Клетка. Биология клетки и днк клетка
 Скачать 1.91 Mb.
|
|
1 Клетка БИОЛОГИЯ • КЛЕТКИ И ДНК • КЛЕТКА Все организмы состоят из клеток, будь то одноклеточные организмы – бактерии, либо многоклеточные, такие как растения и животные. Клетка является основной структурной единицей жизни. Она состоит из мембраны, ограничивающей жидкое содержание – цитоплазму, в которой протекают различные химические реакции. Клеточная мембрана обладает избирательной проницаемостью, то есть она имеет некоторый контроль над тем, что входит и выходит из клетки, за счет чего условия внутри клетки отличаются от внешних условий. • Рекомендуемые фильмы – Что такое клетка? – Мембрана клетки • Что такое клетка? Глава 1: Клетки • Что такое органеллы? В цитоплазме находятся различные органеллы, такие как ядро, митохондрии и хлоропласты, образующие дополнительные компартменты внутри клетки, в которых протекают характерные биохимические реакции. Ядро содержит хромосомы, в которых хранится генетическая информация клетки. Митохондрии участвуют в клеточном дыхании и образуют энергию, необходимую для жизнедеятельности клетки. Малые органеллы в цитоплазме, называемые рибосомами, непосредственно участвуют в синтезе белка. Растительные клетки содержат дополнительные органеллы. Они имеют хлоропласты, осуществляющие фотосинтез, вакуоль – для хранения веществ и тургора клетки, и клеточную стенку, выполняющую структурную и защитную функции. • Рекомендуемые фильмы – Что такое клетка? – Факты: Ферменты ДИАГРАММА 01: Растительная клетка из эпидермиса лука Дополнительный вопрос В1. Почему для клеточной мембраны важно обладать избирательной проницаемостью? Избирательная проницаемость мембраны позволяет создавать условия внутри клетки, отличающиеся от внешних условий. Это важно, поскольку условия вне клетки могут изменяться, а биохимические реакции внутри клетки должны протекать в стабильных условиях. 2 БИОЛОГИЯ • КЛЕТКИ И ДНК • КЛЕТКА • What can we sense? • Каковы размеры клеток? • Почему клетки различаются? Глава 2: Различные виды клеток Клетки приспосабливаются к выполнению различных функций. Клетки листьев приспособились к фотосинтезу, в то время как мышечная клетка запрограммирована на сокращение. Эти различия определяются генетическим материалом внутри ядра каждой клетки. Так, гены внутри клетки листа сильно отличаются от генов мышечных клеток. Интересно, что гены внутри каждой клетки одного многоклеточного организма одинаковые, даже если клетки этого организма различаются. Например, мышечные клетки отличаются от нервных клеток и клеток крови. Это достигается за счет того, что различные гены экспрессируются в различных типах клеток для того, чтобы клетки по-разному развивались. Так, гены для наращивания мышечной массы белков экспрессируются в мышечных клетках, а не в нервных. Эритроциты переносят кислород по всему телу Дополнительный вопрос Тургор – это давление, создаваемое цитоплазмой в растительной клетке. Вакуоль, заполненная водой, оказывает давление на цитоплазму и клеточную стенку, делая клетку упругой (придавая характерную форму). Растения используют тургорное давление для самоподдержания. При дефиците воды клетки теряют упругость (становятся вялыми), и растение увядает. Размер клеток значительно варьирует, от миллионной части метра (известной как микрометр или микрон) до нескольких сантиметров. Однако, большинство клеток невидимы для невооруженного глаза и, в среднем, имеют диаметр от 10 до 50 микрон. Их можно разглядеть под оптическим микроскопом, а для изучения их внутренних органелл понадобится электронный микроскоп. • Рекомендуемый фильм – История микроскопа • What can we sense? Дополнительный вопрос Неоплодотворенное яйцо – это одна большая клетка, например, страусиного яйца, достигающего нескольких сантиметров в диаметре. Некоторые нейроны (нервные клетки) могут достигать более одного метра в длину, хотя, как правило, они очень тонкие. Дополнительный вопрос В4. Что такое ткань и орган? В2. Что такое тургор? В3. Какие клетки самые большие? Ткань – это совокупность одинаковых клеток, выполняющих определенную функцию. Например, мышечная ткань состоит из мышечных клеток, а нервная ткань – из нервных клеток. Орган – это совокупность различных типов тканей, объединившихся для выполнения определенной функции. Сердце – это орган, состоящий из сердечной мышечной ткани и нервной ткани. Точно так же, лист – это орган, состоящий из эпидермальной ткани и ткани мезофилла. • Рекомендуемый фильм – Различные виды клеток 3 БИОЛОГИЯ • КЛЕТКИ И ДНК • КЛЕТКА • Что такое ген? Ген – это последовательность молекулы ДНК, кодирующая синтез одного белка. Например, существует ген гемоглобина или ген инсулина. Клетка человека содержит около 25 000 генов. Для того, чтобы все эти гены поместились внутри одного ядра, ДНК должна быть плотно упакована в структуры, называемые хромосомами. • Что выполняет ДНК? ДНК несет в себе генетическую информацию о синтезируемых белках в клетке. ДНК состоит из четырех азотистых оснований, которые могут располагаться в любой последовательности, определяя структуру гена. Так, ген, кодирующий белок гемоглобин, отличается по длине и нуклеотидной последовательности от гена инсулина. ДИАГРАММА 02: Дополнительный вопрос Хромосома – это палочковидная структура, находящаяся внутри ядра клетки. Она состоит из длинной молекулы ДНК, плотно закрученной вокруг белков, называемых гистонами. Количество хромосом в ядре изменяется от вида к виду, но одинаково в его пределах. В клетках человека содержится 46 хромосом, а у собаки – 78. • Рекомендуемый фильм – Что такое ДНК? Дополнительный вопрос В6. Как расшифровывается ДНК? ДНК расшифровывается как “дезоксирибонуклеиновая кислота”. Это длинная макромолекула, образованная повторяющимися элементами, называемыми нуклеотидами. Нуклеотид состоит из сахарного остатка (дезоксирибозы), соединенного с азотистым основанием (аденин, тимин, цитозин или гуанин) и фосфатной группой. В5. Что такое хромосома? • Рекомендуемые фильмы – Что такое ДНК? – Факты: ДНК Кроме кодирования белков, ДНК также способна реплицироваться. Это важное свойство, поскольку оно обеспечивает образование новых клеток и новых организмов, которые наследуют генетическую информацию исходной клетки или организма. 4 БИОЛОГИЯ • КЛЕТКИ И ДНК • КЛЕТКА Новая клетка образуется путем деления уже существующей клетки. Предшествующие клетки растут, ДНК в них удваивается, и затем клетки делятся. Все клетки, кроме половых, образуются в процессе митоза. При митозе ДНК материнской клетки удваивается, и хромосомы распределяются так, что две дочерние клетки имеют полный набор идентичного генетического материала. Процесс образования новых клеток обуславливает рост, регенерацию, а также бесполое размножение у некоторых организмов. Глава 3: Образование клетки ДИАГРАММА 03: Клетки корня, образовавшиеся при митозе Дополнительный вопрос Образующиеся клетки называются дочерними. Они генетически идентичны и содержат такое же количество хромосом, как и материнская клетка. В организме человека при делении клетки с 46 хромосомами образуются две клетки, в каждой из которых содержится по 46 одинаковых хромосом. Это происходит за счет того, что ДНК реплицируется (удваивается) в начале митотического деления. • Как образуются новые клетки? В7. Насколько клетки, образующиеся при митозе, отличаются от материнской клетки? • Рекомендуемый фильм – Деление клеток: Митоз 5 БИОЛОГИЯ • КЛЕТКИ И ДНК • КЛЕТКА Половые клетки, или гаметы, сперматозоиды и яйцеклетки, содержат половинный набор генетической информации, находящейся в соматических клетках. Они образуются в специализированных органах организма – половых железах: яичниках – у женщин, и семенниках – у мужчин. Половые клетки образуются при мейозе, включающего два клеточных деления, при этом число хромосом уменьшается вдвое. • Рекомендуемый фильм – Деление клеток: Мейоз • Как образуются половые клетки? Никто не знает наверняка, как появилась первая клетка, но вполне вероятно, что на каком-то этапе вокруг генетического материала сформировалась мембрана. Генетический материал мог самовоспроизводиться и кодировал белки. Мутации, возникшие в генетическом материале, привели к синтезу новых белков и новым признакам клетки, некоторые из которых были полезными и отбирались в процессе естественного отбора. • Рекомендуемый фильм – Самая первая клетка ДИАГРАММА 04: Дополнительный вопрос В8. Насколько клетки, образующиеся при мейозе, отличаются от материнской клетки? Клетки, образующиеся при мейозе, содержат половинный набор хромосом (по одной от каждой пары), в отличие от соматических клеток организма. Они генетически отличаются друг от друга и называются гаплоидными гаметами, например, сперматозоид или яйцеклетка. Дополнительный вопрос Мы полагаем, что возраст Земли составляет около 4,6 миллиардов лет, и что первые примитивные клетки появились около миллиарда лет после образования Земли. • Как появилась первая клетка? В9. Когда появились первые клетки? 