Виды мутаций: генные, геномные, хромосомные.

Мутации – это изменения в ДНК клетки. Возникают под действием ультрафиолета, радиации (рентгеновских лучей) и т.п. Передаются по наследству, служат материалом для естественного отбора. отличия от модификаций

Генные мутации – изменение строения одного гена. Это изменение в последовательности нуклеотидов: выпадение, вставка, замена и т.п. Например, замена А на Т. Причины – нарушения при удвоении (репликации) ДНК. Примеры: серповидноклеточная анемия, фенилкетонурия.

Хромосомные мутации – изменение строения хромосом: выпадение участка, удвоение участка, поворот участка на 180 градусов, перенос участка на другую (негомологичную) хромосому и т.п. Причины – нарушения при кроссинговере. Пример: синдром кошачьего крика.

Геномные мутации – изменение количества хромосом. Причины – нарушения при расхождении хромосом.

Полиплоидия – кратные изменения (в несколько раз, например, 12 → 24). У животных не встречается, у растений приводит к увеличению размера.

Анеуплоидия – изменения на одну-две хромосомы. Например, одна лишняя двадцать первая хромосома приводит к синдрому Дауна (при этом общее количество хромосом – 47).

Строение и функции клеточного ядра. Хроматин. Хромосомы. Кариотип и его видовая специфичность. Соматические и половые клетки. Диплоидный и гаплоидный набор хромосом. Гомологичные и негомологичные хромосомы.

Ядро есть в любой эукариотической клетке. Ядро может быть одно, или в клетке могут быть несколько ядер (в зависимости от ее активности и функции).

Клеточное ядро состоит из оболочки, ядерного сока, ядрышка и хроматина. Ядерная оболочка состоит из двух мембран, разделенных перинуклеарным (околоядерным) пространством, между которыми находится жидкость. Основные функции ядерной оболочки: обособление генетического материала (хромосом) от цитоплазмы, а также регуляция двусторонних взаимоотношений между ядром и цитоплазмой.

Ядерная оболочка пронизана порами, которые имеют диаметр около 90 нм. Область поры (поровый комплекс) имеет сложное строение (это указывает на сложность механизма регуляции взаимоотношений между ядром и цитоплазмой). Количество пор зависит от функциональной активности клетки: чем она выше, тем больше пор (в незрелых клетках пор больше).

Основа ядерного сока (матрикса, нуклеоплазмы) – это белки. Сок образует внутреннюю среду ядра, играет важную роль в работе генетического материала клеток. Белки: нитчатые или фибриллярные (опорная функция), гетероядерные РНК (продукты первичной транскрипции генетической информации) и мРНК (результат процессинга).

Ядрышко – это структура, где происходят образование и созревание рибосомальных РНК (р-РНК). Гены р-РНК занимают определенные участки нескольких хромосом (у человека это 13–15 и 21–22 пары), где формируются ядрышковые организаторы, в области которых и образуются сами ядрышки. В метафазных хромосомах эти участки называются вторичными перетяжками и имеют вид сужений. Электронная микроскопия выявила нитчатый и зернистый компоненты ядрышек. Нитчатый (фибриллярный) – это комплекс белков и гигантских молекул-предшественниц р-РНК, которые дают в последующем более мелкие молекулы зрелых р-РНК. При созревании фибриллы превращаются в рибонуклеопротеиновые гранулы (зернистый компонент).

Хроматин получил свое название за способность хорошо прокрашиваться основными красителями; в виде глыбок он рассеян в нуклеоплазме ядра и является интерфазной формой существования хромосом.

Хроматин состоит в основном из нитей ДНК (40 % массы хромосомы) и белков (около 60 %), которые вместе образуют нуклеопротеидный комплекс. Выделяют гистоновые (пять классов) и негистоновые белки.

Хроматин -это несперелизованные молекулы ДНК, связанные с белком.О таком виде ДНК можно увидеть в неделящихся клетках.При этом возможно удвоение ДНК(репликация) и реализация наследственной информации.

Хромосомы -это спирализованные молекулы ДНК связанные с белкоми.ДНК сперализуется перед делением клетки для более точного распределения генетического материала.

Половые клетки -гаплоидные клетки, обеспечивающие сохранение и передачу генетической информации для будущего потомства.

Половые клетки всегда содержатся вдвое меньше хромосом чем в соматической.

Во всех соматических клетках любого живого организма число хромосом одинаково.

Кариотип - совокупность кол-ых и качественных признаков хромосом кого набора соматической клеток.

Диплоидный набор хромосом (двойной) в котором каждая хромосома имеет себе пару. Обозначается 2n.

Гаплоидный набор хромосом –хромосомный набор половых клеток.

1. Каково строение и функции АТФ?

