Строение и функции клеток. Прокариотическая клетка. Биология 9 класс Мамонтов
Вопрос 1. По какому признаку все живые организмы делят на две группы — прокариоты и эукарио ты? В чём их принципиальные отличия?
По строению клетки биологи делят все живые существа на «доядерные» организмы – прокариоты и «ядерные» – эукариоты. В группу прокариот попали все бактерии и сине-зелёные водоросли (цианеи), а в группу эукариот – грибы, растения и животные.
Таким образом, в настоящее время выделяют два уровня клеточной организации и соответственно два крупных типа клеток: прокариотический и эукариотический.
Прокариотические организмы сохраняют черты глубочайшей древности: они очень просто устроены. На этом основании их выделяют в самостоятельное надцарство.
Вопрос 2. Какие организмы относят к прокариотам?
Пример типичных прокариотических клеток являют собой бактерии.
Вопрос 3. Изобразите схематично строение бактериальной клетки.
Обязательными органоидами являются: ядерный аппарат, цитоплазма, цитоплазматическая мембрана.
Необязательными (второстепенными) структурными элементами являются: клеточная стенка, капсула, споры, пили, жгутики.
1. В центре бактериальной клетки находится нуклеоид — ядерное образование, представленное чаще всего одной хромосомой кольцевидной формы. Состоит из двухцепочечной нити ДНК. Нуклеоид не отделен от цитоплазмы ядерной мембраной.
2. Цитоплазма — сложная коллоидная система, содержащая различные включения метаболического происхождения (зерна волютина, гликогена, гранулезы и др. ), рибосомы и другие элементы белоксинтезирующей системы, плазмиды (вненуклеоидное ДНК), мезосомы (образуются в результате инвагинации цитоплазматической мембраны в цитоплазму, участвуют в энергетическом обмене, спорообразовании, формировании межклеточной перегородки при делении).
3. Цитоплазматическая мембрана ограничивает с наружной стороны цитоплазму, имеет трехслойное строение и выполняет ряд важнейших функций — барьерную (создает и поддерживает осмотическое давление), энергетическую (содержит многие ферментные системы — дыхательные, окислительно-восстановительные, осуществляет перенос электронов), транспортную (перенос различных веществ в клетку и из клетки).
4. Клеточная стенка — присуща большинству бактерий (кроме микоплазм, ахолеплазм и некоторых других не имеющих истинной клеточной стенки микроорганизмов). Она обладает рядом функций, прежде всего обеспечивает механическую защиту и постоянную форму клеток, с ее наличием в значительной степени связаны антигенные свойства бактерий. В составе — два основных слоя, из которых наружный — более пластичный, внутренний — ригидный.
Вопрос 4. В чём сущность и биологический смысл процесса спорообразования у бактерий? Чем споры бактерий отличаются от спор растений?
Бактериям свойственно спорообразование.
Споры возникают, как правило, при неблагоприятных условиях, когда ощущается недостаток в питательных веществах или когда в среде в избытке накапливаются продукты обмена. Спорообразование начинается с того, что клетка теряет часть воды и внутри неё обособляется часть цитоплазмы. Эта часть содержит кольцевую ДНК и окружена мембраной и толстой клеточной стенкой. Споры бактерий очень устойчивы. В сухом состоянии они сохраняют жизнеспособность многие сотни и даже тысячи лет, выдерживая резкие колебания температуры. При наступлении благоприятных условий спора даёт начало новой бактериальной клетке.
Следует помнить, что споры у бактерий, в отличие от грибов и растений, служат не для размножения, а для переживания неблагоприятных условий.
Вопрос 5. Назовите известные вам бактериальные заболевания. Как передаются эти заболевания? Какие меры профилактики помогают избежать заражения?
Список бактериальных заболеваний очень велик.
Рассмотрим некоторые из них.
Сальмонеллез. В роли возбудителя могут выступать около 700 видов сероваров рода Salmonella. Инфицирование может произойти водным, контактно-бытовым или же алиментарным путем. Размножение этих бактерий, сопровождающееся накоплением токсинов, возможно в различных продуктах питания и сохраняется при их недостаточной термообработке во время готовки. Также в качестве источника инфекции могут выступать домашние животные, птицы, грызуны, больные люди. Следствием действия токсинов является повышение секреции жидкости в кишку и усиление ее перистальтики, рвота и диарея, которые приводят к обезвоживанию организма. После прохождения инкубационного периода, который длится от 2 часов до 3 суток, повышается температура, появляется озноб, головная боль, коликообразные боли в области живота, тошнота, а через несколько часов – частый водянистый и зловонный стул. Данные бактериальные заболевания длятся примерно 7 дней. В некоторых случаях могут возникнуть осложнения в форме острой почечной недостаточности, инфекционно-токсического шока, гнойно-воспалительных заболеваний или тромботических осложнений.
