ репликации ДНК путем разделения молекул ДНК, содержащих тяжелые и легкие изотопы азота ( 15 N и 14 N), путем равновесного центрифугирования в градиентах хлорида цезия.

    Рост клеток животных в культуре

    Возможность изучения клеток во многом зависит от того, насколько легко их можно выращивать и манипулировать в лаборатории.Хотя этот процесс технически намного сложнее, чем культивирование бактерий или дрожжей, в культуре можно выращивать и обрабатывать самые разные клетки животных и растений. Такие системы культивирования клеток in vitro и позволили ученым изучать рост и дифференцировку клеток, а также выполнять генетические манипуляции, необходимые для понимания структуры и функции генов.

    Культуры животных клеток инициируются диспергированием кусочка ткани в суспензию составляющих ее клеток, которую затем добавляют в культуральную чашку, содержащую питательную среду.Большинство типов клеток животных, таких как фибробласты и эпителиальные клетки, прикрепляются и растут на пластиковой поверхности чашек, используемых для культивирования клеток (). Поскольку они содержат быстрорастущие клетки, в качестве исходного материала часто используются эмбрионы или опухоли. Эмбриональные фибробласты особенно хорошо растут в культуре и, следовательно, являются одним из наиболее широко изученных типов клеток животных. Однако при соответствующих условиях некоторые специализированные типы клеток также можно выращивать в культуре, что позволяет изучать их дифференцированные свойства в контролируемой экспериментальной среде.

    Рисунок 1.39

    Клетки животных в культуре. Сканирующая электронная микрофотография человеческих фибробластов, прикрепленных к поверхности культуральной чашки. (Дэвид М. Филлипс / Visuals Unlimited.)

    Питательные среды, необходимые для размножения клеток животных, намного сложнее, чем минимальные среды, достаточные для поддержания роста бактерий и дрожжей. В ранних исследованиях клеточных культур использовались среды, состоящие из неопределенных компонентов, таких как плазма, сыворотка и экстракты зародыша. Таким образом, в 1955 году был сделан большой шаг вперед, когда Гарри Игл описал первую определенную среду, поддерживающую рост клеток животных.Помимо солей и глюкозы среды, используемые для культур клеток животных, содержат различные аминокислоты и витамины, которые клетки не могут производить сами. Среды для выращивания большинства животных клеток в культуре также включают сыворотку, которая служит источником полипептидных факторов роста, необходимых для стимуляции деления клеток. Выявлено несколько таких факторов роста. Они служат в качестве важнейших регуляторов роста и дифференцировки клеток в многоклеточных организмах, обеспечивая сигналы, с помощью которых разные клетки общаются друг с другом.Например, важной функцией фибробластов кожи интактного животного является пролиферация, когда это необходимо для восстановления повреждений, возникших в результате пореза или раны. Их деление запускается фактором роста, высвобождаемым из тромбоцитов во время свертывания крови, тем самым стимулируя пролиферацию фибробластов по соседству с поврежденной тканью. Идентификация индивидуальных факторов роста сделала возможным культивирование множества клеток в бессывороточных средах (средах, в которых сыворотка была заменена специфическими факторами роста, необходимыми для пролиферации рассматриваемых клеток).

    Исходные культуры клеток, полученные из ткани, называются первичными культурами (). Клетки в первичной культуре обычно растут, пока не покроют поверхность чашки для культивирования. Затем их можно вынуть из чашки и пересадить на более низкую плотность, чтобы сформировать вторичные культуры. Этот процесс можно повторять много раз, но большинство нормальных клеток нельзя выращивать в культуре бесконечно. Например, нормальные человеческие фибробласты обычно можно культивировать для удвоения популяции от 50 до 100, после чего они перестают расти и умирают.Напротив, клетки, полученные из опухолей, часто бесконечно пролиферируют в культуре и называются линиями бессмертных клеток . Кроме того, ряд иммортализованных клеточных линий грызунов был выделен из культур нормальных фибробластов. Вместо того, чтобы умирать, как большинство их собратьев, некоторые клетки в этих культурах продолжают бесконечно размножаться, образуя клеточные линии, подобные тем, которые происходят из опухолей. Такие постоянные клеточные линии были особенно полезны для многих типов экспериментов, поскольку они обеспечивают непрерывный и однородный источник клеток, с которыми можно манипулировать, клонировать и неограниченно размножать в лаборатории.

    Даже в оптимальных условиях время деления наиболее активно растущих клеток животных составляет порядка 20 часов — в десять раз больше, чем время деления дрожжей. Следовательно, эксперименты с культивированными клетками животных сложнее и занимают гораздо больше времени, чем эксперименты с бактериями или дрожжами. Например, рост видимой колонии животных клеток из одной клетки занимает неделю или более, тогда как колонии E . coli или дрожжи развиваются из единичных клеток в течение ночи.Тем не менее генетические манипуляции с клетками животных в культуре были необходимы для нашего понимания структуры и функции клеток.

