Особливості будови клітини прокаріотів

Особливості будови клітин еукаріотів.

Діаметр еукаріотичних клітин до 40 мкм, об’єм клітини у 1000-10000 разів більший, ніж у прокаріотів.

Еукаріотична клітина складається з трьох нерозривно пов’язаних між собою частин: 1)поверхневого апарату, 2)цитоплазми, 3)ядра.

Еукаріоти – організми, клітини яких мають ядро, принаймні на певних етапах їхнього клітинного циклу. Цитоплазма еукаріотичних клітин поділена мембранами на окремі функціональні ділянки; вона містить різноманітні органели (пластиди, мітохондрії, комплекс Гольджі, ендоплазматичну сітку, лізосоми, клітинний центр, вакуолі та ін.).

Електронне-мікроскопічне вивчення клітини прокаріот показало, що вони складаються з 1) поверхневого апарату, 2) цитоплазми, 3) ядерної речовини.

Клітини прокаріот відносно прості по будові, мають мікроскопічні розміри. Розміри їхніх клітин не перевищують 30 мкм, а в деяких видів діаметр клітин становить лише 0,2 мкм.

Клітини прокаріотів мають просту будову: вони не мають ядра і багатьох органел (мітохондрій, пластид, ендоплазматичної сітки, комплексу Гольджі, лізосом, клітинного центру).

Характерною рисою клітин прокаріотів є відсутність системи внутрішньоклітинних мембран.

У цитоплазмі прокаріотів містяться рибосоми та різноманітні включення. Але розміри рибосом дрібніші, ніж у еукаріотів. Включення представлені гранулами різноманітної форми і розмірів, які можуть містити різноманітні речовини: крохмаль, глікоген, органічні кислоти, жири. У деяких бактерій водойм, або вологи ґрунту у цитоплазмі є газові вакуолі.

До складу поверхневого апарату клітин прокаріотів входить плазматична мембрана, клітинна стінка, іноді слизова капсула. Клітинна стінка – щільна оболонка, яка виконує захисну та опорну функції, забезпечує постійну форму клітини. Основним структурним компонентом стінок є гетерополімер муреін, який не знайдено в інших організмах. Цитоплазма відокремлюється від клітинної стінки плазматичною мембраною.

Плазматична мембрана може утворювати гладенькі або складчасті впинання в цитоплазму. На складчастих мембранних впинаннях можуть розташовуватись ферменти, рибосоми, а на гладеньких – фотосинтезуючі пігменти. В клітинах деяких бактерій фотосинтезуючі пігменти можуть міститись у кулястих замкнених структурах, утворених випинаннями плазматичної мембрани. Їх називають хроматофорами (від грец. хрома – фарба та форос – той, що несе).

Замість ядра, в клітинах прокаріотів є одна чи кілька ядерних зон зі спадковим матеріалом. Але на відміну від ядра еукаріотів, ядерні зони прокаріотів мембранами від цитоплазми не відокремлені. Спадковий матеріал прокаріотів представлений кільцевою молекулою ДНК, прикріпленою в певному місці до внутрішньої поверхні плазматичної мембрани. Отже, типові хромосоми, які в клітинах еукаріотів розташовані в ядрі, у прокаріотів відсутні.

Клітини деяких бактерій мають органели руху – один, декілька або багато джгутиків. Крім джгутиків, поверхня клітин бактерій має нитчасті та трубчасті утвори (фимбрії), які забезпечують прикріплення до субстрату або беруть участь у передаванні спадкової інформації під час статевого процесу.

Форма клітин прокаріотів різноманітна: куляста (коки), паличкоподібна (бацили), у вигляді вигнутої палички (вібріон ) або спірально закрученої палички (спірили).

За несприятливих умов у деяких прокаріотів утворюються спори або цисти.

Спора (від грец. spora – сім’я, посів, сіяння) – стадія розвитку деяких прокаріотів, на якій цитоплазма майбутньої спори вкривається багатошаровою оболонкою і служить для поширення і збереження виду у несприятливих умовах середовища. Життєздатність спор зберігається до 1000 років. Спори стійкі до дії високої температури, радіації, хімічних сполук тощо.

