Каких структурах клетки локализованы молекулы днк. Особенности кольцевой молекулы днк прокариотической клетки

В строении и жизнедеятельности растительной и животной клеток много общего.

Общие черты растительных и животных клеток:

1. Принципиальное единство строения.

2. Сходство в протекании многих химических процессов в цитоплазме и ядре.

3. Единство принципа передачи наследственной информации при делении клетки.

4. Сходное строение мембран.

Единство химического состава.

Животная клетка

Растительная клетка

Растительная клетка отличается от животной клетки следующими особенностями строения:

1) Растительная клетка имеет клеточную стенку (оболочку).

Клеточная стенка находится за пределами плазмалеммы (цитоплазматической мембраны) и образуется за счет деятельности органоидов клетки: эндоплазматической сети и аппарата Гольджи.

Основу клеточной стенки составляет целлюлоза (клетчатка). 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. Поэтому у растений тело больше расчленено, чем у животных.

Существование у растений твердых клеточных оболочек обусловливает еще одну особенность растительных организмов - их неподвижность, в то время как у животных мало форм, ведущих прикрепленный образ жизни.

2) У растений в клетке имеются особые органоиды - пластиды.

Наличие пластид связано с особенностями обмена веществ растений, их автотрофным типом питания.

Различают три вида пластид: лейкопласты - бесцветные пластиды, в которых из моносахаридов и дисахаридов синтезируется крахмал (есть лейкопласты, запасающие белки или жиры);

хлоропласты - зеленые пластиды, содержащие пигмент хлорофилл, где осуществляется фотосинтез;

хромопласты, накапливающие пигменты из группы каротиноидов, которые придают им окраску от желтой до красной.

3) В растительной клетке имеются вакуоли, ограниченные мембраной — тонопластом. У растений слабо развита система выделения отбросов, поэтому вещества, ненужные клетке, накапливаются в вакуолях.

Кроме того, ряд накапливаемых веществ определяют осмотические свойства клетки.

4) В растительной клетке отсутствуют центриоли (клеточный центр).

Черты сходства указывают на близость их происхождения.

Признаки различия говорят о том, что клетки вместе с их владельцами прошли длительный путь исторического развития.

Прокариоты и эукариоты

Все организмы, имеющие клеточное строение, делятся на две группы: предъядерные (прокариоты) и ядерные (эукариоты).

Клетки прокариот, к которым относятся бактерии, в отличие от эукариот, имеют относительно простое строение.

В прокариотической клетке нет организованного ядра, в ней содержится только одна хромосома, которая не отделена от остальной части клетки мембраной, а лежит непосредственно в цитоплазме. Однако в ней также записана вся наследственная информация бактериальной клетки.

Цитоплазма прокариот по сравнению с цитоплазмой эукариотических клеток значительно беднее по составу структур. Там находятся многочисленные более мелкие, чем в клетках эукариот, рибосомы.

Функциональную роль митохондрий и хло-ропластов в клетках прокариот выполняют специальные, довольно просто организованные мембранные складки.

Клетки прокариот, так же как и эукариотические клетки, покрыты плазматической мембраной, поверх которой располагается клеточная оболочка или слизистая капсула.

Несмотря на относительную простоту, прокариоты являются типичными независимыми клетками.

Читайте также:

Строение эукариотической клетки сложнее, чем у прокариотической. В первую очередь это касается наличия ядра и мембранных органелл у эукариот. Однако это не единственные отличия. Согласно наиболее принятой гипотезе эукариотическая клетка произошла в результате симбиогенеза нескольких прокариот.

Структурные компоненты клетки взаимосвязаны между собой различными биохимическими процессами, направленными на поддержание гомеостаза, деление, приспособление к окружающей среде, в том числе внутренней (для многоклеточных организмов).

В строении эукариотических клеток можно выделить такие основополагающие части:

• ядро,
• цитоплазма, содержащая органоиды и включения,
• цитоплазматическая мембрана и клеточная стенка.

Ядро выполняет роль управляющего центра, регулирует все клеточные процессы.

Здесь содержится генетический материал - хромосомы. Также важна роль ядра в клеточном делении.

Цитоплазма состоит из полужидкого содержимого - гиалоплазмы, в которой находятся органеллы, включения, различные молекулы.

Клеточная мембрана есть у всех клеток, представляет собой липидный бислой с содержащимися в нем и на его поверхностях белками. Клеточная стенка есть только у растительных и грибных клеток. Причем у растений основным ее компонентом является целлюлоза, а у грибов - хитин.

Органеллы, или органоиды, эукариотических клеток принято делить на мембранные и немембранные.

Содержимое мембранных органоидов окружено мембраной, подобной той, которая окружает всю клетку. При этом одни органоиды окружены двумя мембранами - внешней и внутренней, а другие - только одной.

Ключевыми мембранными органеллами эукариотических клеток являются:

• митохондрии,
• хлоропласты,
• эндоплазматическая сеть,
• комплекс Гольджи,
• лизосомы.

К немембранным органоидам относятся:

• рибосомы,
• клеточный центр.

Особенности строения органоидов эукариотической клетки связаны с выполняемыми ими функциями.

Так митохондрии выполняют роль энергетических центров клетки, в них синтезируется большая часть молекул АТФ. В связи с этим внутренняя мембрана митохондрий имеет множество выростов - крист, содержащих ферментативные конвейеры, функционирование которых приводит к синтезу АТФ.

Хлоропласты есть только у растений. Это тоже двумембранный органоид, содержащий внутри себя структуры - тилакоиды. На мембранах тилакоидов происходят реакции световой фазы фотосинтеза.

В процессе фотосинтеза за счет энергии Солнца происходит синтез органических веществ. Эта энергия накапливается в химических связях сложных соединений.

В процессе дыхания, которое большей частью происходит в митохондриях, происходит расщепление органических веществ с высвобождением энергии, которая сначала аккумулируется в АТФ, а далее используется для обеспечения любой активности клетки.

По каналам эндоплазматической сети (ЭПС) идет транспорт веществ из одной части клетки в другую, здесь же синтезируется большая часть белков, жиров и углеводов. Причем белки синтезируются рибосомами, расположенными на поверхности мембраны ЭПС.

В комплексе Гольджи образуются лизосомы, содержащие различные ферменты в основном для расщепления поступивших в клетку веществ.

Им формируются везикулы, содержимое которых экскретируется за пределы клетки. Также Гольджи принимает участие в построении цитоплазматической мембраны и клеточной стенки.

Рибосомы состоят из двух субъединиц, выполняют функцию синтеза полипептидов.

Клеточный центр у большинства эукариот состоит из пары центриолей.

Каждая центриоль похожа на цилиндр. Его составляют расположенные по окружности микротрубочки в количестве 27 штук, объединенные по 3, т. е. получается 9 триплетов. Основная функция клеточного центра - организация веретена деления, состоящего из «вырастающих» из него микротрубочек. Веретено деления обеспечивает равномерное распределение генетического материала при делении эукариотической клетки.

Выше перечислены наиболее важные и обязательные компоненты эукариотической клетки.

Однако строение клеток разных эукариот, а также разных клеток одного организма несколько отличается. У дифференцированных клеток может исчезать ядро. Такие клетки уже не делятся, а только выполняют свою функцию. У растений клеточный центр не имеет центриолей. Клетки одноклеточных эукариот могут содержать специальные органоиды, такие как сократительные, выделительные, пищеварительные вакуоли.

Крупная центральная вакуоль есть во многих зрелых растительных клетках.

Также все клетки содержат цитоскелет из микротрубочек и микрофилламентов, пероксисомы.

Необязательными компонентами клетки являются включения. Это не органоиды, а различные продукты обмена веществ, имеющие разное предназначение. Например, жировые, углеводные и белковые включения используются как питательные вещества. Есть включения, подлежащие выделению из клетки, — экскреты.

Таким образом, строение эукариотической клетки показывает, что это сложная система, функционирование которой направлено на поддержание жизни.

Такая система возникла в процессе длительной сначала химической, биохимической и потом биологической эволюции на Земле.

Тема: «Строение клеток эукариот».
Выберите один правильный ответ.
А1. Митохондрий нет в клетках

1. дрозда
2. стафилококка
3. карася

В выведении продуктов биосинтеза из клетки участвует

1. комплекс Гольджи
2. рибосомы
3. митохондрии
4. хлоропласты

В клубнях картофеля запасы крахмала накапливаются в

1. митохондриях
2. хлоропластах
3. лейкопластах
4. хромопластах

Ядрышко – это место образования

1. хромосом
2. лизосом
3. рибосом

Хроматин находится в

1. рибосомах
2. аппарате Гольджи
3. лизосомах

А6. Функция внутриклеточного переваривания макромолекул принадлежит

1) рибосомам

2) лизосомам

4) хромосомам

Рибосома – это органоид активно участвующий в

1) биосинтезе белка

2) синтезе АТФ

3) фотосинтезе

4) делении клетки

А8. Ядро в клетке растений открыл

1. А. Левенгук
2. Р. Гук
3. Р. Броун
И.