    Культура растительных клеток

    Растительные клетки также можно культивировать в питательных средах, содержащих подходящие молекулы, регулирующие рост. В отличие от факторов роста полипептидов, которые регулируют пролиферацию большинства клеток животных, регуляторы роста клеток растений представляют собой небольшие молекулы, которые могут проходить через стенку клеток растений. При наличии соответствующих смесей этих регуляторных молекул роста многие типы растительных клеток размножаются в культуре, производя массу недифференцированных клеток, называемых каллусами ().

    Рисунок 1.41

    Растительные клетки в культуре. Недифференцированная масса растительных клеток (каллус), растущая на твердой среде. (Джон Н. А. Лотт / Служба биологических фотографий.)

    Поразительной особенностью растительных клеток, резко контрастирующей с поведением клеток животных, является феномен, называемый тотипотентностью . Дифференцированные животные клетки, такие как фибробласты, не могут развиваться в другие типы клеток, такие как нервные клетки. Однако многие клетки растений способны образовывать любые из различных типов клеток и тканей, которые в конечном итоге необходимы для регенерации всего растения.Следовательно, с помощью соответствующих манипуляций с питательными веществами и молекулами, регулирующими рост, недифференцированные растительные клетки в культуре могут быть индуцированы с образованием множества растительных тканей, включая корни, стебли и листья. Во многих случаях даже целое растение можно регенерировать из одной культивируемой клетки. Помимо теоретического интереса, способность производить новое растение из одной клетки, подвергшейся манипуляции в культуре, позволяет легко вносить генетические изменения в растения, открывая важные возможности для сельскохозяйственной генной инженерии.

    Вирусы

    Вирусы — это внутриклеточные паразиты, которые не могут размножаться сами по себе. Они размножаются, заражая клетки-хозяева и узурпируя клеточные механизмы для производства большего количества вирусных частиц. В своих простейших формах вирусы состоят только из геномной нуклеиновой кислоты (ДНК или РНК), окруженной белковой оболочкой (). Вирусы важны для молекулярной и клеточной биологии, потому что они представляют собой простые системы, которые можно использовать для исследования функций клеток. Поскольку репликация вируса зависит от метаболизма инфицированных клеток, исследования вирусов выявили многие фундаментальные аспекты клеточной биологии.Исследования бактериальных вирусов в значительной степени способствовали нашему пониманию основных механизмов молекулярной генетики, а эксперименты с растительным вирусом (вирусом табачной мозаики) впервые продемонстрировали генетический потенциал РНК. Вирусы животных предоставили особо чувствительные зонды для исследования различной активности эукариотических клеток.

    Рисунок 1.42

    Структура животного вируса. (A) Частицы вируса папилломы содержат небольшую кольцевую молекулу ДНК, заключенную в белковую оболочку (капсид).(B) Электронная микрофотография частиц вируса папилломы человека. Добавлен искусственный краситель. (B, Alfred Pasieka / Science (more …)

    Быстрый рост и небольшой размер генома бактерий делают их отличными объектами для экспериментов в области молекулярной биологии, а бактериальные вирусы (бактериофаги) еще больше упростили изучение генетики бактерий. Одним из наиболее важных бактериофагов является Т4, который инфицирует и реплицируется в E , coli . Заражение одной частицей Т4 приводит к образованию примерно 200 вирусных частиц потомства за 20-30 минут.Затем первоначально инфицированная клетка разрывается (лизируется), высвобождая частицы потомства вируса в среду, где они могут инфицировать новые клетки. В культуре бактерий, растущих на агаризованной среде, репликация Т4 приводит к образованию чистого участка лизированных клеток (бляшки) на лужайке бактерий (). Так же, как инфекционные вирусные частицы легко выращивать и анализировать, вирусные мутанты — например, вирусы, которые будут расти в одном штамме E . coli , но не другой — их легко изолировать. Таким образом, T4 управляется даже легче, чем E . coli для исследований молекулярной генетики. Причем геном Т4 в 20 раз меньше, чем у E . coli — примерно 0,2 миллиона пар оснований, что еще больше упрощает генетический анализ. Некоторые другие бактериофаги имеют еще меньшие геномы — простейшие из них состоят из молекул РНК, состоящих всего из 3600 нуклеотидов. Таким образом, бактериальные вирусы предоставили чрезвычайно простые экспериментальные системы для молекулярной генетики. Исследования этих вирусов во многом привели к выяснению многих фундаментальных принципов молекулярной биологии.