Інцистуванля (від лат. ін – в середині та грец. кистіс – міхур) – процес при якому щільною оболонкою вкривається вся клітина (утворюється циста). Цисти стійкі до радіації висушування, але не витримують високих температур.

Більшість прокаріот безкольорові і лише деякі з них забарвлені в зелений, жовтий, синій та пурпуровий кольори. Носії пігментів не мають мембранної структури, чим і відрізняються від пластид.

6. Порядок проведення роботи:

6.1. Розгляньте постійний або тимчасовий препарат прокаріотичних клітин під малим та великим збільшенням мікроскопу.

Користуючись малюнком, визначте на препараті органоїди і частини клітин прокаріот. Відповідь запишіть.

6.2. Подивіться постійний мікропрепарат рослинних клітин (або тимчасовий
препарат епідермісу шкірочки цибулини, ядро забарвити розчином йоду) під
малим та великим збільшенням мікроскопу. Застосовуючи малюнок, визначте
ті органоїди і частини рослинних клітин, які можна побачити у світловий
мікроскоп. Запишіть свою відповідь.

6.3. Подивіться постійний препарат тваринних клітин (або тимчасовий препарат живої культури інфузорії-туфельки, ядро забарвити розчином брильянтового зеленого в оцтовій кислоті) під малим та великим збільшенням мікроскопу. Користуючись малюнком, визначте на препараті ті органоїди і частини клітини, які можна побачити у світловий мікроскоп. Запишіть свою відповідь.

6.4. Результати вивчення будови клітин прокаріот та еукаріот запишіть у вигляді таблиці №1 „Порівняльна характеристика прокаріот та еукаріот».

6.5. Скласти звіт про проведену роботу.

Таблиця 1: Порівняльна характеристика прокаріот та еукаріот

№	Структурні компоненти клітини	Прокаріоти	Еукаріоти
Рослини	Тварини
	Поверхневий апарат
1.1	Слизова капсула
1.2	Зовнішній шар
1.2.1	Гликокаликс
1.2.2	Клітинна стінка
а)	Муреін
б)	Целюлоза
1.3	Плазматична мембрана
а)	Гладенькі впинання в цитоплазму (фото синтетичні мембрани)
б)	Складчасті впинання мембрани
	Ядро
2.1	Ядерна оболонка
2.2	Ядерний матрикс
а)	Ядерний сік
б)	Ядерце
в)	Хроматин
	Цитоплазма
3.1	Цитоскелет (мікронитки, мікротрубочки)
3.2	Гіалоплазма
3.2.1	Колоїдний розчин білків, РНК, полісахаридів, ліпідів
3.2.2	Включення (жири, крохмаль, глікоген, солі)
3.2.3	Органели
	Одномембранні органели
а)	Вакуолі
Продовження таблиці 1
б)	комплекс Гольджі
в)	Ендоплазматична сітка
г)	Лізосоми
	Двомембранні органели
а)	Пластиди
б)	Мітохондрії
	Безмембранні органели
а)	Клітинний центр
б)	Рибосоми
	Органели руху
4.1	Джгутики
4.2	Нитчасті та трубчасті утвори (фимбрії)
	Спори, цисти
	Кільцева молекула ДНК

7. Зміст звіту.

7.1. Тема, мета роботи.

7.2. Малюнок прокаріотичної клітини з переліком органоїд і частин клітин прокаріот.

7.3. Малюнок рослинної клітини з переліком тих органоїд і частин рослинної клітини, які можна побачити у світловий мікроскоп.

7.4. Малюнок тваринної клітини з переліком тих органоїд і частин тваринної клітини, які можна побачити у світловий мікроскоп.

7.5. Результати вивчення будови клітин прокаріот та еукаріот записати у вигляді таблиці №1 „Порівняльна характеристика прокаріот та еукаріот".

7.6. Висновки про проведену роботу.