Аденозинтрифосфат (АТФ) - нуклеотид, состоящий из азотистого основания аденина, углевода рибозы и трёх остатков фосфорной кислоты.

АТФ - универсальный источник энергии для всех реакций, протекающих в клетке.

2. Какие виды пластид вам известны?

3. Какие способы движения клеток вам известны?

1. Амебоидное движение.

2. Движения при помощи жгутиков и ресничек.

3. Движение с помощью мышц.

4. В каком виде клетка хранит питательные вещества?

В виде липидов и гликогена.

Вопросы

1. Какова функция митохондрий?

Функция митохондрий – синтез АТФ.

2. Какие виды пластид вы знаете?

В зависимости от окраски пластиды делят на лейкопласты, хлоропласты и хромопласты.

3. Чем отличается каждый вид пластид от другого?

Лейкопласты - неокрашенные пластиды, как правило выполняют запасающую функцию. В лейкопластах клубней картофеля накапливается крахмал. Лейкопласты высших растений могут превращаться в хлоропласты или хромопласты.

Хромопласты - пластиды, окрашенные в жёлтый, красный или оранжевый цвет. Окраска хромопластов связана с накоплением в них каротиноидов. Хромопласты определяют окраску осенних листьев, лепестков цветов, корнеплодов, созревших плодов.

Хлоропласты - пластиды, несущие фотосинтезирующие пигменты - хлорофиллы. Имеют зелёную окраску у высших растений, харовых и зелёных водорослей.

4. Почему граны в хлоропласте расположены в шахматном порядке?

Граны расположены в шахматном порядке, чтобы до каждой из них мог доходить свет солнца.

5. В чём сходство митохондрий и пластид?

Как и митохондрии, пластиды содержат собственные молекулы ДНК. Поэтому они также способны самостоятельно размножаться, независимо отделения клетки.

6. Каковы функции клеточного центра?

Клеточный центр играет важнейшую роль в формировании внутреннего скелета клетки - цитоскелета. Из области клеточного центра расходятся многочисленные микротрубочки, поддерживающие форму клетки и играющие роль своеобразных рельсов для движения органоидов по цитоплазме.

Велика роль клеточного центра при делении клеток, когда центриоли расходятся к полюсам делящейся клетки и образуют веретено деления.

7. Приведите примеры клеточных включений.

Это могут быть мелкие капли жира, гранулы крахмала или гликогена, реже - гранулы белка, кристаллы солей.

Задания

Сравнив строение и функции митохондрий и пластид. В чём их сходство и различия?

Сходство:

● Двумембранные органоиды. Наружная мембрана ровная, а внутренняя образует многочисленные впячивания, служащие для увеличения площади поверхности. Между мембранами имеется межмембранное пространство.

● Имеют собственные кольцевые молекулы ДНК, все типы РНК и рибосомы.

● Способны к росту и размножению путём деления.

● В них осуществляется синтез АТФ.

Различия:

● Впячивания внутренней мембраны митохондрий (кристы) имеют вид складок или гребней, а впячивания внутренней мембраны хлоропластов образуют замкнутые дисковидные структуры (тилакоиды), собранные в стопки (граны).

● Митохондрии содержат ферменты, участвующие в процессе клеточного дыхания. Внутренняя мембрана хлоропластов содержит фотосинтетические пигменты и ферменты, участвующие в преобразовании энергии света.

● Основная функция митохондрий – синтез АТФ. Основная функция хлоропластов – осуществление фотосинтеза.

"Введение в общую биологию и экологию. 9 класс". А.А. Каменский (гдз)

Строение и функции митохондрий, пластид и лизосом

Вопрос 1. Где формируется лизосома?
Лизосомы - одномембранные органеллы общего типа. Мембранные пузырьки, содержащие расщепляющие ферменты.
Классификация лизосом:
первичные - лизосомы, которые содержат только активный фермент (напр. кислую фосфатазу);
вторичные - это первичные лизосомы вместе с веществом, которое переваривается (аутофагосомы - расщепляют внутренние части клетки, выполнившие свои функции; гетерофагосомы - расщепляют вещества и структуры, попавшие в клетку). Остаточные тельца - вторичная лизосома, содержащая не переваренный материал.
Лизосомы образуются в аппарате Гольджи, куда поступают и где накапливаются ферменты.

Вопрос 2. Какова функция митохондрий?
Митохондрии - органеллы общего типа, имеющие двух мембранное строение. Внешняя мембрана гладкая, внутренняя - образует различной формы выросты - кристы. В матриксе митохондрии (полужидком веществе) между кристами находятся ферменты, рибосомы, ДНК, РНК, которые участвуют в синтезе митохондриальных белков. На внутренней мембране видны грибовидные тела - АТФ-сомы, которые являются ферментами, образующими молекулы АТФ.
Функции:
1) синтез АТФ;
2) участвуют в углеводном и азотистом обмене: а) на наружной мембране и рядом в гиалоплазме идет анаэробное окисление (гликолиз); б) на внутренней мембране - кристах - идут процессы, связанные с окислительным циклом трикарбоновых кислот и дыхательной цепью переноса электронов, т.е. клеточное дыхание, в результате которого синтезируется АТФ;
3) имеют собственные ДНК, РНК и рибосомы, т.е. сами могут синтезировать белки;
4) синтез некоторых стероидных гормонов.

