Поняття про ген 2 страница

1. Відокремлені від цитоплазми подвійними мембранами.

2. Є внутрішні мембрани зі складною складчастістю.

3. Є власні ДНК, РНК, рибосоми, тому частину своїх білків вони синтезують самі.

4. Розмножуються поділом надвоє

І

Це цікаво Молекула хлорофілу складається з атомів Карбону і Нітрогену, з'єднаних у складне кільце. Вона навдивовижу подібна за будовою до гема червоного пігменту - гемоглобіну, що міститься в еритроцитах, але на відміну від гема містить у центрі кільця замість атома Ферума атом Магнію, зв'язаний із двома або чотирма атомами Нітрогену.

Учнівська сторінка

1. Робота з терміном «хроматофори».

Термін	Визначення терміна	Приклад застосування терміна
Хроматофори (від грец «chroma» -колір і «phoros» -той, що несе).	Двомембранні орга-нели клітин водорос­тей, які містять фото-синтезуючі пігменти, однак грани в них від­сутні. Зазвичай нечисленні.	Форма хроматофорів може бути різнома­нітною: чашоподібна - у хламідомонади; незамкнутого кільця - в улотрикса; стріч­коподібна - у спірогіри; кулястих тілець -у евглени зеленої та ін. Забарвлення хроматофорів залежить від концентрації в них пігментів різних кольорів: зелені, бурі, червоні.

2. Число крист (від лат. «Krista» - гребінь, виріст) неоднакове в мітохондріях різних клітин. їх може бути від кількох десятків до кількасот, причому особливо багато крист в мітохондріях активно функціонуючих клітин, наприклад м'язових. Поясніть цей факт. (8 балів)

3. Встановлено, що за певних умов (наприклад, під час голодування) кількість міто-хондрій може зменшуватися. Чому? Відповідь обґрунтуйте. (Н балів)

4. Нижче праворуч перелічені деякі клітинні структури. Вкажіть, які з названих ліворуч функцій або характеристик відповідають кожній з цих структур. (8 балів)

1) Фотосинтез

2) Синтез АТФ.

3) Містять фотосинтезуючі пігменти, але не в гранах.

4) Внутрішня мембрана утворює кристи.

5) Містяться в-коренях, бульбах, інших безбарвних частинах рослин,

6) Розвиваються на світлі

7) Містяться в квітках, плодах, овочах.

а) мітохондрії;

б) хромопласти;

в) лейкопласти;

г) хлоропласти;

д) хроматофори.

5. На 1 мм² листкової поверхні припадає близько 400000 зелених пластид. Як це впливає на виконувану листком функцію? Відповідь обґрунтуйте. (11 балів)

§14. Органоїди, які не мають мембранної будови. Клітинний центр. Рибосоми. Органоїди руху

Основні терміни і поняття: клітинний центр, рибосоми, війки, джгутики, псевдо­ніжки.

Взаємозв'язок будови клітинного центра з виконуваною функцією

Органоїд

Будова

Функції

Клітинний центр (центросома). Присутній у клітинах, здатних до поділу. Од­нак у клітинах вищих рослин не виявлений. Відсутній також у де­яких грибів, водоростей і найпростіших. Подво­юється (центріолі) у пе­ріод між поділом клітини.

Дві центріолі, оточені щільним шаром цито­плазми, від якої радіаль­но розходяться мікронит-ки. Кожна центріоль має вигляд порожнистого ци­ліндра, у стінку якого за­кладені 9 груп подовжніх трубочок, по 3 трубочки в кожній групі. У типовому випадку довгі осі циліндрів двох цен­тріопей розташовані перпендикулярно один одному.

1. Знаходячись безпосередньо біля ядра і апарата Гольджі, активно бере участь у процесі поділу клітини: а) в анафазі притягає до себе по нитках веретена новий хромосом­ний комплекс; б) полюси мітозу встановлюються тільки після роз­біжності центріолей, які і визнача­ють орієнтацію веретена, розташу­вання хромосом і напрямок розрос­тання новоутворених клітин.

2 За участю центріолей утворю­
ються мікротрубочки цитоплазми.

3 Формуються джгутики і війки.

Примітка. Остаточно функції центріолей не з'ясовані. У клітинах, де центріолі відсутні, ці процеси відбу­ваються і без їхньої участі.

