Охарактеризуйте строение клеток у разных организмов: Охарактеризуйте строение клеток у разных организмов. На основе сравнения сделайте общий вывод. В таблице в свободных ячейках поставьте

Клетки представителей разных царств. Биология, Общие биологические закономерности (9–11 класс): уроки, тесты, задания.

1.	Особенности строения клеток представителей разных царств Сложность: лёгкое	1
2.	Выбери органоид определённой клетки Сложность: лёгкое	1
3.	Согласен ли ты с утверждениями? Сложность: лёгкое	3
4.	Отметь отличительные особенности растительной клетки Сложность: лёгкое	1
5.	Особенности клеток растений Сложность: среднее	1
6.	Найди ошибки в тексте «Цианобактерии» Сложность: среднее	1
7.	Найди ошибки в тексте «Клетка» Сложность: среднее	1
8.	Согласен ли ты с утверждениями? Сложность: сложное	3
9.	Закончи текст «Прокариотические и эукариотические клетки» Сложность: среднее	9
10.	Сравни вакуоль и хлоропласт Сложность: среднее	2
11.	Сравни эукариотную и прокариотную клетку Сложность: среднее	2

ГДЗ по биологии для 9 класса Пасечник В.В.



1. Какие свойства объединяют все клетки организмов?

Все клетки живых организмов обладают всеми признаками живого организма: движением, обменом веществ, ростом, развитием, самовоспроизведением, саморегуляцией и др.

2. Каковы основные компоненты любой клетки?

Обязательными компонентами живой клетки являются плазматическая мембрана, цитоплазма и генетический аппарат, отвечающий за реализацию в клетке наследственной информации. Остальные клеточные компоненты различаются у разных групп организмов.

3. Каковы основные положения современной клеточной теории?

Основные положения современной клеточной теории:

1) Клетка является универсальной структурной и функциональной единицей живого.

2) Все клетки имеют сходное строение, химический состав и общие принципы жизнедеятельности.

3) Клетки образуются только при делении исходных клеток.

4) Клетки способны к самостоятельной жизнедеятельности, но в многоклеточных организмах их работа скоординирована, и организм представляет собой целостную систему.

5) Именно благодаря деятельности клеток в многоклеточных организмах осуществляется обмен веществ и энергии, рост и размножение

4. Какое значение имела клеточная теория для развития биологии?

Благодаря формированию клеточной теории стало ясно, что клетка — важнейшая составляющая часть живых организмов. Что все биохимические и физиологические процессы в организме протекают на клеточном уровне. Клеточная теория позволила сделать вывод о сходстве химического состава всех клеток, общем плане их строения, что подтверждает филогенетическое единство всего живого мира.

Охарактеризуйте основные этапы истории открытия и изучения клетки.

Сравните положения клеточной теории, сформулированные М. Шлейденом и Т. Шванном, с современными. Как повлияло развитие биологии на формулировку клеточной теории?

Благодаря развитию биологии и появлению новых методов исследования клеточная теория была дополнена и уточнена. Так Шванн и Шлейден считали клетку наименьшей единицей живого, сейчас же установлено что есть структуры меньше (органоиды), которые входят в состав клетки. Так же теория была дополнена пунктов о схожести клеток различных организмов по строению, химическому составу и общим принципам жизнедеятельности.

Подумайте:

— Что сдерживало развитие клеточной теории с момента начала изучения клетки?

Первые шаги в изучении клетки были сделаны при помощи светового микроскопа. С дальнейшим развитием микроскопа и других инструментов исследования клетки, объем знаний о клетке увеличивался. Применение электронного микроскопа позволило детально изучить все структурные составляющие клетки (органоиды). Из этого можно сделать вывод, что сдерживающим фактором для развития цитологии долгое время являлся уровень развития инструментов исследования, в частности микроскопа.

Конспекты урока по биологии 1 разделу «Учение о клетке»

Раздел 1. Учение о клетке

Тема 1.1 Клетка – элементарная живая система. Химическая организация клетки.

Основные понятия и термины по теме: клетка, макро-микроэлементы, неорганические вещества, биополимеры, мономеры, углеводы, липиды, гормон, фермент, витамины, нуклеиновые кислоты, АТФ.

План изучения темы:

1.Понятие о науке цитология. Клетка — элементарная живая система. 

2.Химический состав клетки:

а) элементный  состав клетки;

б) неорганические вещества клетки: вода, минеральные вещества;

в) органические вещества: белки, углеводы, липиды, нуклеиновые кислоты, АТФ.

Краткое изложение теоретических вопросов:

1.Цитология (гр. kytos — клетка, logos — учение) — наука о строении, функции и развитии клетки.

Клетка  составляет основу строения, жизнедеятельности и развития всех живых форм — одноклеточных, многоклеточных и даже неклеточных. Благодаря заложенным в ней механизмам клетка обеспечивает обмен веществ, использование биологической информации, размножение, свойства наследственности и изменчивости, обусловливая тем самым присущие органическому миру качества единства и разнообразия. элементарная живая система.

2. Химический состав клетки. Все клетки животных и растительных организмов, а также микроорганизмов сходны по химическому составу. В клетке содержится несколько тысяч веществ, которые участвуют в разнообразных химических реакциях. Сходство в строении и химическом составе разных клеток свидетельствует о единстве их происхождения.

Таблица 2  Важнейшие химические элементы клетки

Таблица 3 Процентное соотношение органических и неорганических веществ, содержащихся в клетке

Макроэлементы    входят в состав органических соединений.

Микроэлементы: йод (входит в состав тироксина, гормона щитовидной железы), кобальт (витамин В12), марганец, никель, рутений, селен, фтор (зубная эмаль), медь, хром, цинк

Ультрамикроэлементы — оказывают бактерицидное воздействие,  подавляют обратное всасывание воды в почечных канальцах, оказывают   воздействие на ферменты. При его недостатке селена  развиваются раковые заболевания. Функции ультрамикроэлементов еще мало понятны.

Вода — важнейший компонент клетки, определяет физические свойства клетки – объём, упругость. Вода растворяет вещества, участвующих в химических реакциях: переносит питательные вещества, выводит из клетки отработанные и вредные соединения. Вещества растворимые в воде гидрофильные (от греческого «гидрос» -вода, «филео» — любовь)- спирты, амины, углеводы, белки, соли.

Нерастворимые в воде гидрофобные (от греческого «гидрос» – вода, «фобос» – страх, ненависть) — жиры, клетчатка.

Минеральные соли  обеспечивают стабильные показатели осмотического давления, передачу нервного импульса, являются носителями  электрического заряда. Для процессов жизнедеятельности из входящих в состав солей катионов наиболее важны: К+, Na+, Ca2+, Mg2+ из анионов: HPO4^2-, h3PO4^—, Cl^—, HCO3^— Прочность и твёрдость костной ткани обеспечивается фосфатом кальция, а раковин моллюсков – карбонатом кальция.

Органические вещества клетки представлены белками, липидами, углеводами, нуклеиновыми кислотами, АТФ, витаминами и гормонами.

Белки — это биополимеры, мономерами которых являются аминокислоты. Аминокислотысодержат аминогруппу, карбоксильную группу и радикал. В состав белков входит 20 основных аминокислот. Соединяются аминокислоты между собой с образованием пептидной связи. Цепочка из более чем 20 аминокислот называется полипептидом или белком. Белки образуют четыре основные структуры: первичную, вторичную, третичную и четвертичную

Белки выполняют в клетке ряд функций: пластическую (строительную), каталитическую (ферментативную), энергетическую (энергетическая ценность расщепления 1 г белка — 17,6 кДж), сигнальную (рецепторную), сократительную (двигательную), транспортную, защитную,регуляторную, запасающую.

Углеводы состоят  из углерода, водорода и кислорода. Сложные – полимеры с мономерами в виде моносахаридов (глюкоза, рибоза,дезоксирибоза).К углеводам  относятся глюкоза. животный крахмал-гликоген. Многие углеводы хорошо растворимы .Углеводы выполняют в клетке пластическую (строительную), энергетическую (энергетическая ценность расщепления 1 г углеводов — 17,6 кДж), запасающую и опорную функции. Углеводы могут также входить в состав сложных липидов и белков.

Нуклеиновые кислоты образуются в клеточном ядре, с этим связано их название( от лат. «нуклеус»-ядро). это биополимеры, мономерами которых являются нуклеотиды. В состав нуклеотида входят азотистое основание, углевод и остаток ортофосфорной кислоты. Выделяют два типа нуклеиновых кислот: рибонуклеиновую (РНК) и дезоксирибонуклеиновую (ДНК).
ДНК включает четыре типа нуклеотидов: аденин (А), тимин (Т), гуанин (Г) и цитозин (Ц). Структура ДНК была открыта Ф. Криком и Д. Уотсоном 1953г. Молекула ДНК представляет собой двуцепочечную спираль. ДНК определяет состав белков  клетки и передачу наследственных признаков   и свойств от родителей к потомству.

РНК включает четыре типа нуклеотидов: аденин (А), урацил (А), гуанин (Г) и цитозин (Ц).Выделяют три вида РНК: информационную (и-РНК), транспортную (т-РНК) и рибосомальную (р-РНК). Функции РНК связаны с образованием характерных  для этой клетки белков.

АТФ (аденозинтрифосфат)- универсальный  биологический аккумулятор энергии в клетке. АТФ содержится в  митохондриях, ядре, хлоропластах, цитоплазме. С помощью АТФ в клетке осуществляется синтез веществ, биение жгутиков и ресничек в клетках простейших.

Вопросы для самоконтроля по теме:

1. Какие элементы преобладают в составе живых организмов? Каково их биологическое значение?

2. Какова  биологическая роль воды в клетке?

 3.Значение минеральных веществ в клетке.

4. Охарактеризуйте строение молекул углеводов в связи с их функциями в клетке.

5. Охарактеризуйте строение молекул липидов в связи с их функциями в клетке.

6. Охарактеризуйте строение молекул белков в связи с их функциями в клетке.

7. Докажите справедливость утверждения о том, что белки составляют основу жизни.

8.Где расположены молекулы ДНК в клетке, каково их строение и какую роль они играют?

9. Охарактеризуйте строение, виды, функции молекул РНК.

10. Каково  строение и значение АТФ в клетке?

Тема 1.2. Строение и функции клетки.

Основные понятия и термины по теме: клетки бактерий, клетки грибов, клетки растений, клетки животных, прокариотические клетки, эукариотические клетки.

План изучения темы:

1. Строение и функции клетки

2. Прокариотические и эукариотические клетки

3. Цитоплазма и клеточная мембрана. Органоиды клетки

Краткое изложение теоретических вопросов:

1. Строение и функции клетки

Наука, изучающая строение и функции клеток, называется цитология. Клетки могут отличаться друг от друга по форме, строению и функциям, хотя основные структурные элементы у большинства клеток сходны. Любой организм развивается из клетки. Это относится к организмам, появившимся на свет как в результате бесполого, так и в результате полового способов размножения. Именно поэтому клетка считается единицей роста и развития организма. Современная систематика выделяет следующие царства организмов: Бактерии, Грибы, Растения, Животные. Основаниями для такого разделения являются способы питания этих организмов и строение клеток.