Брюшной тиф и паратифы А и В. Их возбудителями являются S. paratyphi A, S. paratyphi В, Salmonella typhi. Пути передачи – пища, вода, инфицированные предметы, источник – больной человек. Особенностью заболевания является летне-осенняя сезонность. Длительность инкубационного периода составляет 3 – 21 день, чаще всего 8 – 14, после чего происходит постепенное нарастание температуры вплоть до 40ºС. Лихорадка сопровождается бессонницей, головной болью, отсутствием аппетита, побледнением кожных покровов, розеолезной сыпью, увеличением печени и селезенки, вздутием живота, задержкой стула, реже диареей. Артериальная гипотензия, брадикардия, бред, заторможенность также сопутствуют болезни. Возможные осложнения – пневмония, перитонит, кишечное кровотечение.
Пищевая токсикоинфекция. Ее возбудителями являются условно-патогенные микроорганизмы. Болезнетворные бактерии попадают в организм из пищевых продуктов, которые либо не подлежат термообработке, либо прошли недостаточную температурную обработку.
Чаще всего это молочные или мясные продукты, кондитерские изделия. Длительность инкубационного периода составляет от 30 минут до суток. Инфекция проявляется в виде тошноты, рвоты, водянистого стула до 15 раз в сутки, озноба, болей в животе, повышения температуры. Более тяжелые случаи заболевания сопровождаются пониженным давлением, тахикардией, судорогами, сухостью слизистых оболочек, олигурией, гиповолемическим шоком. Болезнь длится от нескольких часов до трех суток.
Дизентерия. Возбудителем одной из наиболее распространенных кишечных инфекций является бактерия рода Shigella. Микроорганизмы попадают в организм во время принятия инфицированной пищи, воды, через бытовые предметы и грязные руки. Источником инфекции является больной человек. Период инкубации может составлять от нескольких часов до недели, как правило, 2-3 дня. Болезнь проявляется частым жидким стулом с примесями слизи и крови, схваткообразными болями слева и внизу живота, повышением температуры, головокружением, ознобом, головной болью.
Эшерихиоз. Данное заболевание еще называют диареей путешественников. Вызывается оно кишечной палочкой Escherichia coli энтероинвазивных либо энтеротоксигенных штаммов. В первом случае инкубационный период длится от 1 до 6 суток. Признаками болезни являются жидкий стул и схваткообразные боли живота, реже тенезмы. Время болезни 3-7 суток со слабовыраженной интоксикацией. Во втором случае скрытый период может длиться до 3 суток, после чего начинается рвота, частый жидкий стул, непостоянная лихорадка и боли в животе. Болезнетворные бактерии в большой степени поражают детей раннего возраста. Заболеванию сопутствуют высокая температура, лихорадка, диспепсические явления. Такие бактериальные заболевания могут быть осложнены аппендицитом, холециститом, холангитом, менингитом, эндокардитом, воспалительными заболеваниями мочевыводящих путей.
Чтобы предупредить бактериальные заболевания человека, список ежедневных мероприятий должен содержать такие пункты: соблюдение правил личной гигиены, тщательная термическая обработка необходимой пищи, мытье овощей, фруктов перед употреблением, использование кипяченой или бутилированной воды, краткосрочное хранение скоропортящихся продуктов.
При кишечной инфекции необходимо строгое соблюдение щадящей диеты. Список разрешенных продуктов: замедляющие двигательную активность кишечника и содержащие значительные количества танина – черника, черемуха, крепкий чай, а также протертые каши, слизистые супы, кисели, творог, сухари, блюда из рыбы и мяса, приготовленные на пару. Ни в коем случае нельзя есть жареное и жирное, сырые овощи и фрукты.
Вопрос 6. Почему бактерии считают самыми древними обитателями Земли? Ответ обоснуйте.
Бактерии — это самая древняя из известных групп организмов, существующих на земле.
Возраст самых древних найденных учеными-археологами и палеонтологами бактерий — так называемых архебактерий — насчитывает более 3,5 миллиардов лет. Самые древние бактерии жили во времена археозойской эры, когда на Земле не было больше ничего живого.