Мечников

А9. К немембранным компонентам клетки относится

1. аппарат Гольджи
2. рибосома

А10. Кристы имеются в

1. вакуолях
2. пластидах
3. хромосомах
4. митохондриях

А11. Движение одноклеточного животного обеспечивают

1. жгутики и реснички
2. клеточный центр
3. цитоскелет клетки
4. сократительные вакуоли

Молекулы ДНК находятся в хромосомах, митохондриях, хлоропластах клеток

1. бактерий
2. эукариот
3. прокариот
4. бактериофагов

А13. Все прокариотические и эукариотические клетки имеют

1. митохондрии и ядро
2. вакуоли и комплекс Гольджи
3. ядерную мембрану и хлоропласты
4. плазматическую мембрану и рибосомы

А14. Клеточный центр в процессе митоза отвечает за

1. биосинтез белков
2. спирализацию хромосом
3. перемещение цитоплазмы
4. образование веретена деления

Ферменты лизосом образуются в

1) комплексе Гольджи

2) клеточном центре

3) пластидах

4) митохондриях

А16. Термин клетка был введён

1. М. Шлейденом
2. Р. Гуком
3. Т. Шванном
4. Р. Вирховым

А17. Ядро отсутствует в клетках

1. кишечной палочки
2. простейших
3. грибов
4. растений

Клетки прокариот и эукариот различаются по наличию

1. рибосом

Эукариотической клеткой является

1. лимфоцит
2. вирус гриппа
3. бацилла чумы
4. серобактерия

А20. Клеточная мембрана состоит из

1. белков и нуклеиновых кислот
2. липидов и белков
3. только липидов
4. только углеводов

А21. Клетки всех живых организмов имеют

1. митохондрии
2. цитоплазму
3. клеточную стенку

Выберите три верных ответа из шести. Для животной клетке характерно наличие

1. рибосом
2. хлоропластов
3. оформленного ядра
4. целлюлозной клеточной стенки
5. комплекса Гольджи
6. одной кольцевой хромосомы

В2. Выберите три верных ответа из шести. В каких структурах клетки эукариот локализованы молекулы ДНК?

1. цитоплазме
2. митохондриях
3. рибосомах
4. хлоропластах
5. лизосомах

Выберите три верных ответа из шести. Для растительной клетки характерно

1. поглощение твёрдых частиц путём фагоцитоза
2. наличие хлоропластов
3. присутствие оформленного ядра
4. наличие плазматической мембраны
5. отсутствие клеточной стенки
6. наличие одной кольцевой хромосомы

Выберите три верных ответа из шести. Каково строение и функции митохондрий?

1. расщепляют биополимеры до мономеров
2. характеризуются анаэробным способом получения энергии
3. содержат соединённые между собой граны
4. имеют ферментативные комплексы, расположенные на кристах
5. окисляют органические вещества с образованием АТФ
6. имеют наружную и внутреннюю мембраны

Выберите три верных ответа из шести. Сходство клеток бактерий и животных состоит в том, что они имеют

1. оформленное ядро
2. цитоплазму
3. митохондрии
4. плазматическую мембрану
5. гликокаликс
6. рибосомы

Выберите три верных ответа из шести. Для животной клетки характерно

1) наличие вакуолей с клеточным соком

2) присутствие хлоропластов

3) захват веществ путём фагоцитоза

4) деление митозом

5) присутствие лизосом

6) отсутствие оформленного ядра
В7.

В клетке растений в отличии от клетки животных, имеются

1) рибосомы

2) хлоропласты

3) центриоли

4) плазматическая мембрана

5) целлюлозная клеточная стенка

6) вакуоли с клеточным соком
В8. Установите соответствие между признаком и группой организмов

А) отсутствие ядра 1) прокариоты

Б) наличие митохондрий 2) эукариоты

В) отсутствие ЭПС

Г) наличие аппарата Гольджи

Д) наличие лизосом

Е) линейные хромосомы, состоящие из ДНК и белка

Установите соответствие между признаком организма и царством, для которого этот признак характерен

А) по способу питания в основном автотрофы 1) Растения

Б) имеют вакуоли с клеточным соком 2) Животные

В) клеточная стенка отсутствует

Г) в клетках имеются пластиды

Д) большинство способно передвигаться

Е) по способу питания преимущественно гетеротрофы
В10. Установите соответствие между наличием названных органоидов у бактериальной и животной клеток.

А) митохондрии 1) клетка печени животного

Б) клеточная стенка 2) бактериальная клетка

Г) аппарат Гольджи

Д) нуклеоид

Е) жгутики
В11.

Установите соответствие между структурами клеток и их функциями

А) синтез белков 1) клеточная мембрана

Б) синтез липидов 2) ЭПС

В) разделение клетки на отделы (компартменты)

Г) активный транспорт молекул

Д) пассивный транспорт молекул

Е) формирование межклеточных контактов
В12.

Расставьте перечисленные события в хронологическом порядке

А) Изобретения электронного микроскопа

Б) Открытие рибосом

В) Изобретение светового микроскопа

Г) Утверждение Р.

Вирхова о появлении «каждой клетки от клетки»

Д) Появление клеточной теории Т. Шванна и М. Шлейдена

Е) Первое употребление термина «клетка» Р. Гуком
В13. Установите соответствие между органоидами клеток и их функциями

А) расположены на гранулярной ЭПС

Б) синтез белка

В) фотосинтез 1) рибосомы

Г) систоят из двух субъединиц 2) хлоропласты

Д) состоят из гран с тилакоидами

Е) образуют полисому
С1.

Найдите ошибки в приведённом тексте, исправьте их, укажите номера предложений, в которых они сделаны, запишите эти предложения без ошибок. 1. Все живые организмы, — животные, растения, грибы, бактерии, вирусы – состоят из клеток.

2. Любые клетки имеют плазматическую мембрану.

Снаружи от мембраны у клеток живых организмов имеется жесткая клеточная стенка.

4. Во всех клетках имеется ядро.

5. В клеточном ядре находится генетический материал клетки – молекулы ДНК.
Дайте полный развёрнутый ответ на вопрос
С2. Докажите, что клетка является открытой системой.

С3. Какова роль биологических мембран в клетке?

Каким образом происходит формирование рибосом в клетках эукариот?

С5. Какие черты сходства митохондрий с прокариотами позволили выдвинуть симбиотическую теорию происхождения эукариотической клетки?

Каково строение и функции оболочки ядра?

С7. Какие особенности хромосом обеспечивают передачу наследственной информации?

Ответы на вопросы уровня А

А1	А2	А3	А4	А5	А6	А7	А8	А9	А10
2	1	2	4	1	2	1	3	4	4

А11	А12	А13	А14	А15	А16	А17	А18	А19	А20
1	2	4	4	1	2	1	1	1	2

Ответы на задания уровня В

В10. 1 А В Г

В12. В Е Д Г А Б

В13. 1 А Б Г Е

Достарыңызбен бөлісу:

Строение клетки эукариота

Клетка - самая мелкая единица живого, лежащая в основе строения и развития растительных и животных организмов нашей планеты.

Она представляет собой элементарную живую систему, способную к самообновлению, саморегуляции, самовоспроизведению.

Хотя отдельная клетка представляет собой наиболее простую форму жизни, строение ее достаточно сложно. Достижения цитологии позволили проникнуть в глубинные механизмы строения и функции клетки. Мощным средством ее изучения служит электронный микроскоп, дающий увеличение до 1000000 раз и позволяющий рассматривать объекты в 200 нм.

Напомним, что с помощью светового микроскопа можно изучать структуры размером лишь около 0,4 мкм. Если сравнить разрешающие способности микроскопов и человеческого глаза, то световой в 500 раз сильнее глаза, а электронный в 500 раз сильнее светового микроскопа.

Рис. 1. Животная клетка под электронным микроскопом

Помимо электронного микроскопа, в цитологии используется ряд биохимических и биофизических методов исследования, помогающих изучению состава и жизнедеятельности клетки.

Живая клетка отграничена от окружающей среды наружной плазматической мембраной, состоящей из трех (белково-липидных) слоев. В самой клетке находятся ядро и цитоплазма. Ядро от цитоплазмы отграничено также трехслойной плазматической мембраной (рис. 1).

Цитоплазма. Цитоплазма представляет собой полужидкую слизистую бесцветную массу, содержащую 75-85% воды, 10-12% белков и аминокислот, 4-6% углеводов, 2-3% жиров и липидов, 1% неорганических и других веществ.

Цитоплазматическое содержимое клетки способно двигаться, что способствует оптимальному размещению органоидов, лучшему протеканию биохимических реакций, выделению продуктов обмена и т. д. Слой цитоплазмы формирует разные образования: реснички, жгутики, поверхностные выросты.

Последние играют важную роль в движении и соединении клеток между собой в ткани.

