Файл: Биология_экзамен.docx

Цитология. Размножение организмов. Онтогенез

1. Уровни организации жизни на Земле

Несмотря на огромное многообразие форм проявлений жизни, ученые выделяют несколько уровней ее организации. Каждый уровень организации жизни характеризуется специфическими элементарными структурами и специфическими элементарными явлениями.

Молекулярно-генетический уровень

На этом уровне наблюдается удивительное однообразие структур и явлений. Белки всех живых организмов построены из 20 одних и тех же аминокислот. Нуклеиновые кислоты (ДНК и РНК), углеводы и липиды также имеют у всех живых организмов сходное строение.

Единицей наследственной информации является ген – определенная последовательность нуклеотидов в молекуле ДНК. Специфические элементарные явления этого уровня: самоудвоение (репликация) молекулы ДНК, изменение строения молекулы ДНК (мутация), способность передачи информации с помощью матричного синтеза.

Клеточный уровень

Элементарной структурой является клетка, а элементарными явлениями – реакции клеточного обмена веществ.

Онтогенетический уровень

Элементарной структурной единицей является отдельная особь, или организм. Организм рассматривается на протяжении всего периода его существования (онтогенеза).

Элементарное специфическое явление – процесс реализации наследственной информации, закодированной в молекулах ДНК, в признаки и свойства отдельной особи, протекающий в определенных условиях окружающей среды (процесс превращения генотипа в фенотип).

Популяционно-видовой уровень

Элементарной единицей этого уровня является популяция. Популяция – форма существования любого вида.

В качестве элементарного специфического явления на этом уровне выступает элементарное эволюционное явление – длительное изменение генотипического состава (генофонда) популяции, которое возникает в результате действия на популяцию элементарных эволюционных факторов: естественного отбора, популяционных волн, изоляции, мутационного процесса, дрейфа генов.

Биогеоценотический уровень

Элементарной специфической единицей этого уровня является биогеоценоз – исторически сложившееся на определенной территории сообщество животных и растительных организмов, тесно взаимодействующее с окружающей его средой.

Элементарные специфические явления – круговорот веществ и превращение энергии в биогеоценозах.

Биосферный (глобальный) уровень

Этот уровень объединяет все предыдущие уровни. Все круговороты веществ отдельных биогеоценозов составляют единый глобальный круговорот веществ.

2. Строение и функции органелл эукариотической клетки

Ядро – форма и размеры зависят от формы и функций клетки.

Составные части:

1)ядерная оболочка - наружная и внутренняя. мембраны, между - перинуклеарное пр-во. Наружная мембрана соединена с каналами эпс. Мембраны пронизаны ядерными порами, через которые вещ-во проникает из ядра в цитоплазму и обратно.

2)ядерный сок (кариолимфа, кариоплазма) – содержит ферменты, необходимые для синтеза нуклеиновых кислот и рибосом.

3)ядрышки (1 или 2) – не постоянные структуры, исчезают в начале деления и исчезают к его концу. Содержат кислые белки и рнк. Образование связано с хромосомами, имеющими участок – «ядрышковый организатор».

4)хромосомы имеют различную форму, имеют перетяжку, называемую центромерой (различают метацентрические, субметацентрические, акроцентрические, телоцентрические), могут находится в 2-х состояниях:

- конденсированном (спирализованном) – ко времени деления клетки;

- деконденсированном (деспирализованном) – в неделящихся клетках, рабочее состояние

хроматин – окрашиваемое вещество, видное под микроскопом, комплекс ДНК, некоторого количества РНК и белков:

-гистоновых (основные, положительно заряженные при нейтральном рН), количество равно количеству ДНК. Вовлечены в регуляцию экспрессии генов.

-негистоновых (кислые)-гетерогенные белки, принимают участие в регуляции экспрессии.

Гетерохроматин – интенсивно окрашивающийся, в половых хромосомах, в районах повторов отдельх последователоьностей ДНК, в районах, фланкирующих центромеры.Сост из плотно упакованных хроматиновых нитей. Генетически не активен.

Эухроматин – окрашивающийся слабее, образован менее плотно упакованными нитями. Генетически активен.