    Рисунок 1.43

    Бляшки бактериофагов. Бляшки Т4 видны на лужайке E . Коли . Каждая бляшка возникает в результате репликации одной вирусной частицы. (E. C. S. Chen / Visuals Unlimited.)

    Из-за возросшей сложности генома животных клеток вирусы сыграли даже более важную роль в исследованиях клеток животных, чем в исследованиях бактерий. Многие вирусы животных реплицируются и могут быть проанализированы по образованию бляшек в культурах клеток, так же как и бактериофаги.Более того, геномы вирусов животных аналогичны по сложности геномам бактериальных вирусов (примерно от 3000 до 300 000 пар оснований), поэтому вирусы животных гораздо более управляемы, чем их клетки-хозяева.

    Существует множество разнообразных вирусов животных, каждый из которых содержит ДНК или РНК в качестве генетического материала (). Одно семейство вирусов животных — ретровирусы — содержат геномы РНК в своих вирусных частицах, но синтезируют ДНК-копию своего генома в инфицированных клетках.Эти вирусы являются хорошим примером важности вирусов как моделей, потому что исследования ретровирусов — это то, что впервые продемонстрировало синтез ДНК из матриц РНК — фундаментальный способ передачи генетической информации, который, как сейчас известно, происходит как в прокариотических, так и в эукариотических клетках. Другие примеры, в которых вирусы животных предоставили важные модели для исследования своих клеток-хозяев, включают исследования репликации ДНК, транскрипции, процессинга РНК, а также транспорта и секреции белков.

    Следует особо отметить, что заражение некоторыми вирусами животных, вместо того, чтобы убивать клетку-хозяина, превращает нормальную клетку в раковую. Исследования таких вызывающих рак вирусов, впервые описанные Пейтоном Роусом в 1911 году, не только послужили основой для нашего нынешнего понимания рака на уровне клеточной и молекулярной биологии, но также привели к выяснению многих молекулярных механизмов. которые контролируют рост и дифференциацию животных клеток.

    Box

    Ключевой эксперимент: культура клеток животных.

    Box

    Молекулярная медицина: вирусы и рак.

    Страница не найдена | Добавочный номер UC Berkeley

    В этом заявлении объясняется, как мы используем файлы cookie на нашем веб-сайте. Для получения информации о том, какие типы личной информации будут собираться при посещении веб-сайта и как эта информация будет использоваться, см. Нашу политику конфиденциальности.

    Как мы используем файлы cookie

    Все наши веб-страницы используют файлы cookie. Файл cookie — это небольшой файл из букв и цифр, который мы размещаем на вашем компьютере или мобильном устройстве, если вы согласны.Эти файлы cookie позволяют нам отличать вас от других пользователей нашего веб-сайта, что помогает нам обеспечить вам удобство при просмотре нашего веб-сайта и позволяет нам улучшать наш веб-сайт.

    Типы файлов cookie, которые мы используем

    Мы используем следующие типы файлов cookie:

    • Строго необходимые файлы cookie — они необходимы, чтобы вы могли перемещаться по веб-сайтам и использовать их функции. Без этих файлов cookie не могут быть предоставлены запрашиваемые вами услуги, такие как вход в свою учетную запись.
    • Файлы cookie производительности — эти файлы cookie собирают информацию о том, как посетители используют веб-сайт, например, какие страницы посетители посещают чаще всего. Мы используем эту информацию для улучшения наших веб-сайтов и помощи в расследовании проблем, возникающих у посетителей. Эти файлы cookie не собирают информацию, идентифицирующую посетителя.
    • Функциональные файлы cookie — эти файлы cookie позволяют веб-сайту запоминать сделанный вами выбор и предоставлять больше личных функций.Например, функциональный файл cookie можно использовать для запоминания товаров, которые вы поместили в корзину. Информация, собираемая этими файлами cookie, может быть анонимной, и они не могут отслеживать вашу активность на других веб-сайтах.

    Большинство веб-браузеров позволяют контролировать большинство файлов cookie через настройки браузера. Чтобы узнать больше о файлах cookie, в том числе о том, как узнать, какие файлы cookie были установлены, а также как управлять ими и удалять их, посетите https://www.allaboutcookies.org/.

    Конкретные файлы cookie, которые мы используем

    В приведенном ниже списке указаны файлы cookie, которые мы используем, и разъясняются цели, для которых они используются. Мы можем время от времени обновлять информацию, содержащуюся в этом разделе.

