Рисунок. В соответствии с программой Министерства образования и науки Украины (приказ 306 от 20. 05. 2001)
 Скачать 3.46 Mb.
|
|
Тема 3. клетка как целостная система 4 4 Фази мейоза Фаза Процессы Первое .деление Профаза .І Начинается .спирализация .хромосом, .однако .хроматиды .каждой .из .них .не . разделяются . .Гомологичные .хромосомы .сближаются, .образуя .пары .— .имеет . место .конъюгация . .Во .время .конъюгации .может .наблюдаться .процесс .крос- синговера, .во .время .которого .гомологичные .хромосомы .обмениваются .опре- деленными .участками . .Вследствие .кроссинговера .образуются .новые .комби- нации .различных .состояний .определенных .генов . .Через .определенное .время . гомологичные .хромосомы .начинают .отходить .друг .от .друга . .Исчезают .яд- рышки, .разрушается .ядерная .оболочка .и .начинается .формирование .веретена . деления Метафаза .І Нити .веретена .деления .прикрепляются .к .центромерам .гомологичных .хромо- сом, .лежащих .не .в .плоскости .экваториальной .пластинки, .а .по .обе .стороны .от . нее Анафаза .І Гомологичные .хромосомы .отделяются .друг .от .друга .и .двигаются .к .противо- положным .полюсам .клетки . .Центромеры .отдельных .хромосом .не .разделя- ются, .и .каждая .хромосома .состоит .из .двух .хроматид . .У .каждого .из .полюсов . клетки .собирается .половинный .(гаплоидный) .набор .хромосом Телофаза .І Формируется .ядерная .оболочка . .У .животных .и .некоторых .растений .хромосо- мы .деспирализуются, .и .осуществляется .деление .цитоплазмы Интерфаза Вследствие .первого .деления .возникают .клетки .или .только .ядра .с .гаплоидны- ми .наборами .хромосом . .Интерфаза .между .первым .и .вторым .делениями .со- кращена, .молекулы .ДНК .в .это .время .не .удваиваются раздел ІІ 5 5 Фаза Процессы Второе .деление Профаза .ІІ Спирализуются .хромосомы, .каждая .из .которых .состоит .из .двух .хроматид, . исчезают .ядрышки, .разрушается .ядерная .оболочка, .центриоли .перемещают- ся .к .полюсам .клеток, .начинает .формироваться .веретено .деления . .Хромосомы . приближаются .к .экваториальной .пластинке Метафаза .ІІ Завершается .спирализация .хромосом .и .формирование .веретена .деления . . Центромеры .хромосом .располагаются .в .один .ряд .вдоль .экваториальной .плас- тинки, .к .ним .присоединяются .нити .веретена .деления Анафаза .ІІ Делятся .центромеры .хромосом .и .хроматиды .расходятся .к .полюсам .клетки . благодаря .укорочению .нитей .веретена .деления Телофаза .ІІ Хромосомы .деспирализуются, .исчезает .веретено .деления, .формируются .яд- рышки .и .ядерная .оболочка . .Происходит .деление .цитоплазмы Дочерние .клетки Образуются .четыре .клетки .с .гаплоидным .набором .хромосом Биологическое . значение . мейоза . заключается . в . поддержании . посто- янности . хромосомного . набора . ор- ганизмов, . размножающихся . поло- вым .путем . Окончание таблицы Тема 3. клетка как целостная система 6 6 уровни структурной организации хромосом 0 .н м 2 .н м 11 .н м в) . .Хроматиновая . . фибрилла . . (нуклеомер) б) .Нуклеосомы а) .Спираль .ДНК 1 2 2 14 0 0 .н м 70 0 .н м 0 0 .