W jakich strukturach komórkowych zlokalizowane są cząsteczki DNA? Cechy kolistej cząsteczki DNA komórki prokariotycznej
Struktura i funkcjonowanie komórek roślinnych i zwierzęcych mają ze sobą wiele wspólnego.
Wspólne cechy komórek roślinnych i zwierzęcych:
1. Podstawowa jedność struktury.
2. Podobieństwa w przebiegu wielu procesów chemicznych w cytoplazmie i jądrze.
3. Jedność zasady przekazywania informacji dziedzicznej podczas podziału komórki.
4. Podobna budowa membrany.
Jedność składu chemicznego.
komórka zwierzęca
komórka roślinna
Komórka roślinna różni się od komórki zwierzęcej następującymi cechami strukturalnymi:
1) Komórka roślinna ma ścianę komórkową (ścianę).
Ściana komórkowa znajduje się na zewnątrz błony komórkowej (błony cytoplazmatycznej) i powstaje w wyniku działania organelli komórkowych: siateczki śródplazmatycznej i aparatu Golgiego.
Podstawą ściany komórkowej jest celuloza (włókno). Komórki otoczone twardą otoczką mogą pobierać potrzebne im substancje z otoczenia jedynie w stanie rozpuszczonym.
Dlatego rośliny odżywiają się osmotycznie. Intensywność odżywiania zależy od wielkości powierzchni ciała rośliny stykającej się z otoczeniem. Dlatego ciało roślin jest bardziej rozcięte niż ciało zwierząt.
Istnienie twardych błon komórkowych u roślin determinuje kolejną cechę organizmów roślinnych – ich bezruch, podczas gdy u zwierząt niewiele jest form prowadzących przywiązany tryb życia.
2) Rośliny mają w swoich komórkach specjalne organelle - plastydy.
Obecność plastydów wiąże się ze specyfiką metabolizmu roślin i ich autotroficznym rodzajem odżywiania.
Istnieją trzy rodzaje plastydów: leukoplasty - bezbarwne plastydy, w których skrobia jest syntetyzowana z monosacharydów i disacharydów (istnieją leukoplasty, które przechowują białka lub tłuszcze);
chloroplasty - zielone plastydy zawierające pigment chlorofil, w którym zachodzi fotosynteza;
chromoplasty gromadzące pigmenty z grupy karotenoidów, które nadają im barwę od żółtej do czerwonej.
3) W komórce roślinnej znajdują się wakuole otoczone błoną – tonoplastem. Rośliny mają słabo rozwinięty system wydalania odpadów, dlatego w wakuolach gromadzą się substancje, których komórka nie potrzebuje.
Dodatkowo szereg nagromadzonych substancji determinuje właściwości osmotyczne komórki.
4) W komórce roślinnej nie ma centrioli (centrum komórki).
Podobieństwa wskazują na bliskość ich pochodzenia.
Oznaki różnicy wskazują, że cele wraz ze swoimi właścicielami przeszły długą drogę historycznego rozwoju.
Prokarioty i eukarionty
Wszystkie organizmy o strukturze komórkowej dzielą się na dwie grupy: przedjądrowe (prokarioty) i jądrowe (eukarioty).
Komórki prokariotów, do których zaliczają się bakterie, w przeciwieństwie do eukariontów, mają stosunkowo prostą budowę.
Komórka prokariotyczna nie ma zorganizowanego jądra; zawiera tylko jeden chromosom, który nie jest oddzielony od reszty komórki błoną, ale leży bezpośrednio w cytoplazmie. Jednakże rejestruje również wszystkie informacje dziedziczne komórki bakteryjnej.
Cytoplazma prokariotów w porównaniu z cytoplazmą komórek eukariotycznych jest znacznie uboższa pod względem składu strukturalnego. Istnieje wiele mniejszych rybosomów niż w komórkach eukariotycznych.
Funkcjonalną rolę mitochondriów i chloroplastów w komórkach prokariotycznych pełnią specjalne, raczej prosto zorganizowane fałdy błonowe.