Каждая хромосома содержит двухцепочечную молеулу ДНК, кот занимает всю её длину.

Основная структурная субединица хроматина – нуклеосома – нить ДНК, намотанная вокруг гистоновой нити.

Функции: -хранение, воспроизведение, передача, реализация наследственной информации

-синтез рибосом из субъединиц

Митохондрии – органоиды бобовидной формы. Образованы 2-мя мембранами. Содержат белки, фосфолипиды, РНК, ДНК, рибосомы. Внутренняя мембрана имеет выросты – кристы, делящие митохондрию на отсеки, заполненные матриксом. Днк отличается от ядерной по своему составу и иногда имеет форму кольца, как у прокариот.

Функции: - окисление с последующим превращением энергии разлагаемых соединений в энергию фосфатных связей (АТФ и АДФ).

- рибосомы (меньше цитоплазматических по размеру) осуществляют синтезе белка

- размножение путём перешнуровки

Пластиды – характерен для клеток растений, отсутствует у животных, грибов, бактерий и сине-зелёных водорослей. Содержат ДНК, хлорофилл. Ранние стадии – пропластиды – сходны с митохондриями, имеющими малое число крист.

Функции: протекание многих метаболических процессов; в лейкопластах – накопление крахмала; в хромопластах – синтезе пигмента; в хроматофорах и хлоропластах – преобразование солнечной энергии в энергию химических связей.

Комплекс Гольджи – построен из 1мембраны, в состав входит система трубочек с пузырьками на концах.

Функции: концентрация, обезвоживание и уплотнение продуктов внутриклеточной секреции и веществ, поступивших извне, предназначенных для выведения из клетки. С ним связаны синтез полисахаридов, липидов, образование зёрен желтка, формирование лизосом, образование борозды деления.

Эндоплазматическая сеть (вакуолярная система) – система мембран, формирующая сеть канальцев и цистерн.

Функции: увеличивает площадь «внутрених поверхностей» клетки, делит её на отсеки, обеспечивает изоляцию ферментных систем. Непосредственное продолжение – ядерная мембрана и плазмолемма.

Участвует в активном перемещении веществ как внутренних, так и поступающих извне.

Гранулярная – несёт рибосомы, синтез белков.

Гладкая – не имеет рибосом, синтез жиров и гликогена

Лизосомы – шаровидная форма, содержат ферменты, разрушающие сложные органич. соединения, микроорганизмы и вирусы, отмершие структуры клетки и целые погибшие клетки. Имеет плотную мембрану.

Группы: - прелизосомы (сод. в-ва, подлеж. перевариванию, но не содержат ферментов)

- собственно лизосомы: а)первичные (сод. вновь синтезированные ферменты)

б)вторичные (слияние первичных с перилизосомами) – аутосомы и гетерофагосомы.

- постлизосомы (остатки непереваренного субстрата)

Рибосомы – небольшие сферические тельца. Расположены в цитоплазме и на мембране эпс. В составе – белок и р-РНК. Сост из 2-х субъединиц. Обычно объединены в группы – полисомы. Формируются ядрышками, а затем поступают в цитоплазму.

Функции: синтез белка

Клеточный центр (центросома) – сост из 1 или 2 центриолей и лучистой сферы вокруг них. Центриоль – цилиндр, стенки которого состоят из 9 параллельно расположенных трубочек.

Функции: центриоли формируют полюсы делящейся клетки.

Микротрубочки – длинные тонкие цилиндры, формируются в результате полимеризации тубулина, содержат фермент атф-азу.

Функции: в делящихся клетках – образуют нити веретена деления, входят в состав ресничек и жгутиков, играют опорную роль, образуют цитоскелет, участвуют в транспорте воды, ионов и некоторых молекул.

3. Основные структурные компоненты эукариотической клетки: наружная мембрана, цитоплазма, ядро (строение и функции).

Плазмолемма. Барьерно-рецепторная и транспортная система клетки.

Плазмолемма, или внешняя клеточная мембрана, среди различных клеточных мембран занимает особое место. Это поверхностная периферическая структура, не только ограничиваю­щая клетку снаружи, но и обеспечивающая ее непосредственную связь с внеклеточной средой, а, следовательно, и со всеми вещест­вами и стимулами, воздействующими на клетку.

