ядро. хромосомы.. биология. Тема 12. Ядро. Прокариоты и эукариоты. Цель Углубить и конкретизировать знания учащихся о строении и функциях ядра живых организмов, сформировать понятия прокариоты
 Скачать 0.96 Mb.
|
Тема 1.12. Ядро. Прокариоты и эукариоты. Цель: Углубить и конкретизировать знания учащихся о строении и функциях ядра живых организмов, сформировать понятия «прокариоты» и «эукариоты»; научить различать по характерным признакам прокариотические организмы от эукариотических; развивать умение работать с литературой, выделять главное из большого объема информации. Мембранные органеллы клетки Ядро Ядро — самая крупная органелла эукариотической клетки, обычно в диаметре от 3 до 10 мкм. В ядре находятся молекулы ДНК, в которых хранится информация в подавляющем большинстве признаков клетки и организма в целом. ДНК образуют комплексы с гистонами-белками, содержащими большое количество лизина и аргинина. Такие комплексы — хромосомы — видны в световой микроскоп в период делений клетки. В неделящейся клетке хромосомы не видны — нити ДНК вытянуты и очень тонки. Содержимое ядра отделено от цитоплазмы ядерной оболочкой, со- стоящей из двух близко расположенных друг к другу мембран. Каждая мембрана толщиной 8 нм, расстояние между ними 30 нм. Через определенные интервалы обе мембраны сливаются друг с другом, образуя отверстия с диаметром 70 нм — ядерные поры. Число пор непостоянно, оно зависит от размеров ядер и их функциональной активности. Например, в крупных ядрах половых клеток может быть до 106 пор. Через поры происходит обмен различными веществами между ядром и цитоплазмой. Из ядра выходят молекулы и-РНК и т-РНК, участвующие в синтезе различных белков. В ядро проходят белки, взаимодействующие с молекулами ДНК. В ядре собираются рибосомы из рисобомных РНК, образующихся в ядре, и рибосомных белков, синтезирующихся в цитоплазме. Место сборки рибосом под микроскопом выглядит как округлое тельце диаметром около 1 мкм. Оно называется ядрышком. В ядре может быть одно или несколько ядрышек. Ядерный сок, или кариоплазма(греч. karyon - орех, ядро ореха), в виде бесструктурной массы окружает хромосомы и ядрышки. Вязкость кариоплазмы примерно такая же, как и гиалоплазмы, а кислотность выше. В ядерном соке содержатся белки и различные РНК. Под электронным микроскопом видно большое количество гранул – это транзитные рибосомы, идущие из ядра в цитоплазму. Прокариоты и эукариоты Все организмы, имеющие клеточное строение, делятся на две группы: доядерные (прокариоты) и ядерные (эукариоты). Прокариоты – организмы, не обладающие оформленным клеточным ядром. Генетический материал в виде кольцевой цепи ДНК лежит свободно в нуклеоиде и не образует настоящих хромосом. Типичный половой процесс отсутствует. К прокариотам относятся бактерии, в т. ч. цианобактерии (сине- зелёные водоросли). В системе органического мира прокариоты составляют надцарство. Эукариоты – организмы, обладающие оформленным клеточным ядром, отграниченным от цитоплазмы ядерной оболочкой. Генетический материал заключён в хромосомах. Клетки эукариот имеют митохондрии, пластиды и др. органоиды. Для эукариот характерен половой процесс. Клетки прокариот имеют относительно простое строение. Нет организованного ядра, в них содержится только одна хромосома, которая не отделена от остальной части клетки мембраной, а лежит непосредственно в цитоплазме. Однако в ней также записана вся наследственная информация бактериальной клетки. Цитоплазма прокариот по сравнению с цитоплазмой эукариотических клеток значительно беднее по составу структур. Там находятся многочисленные более мелкие, чем в клетках эукариот, рибосомы. Функциональную роль митохондрий и хлоропластов в клетках прокариот Прокариотические клетки не содержат настоящего ядра. Одна кольцевая хромосома- нуклеоид содержит основную генетическую информацию. Дополнительная генетическая информация заключена в плазмиде. Она дает различные полезные приспособления, такие как, например, устойчивость к антибиотикам Снаружи клетки прокариот так же, как и эукариотические клетки, покрыты плазматической мембраной (строение мембран у двух этих групп организмов одинаковое). Клеточная мембрана прокариот образует многочисленные впячивания внутрь клетки — мезосомы. В цитоплазме прокариотических клеток нет