Komórki prokariotyczne, podobnie jak komórki eukariotyczne, są pokryte błoną plazmatyczną, na której znajduje się błona komórkowa lub kapsułka śluzowa.
Pomimo względnej prostoty prokarioty są typowymi niezależnymi komórkami.
Przeczytaj także:
Struktura komórki eukariotycznej jest bardziej złożona niż komórki prokariotycznej. Przede wszystkim dotyczy to obecności jądra i organelli błonowych u eukariontów. Jednak to nie jedyne różnice. Według najbardziej akceptowanej hipotezy komórka eukariotyczna powstała w wyniku symbiogenezy kilku prokariotów.
Elementy strukturalne komórki są ze sobą powiązane różnymi procesami biochemicznymi, których celem jest utrzymanie homeostazy, podziałów, adaptacji do środowiska, w tym wewnętrznego (w przypadku organizmów wielokomórkowych).
W strukturze komórek eukariotycznych można wyróżnić następujące podstawowe części:
- rdzeń,
- cytoplazma zawierająca organelle i inkluzje,
- błona cytoplazmatyczna i ściana komórkowa.
Jądro pełni rolę centrum kontrolnego i reguluje wszystkie procesy komórkowe.
Zawiera materiał genetyczny – chromosomy. Ważna jest także rola jądra w podziale komórkowym.
Cytoplazma składa się z półpłynnej zawartości - hialoplazmy, która zawiera organelle, wtręty i różne cząsteczki.
Wszystkie komórki mają błonę komórkową; jest to dwuwarstwa lipidowa z zawartymi w niej i na jej powierzchni białkami. Tylko komórki roślinne i grzybowe mają ścianę komórkową. Ponadto u roślin jego głównym składnikiem jest celuloza, a u grzybów chityna.
Organelle lub organelle komórek eukariotycznych są zwykle podzielone na błonowe i niebłonowe.
Zawartość organelli błoniastych otoczona jest błoną podobną do tej, która otacza całą komórkę. Co więcej, niektóre organelle są otoczone dwiema błonami - zewnętrzną i wewnętrzną, podczas gdy inne są otoczone tylko jedną.
Najważniejszymi organellami błonowymi komórek eukariotycznych są:
- mitochondria,
- chloroplasty,
- siateczka śródplazmatyczna,
- kompleks Golgiego,
- lizosomy.
Organelle niebłonowe obejmują:
- rybosomy,
- centrum komórkowe.
Cechy strukturalne organelli komórek eukariotycznych są związane z pełnionymi przez nie funkcjami.
Zatem mitochondria pełnią rolę centrów energetycznych komórki, w nich syntetyzowana jest większość cząsteczek ATP. Pod tym względem wewnętrzna błona mitochondriów ma wiele odrostów - cristae, zawierających przenośniki enzymatyczne, których funkcjonowanie prowadzi do syntezy ATP.
Tylko rośliny mają chloroplasty. Jest to także organella z podwójną błoną zawierającą wewnątrz struktury - tylakoidy. Reakcje lekkiej fazy fotosyntezy zachodzą na błonach tylakoidów.
W procesie fotosyntezy substancje organiczne syntetyzowane są przy wykorzystaniu energii słonecznej. Energia ta gromadzi się w wiązaniach chemicznych związków złożonych.
Podczas procesu oddychania, który najczęściej zachodzi w mitochondriach, następuje rozkład substancji organicznych, uwalniając energię, która najpierw gromadzi się w ATP, a następnie wykorzystuje do zapewnienia dowolnej aktywności komórki.
Kanały retikulum endoplazmatycznego (ER) transportują substancje z jednej części komórki do drugiej i to tutaj syntetyzowana jest większość białek, tłuszczów i węglowodanów. Ponadto synteza białek odbywa się w rybosomach znajdujących się na powierzchni błony ER.
W kompleksie Golgiego powstają lizosomy zawierające różne enzymy, głównie służące do rozkładu substancji wchodzących do komórki.