Цитоплазма пронизана сложной сетчатой системой, связанной с наружной плазматической мембраной и состоящей из сообщающихся между собой канальцев, пузырьков, уплощенных мешочков. Такая сетчатая структура названа вакуолярной системой. Основными компонентами вакуолярной системы служат эндоплазматическая сеть, комплекс Гольджи, ядерная мембрана.

Эндоплазматическая сеть (ЭПС). Название этого органоида отражает место расположения его в центральной части цитоплазмы (греч.

эндон-внутри). ЭПС представляет собой очень разветвленную взаимосвязанную систему канальцев, трубочек, пузырьков, цистерн разной величины и формы, отграниченных мембранами от цитоплазмы клетки. Она бывает двух видов:

гранулярная, состоящая из канальцев и цистерн, поверхность которых усеяна зернышками (гранулами), и агранулярная, т. е. гладкая (без гран). Граны в эндоплазматической сети не что иное, как рибосомы.

Интересно, что в клетках зародышей животных наблюдается в основном гранулярная ЭПС, а у взрослых форм - агранулярная. Зная, что рибосомы в цитоплазме служат местом синтеза белка, можно предположить, что гранулярная сеть преобладает в клетках, активно синтезирующих белок. Считают, что агранулярная сеть в большей степени представлена в тех клетках, где идет активный синтез липидов (жиров и жироподобных веществ).

Оба вида эндоплазматической сети не только участвуют в синтезе органических веществ, но и накапливают и транспортируют их к местам назначения, регулируют обмен веществ между клеткой и окружающей ее средой.

Рибосомы. Рибосомы - немембранные клеточные органоиды, состоящие из рибонуклеиновой кислоты и белка.

Их внутреннее строение во многом еще остается загадкой. В электронном микроскопе они имеют вид округлых или грибовидных гранул. Каждая рибосома разделена желобком на большую и меньшую части (субъединицы). Часто несколько рибосом объединяются нитью специальной рибонуклеиновой кислоты (РНК), называемой информационной (и-РНК). Рибосомы осуществляют уникальную функцию синтеза белковых молекул из аминокислот.

Комплекс Гольджи. Продукты биосинтеза поступают в просветы полостей и канальцев ЭПС, где они концентрируются и транспортируются в специальный аппарат - комплекс Гольджи, расположенный вблизи ядра.

Комплекс Гольджи участвует в транспорте продуктов биосинтеза к поверхности клетки и в выведении их из клетки, в формировании лизосом и т.

Лизосомы. Лизосомы (от греч. лизео - растворяю и сома - тело). Это органоиды клетки овальной формы, окруженные одно-слойной мембраной. В них находится набор ферментов, которые разрушают белки, углеводы, липиды. В случае повреждения лизосомной мембраны ферменты начинают расщеплять и разрушать внутреннее содержимое клетки, и она погибает.

Клеточный центр. Клеточный центр можно наблюдать в клетках, способных делиться. Он состоит из двух палочковидных телец - центриолей. Находясь около ядра и аппарата Гольджи, клеточный центр участвует в процессе деления клетки, в образовании веретена деления.

Энергетические органоиды. Митохондрии (греч- митос - нить, хондрион - гранула) называют энергетическими станциями клеток.

Такое название обусловливается тем, что именно в ми-тохондриях происходит извлечение энергии, заключенной в питательных веществах. Форма митохондрий изменчива, но чаще всего они имеют вид нитей или гранул. Размеры и число их также непостоянны и зависят от функциональной активности клетки.

На электронных микрофотографиях видно, что митохондрий состоят из двух мембран: наружной и внутренней.

Внутренняя мембрана образует выросты, называемые кристами, которые сплошь устланы ферментами. Наличие крист увеличивает общую поверхность митохондрий, что важно для активной деятельности ферментов. На кристах происходят ферментативные реакции, в результате которых из фосфата и АДФ (аденозиндифосфата) синтезируется богатое энергией (макроэргическое) вещество АТФ (аденозинтрифосфат). Последнее служит основным источником энергии для всех внутриклеточных процессов.

В митохондриях обнаружены свои специфические ДНК и рибосомы.

В связи с этим они самостоятельно размножаются при делении клетки.

Хлоропласты - по форме напоминают диск или шар с двойной оболочкой - наружной и внутренней. Внутри хлоропласта также имеются ДНК, рибосомы и особые мембранные структуры- граны, связанные между собой и внутренней мембраной хлоропласта. В мембранах гран и находится хлорофилл. Благодаря хлорофиллу в хлоропластах происходит превращение энергии солнечного света в химическую энергию АТФ.

Энергия АТФ используется в хлоропластах для синтеза углеводов из углекислого газа и воды.

Ядро. Ядро - самый заметный и самый большой органоид клетки, который первым привлек внимание исследователей. Ядро отделено от цитоплазмы двойной мембраной, которая непосредственно связана с ЭПС и комплексом Гольджи. На ядерной мембране обнаружены поры, через которые (как и через наружную цитоплазматическую мембрану) одни вещества проходят легче, чем другие, т.

е. поры обеспечивают избирательную проницаемость мембраны.

Внутреннее содержимое ядра составляет ядерный сок, заполняющий пространство между структурами ядра. В ядре всегда присутствует одно или несколько ядрышек. В ядрышке образуются рибосомы.

Поэтому между активностью клетки и размером ядрышек существует прямая связь: чем активнее протекают процессы биосинтеза белка, тем крупнее ядрышки и наоборот, в клетках, где синтез белка ограничен, ядрышки или очень невелики, или совсем отсутствуют.

В ядре находятся также молекулы ДНК, соединенные со специфическими белками - гистонами. В процессе деления клетки - митоза - эти нуклеопротеиды спирализуются и представляют собой плотные образования-хромосомы, хорошо различимые в световом микроскопе.

ДНК хромосом содержит наследственную информацию о всех признаках и свойствах данной клетки, о процессах, которые должны протекать в ней (например, синтез белка). Кроме того, в ядре осуществляется синтез и-РНК, которая после транспортировки в цитоплазму играет существенную роль в передаче информации для синтеза белковых молекул.

Источник заданий: https://ege.sdamgia.ru/ (решали сами)

Задание 1.

Рассмотрите схему. Запишите в ответе пропущенный термин, обозначенный на схеме знаком вопроса.

Объяснение: гипоталамус посылает сигнал в гипофиз (а вообще-то выработкой гормонов занимается гипоталамо-гипофизарный комплекс), который выделяет гормон роста.

Правильный ответ - гипофиз.

Задание 2.

Какие науки изучают живые системы на организменном уровне? Выберите два верных ответа из пяти и запишите цифры, под которыми они указаны.

1. Анатомия

2. БИоценология

3. Физиология

4. Молекулярная биология

5. Эволюционное учение

Объяснение: на организменном уровне живые системы изучаются анатомией (строение организма) и физиологией (внутренние процессы).

Правильный ответ - 13.

Задание 3.

В ДНК на долю нуклеотидов с аденином приходится 18%. Определите процентное содержание нуклеотидов с цитозином, входящих в состав молекулф. В ответе запишите только соответствующее число.

Объяснение: на долю нуклеотидов с аденином приходится 18%. По принципу комплементарности аденин связан с тимином, а цитозин с гуанином. Значит, количество нуклеотидов с тимином тоже 18%. Тогда на долю нуклеотидов с цитозином и гуанином приходится 100% - (18% + 18%) = 64%.

Разделим на 2, получим 32%.

Правильный ответ - 32%.

Задание 4.

Выберите два верных ответа из пяти. В каких структурах клетки эукариот локализованы молекулы ДНК?

1. Цитоплазме

2. Ядре

3. Митохондриях

4. Рибосомах

5. Лизосомах

Объяснение: ДНК в эукариотических клетках содержится в ядре линейная молекула (одна или несколько) и в митохондриях (кольцевая митохондриальная ДНК), так как раньше митохондрии были свободноживущими микроорганизмами и построены по типу эукариотических клеток.

Правильный ответ - 23.

Задание 5.

Установите соответствие между признакми органоида клетки и органоидом, для которого эти признаки характерны.

Признаки органоида

А. Содержит зеленый пигмент

Б. Состоит из двойной мембраны, тилакоидов и гран

В. Преобразует энергию света в химическую энергию

Г. Состоит из двойной мембраны и крист

Д. Обеспечивает окончательное окисление питательных веществ

Е. Запасает энергию в виде 38 молей АТФ при расщеплении 1 моля глюкозы

Органоиды

1. Хлоропласт

2. Митохондрия

Объяснение:

хлоропласты - зеленые пластиды, состоящие из двойной мембраны, тилакоидов и гран, они преобразуют энергию света в энергию химических связей.

Митохондрии - двумембранные органеллы, имеющие кристы (вогнутости внутренней мембраны). В митохондриях происходит окисление питательных веществ, в ходе чего выделяется 38 молекул АТФ при расчете на однк молекулу глюкозы.

Правильный ответ - 111222.