8. Контрольні запитання.

8.1. Що таке клітина?

8.2. Що таке еукаріоти?

8.3. Що таке прокаріоти?

8.4. Основні складові частини еукаріотичної клітини?

8.5. Основні відмінності між еукаріотичними та прокаріотичними клітинами.

		Цитоплазма
		Ядро

Рисунок 1: Схема будови рослинної клітини за даними світлового мікроскопу

Рисунок 2: Схема будови тваринної клітини по даним світлового мікроскопу

Хромосоми

Включення

Мітохондрії

Цитоплазма

Ядро

Вакуолі з вакуолярним соком

Оболонка

Апарат Гольджі

Рисунки 1, 2, 3 призначені для зарисовування в зошити з практичних та лабораторних робіт під час складання звіту до лабораторної роботи №3

Фимбрії

Складчасті впинання мембрани

Плазматична мембрана

Кільцева ДНК

Запасні поживні речовини

Рибосоми

Клітинна стінка

Цитоплазма

Джгутик

Фотосинтетичні мембрани

Капсула

Рисунок 3: Схема будови клітини бактерії:

Рисунки 4, 5, 6, 7 призначені для вивчення матеріалу лабораторної роботи №2

Рисунок 4:

Схема будови тваринної клітини:

1 — пиноцитозні канальці; 2 — десмосома; 3 — шорстка ендоплазматична сітка; 4 — клітинна мембрана; 5 — мітохондрія; 6 — лізосоми; 7 — центриолі; 8 — апарат Гольджі; 9 — хрома­тин; 10 — ядерце; 11 — ядерна оболонка з пора­ми; 12 — рибосоми; 13 — гладка ендоплазматична сітка; 14 — мікроворси

Рисунок 5:

Схема будови рослинної клітини:

1 — оболонка; 2 — пори; 3 — плазмодесми; 4 — ендоплазматична сітка; 5 — апарат Гольджі; 6 — ядро с ядерцем; 7 — міто­хондрії; 8 — краплини жиру; 9 — крохмальні зерна; 10 — хлоропласти; 11 — вакуоля

Рисунок 6: Схема будови бактеріальної клітини:

1 – нуклеоід; 2 – клітинна стінка; 3 – мезосоми; 4 – рибосоми; 5 – вакуолі; 6 – жгутики.

Рисунок 7: Схема будови гриба на прикладі мукора:

1 — спорангій; 2 — спорангієносець; 3 — ризоїди; 4 — столон; 5 — заощаджуюча гранула; 6 — клітинна стінка; 7 — ядро; 8 — мітохондрії; 9 — цитоплазма; 10 — вакуоль; 11 — плазмати­чна мембрана; 12 — пухирець Гольджі; 13 — апарат Гольджі; 14 — вільні рибосоми; 15 — гранулярний ендоплазматичний ретикулум.

9. Використані літературні джерела

1.	Батуєв О.С., Гуленкова М.А., Єленевський А.Г. та ін. Біологія: Великий довідник для школярів та абітурієнтів. – Тернопіль: Навчальна книга – Богдан, - 2001. – 576с.: іл. – (Шкільна бібліотека “Богдан”. Великі довідники для школярів та абітурієнтів).
2.	Дмитрієв Ю.В., Тагліна О.В.: Біологія. 10 клас: Розробки уроків. – Х.: Веста: Видавництво «Ранок», 2007. – 176 с. – (Майстер-клас)
3.	Кучеренко М.Є., Вервес Ю.Г., Балан П.Г., Войціцький. Загальна біологія: Підруч. для 10 кл. загальноосвіт. навч. закладів. 2-ге вид. доопр. – К.: Ґенеза, 2005. – 160 с.: іл..
4.	Полянский Ю.И., Браун А.Д., Верзилин Н.М. и др.; Общая биология: Учеб. для 10-11 кл. сред. шк. – 19-е изд., перераб. – М.: Просвещение, 1989г. – 287 с.: ил.
5.	Ростовцева Л.П., Запорожець Н.В. Зошит для лабораторних, практичних і самостійних робіт з біології. 10 клас (російською мовою). – Х.: Веста: Видавництво «Ранок», 2003. – 88 с.