Tworzą pęcherzyki, których zawartość jest wydalana na zewnątrz komórki. Golgi bierze także udział w budowie błony cytoplazmatycznej i ściany komórkowej.
Rybosomy składają się z dwóch podjednostek i pełnią funkcję syntezy polipeptydów.
Centrum komórkowe u większości eukariontów składa się z pary centrioli.
Każda centriola jest jak cylinder. Składa się z 27 mikrotubul rozmieszczonych na obwodzie, połączonych w grupy po 3, czyli otrzymuje się 9 trójek. Główną funkcją centrum komórkowego jest organizacja wrzeciona podziału, składającego się z „wyrastających” z niego mikrotubul. Wrzeciono zapewnia równomierne rozmieszczenie materiału genetycznego podczas podziału komórki eukariotycznej.
Powyżej wymieniono najważniejsze i niezbędne składniki komórki eukariotycznej.
Jednak struktura komórek różnych eukariontów, a także różnych komórek tego samego organizmu, jest nieco inna. W zróżnicowanych komórkach jądro może zaniknąć. Takie komórki nie dzielą się już, a jedynie pełnią swoją funkcję. U roślin centrum komórkowe nie ma centrioli. Komórki jednokomórkowych eukariontów mogą zawierać specjalne organelle, takie jak wakuole kurczliwe, wydalnicze i trawienne.
W wielu dojrzałych komórkach roślinnych występuje duża centralna wakuola.
Ponadto wszystkie komórki zawierają cytoszkielet mikrotubul i mikrofilamentów, peroksysomów.
Opcjonalnymi składnikami ogniwa są inkluzje. Nie są to organelle, ale różne produkty przemiany materii, które mają różne cele. Na przykład jako składniki odżywcze stosuje się wtrącenia tłuszczowe, węglowodanowe i białkowe. Istnieją wtrącenia, które muszą zostać uwolnione z komórki - odchody.
Zatem struktura komórki eukariotycznej pokazuje, że jest to złożony system, którego funkcjonowanie ma na celu utrzymanie życia.
Układ taki powstał w procesie długiego procesu ewolucji najpierw chemicznej, biochemicznej, a następnie biologicznej na Ziemi.
Temat: „Struktura komórek eukariotycznych.”
Wybierz jedną poprawną odpowiedź.
A1. W komórkach nie ma mitochondriów
- kos
- gronkowiec
- karaś
Uczestniczy w usuwaniu produktów biosyntezy z komórki
- Kompleks Golgiego
- rybosomy
- mitochondria
- chloroplasty
W bulwach ziemniaka gromadzą się rezerwy skrobi
- mitochondria
- chloroplasty
- leukoplasty
- chromoplasty
Jąderko jest miejscem powstawania
- chromosomy
- lizosomy
- rybosomy
Chromatyna występuje w
- rybosomy
- Aparat Golgiego
- lizosomy
A6. Do funkcji wewnątrzkomórkowego trawienia makrocząsteczek należy
1) rybosomy
2) lizosomy
4) chromosomy
Rybosom jest organellą, w której aktywnie uczestniczy
1) biosynteza białek
2) Synteza ATP
3) fotosynteza
4) podział komórek
A8. Odkryto jądro w komórce roślinnej
- A. Levenguk
- R. Hooke'a
- R. Browna I.