2. Прокариотические и эукариотические клетки

Биологи выделяют две большие систематические группы клеток – прокариотические иэукариотические.  Прокариотические клетки не содержат настоящего ядра и ряда органоидов. Эукариотические клетки содержат ядро, в котором находится наследственный аппарат организма. Прокариотические клетки – это клетки бактерий, синезеленых водорослей. Клетки всех остальных организмов относятся к эукариотическим.

Бактериальные клетки имеют следующие, характерные для них структуры – плотную клеточную стенку, одну кольцевую молекулу ДНК (нуклеотид), рибосомы. В этих клетках нет многих органоидов, характерных для эукариотических растительных, животных и грибных клеток. По способу питания бактерии делятся на автотрофов, хемотрофов и гетеротрофов. Клетки растений содержат характерные только для них пластиды – хлоропласты, лейкопласты и хромопласты; они окружены плотной клеточной стенкой из целлюлозы, а также имеют вакуоли с клеточным соком. Все зеленые растения относятся к автотрофным организмам. У клеток животных нет плотных клеточных стенок. Они окружены клеточной мембраной, через которую происходит обмен веществ с окружающей средой. Клетки грибов покрыты клеточной стенкой, отличающейся по химическому составу от клеточных стенок растений. Она содержит в качестве основных компонентов хитин, полисахариды, белки и жиры. Запасным веществом клеток грибов и животных является гликоген.

аблица 4. Сравнение строения клеток прокариот и эукариот

Таблица 5.  Сравнение клеток растений и животных

3. Цитоплазма и клеточная мембрана. Органоиды клетки

Цитоплазматическая мембрана

Тема 1.3. Вирусы как внеклеточные формы жизни

Основные понятия и термины  по теме: вирусы, вирусология, нуклеопротеид, капсид, суперкапсид, бактериофаг, горизонтальный путь передачи, вертикальный путь передачи.

План изучения темы:

1. Происхождение и история открытия вирусов.

2.Значение вирусов.

3.Химический состав вирусов.

4.Взаимодействие вируса с клеткой.

Краткое изложение теоретических вопросов:

1.Вирусы представляют собой автономные генетические структуры, неспособные развиваться вне клетки. Впервые существование вируса (как нового типа возбудителя болезней) доказал в 1892 году русский учёный Д. И. Ивановский,он описал необычные свойства возбудителя болезни табака-табачной мозаики. В дальнейшем, Ф. Леффлер и П. Фрош обнаружили возбудитель ящура. И, наконец, в 1917 году Ф. де Эрелль открыл бактериофаг-вирус, поражающий бактерии. Так были открыты вирусы, растений, животных и микроорганизмов. В результате возникла наука, изучающая неклеточные формы жизни- вирусология.

2. Вирусы играют большую роль в жизни человека. Они являются возбудителями многих опасных болезней человека, животных и растений. Они передаются при непосредственном физическом контакте, воздушно-капельным, половым путём и другими способами. Вирусы могут также переноситься другими организмами (переносчиками): так, вирус бешенства переносится собаками, рогатым скотом, летучими мышами и другими млекопитающими.

Более десяти групп вирусов патогенны для человека. Среди них имеются как ДНК-вирусы (вирус оспы, группа герпеса, аденовирусы (заболевания дыхательных путей и глаз), так и РНК-вирусы  (гепатит A, полиомиелит, ОРЗ, грипп, корь, свинка), (энцефалит, желтая лихорадка)). К вирусным заболеваниям относится вирус иммунодефицита человека, вызывающий СПИД.

Просто организованные вирусы (нуклеопротеиды) могут состоять только из нуклеиновой кислоты (ДНК или РНК) и нескольких белков, окружающих оболочку вокруг НК. Белковая оболочка носит название капсид. У некоторых вирусов помимо белковой оболочки капсида существует и углеводная или липопротеиновая оболочка- суперкапсид.

вирус гриппа

Геном вирусов может быть представлен как однонитчатыми ,так и двунитчатыми молекулами ДНК, и РНК.

4. При проникновении вируса в цитоплазму клетки, сначала происходит связывание его с белком-рецептором, находящимся на поверхности клетки.

Рецепторный механизм проникновения вируса в клетку обеспечивает специфичность инфекционного процесса. Сам процесс начинается, когда вирусы начинают размножаться, т.е. происходит редупликация.

вирус герпеса

Выделяют два типа взаимодействия вируса с клеткой: 1) Горизонтальный-путем выхода вирусной частицы из одной клетки и внедрения в другую клетку;

2) Вертикальный — из поколения в поколение в результате встраивания в хромосому клетки-хозяина.

Схема размножения вирусов

Вопросы для самоконтроля по теме:

1. Какое строение имеют вирусы? В чем их отличие от других живых организмов?

2. Можно ли вирусы считать особой формой жизни?

3. Как вирусы размножаются?

4. Какие вирусы называются бактериофагами?

5. Какие предположения можно сделать о происхождении вирусов?

Тема 1.4.  Пластический и энергетический виды обмена.

Основные понятия и термины по теме: гомеостаз, метаболизм, пластический обмен (анаболизм, ассимиляция),  фотосинтез, автотрофы,

хемотрофы, гетеротрофы, световая фаза, темновая фаза, метаболизм, диссимиляция, брожение, подготовительный этап, кислородный этап.

План изучения темы:

1. Метаболизм — основа существования живых организмов.

2. Пластический обмен: фотосинтез как автотрофный тип обмена веществ

3. Энергетический обмен

4. Этапы энергетического обмена

 5. Митохондрии — «силовые станции» клетки

Краткое изложение теоретических вопросов:

1. Метаболизм — основа существования живых организмов

В клетке непрерывно идут процессы биологического синтеза. С помощью ферментов из простых веществ образуются сложные: из аминокислот синтезируются белки, из моносахаридов — углеводы, из азотистых оснований и сахаров- нуклеотиды, а из них- нуклеиновые кислоты. Совокупность реакций биосинтеза называется пластическим обменом. Процесс, противоположный синтезу, является диссимиляция, или энергетический обмен. При расщеплении сложных веществ выделяется энергия, необходимая для биологического синтеза. Эти процессы взаимосвязаны друг с другом и обеспечивают постоянство внутренней среды организма — гомеостаз.

2. Пластический обмен: фотосинтез как автотрофный тип обмена веществ

Пластический обмен ( анаболизм, ассимиляция) – это совокупность реакций биологического синтеза. Все процессы метаболизма идут под контролем наследственного аппарата.Фотосинтез — особый тип обмена веществ, происходящий в клетках растений и ряда бактерий, содержащих хлорофилл и хлоропласты. Фотосинтез — процесс образования органических веществ в хлоропластах из углекислого газа и воды с использованием энергии солнечного света. Суммарное уравнение фотосинтеза:

Хлорофилл — высокоактивное органическое вещество, зеленый пигмент, его роль в фотосинтезе: поглощение энергии солнечного света, которая используется для образования богатых энергией органических веществ из бедных энергией неорганических веществ — углекислого газа и воды.
Органоиды клетки — хлоропласты со множеством выростов на внутренней мембране, увеличивающих ее поверхность. Встроенные в мембраны гран молекулы хлорофилла и ферментов, необходимые для поглощения и преобразования энергии света, осуществления реакций фотосинтеза.

Выделяют 2 стадии фотосинтеза:

Световая стадия — образуются высокоэнергетические продукты: АТФ, служащий в клетке источником энергии, и НАДФН, использующийся как восстановитель. В качестве побочного продукта выделяется кислород. В общем, роль световых реакций фотосинтеза заключается в том, что в световую фазу синтезируются молекула АТФ и молекулы-переносчики протонов, то есть НАДФ Н₂.Происходит в гранах хлоропластов.

Темновая фаза —  с участием АТФ и НАДФН происходит восстановление CO₂ до глюкозы (C₆H₁₂O₆). Хотя свет не требуется для осуществления данного процесса, он участвует в его регуляции. Происходит в строме хлоропластов.

3. Энергетический обмен

Энергетический обмен — совокупность реакций окисления органических веществ в клетке, синтеза молекул АТФ за счет освобождаемой энергии. Значение энергетического обмена — снабжение клетки энергией, которая необходима для жизнедеятельности .

4. Этапы энергетического обмена

1) Подготовительный — расщепление в лизосомах полисахаридов до моносахаридов, жиров до глицерина и жирных кислот, белков до аминокислот, нуклеиновых кислот до нуклеотидов. Рассеивание в виде тепла небольшого количества освобождаемой при этом энергии;
2) Бескислородный (анаэробный гликолиз)или брожение — окисление веществ без участия кислорода до более простых, синтез за счет освобождаемой энергии двух молекул АТФ. Осуществление процесса на внешних мембранах митохондрий при участии ферментов; Процесс этот малоэффективный.

3) Кислородный — окисление кислородом воздуха простых органических веществ до углекислого газа и воды, образование при этом 36 молекул АТФ:

Окисление веществ при участии ферментов, расположенных на кристах митохондрий. Сходство энергетического обмена в клетках растений, животных, человека и грибов — доказательство их родства.

5. Митохондрии — «силовые станции» клетки, их отграничение от цитоплазмы двумя мембранами — внешней и внутренней. Увеличение поверхности внутренней мембраны за счет образования складок — крист, на которых расположены ферменты. Они ускоряют реакции окисления и синтеза молекул АТФ. Огромное значение митохондрий — причина большого количества их в клетках организмов почти всех царств.

Вопросы для самоконтроля по теме:

1. Что называют гомеостазом?

2. Как связаны между собой пластический и энергетический обмен?

3. Какое значение имеют ферменты в метаболизме?

4. Какова химическая природа ферментов? В чем состоят специфические особенности их функционирования?

глюкозы.    

Тема 1.

5 Биосинтез белка и нуклеиновых кислот.

Основные понятия и термины по теме: хроматиды, хроматин, кариотип, ген, генотип, биосинтез белка, транскрипция, триплет, антикодон, кодон, трансляция.

План изучения темы

1. Гены, генетический код и его свойства

2. Биосинтез белка 

Краткое изложение темы:

1. Гены, генетический код и его свойства

На Земле живет уже более 6 млрд людей. Если не считать 25—30 млн пар однояйцовых близнецов, то генетически все люди разные. Это означает, что каждый из них уникален, обладает неповторимыми наследственными особенностями, свойствами характера, способностями, темпераментом и многими другими качествами. Чем же определяются такие различия между людьми? Конечно различиями в их генотипах, т.е. наборах генов данного организма. У каждого человека он уникален, так же как уникален генотип отдельного животного или растения. Информация о первичной структуре белка закодирована в виде последовательности нуклеотидов в участке молекулы ДНК – гене. Ген   – это единица наследственной информации организма. Каждая молекула ДНК содержит множество генов. Совокупность всех генов организма составляет его генотип.