Первые бактерии обладали самыми примитивными механизмами питания и передачи генетической информации и относились к прокариотическим микроорганизмам — т.е. лишенным ядра. Эукариотические или ядерные бактерии с более высокой степенью организации генетического материала появились на планете только 1,4 миллиарда лет тому назад. Бактерии стали самыми древними формами жизни, процветающими и сейчас, по ряду причин. Во-первых, благодаря примитивному строению микроорганизмы могут «подстраиваться» под все возможные условия существования. Бактерии живут и размножаются сейчас как в полярных льдах, так и в горячих источниках с температурой воды более 90 градусов, при любой концентрации различных химических соединений. Бактерии могут существовать как в аэробных (содержащих определенный уровень кислорода) условиях, так и в анаэробных условиях (без кислорода).
Эукариотическая клетка. Цитоплазма. Биология 9 класс Мамонтов
Вопрос 1. Изобразите схематично строение эукариотической клетки. Обозначьте её основные части и органоиды.
Эукариотические клетки самых разнообразных организмов – от простейших (корненожки, жгутиковые, инфузории и др.) до грибов, высших растений и животных – отличаются формой, размерами и особенностями строения. Типичной клетки в природе не существует, но у тысяч различных типов клеток можно выделить общие черты строения.
В растительной клетке есть все органоиды, свойственные и животной клетке: ядро, эндоплазматическая сеть, рибосомы, митохондрии, аппарат Гольджи. Вместе с тем она отличается от животной клетки существенными особенностями строения:
1) прочной клеточной стенкой;
2) особыми органоидами – пластидами, в которых происходит первичный синтез органических веществ за счёт энергии света;
3) развитой системой вакуолей, в значительной мере обусловливающих осмотические свойства клеток.
Каждая клетка состоит из двух важнейших, неразрывно связанных между собой частей – цитоплазмы и ядра, окружённых наружной мембраной.
Вопрос 2. Составьте и заполните таблицу «Органоиды эукариотической клетки и их функции».
Органоиды клетки — постоянные клеточные структуры, клеточные органы, обеспечивающие выполнение специфических функций в процессе жизнедеятельности клетки — хранение и передачу генетической информации, перенос веществ, синтез и превращения веществ и энергии, деление, движение и др.
Вопрос 3. Что такое включения? Чем включения отличаются от органоидов?
Включениями называют относительно непостоянные компоненты цитоплазмы, которые служат запасными питательными веществами (крахмал, гликоген), продуктами, подлежащими выделению из клетки (гранулы секрета), балластными веществами (некоторые пигменты). Органеллы — это постоянные структуры цитоплазмы, выполняющие в клетке определенные функции.
Вопрос 4. Сравните принципиальное строение растительной и животной клеток. В чём их сходство и отличия?
Сходство растительных и животных клеток обнаруживается на элементарном химическом уровне. Современными методами химического анализа в составе живых организмов обнаружено около 90 элементов периодической системы. На молекулярном уровне сходство проявляется в том, что во всех клетках найдены белки, жиры, углеводы, нуклеиновые кислоты, витамины и т. д.
Клетки и растений, и животных окружены тонкой цитоплазматической мембраной. Однако у растений имеется еще толстая целлюлозная клеточная стенка. Клетки, окруженные твердой оболочкой, могут воспринимать из окружающей среды необходимые им вещества только в растворенном состоянии. Поэтому растения питаются осмотически. Интенсивность же питания зависит от величины поверхности тела растения, соприкасающейся с окружающей средой. Вследствие этого у большинства растений наблюдается значительно более высокая степень расчлененности, чем у животных, за счет ветвления побегов и корней.
Растительные клетки отличаются от клеток животных особыми органоидами-пластидами, а также развитой сетью вакуолей, в значительной мере обусловливающих осмотические свойства клеток. Животные клетки изолированы друг от друга, а у клеток растений каналы эндоплазматической сети через поры в клеточной стенке сообщаются друг с другом. В качестве запасных питательных веществ в клетках животных накапливается гликоген, а в растительных — крахмал.
Вопрос 5. Выскажите предположение, какие органоиды эукариотической клетки называют полуавтономными. Почему они получили такое название?
К полуавтономным органоидам клетки относят хлоропласты и митохондрии, так как в них содержатся молекулы ДНК и они способны к размножению.
Вопрос 6. Приведите доказательства, что клетка представляет собой целостную систему, т. е. такую систему, в которой строение и функции каждой её части зависят от других частей.
Клетка представляет собой биологическую систему, так как состоит из взаимосвязанных и взаимодействующих элементов — мембраны, ядра, цитоплазмы, различных органелл и других клеточных структур — ресничек, микротрубочек.