Miecznikow
A9. Do niebłonowych składników komórki zalicza się
- Aparat Golgiego
- rybosom
A10. Cristas są dostępne w
- wakuole
- plastydy
- chromosomy
- mitochondria
A11. Ruch zwierzęcia jednokomórkowego zapewnia
- wici i rzęski
- centrum komórkowe
- cytoszkielet komórkowy
- kurczliwe wakuole
Cząsteczki DNA znajdują się w chromosomach, mitochondriach i chloroplastach komórek
- bakteria
- eukarionty
- prokariota
- bakteriofagi
A13. Wszystkie komórki prokariotyczne i eukariotyczne mają
- mitochondria i jądro
- wakuole i kompleks Golgiego
- błona jądrowa i chloroplasty
- błona komórkowa i rybosomy
A14. Za co odpowiada ośrodek komórkowy w procesie mitozy
- biosynteza białek
- spiralizacja chromosomów
- ruch cytoplazmy
- tworzenie się wrzeciona
Enzymy lizosomalne produkowane są w
1) Kompleks Golgiego
2) centrum komórkowe
3) plastydy
4) mitochondria
A16. Wprowadzono termin komórka
- M. Schleiden
- R. Hooke'a
- T.Schwanna
- R. Wirchow
A17. W komórkach nie ma jądra
- coli
- pierwotniaki
- grzyby
- rośliny
Komórki prokariotów i eukariontów różnią się obecnością
- rybosomy
Komórka eukariotyczna to
- limfocyt
- wirus grypy
- Bacillus zarazy
- bakterie siarkowe
A20. Błona komórkowa składa się z
- białka i kwasy nukleinowe
- lipidy i białka
- tylko lipidy
- tylko węglowodany
A21. Komórki wszystkich żywych organizmów mają
- mitochondria
- cytoplazma
- Ściana komórkowa
Wybierz trzy poprawne odpowiedzi spośród sześciu. Komórka zwierzęca charakteryzuje się obecnością
- rybosomy
- chloroplasty
- sformalizowany rdzeń
- celulozowa ściana komórkowa
- Kompleks Golgiego
- jeden chromosom pierścieniowy
O 2. Wybierz trzy poprawne odpowiedzi spośród sześciu. W jakich strukturach komórek eukariotycznych zlokalizowane są cząsteczki DNA?
- cytoplazma
- mitochondria
- rybosomy
- chloroplasty
- lizosomy
Wybierz trzy poprawne odpowiedzi spośród sześciu. Charakterystyka komórki roślinnej
- wchłanianie cząstek stałych na drodze fagocytozy
- obecność chloroplastów
- obecność uformowanego rdzenia
- obecność błony plazmatycznej
- brak ściany komórkowej
- obecność jednego chromosomu pierścieniowego
Wybierz trzy poprawne odpowiedzi spośród sześciu. Jaka jest budowa i funkcja mitochondriów?
- rozkładają biopolimery na monomery
- charakteryzujący się beztlenowym sposobem pozyskiwania energii
- zawierają powiązane ze sobą aspekty
- mają kompleksy enzymatyczne zlokalizowane na cristae
- utleniają substancje organiczne, tworząc ATP
- mają błonę zewnętrzną i wewnętrzną
Wybierz trzy poprawne odpowiedzi spośród sześciu. Podobieństwo między komórkami bakteryjnymi i zwierzęcymi polega na tym, że mają
- zdobiony rdzeń
- cytoplazma
- mitochondria
- błona plazmatyczna
- glikokaliks
- rybosomy
Wybierz trzy poprawne odpowiedzi spośród sześciu. Charakterystyka komórki zwierzęcej
1) obecność wakuoli z sokiem komórkowym
2) obecność chloroplastów
3) wychwytywanie substancji przez fagocytozę
4) podział przez mitozę
5) obecność lizosomów
6) brak rdzenia formalnego
W 7.
W komórce roślinnej, w przeciwieństwie do komórki zwierzęcej, istnieją
1) rybosomy
2) chloroplasty
3) centriole
4) błona plazmatyczna
5) ściana komórkowa celulozy
6) wakuole z sokiem komórkowym
O 8. Ustal zgodność między cechą a grupą organizmów
A) brak jądra 1) prokarioty
B) obecność mitochondriów 2) eukariontów
B) brak EPS
D) obecność aparatu Golgiego
D) obecność lizosomów
E) chromosomy liniowe składające się z DNA i białka
Ustal zgodność między cechą organizmu a królestwem, dla którego ta cecha jest charakterystyczna
A) zgodnie ze sposobem żywienia są to głównie autotrofy 1) Rośliny
B) mają wakuole z sokiem komórkowym 2) Zwierzęta
B) nie ma ściany komórkowej
D) komórki zawierają plastydy
D) większość jest w stanie się poruszać
E) zgodnie ze sposobem żywienia są to przeważnie heterotrofy
O 10:00. Ustal zgodność pomiędzy obecnością wymienionych organelli w komórkach bakteryjnych i zwierzęcych.