Кодирование наследственной информации происходит с помощью генетического кода.Генетический код   также универсален для всех организмов и отличается лишь чередованием нуклеотидов, образующих гены, и кодирующих белки конкретных организмов. Изначально он состоит из троек (триплетов) нуклеотидов ДНК, комбинирующихся в разной последовательности. Например, ААТ, ГЦА, АЦГ, ТГЦ и т.д. Каждый триплет нуклеотидов кодирует определенную аминокислоту, которая будет встроена в полипептидную цепь. Так, например, триплет ЦГТ кодирует аминокислоту аланин, а триплет ААГ – аминокислоту фенилаланин. Аминокислот 20, а возможностей для комбинаций четырех нуклеотидов в группы по три – 64. Следовательно, четырех нуклеотидов вполне достаточно, чтобы кодировать 20 аминокислот. Вот почему одна аминокислота может кодироваться несколькими триплетами. Часть триплетов вовсе не кодирует аминокислоты, а запускает или останавливает биосинтез белка. Собственно кодом считается последовательность нуклеотидов в молекуле и-РНК , ибо она снимает информацию с ДНК (процесс транскрипции) и переводит ее в последовательность аминокислот в молекулах синтезируемых белков (процесс трансляции). В состав и РНК входят нуклеотиды АЦГУ. Триплеты нуклеотидов и-РНК называются кодонами . Уже приведенные примеры триплетов ДНК на и-РНК будут выглядеть следующим образом – триплет ЦГТ на и-РНК станет триплетом ГЦА, а триплет ДНК – ААГ – станет триплетом УУЦ. Именно кодонами и-РНК отражается генетический код в записи. Итак, генетический код триплетен, универсален для всех организмов на земле, вырожден (каждая аминокислота шифруется более чем одним кодоном).

Таблица 6

2. Биосинтез белка 

Биосинтез белка  – это один из видов пластического обмена, в ходе которого наследственная информация, закодированная в генах ДНК, реализуется в определенную последовательность аминокислот в белковых молекулах. Генетическая информация, снятая с ДНК и переведенная в код молекулы и-РНК, должна реализоваться, т.е. проявиться в признаках конкретного организма. Эти признаки определяются белками. Биосинтез белков происходит на рибосомах в цитоплазме. Именно туда поступает информационная РНК из ядра клетки. Если синтез и-РНК на молекуле ДНК называется транскрипцией , то синтез белка на рибосомах называетсятрансляцией  – переводом языка генетического кода на язык последовательности аминокислот в белковой молекуле. Аминокислоты доставляются к рибосомам транспортными РНК. Эти РНК имеют форму клеверного листа. На конце молекулы есть площадка для прикрепления аминокислоты, а на вершине – триплет нуклеотидов, комплементарный определенному триплету – кодону на и-РНК. Этот триплет называется антикодоном. Ведь он расшифровывает код и-РНК. В клетке т-РНК всегда столько же, сколько кодонов, шифрующих аминокислоты.

Рибосома движется вдоль и-РНК, смещаясь при подходе новой аминокислоты на три нуклеотида, освобождая их для нового антикодона. Аминокислоты, доставленные на рибосомы, ориентированы по отношению друг к другу так, что карбоксильная группа одной аминокислоты оказывается рядом с аминогруппой другой аминокислоты. В результате между ними образуется пептидная связь. Постепенно формируется молекула полипептида.Синтез белка продолжается до тех пор, пока на рибосоме не окажется один из трех стоп-кодонов – УАА, УАГ, или УГА.

После этого полипептид покидает рибосому и направляется в цитоплазму. На одной молекуле и-РНК находятся несколько рибосом, образующих полисому . Именно на полисомах и происходит одновременный синтез нескольких одинаковых  полипептидных цепей.

Каждый этап биосинтеза катализируется соответствующим ферментом и обеспечивается энергией АТФ.

Биосинтез происходит в клетках с огромной скоростью. В организме высших животных в одну минуту образуется до 60 тыс. пептидных связей.

Реакции матричного синтеза. К реакциям матричного синтеза относят репликацию  ДНК, синтез и-РНК на ДНК (транскрипцию ), и синтез белка на и-РНК (трансляцию ), а также синтез РНК или ДНК на РНК вирусов.

Репликация ДНК . Структура молекулы ДНК, установленная Дж. Уотсоном и Ф. Криком в 1953 г., отвечала тем требованиям, которые предъявлялись к молекуле-хранительнице и передатчику наследственной информации. Молекула ДНК состоит из двух комплементарных цепей. Эти цепи удерживаются слабыми водородными связями, способными разрываться под действием ферментов.

Молекула способна к самоудвоению (репликации), причем на каждой старой половине молекулы синтезируется новая ее половина. Кроме того, на молекуле ДНК может синтезироваться молекула и-РНК, которая затем переносит полученную от ДНК информацию к месту синтеза белка. Передача информации и синтез белка идут по матричному принципу, сравнимому с работой печатного станка в типографии. Информация от ДНК многократно копируется. Если при копировании произойдут ошибки, то они повторятся во всех последующих копиях. Правда, некоторые ошибки при копировании информации молекулой ДНК могут исправляться. Этот процесс устранения ошибок называется репарацией . Первой из реакций в процессе передачи информации является репликация молекулы ДНК и синтез новых цепей ДНК. Репликация  – это процесс самоудвоения молекулы ДНК, осуществляемый под контролем ферментов. На каждой из цепей ДНК, образовавшихся после разрыва водородных связей, при участии фермента ДНК-полимеразы синтезируется дочерняя цепь ДНК. Материалом для синтеза служат свободные нуклеотиды, имеющиеся в цитоплазме клеток.

Биологический смысл репликации заключается в точной передаче наследственной информации от материнской молекулы к дочерним, что в норме и происходит при делении соматических клеток.

Транскрипция – это процесс снятия информации с молекулы ДНК, синтезируемой на ней молекулой и-РНК. Информационная РНК состоит из одной цепи и синтезируется на ДНК в соответствии с правилом комплементарности. Как и в любой другой биохимической реакции в этом синтезе участвует фермент. Он активирует начало и конец синтеза молекулы и-РНК. Готовая молекула и-РНК выходит в цитоплазму на рибосомы, где происходит синтез полипептидных цепей. Процесс перевода информации, содержащейся в последовательности нуклеотидов и-РНК, в последовательность аминокислот в полипептиде называетсятрансляцией .

Вопросы для самоконтроля по теме:

1. Что называют пластическим обменом в клетке? Дайте определение ассимиляции. Приведите примеры.

2. Где происходит синтез белка? Расскажите, как осуществляется биосинтез белка.

3. Что такое диссимиляция? Охарактеризуйте этапы диссимиляции на примере расщепления глюкозы.

4. Приведите примеры автотрофных и гетеротрофных организмов.

5. Охарактеризуйте световую и темновую фазы фотосинтеза.

6. Что такое хемосинтез? Приведите примеры организмов, относящих ся к группе автотрофов-хемосинтетиков.

Тема 1.6 Деление клетки.

Основные понятия и термины по теме: анафаза, гамета, гаметогенез, деление клетки, жизненный цикл клетки, зигота, интерфаза, конъюгация, кроссинговер, мейоз, метафаза, овогенез, семенник, сперматозоид, спора, телофаза, яичник, строение и функции хромосом. 

План изучения темы:

1. Строение хромосом

2. Жизненный цикл клетки

3. Митоз

Краткое изложение теоретических вопросов:

1. Строение хромосом

Хромосомы   – структуры клетки, хранящие и передающие наследственную информацию. Хромосома состоит из ДНК и белка. Комплекс белков, связанных с ДНК, образует хроматин . Белки играют важную роль в упаковке молекул ДНК в ядре. Строение хромосомы лучше всего видно в метафазе митоза. Она представляет собой палочковидную структуру и состоит из двух сестринских хроматид , удерживаемых центромерой в области первичной перетяжки . Диплоидный набор хромосом организма называется кариотипом . Под микроскопом видно, что хромосомы имеют поперечные полосы, которые чередуются в различных хромосомах по-разному. Распознают пары хромосом, учитывая распределение, светлых и темных полос (чередование АТ и ГЦ – пар). Поперечной исчерченностью обладают хромосомы представителей разных видов. У родственных видов, например у человека и шимпанзе, сходный характер чередования полос в хромосомах. Каждый вид организмов обладает постоянным числом, формой и составом хромосом. В кариотипе человека 46 хромосом – 44 аутосомы и 2 половые хромосомы. Мужчины гетерогаметны (половые хромосомы ХУ), а женщины гомогаметны (половые хромосомы XX). У-хромосома отличается от Х-хромосомы отсутствием некоторых аллелей. Например, в У-хромосоме нет аллеля свертываемости крови. В результате гемофилией болеют, как правило, только мальчики. Хромосомы одной пары называются гомологичными. Гомологичные хромосомы в одинаковых локусах (местах расположения) несут аллельные гены.

2. Жизненный цикл клетки

Жизненный цикл клетки  – это период ее жизни от деления до деления. Клетки размножаются путем удвоения своего содержимого с последующим делением пополам. Клеточное деление лежит в основе роста, развития и регенерации тканей многоклеточного организма. Клеточный цикл  подразделяют на интерфазу , сопровождающуюся точным копированием и распределением генетического материала и митоз  – собственно деление клетки после удвоения других клеточных компонентов. Длительность клеточных циклов у разных видов, в разных тканях и на разных стадиях широко варьирует от одного часа (у эмбриона) до года (в клетках печени взрослого человека).  Интерфаза  – период между двумя делениями. В этот период клетка готовится к делению. Удваивается количество ДНК в хромосомах. Удваивается количество других органоидов, синтезируются белки, причем наиболее активно те из них, которые образуют веретено деления, происходит рост клетки.К концу интерфазы каждая хромосома состоит из двух хроматид, которые в процессе митоза станут самостоятельными хромосомами.

 

3.Митоз   – это форма деления клеточного ядра. Следовательно, происходит он только в эукариотических клетках. В результате митоза каждое из образующихся дочерних ядер получает тот же набор генов, который имела родительская клетка. В митоз могут вступать как диплоидные, так и гаплоидные ядра. При митозе получаются ядра той же плоидности, что и исходное. Митоз состоит из нескольких последовательных фаз.  Профаза -к разным полюсам клетки расходятся удвоенные центриоли. От них к центромерам хромосом протягиваются микротрубочки, образующие веретено деления. Хромосомы утолщены и каждая хромосома состоит из двух хроматид. Метафаза -в этой фазе хорошо видны хромосомы, состоящие из двух хроматид. Они выстраиваются по экватору клетки, образуя метафазную пластинку. Анафаза-хроматиды расходятся к полюсам клетки с одинаковой скоростью. Микротрубочки укорачиваются. Телофаза-дочерние хроматиды подходят к полюсам клетки. Микротрубочки исчезают. Хромосомы деспирализуются и снова приобретают нитевидную форму. Формируются ядерная оболочка, ядрышко, рибосомы. Цитокинез  – процесс разделения цитоплазмы. Клеточная мембрана в центральной части клетки втягивается внутрь. Образуется борозда деления, по мере углубления которой клетка раздваивается. В результате митоза образуются два новых ядра с идентичными наборами хромосом, точно копирующими генетическую информацию материнского ядра.