Лабораторна робота №5

1. Тема роботи: “ Будова хромосом. Мітотичний поділ клітин ”

2. Мета роботи: 2.1 Навчитися розрізняти структурні компоненти хромосом.

2.2 Навчитися розпізнавати різні фази мітозу, визначати його біологічну роль.

3. Обладнання: 3.1 Мікроскоп, постійний препарат політенних хромосом мотиля (слинних залоз мотиля) або предметні та накривні скельця, препарувальні голки, пінцети, склянка з водою, мотиль.

3.2 Мікроскоп, постійні мікропрепарати повздовжнього розрізу корінців цибулі на різних стадіях мітотичного циклу, мікрофотографії різних стадій мітотичного поділу клітин.

4. Завдання: 4.1. Розглянути, дослідити структурні компоненти хромосом, замалювати метафазну хромосому.

4.2 Розглянути, дослідити та замалювати різні фази мітозу.

5. Короткі теоретичні відомості:

5.1 Будова хромосом

Хромосоми (від грец. хрома – краска, сома – тіло) – це структурні компоненти ядра, в яких розміщені гени.

Хромосоми здатні до само подвоєння.

Каріотип (від грец. каріон – ядро горіха і типос – форма) – це повний набір хромосом в еукаріотичній клітині; це кількість, розміри, особливості будови хромосом.

Хроматин (від грец. хромато – фарба) – ниткоподібні структури ядра утворені з нуклеїнових кислот та білків. Під час поділу клітини з хроматину формуються хромосоми, характерні для даного організму. Внутрішній склад хромосоми: 1) молекула ДНК, пов’язана з ядерними білками; 2) РНК; 3) ферменти необхідні для подвоєння хромосом і синтезу і-РНК. Будова мета фазної хромосоми: 1. Хроматиди. 2. Первинна перетяжка та центром ера. 3. Вторинна перетяжка. 4. Супутник.   Хроматиди – це дві прокольні частини з яких вона складається на початку поділу клітини. Первинна перетяжка – це зона з’єднання обох хроматид. Первинна перетяжка поділяє хромосому на дві ділянки – плечі. Центромера – це пластинчате утворення в області первинної перетяжки.

Вторинна перетяжка

  Супутник

		Спірально закручені нитки ДНК – хроматин
	Дочірні хроматиди

Рисунок 1: будова метафазної хромосоми

Хромосомний набор ядра буває:

1) гаплоїдний (від грец. гаплоос – поодинокий і ейдос – вигляд); 2) диплоїдний (від грец. диплоос – подвійний); 3) поліплоїдний (від грец. поліс – численний).

Гаплоїдний набір (1n) – всі хромосоми відрізняються друг від друга за будовою.

Диплоїдний набір (2n) – кожна хромосома має парну хромосому схожу за розмірами й будовою.

Поліплоїдний набір – для кожної хромосоми кількість гомологічних їй хромосом перевищує дві: триплоїдний (3n), тетраплоїдний (4n) тощо.

Поліплоїдія (від грец. polyploos – багатократний та еіdоs – вигляд) – це спадкова зміна, яка уявляє з себе кратне збільшення числа наборів хромосом в клітинах організму (3n, 4n, 5n тощо).

Зміна числа хромосомного набору частіше за все призводить до негативних наслідків. Проте в деяких випадках поліплоїдія може приносити і користь. Гібридизація поліплоїдних особин дала високопродуктивні сорти таких культурних рослин: слива, тверда і м’яка пшениця, осика та ін.

Анеуплоїдія (від грец. аn – заперечна частка eu – цілком, ploos – кратний та еіdоs – вигляд) – це спадкова зміна при якій клітини організму містять число хромосом, не кратне основному набору; це зміна кількості не всіх гомологічних хромосом, а лише окремих пар: 1)зменшення на 1 (моносемія), інколи на 2(нуліосомія) або збільшення на 1 (трисомія) або на декілька хромосом.