A) mitochondria 1) komórka wątroby zwierzęcej
B) ściana komórkowa 2) komórka bakteryjna
D) Aparat Golgiego
D) nukleoid
E) wici
O GODZINIE 11.
Ustal zgodność pomiędzy strukturami komórkowymi i ich funkcjami
A) synteza białek 1) błona komórkowa
B) synteza lipidów 2) EPS
B) podział komórki na sekcje (przedziały)
D) aktywny transport cząsteczek
D) pasywny transport cząsteczek
E) tworzenie kontaktów międzykomórkowych
O 12.
Ułóż wymienione wydarzenia w kolejności chronologicznej.
A) Wynalazki mikroskopu elektronowego
B) Odkrycie rybosomów
B) Wynalezienie mikroskopu świetlnego
D) Oświadczenie R.
Virchow o wyglądzie „każdej komórki z komórki”
E) Powstanie teorii komórkowej T. Schwanna i M. Schleidena
E) Pierwsze użycie terminu „komórka” przez R. Hooke’a
B13. Ustal zgodność między organellami komórkowymi i ich funkcjami
A) zlokalizowane na ziarnistym ER
B) synteza białek
B) fotosynteza 1) rybosomy
D) składają się z dwóch podjednostek 2) chloroplastów
D) składają się z grany z tylakoidami
E) tworzą polisom
C1.
Znajdź błędy w podanym tekście, popraw je, wskaż numery zdań, w których się znajdują, zapisz te zdania bez błędów. 1. Wszystkie żywe organizmy - zwierzęta, rośliny, grzyby, bakterie, wirusy - składają się z komórek.
2. Wszystkie komórki mają błonę plazmatyczną.
Na zewnątrz błony komórki organizmów żywych mają sztywną ścianę komórkową.
4. Wszystkie komórki mają jądro.
5. Jądro komórkowe zawiera materiał genetyczny komórki - cząsteczki DNA.
Podaj pełną i szczegółową odpowiedź na pytanie
C2. Udowodnić, że komórka jest układem otwartym.
C3. Jaka jest rola błon biologicznych w komórce?
Jak powstają rybosomy w komórkach eukariotycznych?
C5. Jakie podobieństwa między mitochondriami i prokariotami pozwoliły nam wysunąć symbiotyczną teorię pochodzenia komórki eukariotycznej?
Jaka jest budowa i funkcja powłoki rdzenia?
C7. Jakie cechy chromosomów zapewniają przekazywanie informacji dziedzicznej?
Odpowiedzi na pytania poziomu A
| A1 | A2 | A3 | A4 | A5 | A6 | A7 | A8 | A9 | A10 |
| 2 | 1 | 2 | 4 | 1 | 2 | 1 | 3 | 4 | 4 |
| A11 | A12 | A13 | A14 | A15 | A16 | A17 | A18 | A19 | A20 |
| 1 | 2 | 4 | 4 | 1 | 2 | 1 | 1 | 1 | 2 |
Odpowiedzi na zadania poziomu B
O 10:00. 1 A B D
O 12. B E D G A B
B13. 1 A B D E
Dostarynyzben bolisu:
Budowa komórki eukariotycznej
Komórka - najmniejsza jednostka żywych istot, która leży u podstaw struktury i rozwoju organizmów roślinnych i zwierzęcych na naszej planecie.
Jest to elementarny żywy system zdolny do samoodnowy, samoregulacji i samoreprodukcji.
Chociaż pojedyncza komórka jest najprostszą formą życia, jej struktura jest dość złożona. Postępy w cytologii umożliwiły wniknięcie w głębokie mechanizmy struktury i funkcji komórek. Potężnym narzędziem do jego badania jest mikroskop elektronowy, który zapewnia powiększenie do 1 000 000 razy i umożliwia oglądanie obiektów przy długości fali 200 nm.