6 БИОЛОГИЯ • КЛЕТКИ И ДНК • КЛЕТКА • Тест Что такое клетка? Углубленный Основной • Какая клеточная структура выступает в качестве барьера? A – ядро B – клеточная мембрана C – цитоплазма D – рибосома • Как называется прибор, с помощью которого можно увидеть клетки? A – сканер B – поперечное сечение C – микроскоп D – фотометр A – клеточное дыхание C – синтез белка • Какова функция рибосом? B – контролирование процессов в клетке D – выступает в качестве барьера • Какая структура содержит генетическую информацию? A – ядро B – клеточная мембрана C – цитоплазма D – митохондрия • Какие три структуры характерны только для растительной клетки? A – клеточная мембрана, клеточная стенка, хлоропласт B – клеточная мембрана, клеточная стенка, вакуоль C – клеточная стенка, хлоропласт, вакуоль D – клеточная стенка, клеточная мембрана, митохондрия A – клеточное дыхание C – синтез белка • Какова функция митохондрий? B – контролирование процессов в клетке D – выступает в качестве барьера A – клеточное дыхание C – синтез белка • Какова функция митохондрий? B – контролирование процессов в клетке D – фотосинтез • Какие три структуры характерны только для растительной клетки? A – клеточная мембрана, клеточная стенка, хлоропласт B – клеточная мембрана, клеточная стенка, вакуоль C – клеточная стенка, хлоропласт, вакуоль D – клеточная стенка, клеточная мембрана, митохондрии 7 БИОЛОГИЯ • КЛЕТКИ И ДНК • КЛЕТКА Различные виды клеток Углубленный Основной • Какие из следующих органелл встречаются в большом количестве в клетке листа? A – ядро B – хлоропласт C – клеточная мембрана D – вакуоль • В какой органелле находятся гены, контролирующие жизнедеятельность клетки? A – митохондрия B – хлоропласт C – ядро D – рибосома A – гемоглобин C – инсулин • Какой белок содержится в эритроцитах? B – рибосома D – ДНК • Как называются последовательности молекулы ДНК, кодирующие синтез белка? A – ядро B – гистоны C – гены D – рибосомы • Что эритроциты переносят по организму? A – плазму B – углекислый газ C – тромбоциты D – кислород • Какова функция клетки корневого волоска? A – фотосинтезирующая B – закрепление растения в земле C – поглощение воды и минеральных веществ D – рост в длину • Какие из следующих органелл содержат хлорофилл? A – ядро B – хлоропласт C – клеточная мембрана D – вакуоль • Какой термин используется для описания группы однородных клеток, выполняющих определенную функцию? A – орган B – специализированная клетка C – мембрана D – ткань 8 БИОЛОГИЯ • КЛЕТКИ И ДНК • КЛЕТКА Митоз Углубленный Основной • Как называются структуры внутри ядра, содержащие генетический материал? A – филаменты B – хромосомы C – двойные спирали D – митохондрии • Как называется процесс, при котором образуются две генетически идентичные клетки? A – деление B – мейоз C – митоз D – репликация • Что должны сделать хромосомы до деления клетки? A – разделиться B – увеличиться C – раскрутиться D – удвоиться • Какие клетки организма не образуются путем митоза? A – клетки мозга B – костные клетки C – мышечные клетки D – половые клетки • Какие клетки организма не образуются при митозе? A – клетки мозга B – костные клетки C – мышечные клетки D – половые клетки A – бесполое размножение C – рост и восстановление • Что происходит в организме человека благодаря митозу? B – движение D – половое размножение 9 БИОЛОГИЯ • КЛЕТКИ И ДНК • КЛЕТКА Мейоз Углубленный Основной • Как называется процесс, при котором образуются половые клетки? A – деление B – мейоз C – митоз D – репликация • Что из перечисленного является половой клеткой? A – клетка мозга B – костная клетка C – мышечная клетка D – сперматозоид A – бесполое размножение C – рост и восстановление • Что происходит в организме человека благодаря митозу? B – движение D – половое размножение • Соматические клетки человека содержат 46 хромосом. Сколько хромосом в половой клетке человека? A – 46 B – 92 C – ни одной D – 23 • Соматические