Анеуплоїдія – причина ряда хромосомних захворювань людини. Приклад: 1) зайва хромосома у 21-й парі хромосом – синдром Дауна; 2) втрата однієї зі статевих Х-хромосом в 23-й парі – синдром Шерешевського-Тернера; 3) дві зайві статеві Х-хромосоми в 23-й парі – синдром Клайнфельтера.

Гомологічні хромосоми (від грец. гомологія – відповідність) – це хромосоми, які належать до однієї пари.

Негомологічні хромосоми – це хромосоми, які належать до різних пар.

Гетерохромосоми (від грец. – гетерос – інший) – це статеві хромосоми.

Аутосоми (від грец. аутос – сам) – це нестатеві хромосоми.

Дослідження хромосом під час поділу клітини.

Тонкі нитки хроматину конденсуються і утворюють чітко окреслені хромосоми лише під час клітинного поділу. Найбільш зручним етапом для дослідження хромосом є метафаза мітозу. Для затримки клітини на стадії метафази дослідники додають до клітини колхіцин – речовину, яка руйнує мікротрубочки веретена поділу і зупиняє поділ саме на стадії мета фазної пластинки.

На стадії метафази майже всі хромосоми мають Х-подібну форму (дивись рисунок 1).

Дослідження хромосом під час інтерфази.

Дослідити інтерфазні хромосоми дуже складно – це дуже тонкі, довгі, багатократно переплетені між собою нитки.

Задачу можна вирішити при вивчені політенних хромосом, які було знайдено у деяких комах.

Політенні хромосоми (від грец. polys – численний та taenia – стрічка) – гігантські багато нитчасті хромосоми – результат багатократних подвоєнь хромосом які не супроводжуються клітинним поділом. Знайдені в слинних залозах ряду двокрилих, деяких рослин і найпростіших.

Мотиль – це водяні личинки не кровососних комарів – хірономід.

5.2 Мітотичний поділ клітини

Клітинний цикл – це період існування клітини від початку одного поділу до наступного або від початку останнього поділу клітини до її загибелі.

Він складається з: 1) періоду поділу клітини і проміжку між двома поділами – 2) інтерфази.

Інтерфаза (від лат. Інтер – між й грец. фазіс - поява) – це період між двома послідовними поділами клітини або час від завершення останнього поділу клітини до її загибелі.

Періоди інтерфази:

1) передсинтетичний – це проміжок часу між завершенням попереднього поділу клітини й синтетичним періодом;

2) синтетичний – це період інтерфази в якому процеси синтезу найбільш інтенсивні;

3) постсинтетичний – проміжок часу між синтетичним періодом і наступним поділом клітини.

Мітоз (від грец. мітос – нитка) – це основний спосіб поділу еукаріотичних клітин.

Процес мітозу супроводжується спіралізацією хромосом і утворенням особливого апарату (веретена поділу), який забезпечує рівномірний розподіл спадкової інформації материнської клітини між двома дочірніми.

Мітоз складається з чотирьох послідовних фаз:

1)профаза (від грец. про – перед, раніше та фазіс);	3)анафаза (від грец. ана – знову, через);
2)метафази (від грец. мета – після, через);	4)телофаза (від грец. мелос – кінець).