Вопросы для самоконтроля по теме:

1. Какие существуют типы деления клеток?

2. Чем отличается амитоз от других типов деления клеток и для каких организмов он характерен?

3. Что такое жизненный цикл клетки? Дайте определение митотического цикла клетки.

4. Что такое митоз? В чем его биологический смысл?

5. Какие процессы происходят в ядре в интерфазе?

5.3: Изменчивость клеток — Biology LibreTexts

Жгутик	Вне камеры	Выступ, используемый для передвижения в некоторых эукариотических клетках
Плазменная мембрана	Внешний слой клетки	Фосфолипидный бислой, покрывающий цитоплазму
Цитоплазма	Связывается плазматической мембраной	Вся область между плазматической мембраной и ядерной оболочкой, состоящая из органелл, взвешенных в гелеобразном цитозоле, цитоскелете и различных химических веществах
Везикулы Гольджи (аппарат Гольджи)	Цитоплазма	Серия многослойных мембран, которые сортируют, маркируют и упаковывают липиды и белки для распределения
Рибосомы	свободно плавающий или на неровностях ER	Участвует в синтезе белка
Грубый эндоплазматический ретикулум	Цитоплазма	Взаимосвязанные мембранные структуры, усеянные рибосомами и участвующие в модификации белков и синтезе фосфолипидов
Гладкий эндоплазматический ретикулум	Цитоплазма	Взаимосвязанные мембранные структуры с небольшим количеством рибосом или без них на цитоплазматической поверхности, синтезирующие углеводы, липиды и стероидные гормоны; обезвреживает определенные химические вещества (такие как пестициды, консерванты, лекарства и загрязнители окружающей среды) и сохраняет ионы кальция
Митохондрии	Цитоплазма	(единственное число = митохондрия) клеточные органеллы, ответственные за осуществление клеточного дыхания, в результате чего образуется АТФ, основная молекула, несущая энергию клетки
Пероксисома	Цитоплазма	Небольшая круглая органелла, содержащая перекись водорода и обезвреживающая многие яды
Лизосома	Цитоплазма	Органелла в животной клетке, выполняющая функции пищеварительного компонента клетки; расщепляет белки, полисахариды, липиды, нуклеиновые кислоты и даже изношенные органеллы
Секреторный пузырь	Цитоплазма	Небольшой мембраносвязанный мешочек, выполняющий функции хранения и транспорта клеток; его мембрана способна сливаться с плазматической мембраной и мембранами эндоплазматического ретикулума и аппарата Гольджи
Центросома (с 2 центриолями)	Цитоплазма	Область в клетках животных, состоящая из двух центриолей, которые служат центром организации микротрубочек
Актиновые нити	Цитоскелет	Самый узкий элемент цитоскелета; он обеспечивает жесткость и форму клетки и позволяет клеточным движениям
Промежуточные нити	Цитоскелет	Компонент цитоскелета, состоящий из нескольких переплетенных нитей волокнистого белка, который выдерживает натяжение, поддерживает межклеточные соединения и прикрепляет клетки к внеклеточным структурам
Микротрубочки	Цитоскелет	Самый широкий элемент цитоскелета; обеспечивает путь, по которому везикулы перемещаются по клетке, тянет реплицированные хромосомы к противоположным концам делящейся клетки и является структурным элементом центриолей
Цитоскелет	По всей ячейке	Сеть белковых волокон, которая в совокупности поддерживает форму клетки, закрепляет некоторые органеллы в определенных положениях и позволяет цитоплазме и пузырькам перемещаться внутри клетки
Ядро	Цитоплазма	Органелла клетки, в которой находится ДНК клетки и которая управляет синтезом рибосом и белка
Ядерная пора	Ядро	Поры в ядерной оболочке позволяют веществам входить и выходить из ядра.
Ядерный конверт	Ядро	Двойная мембранная структура, образующая наружную часть ядра
Хроматин	Ядро	Комплекс белок-ДНК, служащий строительным материалом хромосом
Ядрышко	Ядро	Темно окрашенное тело внутри ядра, ответственное за сборку рибосомных субъединиц

Клеточный организм – обзор

3.5 Апоптоз

Гибель клеток в многоклеточном организме может происходить по двум различным механизмам: апоптоз и некроз. Первые можно отличить от вторых по ряду характеристик, таких как конденсация ядерного хроматина, образование пузырей плазматической мембраны, сморщивание клеток, фрагментация ядра в апоптотические тельца и деградация ядерной ДНК в олигонуклеосомные цепи [1,12,51]. . Так, показано, что межнуклеосомное расщепление сопутствует апоптозу, происходящему в самых разных типах клеток, и для идентификации этого процесса широко используется электрофорез ДНК. Апоптоз бесклеточных ядер — это новый способ оценки апоптотических эффектов. Недавно было обнаружено, что фотоэлектрическое поведение клеток млекопитающих имеет биоаналитическое значение. В связи с этим фотоэлектрические эффекты бислойных липидных мембран (БЛМ) и БЛМ, модифицированных электронным посредником, были широко изучены из-за их потенциального применения для понимания механизма естественного фотосинтеза и в разработке фотоэлектрических устройств [1-3, 52-54] . Имитируя функциональные возможности естественного фотосинтеза, которые представлены фотоактивными группами, донорами и акцепторами электронов [4], были предприняты различные попытки реализовать систему искусственного фотосинтеза и преобразования солнечной энергии в лабораторных условиях.Например, синтетические красители использовались для легирования БЛМ и исследования соответствующих фотооткликов [2,5-6]. Экспериментальные данные показывают, что БЛМ, легированные электронным посредником, могут ускорять фотоиндуцированный перенос электронов через мембраны и повышать эффективность фотоэлектрического преобразования [2,4]. Фуллерены, в частности С ₆₀ , как модификатор БЛМ, вызывают большой интерес при изучении фотоэлектрической конверсии из-за сродства этих молекул к электронам, а также из-за их высокой гидрофобности для легирования БЛМ [6-9] .Однако прошлые эксперименты по фотоэлектрическим свойствам модифицированных БЛМ C ₆₀ в основном проводились на обычных планарных БЛМ [6,8], недостатком которых является хрупкость, что исключает длительные исследования и практические применения. Напротив, БЛМ, самостоятельно собранные на твердой подложке (получившие название s-БЛМ), показали гораздо большую стабильность и проявили свойства электрохимического и фотоэлектрического преобразования. Этот тип s-BLM имеет множество применений в области биофизики мембран и при разработке биосенсоров [2,8,10-12].В настоящей работе сообщается о более простом методе формирования s-BLM для исследований фотоэлектрического преобразования. S-BLM легко самособираются на проводящем стекле ITO (оксид индия-олова), и систематически изучаются фотоэлектрические свойства липидного бислоя, а также модифицированного C ₆₀ BLM. Обсуждается механизм облегчающего действия C ₆₀ на фотоиндуцированный перенос электронов через БЛМ, а также потенциальное применение s-БЛМ в фотодинамической терапии [12,15,18,19].

Здесь мы представляем фотоэлектрический метод, используемый для анализа апоптоза ядрышек клеток рака молочной железы человека (линия MCF-7), индуцированного таксолом (паклитаксел, противораковый препарат). Бесклеточные ядрышки MCF-7 осаждаются на самособирающихся двухслойных липидных мембранах (BLM) на проводящем стекле ITO (ITO = оксид индия-олова). Исследовали фотоэлектрическое поведение «клетки» и связанное с ядрышком биологическое поведение, апоптоз. По сравнению с традиционными методами, используемыми для оценки апоптоза, такими как морфологическое наблюдение и электрофорез в агарозном геле, метод фотоэлектрического анализа апоптотической системы может обеспечить быстрый и чувствительный способ оценки апоптоза ядра в более раннее время.

Измерения фотоэлектрического тока выполнены с помощью анализатора напряжения модели 600 (CH Instruments Inc. , США). Источником света был Xe свет (USHID Inc., Япония) с интенсивностью света 121,4 мВт см ^-2 . В качестве фотоэлемента использовалась сверхтонкая стеклянная ячейка, в которой было три электрода, как показано на рис. 2. Рабочий электрод был изготовлен из стекла с покрытием ITO площадью 2,0 см ² . После установки стекла ITO ширина ячейки равнялась 0.5 мм. В качестве противоэлектрода использовалась металлическая платина, а в качестве электрода сравнения — электрод Ag/AgCl. В экспериментах проводящий стеклянный электрод ITO устанавливался на световом пути, и все окно ITO освещалось на световом пути. Напряжение между электродом сравнения и рабочим электродом было установлено равным нулю, что было соображением из предыдущего исследования [2,13]. Сначала измеряли темновой ток (при выключенном свете), а затем измеряли световой ток при включенном свете. Светоиндуцированный ток определяли как разницу между двумя измеренными значениями.

Таксол является агентом, который может вызывать апоптоз, и во время апоптоза ядерная ДНК расщепляется на олигонуклеосомные цепи. В этом эксперименте деградация ядерной ДНК была подтверждена исследованием тотальной ДНК с помощью гель-электрофореза и флуоресцентной микроскопии. После инкубации ядрышек с таксолом в течение 20 мин хроматин начал конденсироваться по периферии ядра. Кольцо периферического хроматина начало конденсироваться в дискретные массы через 40 минут, а затем появилась слабая лестница ДНК.После инкубации в течение 1 часа хроматиновые массы отделялись от ядерной поверхности и превращались в апоптотические тельца. За это время лестница ДНК стала отчетливой. Эти результаты показали, что тенденция к уменьшению фотоэлектрического тока была тесно связана с расщеплением хроматина на олигонуклеосомные цепи. Специфичность таксола в отношении ядерной ДНК также показала, что фотоэлектрический ток сборки ядер ITO/s-BLM/MCF-7 в основном определяется ядрышками. Известно, что скелет ядрышка играет важную роль не только в поддержании структуры ядрышка, но и в переносе энергии.Апоптоз ядрышек сопровождается разборкой ядерной пластинки, что приводит к повреждению ядерного скелета, а тем самым и к уменьшению фотоэлектрического тока. Тенденция к уменьшению фотоэлектрического тока апоптотических ядрышек связана с расщеплением хроматина. При интерпретации фотоэлектрического отклика ядрышек рассматривалась возможность того, что двойная спираль ДНК, содержащая стопку гетероциклических пар оснований, может быть подходящей средой для переноса электронов на большие расстояния [12,51].Таким образом, ядерная ДНК может служить «электрическим проводом» для фотоиндуцированного переноса электронов путем «прыжков» от основания к основанию. Одним из широко наблюдаемых свойств апоптотических клеток является расщепление ДНК на фрагменты в местах, разделенных межнуклеосомным расстоянием. Расщепление ядерной ДНК приводило к повреждению молекул ДНК в виде фотоиндуцированного электрон-переносящего мостика. Таким образом, уменьшение фотоэлектрического тока происходило в соответствии с дроблением ядрышек. В связи с этим Гао, Луо и их коллеги [40, 51] провели эксперименты с s-BLM без фуллерена C ₆₀ или с ним, которые самособирались на стекле из оксида индия и олова (ITO). Исследованы фотоэлектрические свойства плоских липидных бислоев, нанесенных на ITO. Было обнаружено, что интенсивность света облучения, напряжение смещения и концентрация доноров являются лимитирующими факторами трансмембранного фототока. Кроме того, был рассмотрен эффект облегчения C ₆₀ , легированных BLM, на фотоиндуцированный перенос электронов через BLM.