Химический состав плазмолеммы. Основу плазмолеммы состав­ляет липопротеиновый комплекс. Она имеет толщину около 10 нм и, таким образом, является самой толстой из клеточных мембран.

Снаружи от плазмолеммы располагается надмембранный слой — гликокаликс. Толщина этого слоя около 3— 4 нм, он обнаружен практически у всех животных клеток, но степень его выраженности различна. Гликокаликс представляет собой ассоциированный с плазмолеммой гликопротеиновый комп­лекс, в состав которого входят различные углеводы. Углеводы образуют длинные, ветвящиеся цепочки полисахаридов, связанные с белками и липидами входящими в состав плазмолеммы. При использовании специальных методов выявления полисахаридов (краситель рутениевый красный) видно, что они образуют как бы чехол поверх плазматической мембраны.

В гликокаликсе могут располагаться белки, не связанные непо­средственно с билипидным слоем. Как правило, это белки-фермен­ты, участвующие во внеклеточном расщеплении различных ве­ществ, таких как углеводы, белки, жиры и др.

Функции плазмолеммы.

1)защитно-барьерная

2)рецепторно-сигнальная

3)каталитическая(ферментативная)

4)образование цитоскелета

5)образование межклеточных контактов

6)транспортная (1транспорт сквозь мембрану:пассивный,активный;2транспорт в мембранной упаковке:эндоцитоз, экзоцитоз)

Цитоплазма

Цитоплазма, отделенная от окружающей среды плазмолеммой, включает в себя гиалоплазму, находящиеся в ней обязательные клеточные компоненты — органеллы, а также различ­ные непостоянные структуры — включения.

Гиалоплазма

Гиалоплазма — водный раствор органических и неорганических веществ, способный изменять свою вязкость и находящийся в постоянном движении. Гиалоплазма способна переходить из более твердого состояния (гель) в более жидкое (золь). В растительных клетках гиалоплазма способна к движению – циклоз (круговой и струйчатый)

Функции: 1) обьединяет все компоненты клетки в единую систему

2)обеспечивает транспорт органелл, веществ, газов внутри клетки

3)служит местом для протекания химических реакций

Ядро клетки — система генетической детерминации и регуляции белкового синтеза. Форма ядра округлая, овальная, шаровидная, иногда сегментирована. В клетке может содержаться от 1 до нескольких ядер. Ф:хранение,реализация,передача насл.инф, контроль всех биохимических процессов в клетке, контроль процесса роста, развития и старения клетки

Состоит из:

1)кариолемма: имеет 2 мембраны:наружная соединяется с каналапи ЭПС. Между наружной и внутренней мембранами расстилается околоядерное пространство. Оболочка пронизана порами, в которых находятся белки, регулирующие транспорт веществ из ядра и в ядро.

2)кариолемма – коллоидный раствор, напоминающий гиалоплазму, но более кислый и содержащий больше ферментов(связующая, место для протекания хим реакции(редупликация ДНК, транскрипция)

3)хроматин –форма существования интерфазных хромосом. Хим состав: ДНК, белки(гистоновые, негистоновые), РНК, у/в, липиды, ионы металлов. Функция: хранение, реализация и передача наследственной информации.

4)ядрышко-небольшое округлое тельце, интенсивно окрашивающееся и обнаруживающееся в ядрах неделящихся клеток. Ф: синтех рРНК и соединение их с белками, т.е сборка субчастиц рибосом

3. Особенности морфологического и функционального строения хромосом. Гетеро - и эухроматин. Характеристика кариотипа человека в норме.

При наблюдении живых или фиксированных клеток внутри ядра выявляются зоны плотного вещества, которые хорошо воспринимают разные красители, особенно основные. Благодаря такой способ­ности хорошо окрашиваться этот компонент ядра и получил назва­ние “хроматин”. В состав хроматина входит ДНК в комплексе с белком. Такими же свойствами

обладают и хромосомы, которые отчетливо видны во время митотического деления клеток. В неделящихся (интерфазных) клетках хроматин, выявляемый в световом микроскопе, может более или менее равномерно заполнять объем ядра или же располагаться отдельными глыбками.