Взаємозв'язок будови рибосом з виконуваною функцією

Органоїд	Будова	Функції
Рибосоми. Обов'язкові струк­тури цитоплазми клітин рослин і тва­рин, хлоропластів, мітохондрій. Утворюються в ядерці.	Мають вигляд сферичних або грибо­подібних гранул. Складаються з двох неоднакових за розміром часточок і можуть поділятися на ці два фраг­менти, які продовжують зберігати здатність синтезувати білок після об'­єднання в цілу рибосому. Окремі рибосоми можуть об'єднуватися в групи, утворюючи так звані полісоми. Містять рРНК і білки, утворюючи рибо-нуклеопротеїдні комплекси.	Функціонуючи поодинці або в комплексі, здійс­нюють унікальну функ­цію синтезу білкових мо­лекул з амінокислот.

Взаємозв'язок будови органоїдів руху
_____ з виконуваною функцією ________

Органоїд	Будова	Функції
Псевдоніжки (псевдо-події). У деяких найпростіших (амеби, радіолярії) або клітин багатоклітинних організмів (лейкоцити).	Виникають завдяки руху цито­плазми.	1. Органела руху. 2. Псевдоніжки наче «обті­ кають» бактерії, дрібних найпростіших і включають їх у цитоплазму (фагоци­ тоз) - так відбувається жив­ лення клітин.
Джгутики та війки. В одноклітинних най­простіших і водоростей і в окремих клітинах багатоклітинних (мигот­ливий епітелій, спер­матозоїди та ін.).	Тонкі вирости цитоплазми зовні покриті мембраною. Усередині цих органоїдів знаходиться склад­на структура з мікротрубочок. Гвинтоподібний або хвилеподіб­ний рух джгутиков і війок нагадує скоординовану роботу весел. В основі знаходяться базальні тільця (гомолог центріолей).	1. Органели руху одноклі­ тинних організмів. 2. їх робота забезпечує до­ ставку клітинам їжі (джгу­ тики травного шару клітин гідри). 3. Можуть виконувати враз­ ливу і захисну функції.

І

Це цікаво 1. Рибосоми всюдисущі: їх можна знайти в бактеріальних, рослинних і тваринних клі­тинах усіх типів.

Вважається, що бактеріальна клітина, наприклад клітина кишкової палички, містить близько 6000 рибосом, а деякі клітини кролика - близько 100000. Рибосоми всіх організ­мів, від бактерій до ссавців, надзвичайно однорідні за величиною, будовою і хімічним скла­дом. Вони містять приблизно рівну кількість білка і РНК і зовсім чи майже зовсім не містять ліпідів. Білок рибосом відрізняється досить високим вмістом основних амінокислот.

2. Евглену зелену, що.пересувається за допомогою джгутика, можна порівняти з лю­диною, що намагається плисти, діючи однією рукою. Джгутик з кожним своїм ударом нахиляється вбік вічка, але рухається при цьому не прямо назад, а навскіс від довгої осі тіла. Тому евглена не тільки відхиляється вбік, але і злегка повертається навколо своєї осі. Таким чином, послідовні удари джгутика змушують евглену просуватися вперед по спіралі, причому вічко повернене назовні.

Учнівська сторінка

1. Найбільша кількість рибосом виявлена у хребетних тварин у клітинах печінки, чер­воного кісткового мозку, клітинах зародків, у клітинах, які регенерують, і органах. У рослин -в меристематичних клітинах. З чим це пов'язане? Відповідь обґрунтуйте. (11 балів)

2. Як лейкоцити крові потрапляють в уражену мікроорганізмами тканину? (10 балів)

3. Заповніть пропуск.

Стінки порожнини носа покриті слизуватою оболонкою з миготливим епітелієм. Війки
епітелію, рухаючись, затримують і виводять назовні пил і мікроорганізми, що осідають
на слизуватій оболонці, тим самим виконуючи._______,_____ функцію. (4 бали)

4. Запліднення у спорових рослин неможливе без води. Чому? Відповідь обґрун­
туйте. (11 балів)

5. Нижче праворуч перелічені різні клітинні структури. Вкажіть, які з названих ліворуч функцій або характеристик відповідають кожній з цих структур. (11 балів)

б) клітинний центр; в) війки; г) джгутики; д) псевдоподії.