Сборка ядрышек s-BLM/цитозола реагировала на белый свет (200–800 нм). В нашей интерпретации задействован перенос электрона по двойной спирали ДНК и по ядерному скелету.Этот новый метод фотоэлектрического анализа может быть полезен и может обеспечить быстрый и чувствительный метод оценки апоптоза с помощью фотодинамической терапии (ФДТ). Апоптотический ответ, по-видимому, является функцией как фотосенсибилизатора, так и клеточной линии. Одним из широко наблюдаемых свойств апоптотических клеток является расщепление ДНК на фрагменты в местах, разделенных межнуклеосомным расстоянием. Расщепление ядерной ДНК приводило к повреждению молекул ДНК в виде фотоиндуцированного электрон-переносящего мостика. Если это так, то будет обнаружено уменьшение фотоэлектрического тока в соответствии с расщеплением ядрышек, что свидетельствует об апоптозе. В настоящей статье наши результаты с использованием поддерживаемых плоских липидных бислоев (s-BLM), основанных на комбинированных методах циклической вольтамперометрии и фотохимии [8,18], описаны ниже.

Фотопроводимость C ₆₀ -содержащих БЛМ выше, чем у нелегированных БЛМ, рассчитанная по наклону ВАХ [9]. Приведенные выше данные показывают, что C ₆₀ , легированный в BLM, ускоряет процесс фотоиндуцированного переноса электронов через мембрану, самоорганизующуюся на подложке из ITO.Как было описано выше, двухслойная липидная мембрана, сформированная на подложке ITO, препятствует трансмембранному переносу электронов, тем самым снижая интенсивность генерируемого фототока. Сравнительно более высокая фотопроводимость бислойных липидных мембран, легированных фуллеренами, может быть интерпретирована как электронотранспортный эффект фуллеренов. После фотовозбуждения фуллерен в своем долгоживущем триплетном состоянии восстанавливается донорами электронов в растворе и образует анион-радикал C ₆₀ ^— .Поскольку фуллерены могут свободно перемещаться внутри липидного бислоя, благодаря своей геодезической структуре, молекулярным размерам и высоким гидрофобным свойствам, происходит последующий перенос электрона от фотопродуцируемого аниона к другому фуллерену в его фотовозбужденном состоянии. Этот эффект переноса электронов C ₆₀ распространяет поток электронов от доноров в растворе через мембрану к электроду ITO, который действует как акцептор электронов. Таким образом, экспериментальные данные показали, что БЛМ, самоорганизующийся на металлическом электроде, блокирует перенос электронов через электрод и раствор.Настоящий эксперимент по фотоэлектрическому преобразованию показывает, что фотоиндуцированный электрон может передаваться через БЛМ, самособирающиеся на проводящем стекле ITO, и медиаторы, легированные в БЛМ, могут способствовать этому трансмембранному фотоиндуцированному переносу электронов. Поскольку зонды ITO/BLM обладают биологической совместимостью, можно встраивать биоматериалы и исследовать их свойства фотоответа. Кажется очевидным, что эти новые самособирающиеся зонды ITO / BLM станут многообещающим инструментом для изучения светоиндуцированных свойств биомембран (например,г., фотодинамическая терапия) и разработка биомиметических фотоэлектрических устройств (см. рис. 2 Средний ).

Структура и функции клеток — Уроки Wyzant

Клетки были впервые описаны Робертом Гуком в его книге «Микрография», опубликованной в 1665 году. С помощью микроскопа он описал строение пробки как близкое к тюремным камерам или жилищам монахов (по этому поводу ведутся споры). Он использовал термин «клетка» для описания этих полых камер. Клеточная теория была впервые описана в 1839 г.Хотя клеточная теория была изменена и пересмотрена, сегодня большинство биологов перечисляют три или четыре общие характеристики, общие для всех клеток: 90–187.

1. Клетка – основная единица жизни. Все, что меньше клетки, не является живым по определению.
2. Все организмы состоят из одной или нескольких клеток.
3. Клетки возникают из ранее существовавших клеток.
4. Все клетки в какой-то момент своего жизненного цикла содержат генетический материал для всего организма.

Первые две характеристики являются определениями.Третья характеристика была частично продемонстрирована работами Луи Пастера до 1862 года. Четвертый пункт вызывает споры; Сторонники указывают на тот факт, что организмы начинаются как одна клетка со всей генетической информацией для организма и большинство из них делится митозом. Противники указывают на потерю генетического материала, которая происходит во время мейоза, хотя это потеря копий генов. В клетках сохраняется вся генетическая информация.

Различные типы ячеек

Несмотря на то, что клетки имеют много общего, между ними есть различия.Клетки, из которых состоит дерево, отличаются от тех, из которых состоит собака. Даже в пределах одного организма существуют разные типы клеток. Клетки вашей кожи отличаются от клеток мышц, клеток костей или клеток крови. Как и организмы, клетки можно охарактеризовать по их признакам. Два распространенных метода различения клеток — по механизмам питания и по внутренней структуре.

Механизмы подачи клеток

Клетки должны получать питательные вещества и избавляться от отходов. Это можно сделать разными способами.Некоторые клетки способны производить пищу из сырья в клетке. Такой тип клеток называется автотрофной клеткой. Автотроф буквально переводится как «самопитающийся». Большинство автотрофных клеток на Земле являются фотосинтезирующими, хотя в местах, где свет недоступен (океаническое дно, глубокие подземные пещеры и т. д.), автотрофы осуществляют хемосинтез. Некоторыми примерами автотрофных клеток являются растения, водоросли и некоторые бактерии. Другие клетки должны получать питательные вещества от других клеток. Такой тип клеток называется гетеротрофной клеткой. Гетеротроф буквально означает «другое питание». Эти клетки должны иметь возможность захватывать и принимать другие продукты питания. Некоторые примеры гетеротрофных клеток включают животных, грибы и некоторые бактерии. Есть несколько групп организмов, которые являются миксотрофами. Эти организмы, такие как простейшие, такие как Euglena, обладают способностью к фотосинтезу при наличии света и переключению на хищничество, когда свет недоступен.

Ячеистая структура

Клетки также различаются по сложности и структуре.Первые клетки были относительно простыми по строению и сложности. Они все еще присутствуют и на самом деле превосходят по численности более сложные клетки, с которыми вы можете быть более знакомы. Первые клетки называются прокариотическими (буквально «до ядра», что означает «перед ядром»). Эти клетки обычно меньше по размеру и менее активны. Обычно прокариотические клетки используют ту или иную форму анаэробного дыхания. У них нет ядра или связанных с мембраной органелл. Их единственная петля ДНК называется нуклеоидом, но не изолирована от цитоплазмы мембраной.Прокариотические клетки имеют цитоплазму, рибосомы, клеточные стенки, клеточные мембраны и связанные с ними материалы. Сегодня два из трех доменов жизни являются прокариотическими: археи и бактерии (некоторые ученые называют эту группу Eubacter или Eubacteria). Клетки второго типа называются эукариотическими (буквально «истинное ядро» или имеющее истинное ядро). Эти клетки крупнее и сложнее. Связанные с мембраной органеллы «разделяют» части клетки для выполнения определенных функций. Эти клетки могут осуществлять анаэробное дыхание, но большинство из них также осуществляют аэробное дыхание из-за большего выхода энергии на молекулу глюкозы.Эукариотические клетки находятся в домене Eukarya. Однако помните, хотя эукариотические клетки больше и сложнее, они не «лучше» прокариотических, а просто другие. Сегодня на Земле больше прокариотической биомассы, чем эукариотической.

Это два разных способа различения типов клеток. Они не связаны друг с другом. Не попадайтесь в ловушку, которой поддаются некоторые студенты, связывая автотрофа/гетеротрофа с прокариотическим/эукариотическим. Различают клетки прокариотические и автотрофные (некоторые примитивные водоросли), прокариотические и гетеротрофные (бактерии), эукариотические и автотрофные (большинство растений), эукариотические и гетеротрофные (животные).Кроме того, существуют и другие способы различения типов клеток, которые может обсудить ваш преподаватель.

Современная теория состоит в том, что эукариотические клетки произошли от прокариотических предков. Линн Маргулис работала над этой концепцией. Ее эндосимбиотическая теория является одной из основ клеточной биологии. Эндосимбиотическая теория — это попытка объяснить, как прокариотическая клетка могла эволюционировать в эукариотическую. В большинстве учебников есть обсуждение этого — посмотрите в своем индексе на «Линн Маргулис» или «эндосимбиоз».По сути, прокариотический гетеротроф заглатывает прокариотического автотрофа и не переваривает его сразу (между приемом пищи и перевариванием существует задержка, из-за чего после обильного приема пищи вы можете на короткое время чувствовать себя некомфортно). В это время автотроф будет продолжать функционировать близко к нормальному. Пищевое отравление работает аналогичным образом — бактерии продолжают вырабатывать токсины, пока они не будут уничтожены пищеварительной системой. Если бы автотроф производил питательные вещества, которые просачивались к гетеротрофному хозяину, процессы пищеварения могли бы откладываться все дальше и дальше, пока не развились бы симбиотические отношения.Хищник (гетеротроф) обеспечен питательными веществами, а жертва (автотроф) — укрытием и сырьем. Есть некоторая поддержка теории Маргулиса. Органеллы, такие как хлоропласты и митохондрии, примерно такого же размера, как современные прокариоты, имеют свою собственную ДНК и способны делиться отдельно от ядра и остальной части клетки.

Органеллы и другие клеточные структуры

Клетки, особенно эукариотические, представляют собой сложные структуры, состоящие из более мелких частей, называемых органеллами (буквально — «маленький орган»).В большинстве учебников есть сводная таблица или диаграмма в конце главы о клетках, посвященной этим органеллам. Далее следует краткий обзор большинства основных органелл и других структур, обнаруженных в клетках, а также краткое описание каждой из них. Это не означает, что оно должно быть полностью всеобъемлющим (здесь все рибосомы рассматриваются вместе) или исключительным (в клеточной мембране имеется множество различных структур).