Przypomnijmy, że za pomocą mikroskopu świetlnego można badać struktury o wielkości zaledwie około 0,4 mikrona. Jeśli porównamy zdolność rozdzielczą mikroskopów i ludzkiego oka, wówczas mikroskop świetlny jest 500 razy silniejszy od oka, a mikroskop elektronowy 500 razy silniejszy od mikroskopu świetlnego.
Ryż. 1. Komórka zwierzęca pod mikroskopem elektronowym
Oprócz mikroskopu elektronowego w cytologii wykorzystuje się szereg biochemicznych i biofizycznych metod badawczych, które pomagają w badaniu składu i aktywności życiowej komórki.
Żywa komórka jest oddzielona od otoczenia zewnętrzną błoną plazmatyczną, składającą się z trzech warstw (białko-lipidowych). Sama komórka zawiera jądro i cytoplazmę. Jądro jest również oddzielone od cytoplazmy trójwarstwową błoną plazmatyczną (ryc. 1).
Cytoplazma. Cytoplazma to półpłynna, bezbarwna, śluzowa masa zawierająca 75-85% wody, 10-12% białek i aminokwasów, 4-6% węglowodanów, 2-3% tłuszczów i lipidów, 1% substancji nieorganicznych i innych.
Zawartość cytoplazmatyczna komórki jest zdolna do ruchu, co przyczynia się do optymalnego rozmieszczenia organelli, lepszych reakcji biochemicznych, uwalniania produktów przemiany materii itp. Warstwa cytoplazmatyczna tworzy różne formacje: rzęski, wici, narośla powierzchniowe.
Te ostatnie odgrywają ważną rolę w ruchu i łączeniu komórek ze sobą w tkance.
Do cytoplazmy przenika złożony układ siateczki połączony z zewnętrzną błoną plazmatyczną i składający się z połączonych ze sobą kanalików, pęcherzyków i spłaszczonych worków. Ta struktura sieci nazywa się układ wakuolowy. Głównymi składnikami układu wakuolowego są siateczka śródplazmatyczna, kompleks Golgiego, błona jądrowa.
Siateczka śródplazmatyczna (ER). Nazwa tej organelli odzwierciedla jej położenie w centralnej części cytoplazmy (gr.
endon- wewnątrz). EPS jest bardzo rozgałęzionym, połączonym systemem kanalików, rurek, pęcherzyków, cystern o różnych rozmiarach i kształtach, ograniczonych błonami z cytoplazmy komórki. Występuje w dwóch rodzajach:
ziarnisty, składający się z kanalików i cystern, których powierzchnia jest usiana ziarnami (granulkami) i agranularny, tj. gładki(bez zbóż). Grana w retikulum endoplazmatycznym to nic innego jak rybosomy.
Co ciekawe, w komórkach zarodków zwierzęcych obserwuje się głównie ziarnisty EPS, natomiast w postaciach dorosłych jest on ziarnisty. Wiedząc, że rybosomy w cytoplazmie służą jako miejsce syntezy białek, można założyć, że w komórkach aktywnie syntetyzujących białko dominuje sieć ziarnista. Uważa się, że sieć agranularna jest bardziej reprezentowana w komórkach, w których zachodzi aktywna synteza lipidów (tłuszczów i substancji tłuszczopodobnych).
Obydwa typy retikulum endoplazmatycznego nie tylko uczestniczą w syntezie substancji organicznych, ale także gromadzą je i transportują do miejsca przeznaczenia, regulują metabolizm między komórką a jej otoczeniem.
Rybosomy. Rybosomy to niebłonowe organelle komórkowe składające się z kwasu rybonukleinowego i białka.
Ich wewnętrzna struktura w dużej mierze pozostaje tajemnicą. W mikroskopie elektronowym wyglądają jak granulki okrągłe lub w kształcie grzyba. Każdy rybosom jest podzielony rowkiem na większe i mniejsze części (podjednostki). Często kilka rybosomów jest utrzymywanych razem przez nić specjalnego kwasu rybonukleinowego (RNA), tzw informacyjny(i-RNA). Rybosomy pełnią unikalną funkcję syntezy cząsteczek białek z aminokwasów.