    • JSESSIONID: этот файл cookie используется сервером приложений для идентификации уникального сеанса пользователя.
    • registrarToken: этот файл cookie используется для запоминания товаров, которые вы добавили в корзину.
    • locale: этот файл cookie используется для запоминания ваших языковых и языковых настроек.
    • cookieconsent_status: этот файл cookie используется для запоминания, если вы уже отклонили уведомление о согласии на использование файлов cookie.
    • _ga_UA — ########: Эти файлы cookie используются для сбора информации о том, как посетители используют наш сайт. Мы используем эту информацию для составления отчетов и улучшения нашего веб-сайта. Файлы cookie собирают информацию в анонимной форме, включая количество посетителей веб-сайта, с которых посетители пришли на сайт, и страницы, которые они посетили. Эта анонимная информация о посетителях и просмотрах хранится в Google Analytics.

    Изменения в нашем Заявлении о файлах cookie

    Любые изменения, которые мы можем внести в нашу Политику использования файлов cookie в будущем, будут опубликованы на этой странице.

    Доктор философии по клеточной биологии

    НАПРАВЛЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

    Биология развития, биохимия сетчатки, биология рака и химиотерапия, митоз, регуляция генов, нейробиология сенсорных систем, вегетативная и сердечно-сосудистая фармакология, регенерация нервов и клеточные сигнальные механизмы.

    ЦЕЛИ ПРОГРАММЫ

    Программа для выпускников предназначена для подготовки людей к академической и исследовательской карьере в области клеточной биологии.Студентам предлагается получить обширный опыт в различных дисциплинах, а также разработать и продолжить исследовательский проект в одной из областей научных исследований, доступных в настоящее время на кафедре.

    Все соискатели участвуют в учебных курсах, предлагаемых кафедрой. Каждый студент будет работать с советником факультета и комитетом, состоящим в основном из преподавателей факультета. Чтобы удовлетворить специализированные потребности и интересы студентов, кафедра предлагает продвинутые курсы, преподаваемые преподавателями, чей опыт тесно связан с содержанием курсовой работы.Студенты также могут выбрать факультативные предметы, в которых особое внимание уделяется анатомическим или фармакологическим исследованиям. Также доступны соответствующие биомедицинские курсы, которые преподают другие факультеты Университета. Квалифицированным студентам доступны стипендии и стипендии для выпускников на конкурсной основе.

    ДОПУСКНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ

    Кафедра клеточной биологии является участником программы для аспирантов в области биомедицинских наук, которая сочетает в себе опыт семи программ Центра медицинских наук Университета Оклахомы: биохимия и молекулярная биология, клеточная биология, микробиология и иммунология, неврология, патология, фармакология. И токсикология и физиология.Студенты записываются на общую учебную программу первого года обучения, которая построена на полностью интегрированном, основанном на литературе курсе, охватывающем молекулярную, клеточную и системную биологию. Студенты проводят ротации лабораторий с наставниками факультетов в любой из участвующих программ. По окончании первого курса студенты поступают в исследовательскую лабораторию и завершают обучение в докторантуре. программа по клеточной биологии.

    • Диплом бакалавра по соответствующей специальности.
    • Минимальный средний балл (GPA) 3.0 за последние 60 часов программы бакалавриата
      .
    • Отчет WES или ECE для подтверждения среднего балла требуется для абитуриентов, окончивших зарубежные учебные заведения.
    • Могут быть представлены результаты общего экзамена
    • GRE (по желанию).
    • Экзамен TOEFL требуется для иностранных абитуриентов. Любой заявитель, чей родной язык не английский, должен подтвердить свое владение английским языком при подаче заявления. Такие абитуриенты должны представить результаты, полученные на тесте по английскому как иностранному (TOEFL).Минимальный балл TOEFL по тесту с бумагой и карандашом, 220 баллов по компьютерному тесту или эквивалентный балл по веб-экзамену — это минимум, необходимый для поступления на соискание степени доктора философии. программа по клеточной биологии.
    • Три рекомендательных письма от лиц, не являющихся потенциальным наставником.
    • Личное заявление о целях / замысле.
    ДОКТОР ФИЛОСОФИИ КЛЕТОЧНОЙ БИОЛОГИИ

    кандидатов в докторантуру. степень должна соответствовать следующим минимальным требованиям:

    (1) 90 кредитных часов, приемлемых для выпускного комитета студента;
    (2) получить оценку «удовлетворительно» по обязательному курсу повышения квалификации — Advanced Cell Biology III: Capstone;
    (3) посещение и участие в ведомственных семинарских мероприятиях;
    (4) успешное завершение комплексного квалификационного экзамена;
    (5) предложение исследования, оригинальное исследование, письменная диссертация и общая защита диссертации (Максимум 60 кредитных часов разрешено для диссертационного исследования.)

    По усмотрению Комитета по последипломному образованию эквивалентные курсы других аккредитованных учебных заведений могут быть заменены любым из требований.

Author: alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.