Клеточная стенка : Технически не является частью живой клетки, так как находится вне мембраны.Он обеспечивает жесткую структурную поддержку в клетках растений, грибов, некоторых водорослей и прокариотических клеток. Толщина и химический состав клеточных стенок могут различаться у разных организмов.

Клеточная мембрана : Это барьер между живой частью клетки и неживой средой. Это селективный барьер, пропускающий одни материалы, но не пропускающий другие. Вода и мелкие частицы могут проскальзывать через бислой фосфолипидов, в то время как более крупные и сложные материалы должны проходить через один из белковых каналов, встроенных в мембрану. Все клетки имеют мембраны.

Цитоплазма : Жидкий матрикс клетки. Цитоплазма содержит растворенные ионы и другие материалы, обеспечивает перемещение материалов внутри клетки и обеспечивает движение органелл во время циклоза. Все живые клетки имеют цитоплазму.

Ядро : Ядро является «центром управления» клетки. ДНК хранится в ядре. ДНК — это набор инструкций для клетки, чтобы функционировать не только для размножения, но и для ферментов и других функций.Только эукариотические клетки имеют ядро.

Пластиды : Это структуры, связанные с фотосинтезом. Разные пигменты вызывают разные функции. Хлоропласты являются местом фотосинтеза, хромопласты могут быть фотосинтезирующими и/или связанными с распространением семян, лейкопласты хранят крахмал. Все пластиды начинаются как протопласты до дифференцировки. Пластиды есть только у автотрофов.

Митохондрия : электростанция клетки, место аэробного дыхания.Пируват расщепляется в цикле Кребса, и хемиосмос затем производит АТФ из АДФ и фосфата в присутствии кислорода. Все эукариотические клетки содержат митохондрии.

Vacuole : Эти перепончатые мешочки выполняют множество функций. Материал может транспортироваться внутри клетки, от одной органеллы к другой органелле, вакуоли могут доставлять материалы к мембране для изгнания или могут образовываться на мембране для доставки материалов в клетку. Растения и эукариотические водоросли имеют большую центральную вакуоль для хранения метаболических отходов и воды.Гетеротрофы производят вакуоли, содержащие пищеварительные ферменты для расщепления пищевых частиц (называемые лизосомами). Все клетки могут иметь вакуоли, но количество и типы могут различаться.

Эндоплазматический ретикулум : ER представляет собой органеллу, которая простирается по всей клетке. Он может быть гладким (без рибосом) или шероховатым (с рибосомами) и связан с упаковкой, синтезом и транспортом материалов в клетке. Они обнаружены в эукариотических клетках.

Тела Гольджи : Стопки мембран внутри клетки. Они упаковывают материалы и образуют везикулы для транспортировки из клетки. Эукариотические клетки имеют тельца Гольджи.

Рибосомы : Рибосомы являются не органеллами, а структурами клетки. Они находятся в цитоплазме, на шероховатой э.р. и в ядре. Одной из основных функций рибосом является место синтеза белка. Все клетки имеют рибосомы.

Цитоскелет : Цитоскелет состоит из трех различных структур – микротрубочек, микрофиламентов и промежуточных филаментов.Они отвечают за поддержание внутренней формы клетки, выступая в качестве каркаса для всех остальных частей. Цитоскелет также помогает в движении органелл и материалов при циклозе, и они образуют структуру веретена во время клеточного деления. Цитоскелет присутствует во всех клетках.

Самые большие клетки — это нервные клетки. У гигантского кальмара нервные клетки имеют длину более 12 метров, в то время как у человека самая длинная нервная клетка составляет 1,5 метра. Самая маленькая клетка — это бактерия размером 0. 1 мкм. Самыми маленькими клетками человека являются сперматозоиды (40 микрон). Самой массивной клеткой является страусиное яйцо весом до 1,4 кг.

Живые организмы: организация, функции и структура — видео и расшифровка урока

Как устроены живые организмы?

Вы живой организм, как и любое другое животное и растение на Земле. Организм — это живая система, которая может реагировать на раздражители, расти, воспроизводиться и поддерживать постоянное состояние (гомеостаз).По крайней мере, это наше нынешнее определение живого организма; определенно есть место для обсуждения. Но мы почти уверены, что узнаем живой организм, когда видим его в большинстве случаев. К живым организмам относятся животные, растения, грибы и микроорганизмы.

Но как устроены живые организмы? Что их составляет? Живые организмы состоят из множества частей, и эти части объединяются в единое целое, которое работает как единое целое. Это удивительная система, особенно в случае с растениями и животными. Растения и животные состоят из клеток, тканей, органов и систем органов. Эти системы органов вместе образуют целый организм.

Клетки являются основной единицей жизни — они являются мельчайшими функциональными единицами организма и представляют собой микроскопические объекты, содержащие цитоплазму и ядро, окруженные клеточной мембраной. Микроскопические организмы часто представляют собой всего лишь одну клетку: в этом случае это целый организм. Но у людей есть триллионы клеток.

Ткани представляют собой группы клеток одного типа или из одного и того же места, которые выполняют определенную задачу.Например, у человека есть мышечная ткань, соединительная ткань, нервная ткань и другие.

Органы являются частью организма, который обычно автономен и имеет определенную цель или функцию. Например, человеческое сердце — это орган, выполняющий функцию перекачивания крови по всему телу.

Система органов — это группа органов, которые вместе выполняют определенную работу или функцию. Например, пищеварительная система включает желудок, пищевод, тонкую кишку, толстую кишку, поджелудочную железу, печень, желчный пузырь, прямую кишку и задний проход.Орган может быть частью нескольких систем органов.

Так вот как устроены организмы. Но как устроены эти отдельные части? И как достигаются функции организмов?

Теория и структура – ​​NSCC Биология человека

Рисунок 2.1. (a) Клетки носовых пазух (вид с помощью светового микроскопа), (b) клетки луковицы (вид с помощью светового микроскопа) и (c) бактериальные клетки Vibrio tasmaniensis (вид с помощью сканирующего электронного микроскопа) принадлежат очень разным организмам. , но все они имеют определенные характеристики базовой клеточной структуры.Закройте глаза и представьте кирпичную стену. Что является основным строительным блоком этой стены? Это один кирпич, конечно. Подобно кирпичной стене, ваше тело состоит из основных строительных блоков, а строительными блоками вашего тела являются клетки. Считается, что средний человек имеет 37,2 триллиона клеток.

В вашем теле много видов клеток, каждая из которых предназначена для определенной цели. Так же, как дом сделан из различных строительных материалов, человеческое тело состоит из многих типов клеток. Например, эпителиальные клетки защищают поверхность тела и покрывают внутренние органы и полости тела.Костные клетки помогают поддерживать и защищать тело. Клетки иммунной системы борются с проникающими бактериями. Кроме того, эритроциты переносят кислород по всему телу. Каждый из этих типов клеток играет жизненно важную роль в процессе роста, развития и повседневного поддержания организма. Однако, несмотря на их огромное разнообразие, все клетки имеют определенные фундаментальные характеристики.

Клеточная теория

К концу этого раздела вы сможете:

• Описывать роль клеток в организмах
• Обобщить клеточную теорию

 

Клетка — мельчайшая единица живого существа.Живое существо, подобное вам, называется организмом. Таким образом, клетки являются основными строительными блоками всех организмов.

У многоклеточных организмов несколько клеток одного вида соединяются между собой и выполняют общие функции, образуя ткани (например, мышечную, соединительную и нервную ткани), несколько тканей объединяются в орган (например, желудок, сердце или мозг), а несколько органов составляют систему органов (например, пищеварительную систему, систему кровообращения или нервную систему).Несколько систем, функционирующих вместе, образуют организм (например, слон).

Существует много типов клеток, и все они сгруппированы в одну из двух широких категорий: прокариотические и эукариотические. Клетки животных, растительные клетки, грибковые клетки и протистические клетки классифицируются как эукариотических , тогда как клетки бактерий и архей классифицируются как прокариотических .

Клетки различаются по размеру. За некоторыми исключениями, отдельные клетки слишком малы, чтобы их можно было увидеть невооруженным глазом, поэтому ученые используют микроскопы для их изучения. Микроскоп — это инструмент, который увеличивает объект.

Рисунок 2.2 (а) Большинство световых микроскопов, используемых в биологической лаборатории колледжа, могут увеличивать клетки примерно до 400 раз. (б) Препаровальные микроскопы имеют меньшее увеличение, чем световые микроскопы, и используются для исследования более крупных объектов, таких как ткани.

Микроскопы, которыми мы пользуемся сегодня, намного сложнее тех, что использовались в 1600-х годах Антонием ван Левенгуком, голландским лавочником, обладавшим большим мастерством в изготовлении линз, и первым ученым, наблюдавшим за клетками.Несмотря на ограничения своих теперь уже древних линз, ван Левенгук наблюдал за движениями протистов (разновидность одноклеточных организмов) и сперматозоидов, которых он коллективно назвал «анималькулами».

В публикации 1665 года под названием Micrographia ученый-экспериментатор Роберт Гук ввел термин «клетка» (от латинского cella , что означает «маленькая комната») для коробчатых структур, которые он наблюдал при просмотре ткани пробки через линзу. В 1670-х годах ван Левенгук открыл бактерии и простейшие.Более поздние достижения в области линз и конструкции микроскопов позволили другим ученым увидеть различные компоненты внутри клеток.

К концу 1830-х годов ботаник Матиас Шлейден и зоолог Теодор Шванн изучали ткани и предложили единую клеточную теорию , которая утверждает, что все живые существа состоят из одной или нескольких клеток, что клетка является основной единицей жизни и что все новые клетки возникают из существующих клеток.

С тех пор мы многое узнали о клетках.Все растения и животные состоят из клеток. Некоторые организмы являются одноклеточными организмами, состоящими только из одной клетки, в то время как многие являются многоклеточными организмами, состоящими из многих клеток. Все клетки имеют цель. В одноклеточных организмах, таких как бактерии, клетка выполняет все функции, необходимые для поддержания жизни. В многоклеточных организмах клетки будут специализироваться. Некоторые клетки будут передавать нервные сигналы, в то время как другие, например, образуют органы.

Клетки не появляются спонтанно, а создаются из других клеток.Этот процесс называется митозом и является одним из постулатов клеточной теории. Клеточная теория является одной из важнейших тем биологии. С годами он развивался, увеличившись с трех баллов до шести, и теперь включает также идею передачи генетического материала от родителей к потомству.

Современная клеточная теория

1. 1. 1. Клетки составляют всю жизнь.
      2. Клетки являются функциональными структурными единицами.
      3. Клетки образуются путем деления.
      4. Клетки содержат наследственную информацию.
      5. Клетки химически одинаковы.
      6. Внутри клеток происходит поток энергии.

Резюме раздела

Клетка — наименьшая единица жизни. Большинство клеток настолько малы, что их невозможно увидеть невооруженным глазом. Поэтому ученые должны использовать микроскопы для изучения клеток. Единая клеточная теория утверждает, что все организмы состоят из одной или нескольких клеток, клетка является основной единицей жизни, а новые клетки возникают из существующих клеток.