мембранных органоидов: митохондрий, пластид, ЭПС, комплекса Гольджи, лизосом. Их функции выполняют складки и впячивания наружной мембраны — мезосомы. Из немембранных органоидов присутствуют только рибосомы, но они мельче, чем рибосомы эукариот, их обозначают 70S. Такие же рибосомы присутствуют в митохондриях и пластидах эукариот. Поверх плазматической мембраны клетки прокариот покрыты оболочкой, напоминающей клеточную стенку растительных клеток (эта стенка образована не клетчаткой, как у растений, а другими полисахаридами — пектином и муреином). Прокариоты часто имеют органоиды движения — жгутики и реснички. Многие прокариоты — анаэробы, т. е. им не нужен кислород воздуха. Многие прокариоты способны захватывать и использовать азот воздуха (азотфиксирующие клубеньковые бактерии, развивающиеся на корнях бобовых растений), чего не могут эукариотические организмы. Те виды прокариот, которые получают энергию благодаря фотосинтезу, содержат особую разновидность хлорофилла, который может располагаться на мезосомах. Многие прокариоты, например бактерии, в неблагоприятных условиях способны образовывать споры (при этом содержимое бактериальной клетки сжимается, и вокруг него выделяется плотная оболочка). Прокариоты чаще размножаются бесполым путём (делением клетки надвое).Митоз отсутствует. Половое размножение у прокариот наблюдается гораздо реже, чем бесполое, однако оно очень важно, так как при обмене генетической информацией бактерии передают друг другу устойчивость к неблагоприятным воздействиям (например, к лекарствам). При половом процессе бактерии могут обмениваться как участками бактериальной хромосомы, так и особыми маленькими кольцевыми двуцепочечными молекулами ДНК — плазмидами. Обмен может происходить через цитоплазматический мостик между двумя бактериями или с помощью вирусов, усваивающих участки ДНК одной бактерии и переносящих их в другие бактериальные клетки, которые они заражают. Царство БАКТЕРИИ Эубактерии — большая группа организмов, к которой относятся бактерии, цианобактерии и микоплазмы. В школьной литературе принято называть эубактерий просто бактериями. На сегодня описано около 10 000 видов и предполагается, что их существует свыше миллиона. Обычно имеют небольшие размеры, прокариотический тип организации клетки. По форме клетки бактерии делятся на кокки — более или менее сферические, бациллы — палочки или цилиндры с закруглёнными концами, спириллы — спиралевидные; вибрионы — короткие палочки, изогнутые в виде запятой. Бактерии относятся к одноклеточным организмам, но иногда после деления могут оставаться вместе, скрепляясь при помощи клеточных стенок или слизистых капсул. Кокки могут образовывать пары (диплококки), цепочки (стрептококки) или грозди (стафилококки); бациллы — нити. Цианобактерии могут образовывать нити длиной до 1 м, иногда собранные в округлые колонии. Подавляющее большинство эубактерий относятся к гетеротрофам, которые делятся на три группы по образу жизни: сапротрофы — питаются мёртвыми организмами и их остатками (наряду с грибами участвуют в минерализации органических остатков), или продуктами питания(молочнокислые бактерии) паразиты — питаются за счёт живых организмов, причиняя им вред (болезнетворные бактерии); эндосимбионты — живут в других организмах и участвуют в их нормальном обмене веществ. Жизнедеятельность бактерий Питание: автотрофное (синтез органических веществ из неорганических) — фотосинтез, хемосинтез гетеротрофное (использование готовых органических веществ: сапротрофы, симбионты, паразиты) Дыхание: аэробное (используют для дыхания кислород) анаэробное (живут в отсутствие кислорода) Движение: с помощью жгутиков с помощью волнообразных сокращений. Размножение: бесполое (бинарным делением клетки). Иногда разделившиеся клетки не расходятся — образуются цепочки. Бактерии способны очень быстро размножаться. половое (конъюгация, обмен генетической информацией). При неблагоприятных условиях бактеpии образуют споры, имеющие плотные капсулы. Эти споры выдерживают кипячение, замораживание, высушивание. Они способны находиться в неактивном состоянии в течение многих лет. Почти все бактеpии содержат мелкие добавочные хромосомы — плазмиды, которые могут встраиваться в нуклеоид. Зачастую плазмиды содержат гены, обусловливающие устойчивость к