Вопрос 3. Какие виды пластид вы знаете?
Пластиды – двух мембранные органеллы растительных клеток общего типа, разделяются на три типа:
а) лейкопласты - микроскопические органеллы, имеющие двух мембранное строение. Внутренняя мембрана образует 2-3 выроста. Форма округлая. Бесцветны. располагаются в органах растений, недоступных для солнечного света (например, в корневищах, клубнях). На свету в них образуется хлорофилл. Функции: центр накопления крахмала и других веществ. На свету преобразуются в хлоропласты.
б) хромопласты - микроскопические органеллы, имеющие двумембранное строение. Собственно хромопласты имеют шаровидную форму, а образовавшиеся из хлоропластов принимают форму кристаллов каротиноидов, типичную для данного вида растения. Окраска красная, оранжевая, желтая. Они расположены в основном в плодах и лепестках цветков, что придает этим органам растений соответствующую яркую окраску. Функции: содержат красный, оранжевый и желтый пигменты (каротиноиды). Много в зрелых пло-дах томатов и некоторых водорослей; окрашивают венчик цветков.
в) хлоропласты - микроскопические органеллы, имеющие двухмембранное строение. Наружная мембрана гладкая. Внутренняя мембрана образует систему двухслойных пластин - тилакоидов стромы и тилакоидов гран. Тилакоид - уплощенный мешочек. Грана - это стопка тилакоидов. В мембранах тилакоидов гран между слоями молекул белков и липидов сосредоточены пигменты - хлорофилл и каротиноиды. В белковолипидном матриксе находятся собственные рибосомы, ДНК, РНК, зерна крахмала. Форма хлоропластов чечевицеобразная. Окраска зеленая. Функции: фотосинтезирующие, содержат хлорофилл. На гранах идет световая фаза фотосинтеза, в строме - темновая фаза.
Пластиды – органоиды, которые имеют собственную генетическую информацию и синтезируют собственные белки.

Вопрос 4. Чем отличается каждый вид пластид от другого?
Пластиды разных видов отличаются друг от друга наличием или отсутствием тех или иных пигментов. В лейкопластах пигменты отсутствуют, в хлоропластах содержится зеленый пигмент, а в хромопластах - красный, оранжевый, желтый и фиолетовый пигменты.

Вопрос 5. Почему граны в хлоропласте расположены в шахматном порядке?
Граны в хлоропластах расположены в шахматном порядке для того, чтобы не загораживать друг друга от солнечных лучей. Солнечный свет должен хорошо освещать каждую грану, тогда фотосинтез будет протекать более интенсивно.

Вопрос 6. Что будет, если лизосома в одной из клеток внезапно разрушится?
При внезапном разрыве мембраны, окружающей лизосому, содержащиеся в ней ферменты попадают в цитоплазму и постепенно разрушают всю клетку. Происходит цитолизис - разрушение клеток путем полного или частичного их растворения как в нормальных условиях (например, при метаморфозе), так и при проникновении болезнетворных организмов, неполноценном питании, недостатке и избытке кислорода, неправильном применении антибиотиков и при действии токсических веществ (патологический лизис).

Вопрос 7. В чем сходство митохондрий и пластид?
В морфологической и функциональной организации митохондрий и хлоропластов есть следующие общие черты:
Митохондрии и пластиды имеют двухмембранное строение.
Рибосомы хлоропластов, как и рибосомы митохондрий, синтезируют белки.
Хлоропласты, как и митохондрии, размножаются делением.
Как в митохондриях, так и в хлоропластах синтезируется АТФ (в митохондриях - при расщеплении белков, липидов и углеводов, а в хлоропластах - за счет превращения солнечной энергии в химическую).
Основная характеристика, объединяющая эти органоиды, состоит в том, что они имеют собственную генетическую информацию и синтезируют собственные белки.

Лизосомы. Митохондрии. Пластиды

1. Каково строение и функции АТФ ?
2. Какие виды пластид вам известны?