1. ___________ является основной единицей жизни.
   1. организм
   2. сотовый
   3. ткань
   4. орган
2. В чем разница между прокариотическими и эукариотическими клетками?
3. Что такое клеточная теория?

Ответы

1. Б
2. Эукариотические клетки имеют органеллы и плазматическую мембрану и составляют многоклеточные организмы. Прокариотические клетки не имеют органоидов и составляют микроорганизмы.
3. Это теория о том, что клетки являются фундаментальной единицей всех живых организмов и что все клетки происходят из ранее существовавших клеток.

единая клеточная теория : биологическая концепция, утверждающая, что все организмы состоят из одной или нескольких клеток, клетка является основной единицей жизни, а новые клетки возникают из существующих клеток

эукариотические клетки : клетки, содержащие ядро ​​и органеллы и окруженные плазматической мембраной; организмы, содержащие эукариотические клетки , включают простейших, грибы, растения и животных 90 187

микроскоп : прибор, увеличивающий объект

прокариотические клетки : одноклеточные организмы, у которых отсутствуют органеллы или другие связанные с внутренней мембраной структуры

Атрибуция СМИ

• Рис. 2.1
  • Клетки носовых пазух: модификация работы Ed Uthman, MD;
  • Луковая клетка: модификация работы Умберто Сальвагнина;
  • Бактериальные клетки Vibrio tasmaniensis: модификация работы Энтони Д’Онофрио; данные масштабной линейки от Мэтта Рассела

Биологи описывают структуру и функции механизма транспортировки и сборки гема — ScienceDaily

Гем является неотъемлемой частью белка гемоглобина, который окрашивает кровь человека в красный цвет. Гем также имеет решающее значение для белков цитохрома, которые питают клетку.Люди, животные, растения и бактерии используют гем.

Гемоглобин переносит кислород к тканям, где он необходим, в то время как цитохромы переносят электроны для преобразования энергии в клетке. Но понять, как гем перемещается через мембраны — как это необходимо, чтобы встроиться в гемоглобин и цитохромы — было непросто. Транспорт гема является временным, что означает, что гем быстро проходит через мембраны и не оставляет следов. А мембранные белки, связывающие гем, трудно очищать в больших количествах.

В исследовании, опубликованном 20 декабря в журнале Nature Chemical Biology, ученые из Вашингтонского университета в Сент-Луисе впервые описали структуру бифункционального белка, называемого CcsBA, который переносит гем и прикрепляет его к цитохромам. Исследование под руководством Роберта Кранца, профессора биологии в области искусств и наук, зафиксировало два конформационных состояния CcsBA, бактериального белка и белка хлоропластов, что позволило ученым охарактеризовать механизм действия фермента.

«В этой новой статье рассматривается структурная основа того, как функционирует машина CcsBA, раскрывая основные динамические переключения, которые происходят во время цикла транспорта гема», — сказал Кранц.

Исследование стало возможным благодаря сотрудничеству с Джеймсом Фитцпатриком, директором Центра клеточной визуализации Вашингтонского университета (WUCCI) в Медицинской школе и профессором неврологии, клеточной биологии и физиологии, а также биомедицинской инженерии, и Майклом Рау. , штатный научный сотрудник и структурный биолог в его команде. Они использовали передовой метод структурной биологии, называемый усреднением отдельных частиц, в котором использовался современный криоэлектронный микроскоп (крио-ЭМ) для получения различных изображений белка в его исходном витрифицированном (замороженном) состоянии.После сортировки всех различных изображений они смогли построить крио-ЭМ карты плотности — трехмерные представления белка, построенные из серии двумерных проекций различных изображений — из которых команда Кранца могла построить карту плотности. атомарная модель строения CcsBA.

«Крио-ЭМ — это трансформирующая технология, которая позволяет нам визуализировать на почти атомном уровне структурное устройство данного белка, включая способность выделять различные конформации из ансамбля состояний», — сказал Фитцпатрик.«Именно эта последняя способность была ключевой, позволив нам уловить механизм транспорта гема».

Данные крио-ЭМ выявили два состояния, в которых были связаны одна или две молекулы гема.

«Структурные модели, которые нам удалось построить, показывают, что CcsBA находится в ловушке гема в двух разных конформациях, которые мы называем закрытым и открытым состояниями», — сказал Кранц. «Эта новая часть работы направлена ​​на структурную основу, с помощью которой функционирует машина CcsBA, раскрывая основной динамический переключатель, который происходит во время транспортного цикла.

«Одним из самых крутых открытий является то, что при транспортировке гема открывается большая камера», — сказал он. Камера предназначена для синтеза цитохрома с.

Соавтор Дина Л. Мендес, научный сотрудник с докторской степенью в области биологии, ранее была соавтором исследования с Кранцем в eLIFE о восстановлении очищенных бактериальных и человеческих синтаз гема. CcsBA отличается от человеческой формы синтазы переносчика гема/цитохрома c . Информация, полученная в результате определения его структуры, дает исследователям возможность разрабатывать противомикробные агенты, которые будут избирательно воздействовать на бактерии.

«В CcsBA мы наблюдаем четкий путь между трансмембранными альфа-спиралями, который может позволить гему перемещаться от трансмембранного участка гема к внешнему участку гема», — сказал Мендес. «Поскольку градиент концентрации гема снижается во время экспорта, мы не видим потребности в источнике энергии для этого процесса».

Соавтор Итан Лоудер — старший преподаватель Вашингтонского университета, работал над этим проектом два года.

«Разгадать новую структуру белка очень сложно, — сказал Лоудер.«В этом случае не было подобных структур, на которые мы могли бы положиться в качестве шаблона или отправной точки. Это определенно было проблемой, но мы работали до конца, чтобы получить окончательные структуры».

Второй автор, Дастин Тиллман, который на момент завершения этой работы был студентом Вашингтонского университета, сыграл важную роль в очистке CcsBA. Он сотрудничал с командой WUCCI, чтобы оптимизировать подготовку образцов для крио-ЭМ исследований отдельных частиц. «Дастин также провел анализ восстановления своих очищенных препаратов, чтобы показать, что они являются активными синтазами», — сказал Кранц.

«Я благодарен за вклад и участие наших талантливых исследователей-студентов в этом исследовании, поддерживаемом NIH», — сказал Кранц. «Это исследование является кульминацией более чем трех десятилетий, в течение которых наша лаборатория изучала транспорт гема и сборку цитохрома, поэтому приятно знать структурную основу для обоих. Это приведет к большему количеству экспериментов по изучению механизмов открытия камер, транспорта и синтазной реакции. в камере».

Видео: https://youtu.be/lX1oN9XNxXQ

Глава 1: Организмы — неживая жизнь

Этот курс посвящен организмам, биологическим объектам, которые большинству из нас кажутся очень знакомыми.Мы все согласны с идеей, что жизнь существует в упаковках, называемых организмами. И для большинства студентов изучение биологии, по крайней мере на начальном этапе, сосредоточено на организмах, чаще всего на людях или существах, очень похожих на людей (млекопитающих). Как и ряд биологических понятий, понятие «организм» иногда трудно определить, и существуют определенные ситуации, когда понятие организма не очень хорошо применимо, особенно для некоторых форм жизни, рассматриваемых в этом курсе. Понимание организмов улучшается путем их сравнительного рассмотрения и рассмотрения с разных точек зрения.Этот курс рассматривает организмы с четырех разных точек зрения, рассматривая описания и сравнения их (1) структуры, (2) размножения, (3) приобретения материи и энергии и (4) их взаимодействия друг с другом и условий, присутствующих в их среде.

Наша первая задача — попытаться определить, что такое организм. Давайте начнем с рассмотрения вещей, которые можно считать организмами:

.

 

Рис. 1. Сколько различных организмов и видов организмов вы видите?

Наиболее очевидными организмами являются лоси.Их структура и развитие позволяют легко определить их организменную природу. Другие части жизни, траву, разнотравье, кустарники и деревья, может быть сложнее упаковать в организмы. Следующие три фигуры представляют живые существа, которые, возможно, не являются столь очевидными организмами.

 

Рис. 2. Является ли стручок гороха организмом? Являются ли семена организмами? Они, безусловно, «живые существа», но какие особенности могут позволить или помешать им считаться организмами? Рис.3 Клеточная слизевик – живое существо, которое может преподать множество уроков об организмах.

Определение организма Рис. 4 Большая «листовая» структура, прикрепленная к стволу дерева, представляет собой лишайник «медуница». Является ли лишайник организмом? Они, безусловно, «живые существа», но какие особенности могут позволить или помешать им считаться организмами?

Что такое организмы? Они являются проявлением жизни, «живым существом». Для большинства людей организмы — это идея в их голове, когда упоминается термин «живое существо», но биологи понимают, что «живые существа» не обязательно должны быть организмами, они могут быть частями организмов (пальцами, клетками, мембранами). или группы организмов (популяции, сообщества) и, может быть, даже что-то, что смешивает живое и неживое (например,г., клеточные стенки, почвы). Саму жизнь трудно определить, и она проявляется во многих масштабах времени и пространства. Важно понимать, что существуют «живые существа», которые не являются организмами; организмы — это всего лишь одно из проявлений живых существ. Но что такого особенного в организме, что отличает его от других уровней биологической структуры? Можем ли мы зафиксировать слово?

— Когда я употребляю слово, — сказал Шалтай-Болтай несколько презрительным тоном, — оно означает именно то, что я выбираю, — ни больше, ни меньше.