клетки человека содержат 46 хромосом. Сколько хромосом в половой клетке человека? A – 46 B – 92 C – ни одной D – 23 A – 1 C – 3 • Сколько делений происходит в мейозе? B – 2 D – 4 10 БИОЛОГИЯ • КЛЕТКИ И ДНК • КЛЕТКА • Ответы Что такое клетка? Углубленный Основной • Какая клеточная структура выступает в качестве барьера? A – ядро B – клеточная мембрана C – цитоплазма D – рибосома • Как называется прибор, с помощью которого можно увидеть клетки? A – сканер B – поперечное сечение C – микроскоп D – фотометр A – клеточное дыхание C – синтез белка • Какова функция рибосом? B – контролирование процессов в клетке D – выступает в качестве барьера • Какая структура содержит генетическую информацию? A – ядро B – клеточная мембрана C – цитоплазма D – митохондрия • Какие три структуры характерны только для растительной клетки? A – клеточная мембрана, клеточная стенка, хлоропласт B – клеточная мембрана, клеточная стенка, вакуоль C – клеточная стенка, хлоропласт, вакуоль D – клеточная стенка, клеточная мембрана, митохондрия A – клеточное дыхание C – синтез белка • Какова функция митохондрий? B – контролирование процессов в клетке D – выступает в качестве барьера A – клеточное дыхание C – синтез белка • Какова функция митохондрий? B – контролирование процессов в клетке D – фотосинтез • Какие три структуры характерны только для растительной клетки? A – клеточная мембрана, клеточная стенка, хлоропласт B – клеточная мембрана, клеточная стенка, вакуоль C – клеточная стенка, хлоропласт, вакуоль D – клеточная стенка, клеточная мембрана, митохондрии 11 БИОЛОГИЯ • КЛЕТКИ И ДНК • КЛЕТКА Различные виды клеток Углубленный Основной • Какие из следующих органелл встречаются в большом количестве в клетке листа? A – ядро B – хлоропласт C – клеточная мембрана D – вакуоль • В какой органелле находятся гены, контролирующие жизнедеятельность клетки? A – митохондрия B – хлоропласт C – ядро D – рибосома A – гемоглобин C – инсулин • Какой белок содержится в эритроцитах? B – рибосома D – ДНК • Как называются последовательности молекулы ДНК, кодирующие синтез белка? A – ядро B – гистоны C – гены D – рибосомы • Что эритроциты переносят по организму? A – плазму B – углекислый газ C – тромбоциты D – кислород • Какова функция клетки корневого волоска? A – фотосинтезирующая B – закрепление растения в земле C – поглощение воды и минеральных веществ D – рост в длину • Какие из следующих органелл содержат хлорофилл? A – ядро B – хлоропласт C – клеточная мембрана D – вакуоль • Какой термин используется для описания группы однородных клеток, выполняющих определенную функцию? A – орган B – специализированная клетка C – мембрана D – ткань 12 БИОЛОГИЯ • КЛЕТКИ И ДНК • КЛЕТКА Митоз Углубленный Основной • Как называются структуры внутри ядра, содержащие генетический материал? A – филаменты B – хромосомы C – двойные спирали D – митохондрии • Как называется процесс, при котором образуются две генетически идентичные клетки? A – деление B – мейоз C – митоз D – репликация • Что должны сделать хромосомы до деления клетки? A – разделиться B – увеличиться C – раскрутиться D – удвоиться • Какие клетки организма не образуются путем митоза? A – клетки мозга B – костные клетки C – мышечные клетки D – половые клетки • Какие клетки организма не образуются при митозе? A – клетки мозга B – костные клетки C – мышечные клетки D – половые клетки A – бесполое размножение C – рост и восстановление • Что происходит в организме человека благодаря митозу? B – движение D – половое размножение 13 БИОЛОГИЯ • КЛЕТКИ И ДНК • КЛЕТКА Мейоз Углубленный Основной • Как называется процесс, при котором образуются половые клетки? A – деление B – мейоз C – митоз D – репликация • Что из перечисленного является половой клеткой? A – клетка мозга B – костная клетка C – мышечная клетка D – сперматозоид A – бесполое размножение C – рост и восстановление • Что происходит в организме человека благодаря митозу? B – движение D – половое размножение • Соматические клетки человека содержат 46 хромосом. Сколько хромосом в половой клетке человека? A – 46 B – 92 C – ни одной D – 23 • Соматические клетки человека содержат 46 хромосом. Сколько хромосом в половой клетке человека? A – 46 B – 92 C – ни одной D – 23 A – 1 C – 3 • Сколько делений происходит в мейозе? B – 2 D – 4 |