Задание 7.

В данном списке указаны клетки, в которых набор хромосом гаплоиден. Определите два признака, "выпадающих" из общего списка, и запишите в ответ цифры, под которыми они указаны.

1. Клетки заростка папоротника

2. Клетки коробочки мха

3. Спермии ржи

4. Клетки эндосперма пшеницы

5. Споры хвоща

Объяснение: гаплоидный набор хромосом содержится в клетках заростка папоротника (так как развивается из гаплоидной споры), в спермиях ржи (в половых клетках гаплоидный набор хромосом) и споры хвоща (образуются мейозом). В клетках коробочки мха и клетках эндосперма пшеницы диплоидный набор хромосом.

Правильный ответ - 24.

Задание 8.

Установите соответствие между способом размножения и конкретным примером.

Пример

А. Спорообразование папоротника

Б. Образование гамет хламидомонады

В. Образование спор у сфагнума

Г. Почкование дрожжей

Д. Нерест рыб

Способ размножения

1. Бесполое

2. Половое

Объяснение: бесполое размножение происходит без участия половых клеток, к нему отнесем спорообразование папоротника и мха сфагнума, почкование дрожжей.

Половое размножение идет с участием половых клеток, то есть образование гамет хламидомонады и нерест рыб.

Правильный ответ - 12112.

Задание 9.

Какими особенностями обладают грибы? Выберите три верных признакак из шести.

1. Автотрофные организмы

2. В клеточных стенках есть хитин

3. Все многоклеточные

4. Некоторые образуют микоризу с растениями

6. Растут всю жизнь

Объяснение: грибы - отдельное царство живых организмов. В их клеточных стенках содержится хитин, некоторые из них образуют микоризу с растениями и растут в течение всей жизни.

Правильный ответ - 246.

Задание 10.

Установите соответствие между признаками организма и организмом, которому данный признак принадлежит.

Признаки

А. Запасают углеводы в виде крахмала

Б. Тело образовано гифами

В. В состав клеточной стенки входит хитин

Д. При размножении образуют споры

Е. Запасное вещество - гликоген

Организмы

1. Водоросли

2. Грибы

Объяснение: водоросли - низшие растения, в их клетках углеводы запасаются в виде крахмала, содержат зеленый пигмент - хлорофилл и образуют зооспоры при размножении.

Грибы имеют тело, образованное гифами, в состав их клеточных стенок входит хитин, а запасное вещество клеток - гликоген.

Правильный ответ - 122112.

Задание 11.

Расположите в правильном порядке кости задних конечностей птицы, начиная с позвоночника. В ответе запишите соответствующую последовательность цифр.

1. Цевка

2. Кость голени

3. Фаланги пальцев

4. Бедренная кость

Объяснение: рассмотрим картинку.

Сверху вниз располагаются кости: бедренная кость - голень - цевка - фаланги пальцев.

Правильный ответ - 4213.

Задание 12.

Выберите признаки безусловных рефлексов человека.

1. Не наследуются

2. Вырабатываются в процессе эволюции

3. Характерны для всех особей вида

4. Приобретаются в течение жизни

5. Передаются по наследству

6. Индивидуальны

Объяснение: безусловные рефлексы - это те рефлексы, с которыми рождается определенный вид живых организмов. Они вырабатываются в процессе эволюции, характерны для всех особей всегда и передаются по наследству.

Правильный ответ - 235.

Задание 13.

Установите соответствие между показателями жизненнх функций человека и диагнозами заболевания.

Показатели жизненных функций

А. Авитаминоз С

Б. Выпадение зубов

В. Повышенное содержание тироксина в крови

Г. Повышенное содержание глюкозы в крови

Д. Выпученный глаза, зоб

Е. Недостаток инсулина в крови

Диагноз

1. Сахарный диабет

2. Цинга

3. Базедова болезнь

Объяснение: сахарный диабет бывает нескольких типов и вырабатывается при пониженном содержании инсулина (инсулин - гормон поджелудочной железы, который переносит глюкозу в клетки), без инсулина (или при его недостатке) глюкоза накапливается в крови и не вырабатывается АТФ.

Цинга - болезнь моряков при недостатке витамина С (авитаминоз С), характеризуется выпадением зубов и кровоточивостью десен.

Базедова болезнь развивается при повышенном содержании тироксина в крови (гиперфункции щитовидной железы), характеризуется выпученными глазами, зобом).

Правильный ответ - 223131.

Задание 14.

Расположите в правильном порядке кости верхней конечности, начиная с плечевого пояса. В ответе запишите соответствующую последовательность цифр.

1. Кости пясти

2. Плеченвая кость

3. Фаланги пальцев

4. Лучевая кость

5. Кости запястья

Объяснение: скелет свободной верхней коснечности выгладит так:

То есть: плечевая кость, лучевая кость, кости запястья, кости пясти, фаланги пальцев.

Правильный ответ - 24513.

Задание 15.

Выберите признаки, характеризующие естественный отбор как движущую силу эволюции.

1. Источник эволюционного материала

2. Обеспечивает резерв наследственной изменчивости

3. Объектом является фенотип особи

4. Обеспечивает селекцию генотипов

5. Фактор направленного действия

6. Фактор случайного действия

Объяснение: Естественный отбор - отбор, в результате которого (в естественной среде) выживает наиболее приспособленный к данным условиям среды организм (выделяют формы отбора: движущий, стабилизирующий, дизруптивный).

Естественный отбор - одна из движущих сил эволюции.

Характеристики:

Обект - фенотип особи

Обеспечивает селекцию генотипов

Является фактором направленного действия (в сторону образования наиболее приспособленных организмов).

Правильный ответ - 345.

Задание 16.

Установите соответствие между организмами, появившимися или расцветавшими в процессе эволюции, и эрами, в которые они появились и расцветали.

Организмы

А. Возникновение первых птиц

Б. Расцвет рептилий

В. Расцвет моллюсков

Г. Расцвет насекомых

Д. Расцвет млекопитающих

Е. Распространение птиц

Эры

1. Палеозойская

2. Мезозойская

3. Кайнозойская

Объяснение: рассмотрим таблицу.

В палеозое происходит расцвет моллюсков.

В мезозое - расцвет рептилий и появление первых птиц (археоптерикс и т.д.).

В кайнозое - расцвет насекомых и млекопитающих, распространение птиц.

Правильный ответ - 221333.

Задание 17.

Какие признаки характеризуют агроценоз? Выберите три верных ответа из шести и запишите их.

1. Естественный круговорот веществ у данного сообщества нарушен

2. Высокая численность растений одного вида

3. Большое число видов растений и животных

4. Ведущий фактор, влияющий на сообщество, - искусственный отбор

5. Замкнутый круговорот веществ

6. Виды имеют различные приспособления к совместному обитанию

Объяснение: агроценоз - искусственная экосистема, созданная человеком. В ней нарушен естественный круговорот веществ (круговорот веществ незамкнут), высокая численность растений одного вида (например, картофельное поле), ведущим фактором является искусственный отбор.

Правильный ответ - 124.

Задание 18.

Установите соответствие между характеристикой среды и ее фактором.

Характеристика

А. Постоянство газового состава атмосферы

Б. Изменение толщины озонового экрана

В. Изменение влажности воздуха

Г. Изменение численности консументов

Д. Изменение численности продуцентов

Факторы среды

1. Биотические

2. Абиотические

Абиотические факторы - факторы неживой природы - постоянство газового состава атмосферы, изменение толщины озонового экрана, изменение влажности воздуха.

Правильный ответ - 111222.

Задание 19.

Расположите в правильном порядке элементы классификации вида Серая жаба, начиная с наименьшего. В ответе запишите соответствующую последовательность цифр.

1. Класс Земноводные

2. Тип Хордовые

3. Род Жабы

4. Царство Животные

5. Отряд Бесхвостые

Объяснение: располагаем таксоны, начиная с наименьшего.

Вид Жаба серая

Род Жабы

Отряд Бесхвостые

Класс Земноводные

Тип Хордовые

Царство Животные

Правильный ответ - 35124.

Задание 20.

Вставьте в текст «Питание в листе» пропущенные термины из предложенного перечня, используя для этого цифровые обозначения. Запишите в текст цифры выбранных ответов, а затем получившуюся последовательность цифр (по тексту) впишите в приведённую ниже таблицу.

ПИТАНИЕ В ЛИСТЕ

Органические вещества образуются в листе в процессе ___________ (А). Затем они перемещаются по особым клеткам проводящей ткани — ___________ (Б) — к остальным органам. Эти клетки расположены в особой зоне коры стебля — ___________ (В). Такой вид питания растений получил называние ___________ (Г), поскольку исходным веществом для него служит углекислый газ, добываемый растением из атмосферы.

Перечень терминов:

1. Воздушное

2. Древесина

3. Дыхание

4. Луб

5. Почвенное

6. Ситовидная трубка

7. Сосуд

8. Фотосинтез

Объяснение: растениям свойственен процесс образования органических веществ из неорганических - фотосинтез. Органические вещества перемещаются по клеткам проводящей ткани - ситовидным трубкам. Они расположены в лубе. Такое питание растений называется воздушным.