н м е) .Хромосома г) . .Хроматиновые . . петли . . (хромомер) д) .Конденсирован- ный .хроматин наборы хромосом в клетках кариотип . — . совокупность . хро- мосом . эукариотической . клетки, . типичная . для . данного . вида . . Хро- мосомный . набор . характеризуется . количеством, . размером . и . формой . хромосом . Наборы хромосом в клетках Гаплоидный (n) Все .хромосомы . различаются .между .собой Диплоидный (2n) Каждая .хромосома .имеет . себе .пару, .подобную . по .размерам .и .форме Полиплоидный (3n, 4n, ...) Число .гомологичных . хромосом .превышает .два Половые хромосомы Отличаются .строением .у .разных .полов Аутосомы Одинаковые .у .всех .полов Негомологичные хромосомы Принадлежат .к .разным .парам Гомологичные хромосомы Принадлежат .к .одной .паре Центромера Короткое . . плечо Длинное . плечо Телоцентрическая хромосома Акроцентрическая хромосома Метацентрическая хромосома 1 .— .гистоны, .2 .—нуклеосома раздел ІІ 7 7 оБМен вещеСтв и энеРгии обмен веществ обмен веществ (метаболизм) .— . поступление .в .организм .питатель- ных .веществ .из .окружающей .сре- ды, .их .превращения .и .вывод .из . организма .продуктов .жизнеде- ятельности . Метаболизм (обмен веществ) Анаболизм (ассимиляция, биосинтез, пластический обмен) Из .простых .веществ .образуются .сложные: A .+ .B .⇒ .AB .– .E Энергия .расходуется Катаболизм (диссимиляция, распад, энергетический обмен) Из .сложных .органических . соединений .образуются .простые: AB .⇒ .A .+ .B .+ .E Енергия .аккумулируется Типы организмов по источникам энергии и веществ Автотрофы Синтезируют . органические . соединения .из . неорганических Гетеротрофы Потребляют .органи- ческие .вещества, .син- тезированные .дру- гими .организмами Организмы по основному источнику энергии Фототрофы Используют . энергию .света Хемотрофы Используют .энергию . химических . реакций . Организмы по источнику органических веществ Организмы По основному источнику энергии Фототрофы Хемотрофы П о и ст оч ни ку ор га ни че ск и х ве щ ес тв А вт от ро ф ы Фотоавтотрофы .(растения, .цианобактерии, . фотосинтезирующие . бактерии) Хемоавтотрофы (нитрифицирующие .бактерии, . серобактерии, .железобактерии) Ге те ро тр оф ы Фотогетеротрофы (пурпурные .бактерии) Хемогетеротрофы (животные, .грибы, . паразитирующие .растения) Тема 3. клетка как целостная система 8 8 Этапы энергетического обмена Этап Место Процессы Подготови- тельный Желудоч- но-кишеч- ный .тракт, . в .цитоплазме . клеток Органические .макромолекулы .при .участии .ферментов .распадают- ся .на .мелкие .молекулы: белки → аминокислоты углеводы → глюкоза жиры → глицерин .+ .жирные кислоты Энергия .рассеивается .в .виде .тепла Безкислород- ный .(анаэроб- ный, .глико- лиз, .неполное . расщепление) На .внутри- клеточных . мембранах . гиалоплазмы Гликолиз: C H O 6 12 6 2 2 + + → Ô ÀÄÔ ôåðìåíò û 2С H 6 O .+ .2H 2 O .+ .2АТФ глюкоза пировиноградная кислота Спиртовое .брожение: .C 6 H 12 O 6 .→ .2C 2 H 5 OH .+ .2CO 2 Кислородный . (аэробный, . тканевое .ды- хание) В .матриксе . митохондрий Цикл .Кребса: .суть .преобразований .состоит .в .ступенчатом .