1) Забезпечують переміщення клітини в рідкому середовищі або а) рибосоми;

створюють потік рідини біля поверхні клітин.

2) Бере участь у клітинному поділі.

3) Завдяки їм відбуваються амебоїдні рухи.

4) Служить органоїдом руху евглени зеленої.

5) Місце синтезу білка.

6) Роблять гвинтоподібні рухи.

7) Нагадують скоординовану роботу весел.

8) Часто бувають прикріплені до ендоплазматичного

ретикулуму.

9) Частина цитоплазми, перетікаючи, утворює виступи й охоп­
лює ними частинку, що знаходиться поза клітиною.

10) У клітинах вищих рослин не виявлений.

§15. Фотосинтез

І

Фотосинтез - процес, зо допомогою якого рослини перетворюють променисту енергію сонячного світла в хімічну; найважливіший процес it усіх, що вини­кає у світі.

Основні терміни і поняття: автотрофи, гетеротрофи, хлорофіл, хлоропласти, фотосинтез.

1630 р.

-тшгії.

Вивчення фотосинтезу було започатковано голландським вченим ван Гель-монтом. Ван Гельмонт показав, що рослини самі утворюють органічні речо­вини, а не отримують їх з ґрунту.

Джозеф Пристлі показав, що тварини і рослини змінюють склад навколиш­нього повітря прямо протилежним способом.

1779 р.

1782 р. 1796 р.

Австрійський лікар Ян Інгенхауз виявив, що рослини виділяють кисень тільки на світлі.

Жан Сенеб'є показав, що рослини, виділяючи кисень, одночасно поглина­ють двоокис вуглецю. Це змусило його припустити, що в речовину рослини перетворюється вуглець, який входить до складу двоокису вуглецю.

Ян Інгенхауз дав загальне рівняння фотосинтезу:

СО_; +М_:0 = рослинні тканини +О_г

Пізніше, у XIX ст., розглядаючи освітлені листки в мікроскоп, дослідники по­
мітили, що крохмальні зерна при фотосинтезі збільшувалися. Це привело
їх до думки, що безпосередніми продуктами фотосинтезу є вуглеводи. Таким
чином, в основних рисах схема фотосинтезу була завершена:
СО, + Н,0 -------------------------------- >СН,0 + tt

XIX ст.

1804 р.

1817р.

Н. Сосюр, зважуючи повітря і рослину до фотосинтезу і після, встановив, що збільшення сухої маси рослини перевищувало масу поглиненої ним з повітря вуглекислоти. Сосюр дійшов висновку, що іншою речовиною, яка брала участь у збільшенні маси, була вода

Французькі фармацевти Пельт'є і Каванту уперше виділили з листків їхню зелену «начинку» - хлорофіл. І ось уже майже два століття вчені багатьох країн наполегливо досліджують цю загадкову речовину.

1883 р.

Німецький вчений Т. Енгельман навів побічні докази важливої ролі хлорофілу в процесі фотосинтезу.

—<«/'«,

XX ст.

1940 р.

Німецький вчений Хане Фішер встановив структуру молекули хлорофілу (а і в). Виявилося, що хлорофіл нагадує зеленого пуголовка. У цієї молекули плоска квадратна голова (хлорофі-лін) і довгий «хвіст» (фітол). У центрі голови, наче око циклопа, красується атом магнію.

Структурна формула хлорофілу а.

Виділена кон'югована система простих і подвій­них зв'язків, що є в молекулі, а також п'ятиву-глецеве кільце, яке напевне бере участь в пере­носі атомів водню.

1958 р.

У Брюсселі на Всесвітній виставці була представлена модель вчених О.М. Тереніна і О.А. Красновського, яка показала, що хлорофіл лише напів­провідник. Це той «насос», який у зеленому листку, скоряючись енергії со­нячних променів, «перекачує» електрони. Так вперше удалося штучно від­творити один з центральних процесів, що складають сутність фотосинтезу.

1975 р.

Американець Джозеф Кац привселюдно демонструє сконструйований ним «штучний листок». Розміром із сірникову коробку (скло, метал, пласт­маса), він навіть віддалено не нагадував свого зеленого родича. Однак ба­гато в чому копіював його функції.