Когда в клетку путем фагоцитоза или пиноцитоза попадают различные питательные вещества, их необходимо переварить. При этом белки должны разрушиться до отдельных аминокислот, полисахариды - до молекул глюкозы или фруктозы, липиды - до глицерина и жирных кислот. Чтобы внутриклеточное переваривание стало возможным, фагоцитарный или пиноцитарный пузырек должен слиться с лизосомой (рис. 25). Лизосома - маленький пузырек, диаметром всего 0,5-1,0 мкм, содержащий в себе большой набор ферментов, способных разрушать пищевые вещества. В одной лизосоме могут находиться 30-50 различных ферментов.

У большой группы грибов - базидиомицетов, аскомицетов, зигомицетов - главным волокнистым компонентом клеточной стенки является хитин. Хитин состоит из остатков линейного по¬лисахарида - N-ацетилглюкозамина. Кроме хитина в состав стен-ки грибов входят вещества матрикса, гликопротеиды и различные белки, синтезирующиеся в цитоплазме и выделенные клеткой наружу. Эти белки содержат практически весь набор ферментов, участвующих во внеклеточном расщеплении биополимеров, во внеклеточном пищеварении. Волокнистый компонент оболочек дрожжевых клеток представ¬лен другим полисахаридом - полиглюканом.

Опорным каркасом клеточной стенки бактерий и цианобактерий служит однородный полимер глюкопептид муреин. Жесткий каркас, окружающий бактериальную клетку, представляет собой одну гигантскую молекулу – муреиновый меш¬ок. Бактериальная стенка может составлять до 20 - 30 % сухой массы бактерии. В муреиновую сеть вплетены сопутствующие вещества – тейхоевые кислоты, полисахариды, полипептиды и белки.

Стенки грамотрицательных бактерий содержат однослойную муреиновую сеть, составляющую 12% сухой массы. Сопутствую¬щие компоненты – липопротеиды и сложные липополисахариды – образуют сложную наружную мембрану. Наружная мембрана обеспечивает структурную целостность клетки, служит барьером, ограничивающим свободный доступ разных веществ к плазматической мембране. На ней могут располагаться также ре¬цепторы для бактериофагов. Она содержит белки-порины, которые участвуют в переносе многих низкомолекулярных веществ.

Предшественники стенок бактерий синтезируются внутри клет¬ки, сборка стенок происходит снаружи плазматической мембраны. Компоненты бактериальной стенки обладают антигенной специфичностью по отношению к этим вирусам. В бактериальной стенке гетеротрофных бактерий локализуются ферменты, участвующие во внеклеточном расщеплении и мета¬болизме органических молекул.

22. Цитоплазма – это часть живой клетки (протопласта) без плазматической мембраны и ядра. В состав цитоплазмы входят: цитоплазматический матрикс, цитоскелет, органоиды и включения. В 1830 г. Я. Пуркинье предложил термин «протоплазма» для обозначения живого содержимого клетки в целом. Далее Р. Кёлликер (1862) ввел термин «цитоплазма» для обозначения материала, окружающего ядро. И. фон Ганштейн (1880) ввел термин «протопласт» для обозначения части клетки без оболочек, клеточного сока и включений. В настоящее время протопластом называют живую клетку, лишенную оболочки.

Специализированная периферическая часть цитоплазмы в животных клетках называется эктоплазма. Здесь практически отсутствуют органоиды. В эктоплазме сосредоточены ферментные системы трансмембранного транспорта, гликолиза; эта часть цитоплазмы обладает повышенной вязкостью. Глубокие слои животной клетки называются эндоплазма. Здесь находится ядро и большинство органоидов клетки; эта часть цитоплазмы обладает пониженной вязкостью.

Химический состав цитоплазмы непрерывно изменяется под влиянием протекающих в ней реакций обмена. Содержание воды в цитоплазме колеблется от 70 до 90%, белка - от 10 до 20, липидов - 2-3, углеводов - 1-2, минеральных солей - 1%.

Гиалоплазма – это основное вещество цитоплазмы. Гиалоплазма представляет собой водорастворимую часть цитоплазмы. Содержит около 90 % воды, в которой растворены макромолекулы и молекулярные комплексы. Консистенция гиалоплазмы приближается к гелю (желе). Гели – это структурированные коллоидные растворы с жидкой дисперсной средой. Частицы дисперсной среды соединены между собой в рыхлую сеть (микротрабекулярная сеть), которая содержит в своих ячейках дисперсную среду, лишая текучести систему в целом. Гиалоплазма относится к тиксотропным гелям, которые под воздействием внешних условий или внутренних факторов могут изменять свое агрегатное состояние и переходить в менее вязкую, более жидкую фазу – в золь (раствор). Гель-зольные переходы – это нормальное состояние физиологически активной клетки; с этими переходами связано движение цитоплазмы, амебоидное движение клеток и изменение их формы.

Функции гиалоплазмы: место хранения биологических молекул; среда для протекания биохимических реакций; место хранения включений; транспорт веществ; поддержание постоянства внутриклеточной среды (рН, водно-солевого режима и т.д.).