декар- боксилировании .и .дегидрировании .пировиноградной .кислоты, .во . время .которых .образуются .АТФ, .НАДН .и .ФАДН 2 В .последующих .реакциях .богатые .энергией .НАДН .и .ФАДН 2 .пере- дают .свои .электроны .в .електронно-транспортную .цепь, .представ- ляющую .собой .мультиферментативный .комплекс .внутренней .по- верхности .митохондриальных .мембран . .Вследствие .передвижения . електрона .по .цепи .переносчиков .образуется .АТФ . 2С H 6 O .+ .6O 2 .+ .6Ф + .6 .АДФ . ôåðìåíò û → 6СO 2 .+ .42H 2 O .+ .6АТФ Суммарное .уравнение .энергетического .обмена: C 6 H 12 O 6 .+ .6O 2 .+ .8АДФ .+ .8Ф .→ .6CO 2 .+ .42H 2 O .+ .8АТФ цикл кребса Оксалоацетат . 4С Малат . 4С Фумарат . 4С Сукцинат . 4С Цитрат . 6С Изоцитрат . 6С α-Кетоглутарат .5С Сукцинил-КоА . 4С АТФ Пируват . С Ацетил-КоА . 2С (ГТФ) .АТФ НАДН ФАДН 2 НАДН СО 2 НАДН СО 2 СО 2 Н 2 О Пировиноградная .(молочная) .кислота . реагирует .со .щавелевоуксусной .(оксало- ацетатом), .образуя .лимонную .кислоту . (цитрат), .которая .проходит .ряд .последо- вательных .реакций, .преобразуясь .в .дру- гие .кислоты . .В .результате .этих .преобра- зований .образуется .щавелевоуксусная . кислота .(оксалоацетат), .которая .снова .ре- агирует .с .пировиноградной . Свободный .водород .соединяется .с .НАД . (никотинамидадениндинуклеотид), .обра- зуя .соединение .НАДH раздел ІІ 9 9 Электронно-транспортная цепь митохондрий (дыхательная цепь) 1 5 6 7 Межмембранное .пространство Митохондриальный .матрикс: НАДН НАД + АДФ . + .Ф АТФ H + H + H + АТФ H 2 O 2H + .+ . O 2 1 2 2 4 1 .— .НАДН-дегидрогеназа, .2 .— .убихинон, . .— .цитохром .В, .4 .— .цито- хром .С, .5 .— .цитохромоксидаза, .6 .— .АТФ-синтетаза, .7 .— .пассивная . диффузия .АТФ .из .митохондрии НАДH .окисляется .до .НАД + , . Н + .и .электрона . .С .помошью . переносчиков .электроны . транспортируются .на .внут- реннюю .поверхность .мемб- раны .митохондрий, .ионы .Н + накапливаются .на .внешней . поверхности . . На .внутренней .мембране .ми- тохондрий .локализована .фер- ментная .система .АТФ-син- тетаза, .благодаря .которой .из . АДФ .и .фосфорной .кислоты . синтезируется .АТФ образование аТФ во время транспорта электронов в электронно- транспортной цепи (хемиосмотическая гипотеза Митчелла) Для . образования . АТФ . фермент- ная .система .АТФ-синтетаза .исполь- зует . . разницу . электрических . по- тенциалов . и . концентрации . ионов . водорода . на . разных . сторонах . мем- браны, . перераспределяя . поток . H + : . с . внешней . поверхности . мембраны . переносит .ионы .H + .на .внутреннюю . . Во . время . перенесения . электронов . от .НАДH .к .O 2 .выделяется .энергия, . необходимая . для . синтеза . трех . мо- лекул .АТФ . Межмембранное . пространство Митохондриальный . . матрикс АТФ Н + НАД + НАДН АДФ+Ф Н + Внутренняя . . митохондриальная . мембрана НАДН- . дегидрогеназа АТФ-синтетаза Тема 3. клетка как целостная система 40 40 Свойства генетического кода и биосинтез белка генетический код — . присущая . всем . живым . организмам . единая . система . сохранения . наследствен- ной . информации . в . молекулах . нук- леиновых .