Правильный ответ - 8641.

Задание 21.

Пользуясь таблицей "Размножение рыб" и знаниями из области биологии, выберите правильный утверждения.

1) Наибольший средний диаметр икринок у щук.

2) Треску балтийскую рыбаки отлавливают в неполовозрелом возрасте.

3) Наибольший средний диаметр икринок у сазана и трески.

4) Количество икринок у колюшки самое низкое, так как действует естественный отбор: поедают хищники, гибнут от болезней и случайных факторов.

5) Сазан выметывает самое большое количество икринок, т.к. это самые крупные рыбы, из указанных представителей.

Объяснение: исходя из данных таблицы, икринки щуки имеют наибольший средний диаметр (2, 7 мм).

Треска балтийская достигает половозрелости к 5-9 годам, а вылавливают ее в 3 года (то есть до половозрелости).

Утверждение 3 - неверно.

Утверждения 4 и 5 возможно и верны, но таких данных у нас нет (про естественный отбор и размеры рыб).

Правильный ответ - 12.

Задание 22.

К каким изменениям в экосистеме леса может привести сокращение численности растительноядных млекопитающих?

Объяснение: возможные последствия:

1. Отсутствие контроля численности растений (заселение растениями "бедных" областей) - распространение заболеваний среди растений.

2. Сокращение количества консументов 1 порядка (из-за отсутствия еды)

3. Сокращение количества консументов 2 и 3 порядков (из-за сокращения количества консументов 1 порядка).

Задание 23.

Назовите изображенный на рисунке организм и тип, к которому его относят. Что обозначено буквами А и Б, назовите функции указанных клеток.

Объяснение: на рисунке изображена гидра, Тип Кишечнополостные.

Гидра имеет два слоя - наружный (эктодерма) и внутренний (энтодерма).

Буквой А обозначены стрекательные клетки. Их гидра выпускает, чтобы поймать и обездвижить жертву.

Буквой Б обозначена пищеварительная мускульная клетка (функция - переваривание).

Задание 24.

Най-ди-те ошиб-ки в при-ве-ден-ном тек-сте. Ука-жи-те но-ме-ра пред-ло-же-ний, в ко-то-рых сде-ла-ны ошиб-ки, объ-яс-ни-те их.

1. Полость носа выстлана мерцательным эпителием.

2. Гортань - полый орган воронкообразной формы.

3. Над-гор-тан-ник за-кры-ва-ет вход в пищевод.

5. Ка-шель про-ис-хо-дит при силь-ном вдохе.

6. Гор-тань пе-ре-хо-дит в в два круп-ных брон-ха.

Объяснение: предложение- 3 - надгортанник (надгортанный хрящ) закрывает вход в гортань, а не в пищевод.

Предложение 5 - мы кашляем при сильном выдохе, а не вдохе (при сужении дыхательных путей при простудном заболевании, например. Но, вообще, причин кашля на выдохе может быть очень много).

Предложение 6 - гортань переходит в трахею, а она разделяется на два больших бронха.

Задание 25.

Приспособленность скелета птиц к полету. Указать не менее 4-х признаков.

Объяснение:

1. Полые кости

2. Двойное дыхание - воздушные мешки

3. Развитие передних конечностей в крылья

4. Развитие перьев

5. Мускулистый и железистый желудок

6. Развитие киля

7. Развитие цевки

8. Редукция зубов

9. Редукция мочевого пузыря и правого яичника

Задание 26.

Укажите примеры губительного влияния человека на флору, поясните, в чем выражается вред влияния. Укажите не менее 4-х пунктов.

Объяснение: к снижению биологического разнообразия приводят следующие действия человека:

1. Сжигание лесов (травы и т.д.).

2. Вырубка лесов.

3. Распашка почв.

4. Уничтожение отдельных видов растений.

5. Уничтожение растений, занесенных в Красную книгу.

6. Уничтожение сорняков (прополка или использование специальных веществ - гербицидов).

7. Осушение болот - уничтожение водорослей, мхов и т.д.

8. Способствование усилению глобальных изменений.

Задание 27.

В соматических клетках овса 42 хромосомы. Определите хромосомный набор и количество молекул ДНК перед началом мейоза I и в метафазе мейоза II. Ответ поясните.

Объяснение: соамтические клетки овса содержат диплоидный (двойной) набор хромосом, а в процессе мейоза получается 4 гаплоидный клетки (с одинарным набором хромосом). В начале мейоза происходит удвоение количества молекул ДНК, то есть было 2n2c, а стало 2n4с. К метафазе мейоза II уже произошло одно деление, то есть набор остался 1n2c.

Расмотрим таблицу.

Задание 28.

При скрещивании растений кукурузы с гладкими окрашенными семенами и растений с морщинистыми неокрашенными семенами потомство оказалось с гладкими и окрашенными семенами. В анализирующем скрещивании гибрида F1 получилось потомство двух фенотипических групп. Составьте схему решения задачи. Определите генотипы родительских особей, генотипы и фенотипы потомства в скрещиваниях. Объясните появление двух фенотипических групп в F2. Какой закон наследственности проявляется в F1 и F2?

Объяснение: А - гладкие семена

а - морщинистые семена

В - окрашенные семена

в - неокрашенные семена

В первом скрещивании в потомстве получаем единообразие (все растения с гладкими и окрашенныеми семенами). Значит скрещивание выглядит так:

Р1: ААВВ х аавв

Г1: АВ х ав

АаВв - гладкие окрашенные семена

Проведем анализирующее скрещивание (с рецессивной гомозиготой):

Р2: АаВв х аавв

Г2: АВ, ав х ав, так как в потомстве были получены только две фенотипические группы, делаем вывод, что гены АВ и ав сцеплены

F2: АаВв - гладкие окрашенные семена

аавв - морщинистые неокрашенные семена

5. Хромосомы, их форма, строение, химический состав, биологическая роль. Строение и функции интерфазных и метафазных хромосом.

6. Кариотип человека. Принципы составления идиограмм.

7. Политенные хромосомы, механизм формирования, биологическое значение.

8. Белки, их химический состав, уровни структурной организации. Биологическая роль белков. Понятие о гистоновых и негистоновых белках. Прионовые белки и их медицинское значение.

9.Нуклеиновые кислоты. Днк, её состав и структурная организация,

10. Рнк. Типы рнк, их структура и химический состав, биологическая роль. Сплайсинг (процессинг) рнк, альтернативный сплайсинг и-рнк структурных генов эукариот. Понятие о рибозимах.

11.Авторедупликация днк: суть явления, роль Ферментов, структурная

12.Транскрипция: суть явления, особенности в клетках про- и эукариот. Биологическое значение.

13.Трансляция: суть явления, необходимые компоненты и условия, особенности строения т-рнк, минорные основания и их роль. Ферменты транскрипции. Процессинг белков.

15. Схема передачи сигнала в клетку, первичные и вторичные

16.Потоки генетической информации в клетке. Явление обратной транскрипции. Биологическая роль.

17.Формы клеточной репродукции соматических клеток: митоз, амитоз, эндомитоз, политения. Суть явления и биологическое значение. Проблемы клеточной пролиферации.

18.Понятие о жизненном цикле клетки. Характеристика периодов.

19.Мейоз. Фазы мейоза. Особенности профазы 1. Биологическое значение. Динамика хромосом (n) и днк (с). Схема нарушения расхождения хромосом и формирование патологических кариотипов.

20.Митоз и мейоз – сравнительно-цитологическая характеристика

21.Гаметогенез. Сравнительная характеристика периодов ово- и сперматогенеза: размножения, роста, созревания и формирования.

22.Гаметы – яйцеклетки и сперматозоиды. Морфологическая, физиологическая и генетическая характеристики. Суть полового процесса, биологическое значение. Особенности полового процесса у человека.

23.Понятие об онто- и филогенезе. Этапы онтогенеза. Периоды эмбрионального развития.

24.Типы яйцеклеток. Зависимость между типами яйцеклеток и характером дробления.

25.Понятие о гаструле. Типы гаструляции. Производные экто- и энтодермы.

26.Способы закладки мезодермы и её производные.

27. Механизмы клеточной дифференцировки в эмбриогенезе: ооплазматическая сегрегация, эмбриональная индукция, генная активность. Понятие о гомеозисных генах.

28. Критические периоды эмбриогенеза. Тератогенные факторы.

9.Нуклеиновые кислоты. Днк, её состав и структурная организация,

локализация в клетке. Биологическая роль.

Нуклеиновые кислоты - природные высокомолекулярные органические соединения, обеспечивающие хранение и передачу наследственной (генетической) информации в живых организмах.