«...Нелегко відтворити фотосинтез, - писав пізніше доктор Дж, Кац. - Але
навіть ці скромні результати запевняють: природі можна кинути виклик. Ути­
лізація сонячної енергії за допомогою пристроїв, що імітують природу, ціл-
ком можлива і досяжна...» _________________________________________

Фізіологія листка

У 1905 р. Блекман знайшов, що фотосинтез складається з двох послідовних реакцій: швидкої світлової реакції і низки більш повільних, не залежних від світла етапів, назва­них ним темновою реакцією.

(переносник

1) Світлова фаза фотосинтезу (у гранах)

а) Фотоліз води.

н_:о = іг+оц-

Н*+е=Н ОН' =е + ОН 40Н = 0₁+2Н₁0 2Я,0 = 4Я + 0,Т

б) АДФ + Ф = АТФ.

в) Відновлення НАДФ
водню)

НАДФ Н

2) Темнова фаза фотосинтезу (у стромі)

Реакції зв'язування С₂ відбуваються з по­глинанням енергії

6СО, + 24Я = C,H_I:0, + 6Н,0. Сумарне рівняння фотосинтезу 6С0₂₊6Н₂0 "—IT" >

Qtf.A + боЛ

С₆Н_І20ь -органічна речовина.

Схема фотосинтезу

-Ё2Ж

Учнівська сторінка

1. Чому хлорофіл називають зеленою кров'ю нашої планети і яка його роль у зем­ному житті? (12 балів)

2. В яких органоїдах рослинних клітин містяться пігменти? Чому при варінні подрібне­них коренеплодів буряка і моркви морква не змінює своє забарвлення, а буряк знебарвлю­ється? (12 балів)

3. Порівняйте світлову і темнову фази фотосинтезу. Виберіть потрібний варіант.

(9 балів)

Питання для порівняння	Світлова фаза	Темнова фаза	Результат
1. Процеси, які			а) утворюється вільний
відбуваються:			кисень;
1) світлова фаза;			б) утворюються вуглеводи;
2) темнова фаза.			в) утворюється вода; г) утворюється АТФ;
II. За яких умов:			д) утворюється одноатом-
1) світлова фаза;			ний водень;
2) темнова фаза.		і	є) світло, хлорофіл, вода; ж) світло чи темрява, фер-
III. Результати процесів:			менти, атомарний водень,
1) світлова фаза;			двоокис вуглецю;
2) темнова фаза.			з) збудження електронів,
			фотоліз води, різниця по­тенціалів, утворення ато-
			марного водню; і) синтез вуглеводів за ра-
			хунок енергії АТФ.

4. Розв'яжіть задачу.

У процесі фотосинтезу одна рослина поглинає 280 г вуглекислого газу за день. Скі­льки (теоретично) утвориться в листках глюкози і виділиться 0₂за 5 днів? (11 балів)

Дано:

Ключ до розв'язання задачі

280 г/день = 44 г/моль

"(СО;) (СО:)

М

6СО_г + 6Н,0-> С,Н,А + 6Q₂t
бмоль 1моль бмоль

M(CHi;Oj = 18 г/моль

Розв'язання.

1) За 5 днів поглинається___ г С0₂.

2) Це складає_____ молей.

3) При цьому глюкози утвориться молей або \

4) Кисню виділиться___ молей або.__ л.

^m(C₆H₁₂0₆) =? г за 5 днів V (0₂) =? л за 5 днів Відповідь. 954,5 г С„Н_і2О_ь; 1018 гО,.

§16. Дихання. Синтез АТФ у мітохондріях як наслідок дихання

Основні терміни і поняття: дихання, клітшше дихання, аеробні і анаеробні організми, гліколіз, фосфорилюван/ія.

Що таке дихання? Що таке клітинне дихання?

І

Дихання - сукупність фізіологічних процесів, що -забезпечують надходження в організм із зовнішнього середовища кисню, використання його клітинами і тканинами для окислення органічних речовин і виділення з організму вуглекислого газу.

Т Клітинне дихання - сукупність ферментативних процесів, що відбуваються у кожній клітині, в результаті яких молекули вуглеводів, жирних кислот

* / амінокислот розщеплюються в остаточному підсумку до вуглекислоти і води, а вивільнювана біологічно корисна енергія запасається клітиною і потім ви­користовується. Багато ферментів, що каталізують ці реакції, знаходять­ся в стінках і кристах мітохондрій.