Таблиця 1: Періоди інтерфази та фази мітозу

Фаза	Процеси, що відбуваються у клітині	Вміст ДНК (с) та кількість хромосом (n)
Інтерфаза	Пре синтетичний період	Синтез білків, утворення РНК, АТФ. Підвищенна активність ферментів, збільшення кількості органел	2n; 2с
Синтетичний період	Подвоєння молекул ДНК (редуплікація). Утворення двохроматинових хромосом, підвищена активність ДНК-полімерази	2n; 4с
Пост синтетичний період	Завершується підготовка клітини до поділу, центріолі подвоюються, синтезуються білки, ріст клітини припиняється	2n; 4с
Профаза (перша фаза поділу)	Об’єм ядра збільшується, хромосоми спіралізуються, це тріолі розходяться до полюсів, утворюючи нитки веретена поділу, ядерна оболонка зникає	2n; 4с
Метафаза	Спаралізовані та вкорочені хромосоми упорядковано знаходяться в ділянці екватора клітини. Хроматиди з’єднані лише в області центром ери. Нитки веретена сполучають полюси з центромерами хромосом	2n; 4с
Анафаза (фаза розходження хромосом)	Кожна хромосома розділяється на окремі хроматини, які після цього стають самостійними дочірніми. Нитки веретена скорочуються і розтягують хромосоми до полюсів клітини. Розходяться хромосоми одночасно і швидко.	2n; 4с
Телофаза (фаза завершення поділу хромосом)	Дочірні хромосоми досягають полюсів. Після цього хромосоми деспіралізуються, втрачають чіткі контури, навколо них формуються ядерні оболонки, відновлюються ядерця. Нитки веретена поділу розчиняються. Цитоплазма «перешнуровується».	2n; 2с + 2n; 2с

Біологічне значення мітозу:

Мітоз забезпечує точну передачу спадкової інформації кожному з дочірніх ядер і тим самим забезпечує стабільність організму в процесі історичного існування.

6. Порядок проведення роботи

6.1 Завдання №1: Дослідити структурні компоненти хромосом

6.1.1 Візьміть постійний або тимчасовий препарат слинних залоз мотиля

Для виготовлення тимчасового препарату покладіть личинку на предметне скло. Утримуючи личинку одним пінцетом, другим відділіть від неї два перші сегменти головного кінця. При цьому дві слинні залози вилучаться з тіла личинки у вигляді дрібних прозорих білуватих тілець разом із червонуватою рідиною – гемолімфою. Заберіть зі скла залишки личинки, нанесіть на залози краплину води і накрийте її накривним скельцем.

6.1.2 Підготуйте мікроскоп до роботи.

6.1.3 Розгляньте за малого збільшення постійний або тимчасовий препарат слинних залоз мотиля і знайдіть на них клітини, потім ядра клітин.

6.1.4 Розгляньте ядра за великого збільшення мікроскопа. Знайдіть у них велетенські хромосоми, які схожі на посмуговані лінії зі «здуттями» та прозору каріоплазму. Хромосом у мотиля вісім, але в клітинах слинної залози видно тільки чотири, тому що гомологічні хромосоми об’єднані попарно.

6.1.5 Знайдіть на найкоротшій хромосомі ядерце.

6.1.6 Замалюйте знайдені хромосоми й позначте їхні частини (дивись рисунок 1).

6.1.7 Зробіть відповідні висновки й запишіть їх.

6.2 Завдання №2: Дослідити різні фази мітозу.

6.2.1 Підготуйте мікроскоп до роботи.

6.2.2 За малого збільшення мікроскопа розгляньте препарат корінця цибулі та знайдіть на ньому три зони кореня: кореневий чохлик, зону поділу клітин і зону росту.

6.2.3 За великого збільшення мікроскопа розгляньте зону поділу клітини (у випадку неможливості використання великого збільшення можна використовувати фотографії мітотичних клітин).

6.2.4 Знайдіть клітину на стадії інтерфази. Замалюйте клітину, позначте на малюнку ядро клітини і клітинну оболонку.

6.2.5 Знайдіть клітину на стадії профази. Замалюйте клітину, позначте на малюнку хромосоми.

6.2.6 Знайдіть клітину на стадії метафази. Замалюйте клітину, позначте на малюнку хромосоми й веретено поділу.

6.2.7 Знайдіть клітину на стадії анафази. Замалюйте клітину, позначте на малюнку хроматини й полюси клітини.

6.2.8 Знайдіть клітину на стадії телофази. Замалюйте клітину. Позначте на малюнку хромосому й нову клітинну стінку, яка почала формуватися.

6.2.9 Зробіть висновки, в яких укажіть характерні ознаки фаз мітозу.

Дата добавления: 2015-05-24