В природе существуют нуклеиновые кислоты двух типов, различающиеся по составу, строению и функциям. Одна из них содержит углеводный компонент дезоксирибозу и названа дезоксирибонуклеиновой кислотой (ДНК). Другая содержит рибозу и названа рибонуклеиновой кислотой (РНК).

ДНК, её состав

ДНК представляет собой двухцепочечный биологический полимер, мономерами которого являются нуклеотиды, содержащие одно из азотистых оснований, дезоксирибозу и остаток фосфорной кислоты. Нуклеотиды ДНК: пуриновые основания аденин (А) и гуанин (Г) и пиримидиновые основания цитозин (Ц) и тимин (Т).

структурная организация

Полинуклеотидные цепи молекулы ДНК антипараллельны и соединены друг с другом водородными связями по принципу комплиментарности в двойную спираль.

локализация в клетке

ДНК находится в ядре клетки в виде комплекса с ядерными белками (гистонами). Еще есть своя особенная (кольцевая) ДНК в митохондриях (мтДНК) и в хлоропластах у растений (хлДНК). У бактерий ядра нет, поэтому и ДНК свободно плавает в цитозоле (внутриклеточная жидкость, матрикс цитоплазмы).

Биологическая роль

Функция у ДНК одна - хранение генетической информации.

10. Рнк. Типы рнк, их структура и химический состав, биологическая роль. Сплайсинг (процессинг) рнк, альтернативный сплайсинг и-рнк структурных генов эукариот. Понятие о рибозимах.

В отличие от молекул ДНК рибонуклеиновые кислоты представлены одной полинуклеотидной цепью, которая состоит из четырех разновидностей нуклеотидов, содержащих сахар, рибозу, фосфат и одно из четырех азотистых оснований - аденин, гуанин, урацил или цитозин. РНК синтезируется на молекулах ДНК при помощи ферментов РНК-полимераз с соблюдением принципа комплементарности и антипараллельности, причем аденину ДНК в РНК комплементарен урацил. Все многообразие РНК, действующих в клетке, можно разделить на три основных вида: мРНК, тРНК, рРНК.

Матричная, или информационная, РНК (мРНК, или иРНК).

Транскрипция. Для того чтобы синтезировать белки с заданными свойствами, к месту их построения поступает «инструкция» о порядке включения аминокислот в пептидную цепь. Эта инструкция заключена в нуклеотидной последовательности матричных, или информационных РНК (мРНК, иРНК), синтезируемых на соответствующих участках ДНК. Процесс синтеза мРНК называют транскрипцией . Синтез мРНК начинается с обнаружения РНК-полимеразой особого участка в молекуле ДНК, который указывает место начала транскрипции - промотора.

После присоединения к промотору РНК-полимераза раскручивает прилежащий виток спирали ДНК. Две цепи ДНК в этом месте расходятся, и на одной из них фермент осуществляет синтез мРНК. Сборка рибонуклеотидов в цепь происходит с соблюдением их комплементарности нуклеотидам ДНК, а также антипараллельно по отношению к матричной цепи ДНК. В связи с тем, что РНК-полимераза способна собирать полинуклеотид лишь от 5"-конца к 3"-концу, матрицей для транскрипции может служить только одна из двух цепей ДНК, а именно та, которая обращена к ферменту своим 3"-концом (3" → 5"). Такую цепь называют кодогенной. Антипараллельность соединения двух полинуклеотидных цепей в молекуле ДНК позволяет РНК-полимеразе правильно выбрать матрицу для синтеза мРНК. Продвигаясь вдоль кодогенной цепи ДНК, РНК-полимераза осуществляет постепенное точное переписывание информации до тех пор, пока она не встречает специфическую нуклеотидную последовательность - терминатор транскрипции. В этом участке РНК-полимераза отделяется как от матрицы ДНК, так и от вновь синтезированной мРНК. Фрагмент молекулы ДНК, включающий промотор, транскрибируемую последовательность и терминатор, образует единицу транскрипции-транскриптон. В процессе синтеза, по мере продвижения РНК-полимеразы вдоль молекулы ДНК, пройденные ею одноцепочечные участки ДНК вновь объединяются в двойную спираль. Образуемая в ходе транскрипции мРНК содержит точную копию информации, записанной в соответствующем участке ДНК. Тройки рядом стоящих нуклеотидов мРНК, шифрующие аминокислоты, называют кодонами. Последовательность кодонов мРНК шифрует последовательность аминокислот в пептидной цепи. Кодонам мРНК соответствуют определенные аминокислоты. Матрицей для транскрипции мРНК служит кодогенная цепь ДНК, обращенная к ферменту своим 3"-концом

Транспортная РНК (тРНК). Трансляция. Важная роль в процессе использования наследственной информации клеткой принадлежит транспортной РНК (тРНК). Доставляя необходимые аминокислоты к месту сборки пептидных цепей, тРНК выполняет функцию трансляционного посредника. Молекулы тРНК представляют собой полинуклеотидные цепи, синтезируемые на определенных последовательностях ДНК. Они состоят из относительно небольшого числа нуклеотидов -75-95. В результате комплементарного соединения оснований, которые находятся в разных участках полинуклеотидной цепи тРНК, она приобретает структуру, напоминающую по форме лист клевера. В ней выделяют четыре главные части, выполняющие различные функции. Акцепторный «стебель» образуется двумя комплементарно соединенными концевыми частями тРНК. Он состоит из семи пар оснований. 3"-конец этого стебля несколько длиннее и формирует одноцепочечный участок, который заканчивается последовательностью ЦЦА со свободной ОН-группой. К этому концу присоединяется транспортируемая аминокислота. Остальные три ветви представляют собой комплементарно спаренные последовательности нуклеотидов, которые заканчиваются неспаренными участками, образующими петли. Средняя из этих ветвей - антикодоновая - состоит из пяти пар нуклеотидов и содержит в центре своей петли антикодон. Антикодон - это три нуклеотида, комплементарные кодону мРНК, который шифрует аминокислоту, транспортируемую данной тРНК к месту синтеза пептида. Между акцепторной и антикодоновой ветвями располагаются две боковые ветви. В своих петлях они содержат модифицированные основания - дигидроуридин (D-петля) и триплет TψC, где \у - псевдоуриаин (Т^С-петля). Между аитикодоновой и Т^С-ветвями содержится дополнительная петля, включающая от 3-5 до 13-21 нуклеотидов. В целом различные виды тРНК характеризуются определенным постоянством нуклеотидной последовательности, которая чаще всего состоит из 76 нуклеотидов. Варьирование их числа связано главным образом с изменением количества

нуклеотидов в дополнительной петле. Комплементарные участки, поддерживающие структуру тРНК, как правило, консервативны. Первичная структура тРНК, определяемая последовательностью нуклеотидов, формирует вторичную структуру тРНК, имеющую форму листа клевера. В свою очередь, вторичная структура обусловливает трехмерную третичную структуру, для которой характерно образование двух перпендикулярно расположенных двойных спиралей. Одна из них образована акцепторной и ТψС-ветвями, другая -антикодоновой и D-ветвями. На конце одной из двойных спиралей располагается транспортируемая аминокислота, на конце другой - антикодон. Эти участки оказываются максимально удаленными друг от друга. Стабильность третичной структуры тРНК поддерживается благодаря возникновению дополнительных водородных связей между основаниями полинуклеотидной цепи, находящимися в разных ее участках, но пространственно сближенных в третичной структуре. Различные виды тРНК имеют сходную третичную структуру, хотя и с некоторыми вариациями. Одной из особенностей тРНК является наличие в ней необычных оснований, возникающих вследствие химической модификации уже после включения нормального основания в полинуклеотидную цепь. Эти измененные основания обусловливают большое структурное многообразие тРНК при общем плане их строения. Наибольший интерес представляют модификации оснований, формирующих антикодон, которые влияют на специфичность его взаимодействия с кодоном. Например, нетипичное основание инозин, иногда стоящий в 1-м положении антикодона тРНК, способен комплементарно соединяться с тремя разными третьими основаниями кодона мРНК - У, Ц и А. Установлено также существование нескольких видов тРНК, способных соединяться с одним и тем же кодоном. В результате в цитоплазме клеток встречается не 61 (по количеству кодонов), а около 40 различных молекул тРНК. Этого количества достаточно, чтобы транспортировать 20 разных аминокислот к месту сборки белка. Наряду с функцией точного узнавания определенного кодона в мРНК молекула тРНК осуществляет доставку к месту синтеза пептидной цепи строго определенной аминокислоты, зашифрованной с помощью данного кодона. Специфическое соединение тРНК со «своей» аминокислотой протекает в два этапа и приводит к образованию соединения, называемого аминоацил-тРНК.