Етапи клітинного дихання

1. Безкисневий (анаеробний) етап. Гліколіз відбувається на внутрішньоклітинних мем­бранах гіалоплазми. Процес перетворення гексоз (найчастіше глюкози) в анаеробних умовах до піровиноградної кислоти (С₃Н₄0₃). Піровиноградна кислота відновлюється потім до молочної кислоти (у м'язах, CjHUOj).

С₆Н_І20„ + 2Н,РО_А+2АДФ ------ 1--- ^{фсрмснти}—---------- >2С_%НьО_у + 2АТФ + 2Н,О + 200 кДж

внутрішньоклітинні мембрани '

гіалоплазми

80кДж 120 кДж

акумулюється розсіюється
в АТФ у вигляді теплоти

Завдяки гліколізу організм може отримати енергію в умовах дефіциту кисню, а його кінцеві продукти - піровиноградна і молочна кислоти зазнають подальших фермента­тивних перетворень.

2 Кисневий (аеробний) етап. Клітинне дихання (окисне фосфорилювання) відбуваєть­ся в мітохондріях.

Піровиноградна (молочна) кислота, включаючись в так званий цикл лимонної -кислоти (цикл Кребса - близько десяти послідовних реакцій, у результаті яких від'єднуються всі атоми водню, які належали глюкозі, і виділяється енергія її хімічних зв'язків), розщеп­люється в послідовних окислювально-відновних реакціях в остаточному підсумку до вугле­кислого газу і водню, який у свою чергу окисляється киснем повітря до води.

2С,Н_ьО_г + 26Н,РО, + Ь0₂ + 26 АДФ —^{фсрМСНТИ} > 6С0₂ + ЛІН,О + 36Л ТФ + 2600 кДж

мітохондрії " _______

40-36= 1440 кДж ИбОкДж

акумулюється клітиною в АТФ розсіюється у вигляді теплоти
(55%) (45%)

Сумарне рівняння безкисневого і кисневого етапів:

С,Н_І2О_ь +38ЛДФ + 38Я₃/>0₄ + Ь0₂ ---- >ЬС0₂ + 42//,0 + 38ЛГФ

За ефективністю перетворення енергії жива клітина перевершує усі відомі в техніці перетворювачі енергії.

<

АТФ - єдине й універсальне джерело енергії в клітині. АТФ — >АДФ + Ф+ енергія

на синтез білків, ліпідів, вуглеводів, ДНК, для скорочення м'язів, поділу клітин та ін.

Схема гліколізу і клітин ного дихання

І Ферменти

С₆Н₁₂0,

Гліколіз (в гіалоплазмі)

ll\H_bO_s+W,

Клітинне

дихання

(в мітохондріях)

теплота 2АТФ

і —ї—;—і

теплота 36 б 6 АТФ CO, H,0

І

Запам 'ятайте! Поява кисневого дихання розглядається як великий ароморфоз в історії життя, що ви­кликав різке підвищення інтенсивності життєдіяльності.

Особливість, яка якісно відрізняє життя від всіх інших форм руху матерії, полягає в тому, що численні хімічні реакції строго упорядковані в часі і просторі. Упорядковані процеси ефективніші, ніж неупорядковані, тому вони надавали організмам переваги і сприяли ви­живанню в процесі природного добору.

Учнівська сторінка

1. Підготовчий етап енергетичного обміну. Заповніть таблицю. (11 балів)

Сутність травлення	На що розщеплюються макромолекули	Умови, за яких відбувається розщеплення
Великі молекули біополімерів під дією відповідних ферментів розщеплюються на мономери. Ці процеси у людини і багатоклі­тинних тварин відбуваються пе­реважно в порожнині травних органів Лейкоцити і деякі інші клітини зберегли здатність до вну­трішньоклітинного травлення.	■ /
с;
Жири ------ ►*

2. Порівняльний аналіз дихання і горіння. Заповніть таблицю, вибравши потрібний варіант відповіді. (8 балів)

1. а) звільнення енергії відбувається дуже швидко;

б) високоупорядкований багатоступінчастий ферментативний процес.

2. а) температура середовища; б) дуже висока.