Слова необходимы для биологии, потому что они обеспечивают средство общения, и без определенного соответствия определениям общение может быть затруднено. В то же время, некоторые слова должны оставаться несколько двусмысленными, потому что слишком сильное зажатие делает их бесполезными. Кроме того, слово может формировать мысли и мешать нам видеть явления. «Организм», пожалуй, такое слово!! Вот несколько попыток дать определение организму, за каждой из которых последовали некоторые ограничения определения:

• Организм — это фундаментальная единица жизни: «Фундаментальный» — довольно расплывчатый термин (что действительно могло бы сделать это определение более полезным!), но многие сочли бы, что клетка — это фундаментальная единица.Важно понимать, что иногда клетки — это организмы, а иногда — просто компоненты организмов. Большинство колледжей преподают курс клеточной биологии, но (на удивление!) курсы по организмам встречаются реже.
• Организм — это единица жизни, которая может воспроизводиться: Одной из характеристик организмов является то, что они могут воспроизводить себя, но вряд ли они являются уникальными биологическими объектами в этом отношении — клетки, ДНК, органеллы, а иногда даже сообщества могут воспроизводить себя.И можно было бы (в зависимости от определений) придумать организмы, у которых нет этой способности (см. обсуждение гусениц ниже).
• Организм – это клетка или группа клеток, которые генетически различны и генетически однородны. Для знакомых организмов (например, людей) это, кажется, работает. Как правило, человеческий организм генетически отличен от своих родителей и от своего потомства, а его клетки генетически однородны (за исключением половых клеток). Однако большинство одноклеточных организмов и многие многоклеточные организмы производят «клоны» самих себя, которые генетически идентичны, но большинство считает потомство новыми организмами.Действительно, у людей иногда бывают однояйцевые близнецы, причем два человека идентичны генетически, и лишь немногие (особенно близнецы!) считают их одним организмом. Броненосцы делают еще один шаг вперед и всегда рождают генетически идентичных четверняшек.
• Организм – это клетка или группа клеток, пространственно отделенная от других клеток, пространственно дискретная единица жизни. Таким образом, отдельные клетки являются организмами (одноклеточными организмами), когда они не прикреплены к другим клеткам, а если они находятся в кластере (т. э., прикрепленные друг к другу), то кластер считается организмом. Это работает довольно хорошо, но есть проблемы:
  • Иногда связи трудно увидеть, и то, что мы считаем отдельными организмами (например, осина), на самом деле связано под землей своими корневыми системами. Является ли дерево организмом или группа деревьев организмом?
  • Части организмов отрываются и становятся пространственно дискретными (например, листья опадают с дерева) — являются ли падающие листья организмами, поскольку теперь они пространственно дискретны? А как насчет яйцеклетки и сперматозоида, они являются пространственно дискретными частицами жизни, следует ли их считать организмами?
  • Обычно имеют пространственно дискретные структуры (например,g., лишайники, кораллы, микоризы), которые состоят из клеток, которые имеют очень разную генетическую конституцию (лишайники состоят из гриба и водоросли, кораллы [часто] состоят из животного и водоросли; микориза содержит растение и грибок) . Вообще, мы считаем сообщества организмов сообществом, но, может быть, сообщества могут быть организмами?
  • Что такое привязанность? Мхи и лишайники прикрепляются к деревьям, но большинство из них не считает объединенное существо организмом. Ракушки прикрепляются к китам, но их комбинация не считается единым организмом.
• Организм — это единица жизни, которая «самодостаточна», которая может «сделать это сама по себе»: мхам и лишайникам не нужно дерево, им просто нужно прикрепляться к тому, что доступно. Напротив, печень нуждается в остальной части вашего тела, чтобы выжить. Эритроциты, циркулирующие в крови, не считаются организмами, тогда как Paramecium или амеба, циркулирующие в пруду, считаются таковыми, потому что они могут выжить сами по себе.Однако на самом деле очень мало организмов, которые действительно «самостоятельны» и самодостаточны: коровам нужна трава, коровам нужна определенная группа организмов в их пищеварительной системе, соснам нужны грибы, связанные с их корнями, и, как мы изучу, всем растениям нужны бактерии и грибки. Почти все организмы зависят от других организмов в плане средств к существованию, и очень сложно использовать термин «самодостаточность» для определения организма.
• Организм — это единица жизни, которая отличается во времени; у него есть начальная точка и конечная точка.Для привычных (половых, многоклеточных) организмов началом может быть оплодотворение яйцеклетки сперматозоидом, а концом — смерть. Но организмы могут начинаться и заканчиваться по-разному. Рассмотрим бабочку (сущность, которая может летать): можно утверждать, что она начинается, когда она появляется из куколки, и заканчивается смертью бабочки. Точно так же можно утверждать, что гусеница — это организм, который начинается с оплодотворенного яйца и заканчивается куколкой. Это, конечно, не смерть, но конец гусеницы.Таким образом, мы могли бы сказать, что то, что мы обычно называем бабочкой, существует в двух разных формах, причем обе они являются организмами: гусеница и бабочка. Или рассмотрим особую интересную форму жизни, называемую клеточной слизевиковой плесенью. Иногда он существует в виде амебоподобных одиночных клеток. Клетки поглощают другие частицы материала, как живые, так и мертвые, растут и делятся, образуя более амебоподобные клетки. При подходящих условиях клетки объединяются, образуя многоклеточный слизень длиной в несколько миллиметров, который на короткое время перемещается в манере, напоминающей слизняка, а затем прекращает движение и претерпевает трансформацию в стационарное существо с основанием, соединенным с тонким стеблем, стоящим до 10 см. мм высотой с шаром на верхушке стебля.Со временем шар разрывается, высвобождая отдельные клетки, которые рассеиваются и могут вырасти в более амебоподобные клетки. Подобно бабочкам (и, как мы увидим, некоторым растениям), клеточные слизевики имеют несколько форм, в данном случае три: одна форма, специализирующаяся на питании (амебоидные клетки), другая, специализирующаяся на движении (слизняк), и другая, которая специализируется на передвижении. специализируется на размножении (плодовое тело). Таким образом, некоторые «живые существа» существуют в нескольких формах, и каждую из них можно считать «организмом». И каждая форма имеет начальную и конечную точки, но они могут быть не такими привычными, как оплодотворение (союз яйцеклетки и сперматозоида) и смерть.
• Организмы изменяются во времени, то есть развиваются, изменяясь по строению и по функциям. Простейший образец жизненного цикла — это одна клетка, которая «начинается», когда она образуется в результате клеточного деления существующей клетки, и «заканчивается», когда эта клетка делится с образованием двух дочерних клеток. Помимо роста, основная структура (форма) клетки остается неизменной, но внутри (физиологически) происходит множество трансформаций (т. е. развития), позволяющих приобретать материалы, необходимые для формирования новой клетки, а также изменения. которые позволяют осуществить разделение.Многоклеточные организмы обычно начинаются с одной клетки, которая размножается во множество клеток, и клетки остаются вместе после деления, образуя многоклеточную форму, которая обычно существенно меняет структуру, особенно на ранних стадиях развития. Во многих известных организмах клетки, которые «передаются» (т. е. могут инициировать следующее поколение), бывают двух типов (например, яйцеклетка и сперматозоид), и им необходимо найти друг друга и объединиться, чтобы сформировать клетку, которая способны делиться с образованием новой многоклеточной формы. Но часто это не так, как мы увидим, изучая размножение, у многих организмов отдельная клетка, высвобожденная из родительского организма, может пройти процесс развития, который образует многоклеточный организм.
• Развитие знакомых (животных) организмов обычно строго регламентировано и приводит к достаточно последовательной «конечной» форме. Но мы увидим, что развитие некоторых «неодушевленных» (т. е. неживотных) организмов не столь жестко, и фактически многие из рассматриваемых нами организмов не производят «окончательной» формы (конечной точки). , они продолжают расти и расти.Как заканчиваются организмы? Конец организма не обязательно должен быть смертью от «старости» («износа») или разрушения условиями окружающей среды (например, холодной погодой) или биотическими взаимодействиями (болезнь или хищник). Конец некоторых организмов — это аспект развития, например, конец гусеницы — это формирование куколки, конец «слизневой» стадии клеточного слизевика — ее превращение в стебельчатую структуру. Это возвращает нас к вопросу о репродукции. Как было упомянуто выше, можно утверждать, что некоторые организмы не воспроизводят себя: гусеницы не производят больше гусениц, они производят бабочек; а бабочки рождают не бабочек, а гусениц.Мы изучим ряд «биологических вещей», которые демонстрируют жизненные циклы, включающие множество форм, каждая из которых может рассматриваться как организм и каждая из которых «передает» (производит) клетку или группу клеток, которые развиваются, чтобы сформировать организм. следующая стадия (организм), со временем повторяющая цикл. Таким образом, жизнь организма сохраняется во времени, но проявляется в разных формах, каждая из которых является организмом. Если мы рассматриваем отдельные стадии как организмы, то как мы можем назвать сущность, включающую все стадии? Обычно его также считают «организмом» — бабочки-монархи являются одновременно и гусеницами, и бабочками.Это, возможно, прискорбно, потому что затемняет некоторые интересные биологические аспекты; и это, безусловно, делает определение «организма» более сложным. В органическом смысле бабочки-монархи явно не то же самое, что гусеницы, их структура и функции очень различны, хотя они связаны друг с другом не только через закономерности развития, но и в генетическом, эволюционном и таксономическом смысле.
• Организмы можно определить по их способности расти. Это требует приобретения материала и использования этого материала, чтобы сделать организм больше.Хотя в целом это так, безусловно, есть некоторые вещи, которые можно считать организмами, не способными к росту: например, подёнки (с крыльями, а не в водной форме). Эти организмы не способны расти, потому что они не способны есть, их рты постоянно закрыты! То же самое верно и для «слизневой» формы и «стебельчатой» формы клеточной слизевики, и, как мы увидим, многие растения трансформируются из формы, способной к росту, в форму, не способную к росту.Гусеницы растут, но не размножаются, бабочки не растут, но размножаются. Способность к росту важна на каком-то этапе жизненного цикла, но она не обязательно должна присутствовать у всех организмов.
• Последний аспект организмов заключается в том, что они считаются единицей отбора в дарвиновской эволюции, хотя иногда выдвигаются аргументы в пользу отбора на других уровнях биологической организации (гены, популяции).

Одна из целей этого курса — дать учащимся новый взгляд на жизнь.Понятно, что все мы думаем, что живые существа (то есть организмы) похожи на людей. Хотя вся жизнь принципиально одинакова по своему химическому составу и тому, как она функционирует, существуют существенные различия в том, как они занимаются своим делом. Мы изучим различные организмы, некоторые из них будут очень знакомыми, например, сосны и одуванчики, а некоторые совсем незнакомыми, например, клеточные слизевики, и будем делать акцент на сравнении и противопоставлении различных признаков. Это исследование должно дать учащимся новую точку зрения для изучения организации жизни и поведения.

Итак, что такое организмы? Это биологические объекты, которые могут быть определены в пространстве (т. е. у них есть граница и форма – структура ) и могут быть определены во времени (т.е. у них есть начало и конец и модель развития между этими временами). Они функционируют таким образом, что в конечном итоге приводят к их воспроизведению , то есть к увеличению самих себя. Размножение обязательно требует приобретения материалов для того, чтобы рост мог произойти.Иногда организмы имеют несколько форм, и каждая из этих форм может считаться организмом (например, гусеница и бабочка; амебы, слизняки и плодоносящие стадии слизевика). В подобных ситуациях отдельная стадия может не расти и не размножаться, а в совокупности, в результате действия всех стадий, осуществляются и рост, и размножение. В результате своей структуры и своей деятельности организмы взаимодействуют с окружающей их средой и с другими организмами.

Рис. 5. Плодовое тело вонючего гриба, структура, облегчающая размножение. Грибок производит совершенно другую структуру для получения материалов и энергии. Можно считать, что это аналог цветка, который представляет собой структуру, которую производят некоторые растения и которая связана с размножением, в то время как листья и корни являются структурами, связанными с приобретением материи и энергии.

Этот курс будет посвящен изучению разнообразной группы организмов, которые когда-то считались растениями, с учетом их строения и развития, их способности к размножению, приобретения ими материи и энергии, а также их взаимодействия с условиями и с другими организмами.

.