Присоединение аминокислоты к соответствующей тРНК:

I-1-й этап, взаимодействие аминокислоты и АТФ с выделением пирофосфата;

II-2-й этап, присоединение аденилировашюй аминокислоты к 3"-концу РНК

На первом этапе аминокислота активируется, взаимодействуя своей карбоксильной группой с АТФ. В результате образуется адепилированная аминокислота. На втором этапе это соединение взаимодействует с ОН-группой, находящейся на 3"-конце соответствующей тРНК, и аминокислота присоединяется к нему своей карбоксильной группой, высвобождая при этом АМФ. Таким образом, этот процесс протекает с затратой энергии, получаемой при гидролизе АТФ до АМФ. Специфичность соединения аминокислоты и тРНК, несущей соответствующий антикодон, достигается благодаря свойствам фермента аминоацил-тРНК-синтетазы. В цитоплазме существует целый набор таких ферментов, которые способны к пространственному узнаванию, с одной стороны, своей аминокислоты, а с другой - соответствующего ей антикодона тРНК. Наследственная информация, «записанная» в молекулах ДНК и «переписанная» на мРНК, расшифровывается в ходе трансляции благодаря двум процессам специфического узнавания молекулярных поверхностей. Сначала фермент аминоацил-тРНК-синтетаза обеспечивает соединение тРНК с транспортируемой ею аминокислотой. Затем аминоацил тРНК комплементарно спаривается с мРНК благодаря взаимодействию антикодона с кодоном. С помощью системы тРНК язык нуклеотидной цепи мРНК. транслируется в язык аминокислотной последовательности пептида. Рибосомная РНК (рРНК). Рибосомный цикл синтеза белка. Процесс взаимодействия мРНК и тРНК, обеспечивающий трансляцию информации с языка нуклеотидов на язык аминокислот, осуществляется на рибосомах. Последние представляют собой сложные комплексы рРНК и разнообразных белков, в которых первые образуют каркас. Рибосомные РНК являются не только структурным компонентом рибосом, но и обеспечивают связывание их с определенной нуклеотидной последовательностью мРНК. Этим устанавливаются начало и рамка считывания при образовании пептидной цепи. Кроме того, они обеспечивают взаимодействие рибосомы и тРНК. Многочисленные белки, входящие в состав рибосом наряду с рРНК, выполняют как структурную, так и ферментативную роль.

1. Матричная РНК переносит генетический код из ядра в цитоплазму, определяя таким образом синтез разнообразных белков.

2. Транспортная РНК переносит активированные аминокислоты к рибосомам для синтеза полипептидных молекул.

3. Рибосомная РНК в комплексе примерно с 75 разными белками формирует рибосомы - клеточные органеллы, на которых происходит сборка полипептидных молекул.

4. Малые ядерные РНК (интроны) Учавствует в сплайсинге.

5. Малые цитоплазмотические РНК

6. мякРНК. Она же малая ядрышковая. В ядрышках клеток эукариотов.

7. РНК вирусов

8. РНК вироидов

После полиаденилирования мРНК подвергается сплайсингу, в ходе процессе которого удаляются интроны (участки, которые не кодируют белки), а экзоны (участки, кодирующие белки) сшиваются и образуют единую молекулу . Сплайсинг катализируется крупным нуклеопротеидным комплексом - сплайсосомой, состоящей из белков и малых ядерных РНК. Многие пре-мРНК могут быть подвергнуты сплайсингу разными путями, при этом образуются разные зрелые мРНК, кодирующие разные последовательности аминокислот (альтернативный сплайсинг).

Коротко: сплайсинг это когда уходят интроны которые ничего не кодируют и из экзонов фомируется зрелая молекула, способная кодировать белок.

Альтернативный сплайсинг-из одной молекулы пре-иРНК можно получить различные белки. То есть мы имеем дело с вариациями выпадания интронов и различным сшиванием экзонов.

Рибозимы

Молекулы РНК, обладающие ферментативной активностью (как правило, свойством автокатализa)

Регуляция экспрессии генов с помощью антисмысловых РНК характеризуется высокой специфичностью. Это обусловлено большой точностью процесса РНК-РНК-гибридизации, основанной на комплементарном взаимодействии друг с другом протяженных последовательностей нуклеотидов.

Однако сами по себе антисмысловые РНК не инактивируют необратимо мРНК-мишени, и для подавления экспрессии соответствующих генов требуются высокие (по крайней мере, эквимолярные по отношению к мРНК) внутриклеточные концентрации антисмысловых РНК. Эффективность действия антисмысловых РНК резко повысилась после того, как в их состав были введены молекулы рибозимов - коротких последовательностей РНК, обладающих эндонуклеазной активностью. Известно множество других ферментативных активностей, ассоциированных с РНК. Поэтому рибозимами в широком смысле называют молекулы РНК, обладающие любой ферментативной активностью.

На модельных системах опробован РНК-овый вариант подавления ВИЧ- инфекции. Для этой цели используется необычное свойство некоторых молекул РНК - их способность разрушать другие виды РНК. Американцы Т. Чех и С. Альтман за это открытие получили в 1989 году Нобелевскую премию. Считалось, что все биохимические реакции в организме происходят благодаря высокоэффективным специфическим катализаторам, которыми служат белки - ферменты. Однако оказалось, что некоторые виды РНК, подобно белкам, обладают высокоспецифической каталитической активностью. Эти РНК назвали рибозимами.

Рибозимы содержат внутри себя антисмысловые участки и участки, осуществляющие ферментативную реакцию. Т.е. они не просто присоединяются к мРНК, а еще и разрезают ее. Суть приема подавления ВИЧ-инфекции с помощью рибозимов изображена на рис. 32 . Присоединяясь к комплементарной РНК-мишени, рибозим расщепляет эту РНК, результатом чего является прекращение синтеза белка, кодируемого РНК-мишенью. Если такой мишенью для рибозима будет вирусная РНК, то рибозим ее "испортит", и соответствующий вирусный белок образовываться не будет. В результате вирус прекратит свое размножение в клетке. Такой подход применим и к некоторым другим патологиям человека, например, для лечения рака.

Для бактерий и сине-зеленых водорослей, которых принято причислять к классу прокариот (то есть доядерных живых организмов), характерно наличие бактериальной хромосомы. Это условное название, за которым скрывается единственная кольцевая молекула ДНК. Она имеется у всех клеток прокариот, располагается непосредственно в цитоплазме, не имея защитной оболочки.

Как становится понятным из определения прокариот, основное качество их строения заключается в отсутствии ядра. Кольцевая молекула ДНК отвечает за сохранность и передачу всей информации, которая понадобится новой клетке, созданной в процессе деления. Структура цитоплазмы очень плотная и она неподвижна. В ней нет ряда органоидов, которые выполняют важные функции в клетках эукариот:

• митохондрий,
• лизосом,
• эндоплазматической сети,
• пластидов,
• комплекса Гольджи.

В цитоплазме хаотично расположены рибосомы, которые «заняты» на производстве белков. Немаловажной является миссия по производству энергии. Ее синтез происходит в митохондриях, но строение бактерий исключает их наличие. Поэтому функцию данных органоидов взяла на себя именно цитоплазма.

В митохондриях имеется одна особенность, делающая их несколько схожими с бактериями, – в них хранится митохондриальная ДНК. Ее строение напоминает бактериальные хромосомы. ДНК в митохондриях собрана в отдельный кольцевой нуклеоид. Некоторые особо длинные органоиды могут содержать до десяти таких молекул. Когда в подобных митохондриях начинается процесс деления, то от них отделяется участок, содержащий в себе один нуклеоид. И в этом можно также найти сходство с бинарным делением бактерий.

Геном микроорганизмов

Процесс самовоспроизведения, во время которого происходит копирование важных данных из одного источника на другой, называют репликацией. Результатом этого действия (свойственного в том числе и для клеток бактерий) является создание себе подобной структуры. Участниками репликации (репликонами) у прокариотов считаются:

• кольцевая молекула ДНК,
• плазмиды.

Нуклеотиды ДНК у клеток бактерий расположены в определенной последовательности. Такое строение позволяет выстроить порядок аминокислот в белке. В каждом гене содержится уникальное число и расстановка нуклеотидов.

Все свойства и особенности прокариот определены их комплексом генов (генотипом). Если вести речь о микроорганизмах, то для них генотип и геном являются практически синонимами.

Фенотип является результатом взаимодействия совокупности генов и условий обитания. Он находится в зависимости от конкретных условий окружающей среды, но контролируется непосредственно генотипом. Это обусловлено тем, что все возможные изменения уже определены набором генов, составляющим участок кольцевой молекулы ДНК.

Генотип может меняться не только в зависимости от влияния окружающей среды. К его модификации могут приводить различные мутации или перестановки генов в строении молекулы ДНК. Исходя из этого, выделяют ненаследственную (средовую) изменчивость и наследственную (модификационную) форму изменений генотипа. Если нуклеотиды в кольцевой молекуле ДНК перестроились или были частично утеряны под воздействием мутации, то такое строение будет необратимым. А когда «виновником» изменений становятся факторы окружающей среды, то с их устранением исчезнут и вновь приобретенные качества.

Бактериальная хромосома

Кольцевая молекула ДНК в клетках различных представителей класса бактерий отличается по размерам. Но имеет схожее строение, как и функции, во всех случаях.