кислот .в .виде .последова- тельности .нуклеотидов . Генетический код 1) . триплетный .— .каждой .аминокислоте .соответствует .тройка .нуклеотидов .ДНК .(РНК) .— .кодон; 2) . однозначный .— .один .триплет .кодирует .только .одну .аминокислоту; ) . вырожденный .— .одну .аминокислоту .могут .кодировать .несколько .разных .триплетов; 4) . универсальный .— .единый .для .всех .организмов, .существующих .на .Земле; 5) . не .перекрывается .— .кодоны .считываются .друг .за .другом, .с .одной .определенной .точки .в .одном .на- правлении .(один .нуклеотид .не .может .входить .одновременно .в .состав .двух .соседних .триплетов); 6) . между . генами . существуют . «разделительные . знаки» . — . участки, . не . несущие . генетической . ин- формации, .а .лишь .отделяющие .одни .гены .от .других . .Их .называют .спейсерами Стоп-кодоны .УАА, .УАГ, .УГА .обо- значают . прекращение . синтеза . од- ной . полипептидной . цепи, . триплет . АУГ . определяет . место . начала . син- теза .следующей . Генетический код Второй .нуклеотид У Ц А Г Первый .нуклеотид У УУУ Фен УЦУ Сер УАУ Тир УГУ Цис У Третий .нуклеотид УУЦ УЦЦ УАЦ УГЦ Ц УУА Лей УЦА УАА Стоп* УГА Стоп* А УУГ УЦГ УАГ Стоп* УГГ Три Г Ц ЦУУ Лей ЦЦУ Про ЦАУ Гис ЦГУ Арг У ЦУЦ ЦЦЦ ЦАЦ ЦГЦ Ц ЦУА ЦЦА ЦАА Глн ЦГА А ЦУГ ЦЦГ ЦАГ ЦГГ Г А АУУ Иле АЦУ Тре ААУ Асн АГУ Сер У АУЦ АЦЦ ААЦ АГЦ Ц АУА АЦА ААА Лиз АГА Арг А АУГ Мет АЦГ ААГ АГГ Г Г ГУУ Вал ГЦУ Ала ГАУ Асп ГГУ Гли У ГУЦ ГЦЦ ГАЦ ГГЦ Ц ГУА ГЦА ГАА Глу ГГА А ГУГ ГЦГ ГАГ ГГГ Г раздел ІІ 41 41 Этапы биосинтеза белка Этап Место Процессы Транскрипция Кариоплазма Фермент .РНК-полимераза .расщепляет .двойную .цепь .ДНК . и .на .одной .из .цепей .по .принципу .комплементарности .синте- зирует .молекулу .про-иРНК . .С .помощью .специальных .фер- ментов .про-иРНК .превращается .в .активную .форму .иРНК, . которая .из .ядра .поступает .в .цитоплазму .клетки Активация .ами- нокислот Цитоплазма Присоединение .аминокислот .с .помощью .ковалентной .связи . к .определенной .тРНК . .тРНК .транспортирует .аминокислоты . к .месту .синтеза .белка Трансляция Рибосомы Во .время .синтеза .белка .рибосома .надвигается .на .нитевидную . молекулу .иРНК .таким .образом, .что .иРНК .оказывается .меж- ду .ее .двумя .субъединицами . .В .рибосоме .есть .особый .учас- ток .— .функциональный .центр . .Его .размеры .соответствуют . длине .двух .триплетов, .поэтому .в .нем .одновременно .находятся . два .соседних .триплета .иРНК . .В .одной .части .функционального . центра .антикодон .тРНК .узнает .кодон .иРНК, .а .в .другой .— .ами- нокислота .освобождается .от .тРНК . .Когда .рибосома .достигает . стоп-кодона, .синтез .белковой .молекулы .завершается Образование . природной . структуры .белка Эндоплазмати- ческая .сеть Белок .приобретает .определенную .пространственную .конфи- гурацию . .При .участии .ферментов .происходит .отщепление . лишних .аминокислотных .остатков, .введение .фосфатных, . карбоксильных .и .других .групп .и .т .п . .После .этих .процессов . белок .становится .функционально .активным Структура трнк тРНК . имеет . вторичную . структу- ру .