антибиотикам. Обмен плазмидами (в результате конъюгации) может происходить между различными видами и даже родами бактерий. Роль и значение бактерий Положительная роль: участие в круговороте веществ в природе участие в почвообразовании образование полезных ископаемых симбиотическое взаимодействие с грибами и растениями биологическая очистка водоёмов получение кисломолочных продуктов Отрицательная роль: порча пищевых продуктов разрушение построек и механизмов цветение воды заболевания растений, животных и человека (холера, чума, дифтерия, туберкулёз, сифилис) Цианобактерии Цианобактерии — фототрофные, прокариотические организмы, окрашенные в сине-зеленый цвет. Характерные черты: автотрофы, не имеют жгутиков, могут вступать в симбиоз, размножаются только бесполым путем. Микоплазмы Микоплазмы — мельчайшие бактерии (0,1 мкм). От остальных эубактерий отличаются отсутствием клеточной стенки и связанной с этим изменчивостью формы, малым размером генома и неподвижностью. Микоплазмы широко распространены в природе; некоторые из них ведут сатротрофный образ жизни, другие — паразитируют в организме животных и растений. У человека микоплазмы вызывают заболевания дыхательных путей, в том числе воспаление лёгких (пневмонию), а также воспалительные заболевания мочеполовой системы. Микоплазмы нечувствительны к антибиотикам (например, к пенициллину), которые подавляют рост бактерий, воздействуя на их клеточную стенку. Проверь себя! Решите, верно или нет суждение: 1. У всех прокариот ДНК находится в цитоплазме. 2. К прокариотам относят царство Дробянки. 3. Размеры прокариот значительно меньше эукариот. 4. В клетках прокариот находятся мелкие рибосомы. 5. Ресничек и жгутиков у прокариот нет. 6. Для многих прокариот кислород вреден, так как они являются анаэробами. 7. Прокариоты размножаются бесполым и половым путем. 8. Бактерии способны поглощать органические вещества путем пиноцитоза. 9. Генетический материал бактерий представлен линейной молекулой ДНК. 10. Клеточная стенка прокариот образована хитином. |
Клетки прокариот, так же, как и эукариотические клетки, покрыты плазматической мембраной, поверх которой располагается клеточная оболочка или слизистая капсула. Несмотря на относительную простоту, прокариоты являются типичными независимыми клетками.
По строению различные эукариотические клетки сходны. Но наряду со сходством между клетками организмов различных царств живой природы имеются заметные отличия. Они касаются как структурных, так и биохимических особенностей.
Большинство прокариотических клеток очень малы по сравнению с эукариотическими клетками. Типичная бактериальная клетка имеет размер около 1 мкм, тогда как эукариотические клетки имеют большой размер от 10 до 100 мкм. Типичная прокариотическая клетка примерно такого же размера, как эукариотическая митохондрия.
Большинство прокариотических клеток очень малы по сравнению с эукариотическими клетками. Типичная бактериальная клетка имеет размер около 1 мкм, тогда как эукариотические клетки имеют большой размер от 10 до 100 мкм. Типичная прокариотическая клетка примерно такого же размера, как эукариотическая
Прокариотические клетки
Все прокариотические организмы (около 3000 видов бактерий и сине- зелёных (цианобактерий)) в настоящее время объединены в Царство
Дробянки.
Это древнейшие известные организмы; они появились на Земле около
3,5 млрд лет назад.
В настоящее время прокариоты очень многочисленны, они населяют все среды обитания (воздух, воду, почву и другие организмы). В атмосфере они присутствуют в каплях воды и частичках пыли; встречаются на высоте до 8 км. Прокариоты населяют все водоёмы Земли: горячие кислотные источники (с температурой выше 90 °С), океанические разломы (при температуре выше 360 °С). Они найдены во льдах Антарктики, взятых с глубины более 430 м. Огромное число бактерий обитает в почве, они играют важную роль в круговороте различных химических элементов. Обитая в других организмах, они могут быть возбудителями различных заболеваний
(бактериальные инфекции) или помогать организму хозяина переваривать пищу (жвачные животные и термиты).
Некоторые прокариоты — автотрофы, осуществляющие фото- или хемосинтез, другие — гетеротрофы.
Прокариот принято делить на два царства: царство Эубактерии
(Бактерии) и царство Архебактерии (Археи).