1. Бактериальная хромосома у прокариотов всегда одна.
2. Она находится в цитоплазме.
3. Если в клетках у эукариотов молекула ДНК имеет линейное строение и считается более длинной (в ней имеется до 1010 пар оснований), то у бактерий она замкнута в кольцо. И еще бактериальная хромосома прокариот короче (5106 пар оснований).
4. В одной кольцевой молекуле ДНК находится информация обо всех нужных функциях для жизнедеятельности бактерий. Эти гены можно поделить на 10 групп (по принципу процессов, которые они контролируют в клетке). Можно отобразить данную классификацию в виде таблицы.

Процессы жизнедеятельности в клетках прокариот	Число изученных генов, которые находятся в клетке бактерий и отвечают за определенные процессы
Доставка клетке различных соединений и питательных веществ	92
Проведение синтеза фосфолипидов, жирных и аминокислот, нуклеотидов, витаминов и других соединений	221
Организация работы аппарата по синтезу белков	164
Синтез оболочки	42
Расщепление сложных органических веществ и другие реакции для выработки энергии	138
Катаболизм (переработка, расщепление) макромолекул белков, углеводов и жиров	22
Способность направленного движения к полезным веществам и от раздражителя (хемотаксис), подвижность бактерий в целом	39
Выработка АТФ (универсальная форма химической энергии, присущая любой живой клетке). Как упоминалось ранее, данный процесс у эукариотов протекает в митохондриях и является для этих органоидов основным родом деятельности	15
Репликация нуклеиновых кислот, в том числе и генов	49
Иные гены, в том числе и с неизученными функциями	110

Вообще, одна хромосома способна нести в себе около 1000 известных генов.

Плазмиды

Еще одним репликоном прокариот являются плазмиды. У бактерий они представляют собой молекулы ДНК, имеющие строение в виде двух цепочек, замкнутых в кольцо. В отличие от бактериальной хромосомы они отвечают за кодирование тех «умений» бактерии, которые помогут ей выжить, если вдруг она окажется в неблагоприятных условиях для существования. Они могут автономно воспроизводить себя, поэтому в цитоплазме может быть несколько копий плазмид.

Трансмиссивные репликоны способны передаваться из одной клетки в другую. Они несут в своей кольцевой молекуле ДНК некоторые признаки, которые причисляют к категории фенотипических изменений:

• выработка устойчивости к антибиотикам;
• способность продуцировать колицины (белковые вещества, способные уничтожать микроорганизмы того же рода, что послужили источником их возникновения);
• переработка сложных органических веществ;
• синтез антибиотических веществ;
• способность проникать в организм и вызывать заболевания;
• возможность преодолевать защитные механизмы, размножаться и распространяться в организме;
• умение вырабатывать токсины.

Последние три «навыка» называют факторами патогенности, знания о которых содержит в себе кольцевая молекула ДНК плазмид. Именно благодаря этим факторам болезнетворные бактерии становятся опасными для человеческого организма.

Таким образом, кольцевая молекула ДНК, имеющаяся у всех прокариот, одна несет в себе целый комплекс навыков, полезных для их выживания и жизнедеятельности.

В прокариотических клетках дезоксирибонуклеиновая кислота расположена в цитоплазматическом коллоидном («клеевидном») матриксе наряду с другими компонентами. Основное вещество содержит эту разновидность нуклеиновой кислоты, представленной двухцепочечной спиралью, в хромосомах. Иначе ее называют covalently closed circles ДНК (сокращенно – cccДНК).

Бактериальные хромосомы менее конденсированы. Они свободно плавают в матриксе цитоплазмы в пределах небольшой ядерной области — нуклеоида. Причем они свернуты в сверхспирализованные «клубочки». Если вытянуть одну из цепей в длину, то она окажется в 1000 раз больше размеров самой клетки! Она может быть обернута вокруг белка.

Макромолекулы бактерий как цитоплазматические включения покрыты гистоноподобными белками: H-NS, HU, JHF, FIS. Но плотность этой «оболочки» очень мала. Лишь у некоторых архей из группы эуархей есть нуклеосомы.

Размер бактериальной генетической макромолекулы колеблется от 600 тыс. (у микоплазмы — Mycoplasma) до 10 млн (для миксококков) пар нуклеотидов. Прокариоты гаплоидны. Их одинарные хромосомы имеют кольцевую или линейную (у трех видов: Borrelia, Streptomyces, Rhodococcus) форму.

Генетический материал в доядерных клетках представляет собой множество петель, исходящих из единого центра. Из-за отсутствия у нуклеоида оболочки эти домены проникают даже в периферическую цитоплазму. Эта особенность существенно влияет на процесс транскрипции.

Хромосомы прокариот прикрепляются к клеточной мембране. Они имеют достаточно много мест крепления:

1. oriC — «origin of the chromosome» — точканачаларепликации;
2. terC — «terminus of the chromosome» — точкаеезавершения;
3. репликационная вилка.

Места прикрепления делятся на постоянные и скользящие. Гены прокариот группируются в опероны. Объединяющими признаками являются сходство функций и единство промоторов. Последние – это совокупности нуклеотидов гена, при воздействии на которые запускается процесс транскрипции. Структурные гены занимают значительно больше места, чем регуляторные.

Некоторые сегменты «наследственных» молекул способны перемещаться внутри прокариотической клетки между генетическими локусами — это транспозоны. Выделяют два вида таких подвижных элементов:

• IS-элементы — простейшие модули из генов транспозазы;
• Tn-элементы — собственно транспозоны.

Первые перемещаются беспорядочно и чрезвычайно мобильны. Чем длиннее транспозон, тем он пассивнее. Генетические элементы прокариот – это не только хромосомы, транспозоны, но также плазмиды. Они представляют собой совершенно автономные внехромосомные молекулы. Нельзя путать транспозоны с плазмидами, т.к. первые не могут существовать независимо от хромосом.

Таким образом, особенности локализации наследственной информации прокариот связаны с отсутствием мембраны у нуклеоида, а также некоторых органоидов. Сегменты с наследственной информацией локализованы около ядерной области, а также «растянуты» по периферической цитоплазме.

Локализация ДНК в эукариотических клетках

Локализация молекул дезоксирибонуклеиновой кислоты близ клеточного «центра» впервые была установлена Фельгеном с помощью реакции Шиффа ближе к середине ХХ века. Пространственно молекулы ДНК локализуются белками – гистонами. Такие комплексы называют нуклеосомами.

Хромосомы эукариот локализованы главным образом в ядрышке ядра, хотя оно и не имеет собственной мембраны. Молекулы объединены с хроматином. Если сравнить с доядерными организмами, то здесь генетические макромолекулы не представлены свободно перемещающимися в цитоплазме транспозонами, а также плазмидами. Зато у эукариотов наследственные молекулы есть в органеллах: митохондриях, пластидах.

Митохондриальная ДНК (сокращенно — мтДНК) составляет уже не ядерный геном, а цитоплазматический плазмон. Митохондрии есть у большинства эукариот: растений, грибов, животных. В цитоплазме они перемещаются туда, где возрастает энергетическая потребность.

Типы митохондрий:

• молодые – протомитохондрии;
• зрелые;
• старые – постмитохондрии.

Носители наследственных признаков расположены в матриксе, ограниченном второй, внутренней мембраной. Иначе его называют розовым веществом. мтДНК имеет линейную и/или замкнутую кольцевую форму. Она намного меньше ядерной. Макси- и мини-кольца ДНК митохондрий могут объединяться в катенаны. Кодирующие последовательности митохондриального генома – это кодоны.

Если митохондрий несколько, то они имеют идентичные и уникальные типы макромолекул. мт-ДНК наследуется чаще всего по материнской линии. Существуют эукариоты с митохондриями, не содержащими генетических макромолекул — митосомами.

Митохондрии – это не единственные органеллы эукариот, имеющие собственный генетический аппарат. Геном пластид называют пластомом или плДНК. У этих полуавтономных органелл по аналогии с клеточными образованиями эукариот создаются опероны. Генетические носители находятся в пластидном матриксе – строме.

Обычно, говоря о пластидном геноме, имеют ввиду хлоропласты и их хлДНК. Но типов пластид гораздо больше:

• проппластиды;
• лейкопласты;
• амилопласты;
• элайопласты;
• протеинопласты;
• этиопласты — темновые пластиды;
• хлоропласты;
• хромопласты.

Упрощенно особенности локализации ДНК у «предъядерных» и эукариотических организмов можно представить с помощью таблицы:

Генетические элементы найдены у неклеточных форм – вирусов. Их локализация и количество у разновидностей доядерных/ядерных наименьших единиц жизни весьма многообразны. Сходство прокариотических и эукариотических клеток свидетельствует о том, что это элементарные структурно-функциональные единицы живой материи, а также о единстве происхождения жизни на Земле. Имеющиеся же различия локализации макромолекул подтверждают эволюционную теорию.