в .форме .листа .клевера . .В .опреде- ленных . участках . молекулы . тРНК . между .комплементарными .нуклео- тидами .возникают .водородные .свя- зи . . У . верхушки . «листа . клевера» . содержится . триплет . нуклеотидов, . который .по .генетическому .коду .от- вечает .определенной .аминокислоте . (антикодон), .а .у .его .основания .есть . участок, .к .которому .присоединяет- ся .аминокислота . 1 2 4 3 4 1 2 4 34 Акцепторный . .участок . . для .аминокислоты Комплементарная .последовательность . . нуклеотидов Антикодон «Шпилька» Тема 3. клетка как целостная система 42 42 Схема биосинтеза белка тРНК P-участок . . рибосомы А-участок .рибосомы иРНК Ковалентная .связь Полирибосомальный комплекс (полисома) На . одной . молекуле . иРНК . одно- временно . могут . синтезироваться . несколько . полипептидов . при . учас- тии .многих .рибосом . .Комплекс, .ко- торый .при .этом .образуется, .называ- ется .полирибосомальным . а) б) в) г) иРНК Рибосома Пептидная . цепочка 1 2 4 34 1 2 4 4 4 3 4 4 4 тРНК раздел ІІ 4 4 Фотосинтез Фотосинтез .— .процесс .образова- ния . органических . соединений . из . неорганических . благодаря . преоб- разованию .световой .энергии .в .энер- гию .химических .связей . Происходит . в . клетках . зеленых . растений . при . участии . пигментов . хлоропластов .— хлорофиллов .a .и .b . (зеленые), . каротиноидов .(желтые), . фикобиллинов .(синие .и .красные) . Фазы Место Процессы Световая На .мембранах . тилакоидов Фотосинтезирующие .пигменты .поглощают .энергию .света .(фотоны), . что .приводит .к .«возбуждению» .одного .из .электронов .молекулы .хлоро- филла, .который .с .помощью .молекул-переносчиков .перемещается .на . внешнюю .поверхность .мембраны .тилокоидов . Происходит .фотолиз .воды: .H 2 O .→ .H + .+ .OH – Ионы .H + .превращаются .в .атомарный .водород, .который .используется . в .таких .реакциях .фотосинтеза: . H + + → e H . Гидроксильные .ионы, .взаимодействуя .между .собой, .образуют .кисло- род, .воду .и .свободные .электроны: . 4 2 4 2 2 OH H O O − → + + e . Электроны .через .ряд .промежуточных .веществ .передают .энергию .для . восстановления .НАДФ .(никотинамидадениндинуклеотидфосфат), .ко- торый .присоединяет .два .атома .водорода .и .превращается .в .НАДФH . Часть .энергии .электронов .превращается .в .энергию .АТФ: АДФ .+ .Ф .+ . Q .→ .АТФ Темновая . (свет .не . нужен) Строма .хло- ропластов При .наличии .CO 2 , .энергии .АТФ .и .соединений, .образовавшихся .в .свето- вых .реакциях, .происходит .присоединение .водорода, .который .поступает . в .хлоропласты .из .внешней .среды . .Через .ряд .последовательных .реакций . с .участием .специфических .ферментов .образуются .разнообразные .соеди- нения, .основными .из .которых .являются .углеводы Суммарное .уравнение .фотосинтеза: . 6 6 6 2 2 6 12 6 2 CO H O C H O O + → + + ý è нерг я Световая фаза фотосинтеза Первичный . . акцептор Свет Фотосистема .2 Фотосистема .1 Первичный . . акцептор Цитохромный . комплекс Свет .Ферродоксин НАДФ + -ре- дуктаза .АТФ НАДФН H 2 O O 2 + 2H + . 1 2 2 е – 2 е – 2 е – НАДФ + |