3. а) вся енергія перетворюється в теплову; подальше її перетворення завжди

відбувається з низьким ККД; б) 45% - теплова енергія, 55% - енергія хімічних зв'язків (АТФ). Хімічна енер­гія перетворюється в роботу з високим ККД.

4. а) С₆Н₁₂0₆ + 60₂--------- *■ 6С₂ + 6Н₂0 + теплота;

б) С₆Н₁₂0в + 38 АДФ + 38Н₃Р0₄ + 60₂------------»63₂ + 44Н₂0 + 38АТФ

Подібність:

Відмінність:

Питання	Дихання	Горіння
Спосіб перетворення енергії. Відносні температури протікання процесів. Ступінь упорядкованості реакцій. Сумарне рівняння.

3. Порівняння дихання і фотосинтезу. Заповніть таблицю, вибравши потрібний варі­ант відповіді. (8 балів)

Питання	Дихання	Фотосинтез
1. Вихідні речовини:
а) глюкоза і кисень;
б) вуглекислий газ і вода.
2. В яких органоїдах клітини відбувається:
а) хлоропласти;
б) мітохондрії.
3. Енергетичні перетворення:
а) світлова енергія—»■ енергія хімічних зв'язків ор-
ганічних сполук;
б) АТФ—^механічна, електрична та ін.
4. У який час доби здійснюється;
а) цілодобово;
б) світлова частина доби.
5. В яких клітинах відбувається:
а) в усіх;
б) у клітинах хлоренхіми.
6. Сумарне рівняння:
а) (\Сп і ьн п V&SS. \С и п і ап Т		і
б) С6Я,,Ол +60г + 3»АДФ + 38НіРОі ------------ >6С02 +
+44Н20 + ЗЯАТФ	\

3. Розв'яжіть задачу. У клітинах печінки людини з глюкози утворюється 160 моле­кул АТФ. При цьому 4 молекули глюкози були цілком окислені, інші пройшли тільки глі­коліз. Скільки молекул глюкози пройшли тільки гліколіз? (8 балів)

Ключ до розв'язання

Рівняння реакції повного розщеплення глюкози

С„Н₁₂О_ь + Ь0₂ +3&АДФ + 3%Н,Р0₄ ---------- >6С0, +6Н₂0 + 3%АТФ.

Рівняння неповного розщеплення глюкози
С,Н_І20, + 2АДФ + 2Я,Р0₄--------- > 2С,Я₆0, +2АТФ + 2И₂0.

Хід розв'язання

При повному розщепленні 1 молекули глюкози утвориться_ молекул АТФ, а при

повному розщепленні 4 молекул глюкози утвориться__ молекул АТФ, отже,____ мо­
лекул АТФ утвориться при неповному розщепленні глюкози._ молекул глюкози під­
далися неповному розщепленню (гліколізу).

Відповідь._____________ глюкози пройшли тільки гліколіз. >

§17. Біосинтез білка

Основні терміни і поняття: біосинтез, ДНК, іРНК, тРНК, білки, амінокислоти, ге­нетичний код, триплет, фермент, ген, транскрипція, трансляція, ініціативний ком­плекс.

Білки синтезуються в клітинах:

а) у період росту і розвитку (збільшення маси організму);

б) де синтезуються ферменти, гормони та інші біологічно активні речовини білко-

вої природи; •

в) менш інтенсивно, але відбувається це у всіх клітинах, тому що в них постійно
розпадаються білки і їх необхідно відновлювати.

Роль нуклеїнових кислот у синтезі, білка

1) Сама ДНК безпосередньої участі в синтезі білка не бере, тому що знаходиться в ядрі, а основним місцем синтезу білка є рибосоми на ЕР цитоплазми. Але на ДНК записана інформація про те, який у цитоплазмі повинен синтезуватися білок.

2) РНК беруть безпосередню участь у синтезі білка.

В одній молекулі ДНК може бути закодована послідовність амінокислот для багатьох білків. Функціональний відрізок молекули ДНК (ІРНК), що несе в собі інформацію про струк-;-туру і активність одного білка, називається геном. Розрізняють структурні гени, в яких за­кодована інформація для синтезу структурних і ферментних білків, і гени з інформацією для синтезу тРНК, рРНК та ін. Ген може проявитися у кількох формах - алелях (жовте і зелене забарвлення насінин гороху).

Дата добавления: 2015-05-24