Kompleks Golgiego. Produkty biosyntezy dostają się do światła jam i kanalików ER, gdzie są skoncentrowane i transportowane do specjalnego aparatu - kompleksu Golgiego, zlokalizowanego w pobliżu jądra.
Kompleks Golgiego bierze udział w transporcie produktów biosyntezy na powierzchnię komórki i ich usuwaniu z komórki, tworzeniu lizosomów itp.
Lizosomy.Lizosomy(z greckiego lyseo - Rozpuszczam się i soma - ciało). Są to organelle komórkowe o owalnym kształcie otoczone jednowarstwową błoną. Zawierają zestaw enzymów niszczących białka, węglowodany i lipidy. Jeśli błona lizosomalna zostanie uszkodzona, enzymy zaczynają się rozkładać i niszczyć wewnętrzną zawartość komórki, w wyniku czego komórka umiera.
Centrum komórkowe.Centrum komórek można zaobserwować w komórkach zdolnych do podziału. Składa się z dwóch korpusów w kształcie pręta - centriole. Znajdujące się w pobliżu jądra i aparatu Golgiego centrum komórkowe uczestniczy w procesie podziału komórek, w ich tworzeniu wrzeciona rozszczepienia.
Organelle energetyczne.Mitochondria(z greckiego - mitos - wątek, chondrion - granulka) zwane stacjami energetycznymi komórek.
Nazwa ta wynika z faktu, że to właśnie w mitochondriach wydobywana jest energia zawarta w składnikach odżywczych. Kształt mitochondriów jest różny, ale najczęściej mają one wygląd nitek lub granulek. Ich wielkość i liczba są również zmienne i zależą od aktywności funkcjonalnej komórki.
Mikrografy elektronowe pokazują, że mitochondria składają się z dwóch błon: zewnętrznej i wewnętrznej.
Błona wewnętrzna tworzy wypustki zwane Christami, które są całkowicie pokryte enzymami. Obecność cristae zwiększa całkowitą powierzchnię mitochondriów, co jest ważne dla aktywnej aktywności enzymów. Na cristae zachodzą reakcje enzymatyczne, w wyniku których z fosforanu i ADP (difosforanu adenozyny) syntetyzowana jest bogata w energię (makroergiczna) substancja ATP (trifosforan adenozyny). Ten ostatni służy jako główne źródło energii dla wszystkich procesów wewnątrzkomórkowych.
Mitochondria zawierają własne, specyficzne DNA i rybosomy.
Pod tym względem rozmnażają się niezależnie podczas podziału komórki.
Chloroplasty - w kształcie dysku lub kuli z podwójną powłoką - zewnętrzną i wewnętrzną. Wewnątrz chloroplastu znajdują się także DNA, rybosomy i specjalne struktury błonowe - ziarna, połączone ze sobą i wewnętrzną błoną chloroplastu. Znajdują się membrany Gran chlorofil. Dzięki chlorofilowi chloroplasty przekształcają energię światła słonecznego w energię chemiczną ATP.
Energia ATP jest wykorzystywana w chloroplastach do syntezy węglowodanów z dwutlenku węgla i wody.
Rdzeń.Rdzeń - najbardziej widoczna i największa organella komórki, która jako pierwsza przyciągnęła uwagę badaczy. Jądro jest oddzielone od cytoplazmy podwójną błoną, która jest bezpośrednio połączona z ER i kompleksem Golgiego. NA membrana nuklearna odkryty pory, przez który (a także przez zewnętrzną błonę cytoplazmatyczną) niektóre substancje przechodzą łatwiej niż inne, tj.
e. pory zapewniają selektywną przepuszczalność membrany.
Wewnętrzna zawartość jądra to sok nuklearny, wypełnianie przestrzeni pomiędzy strukturami jądra. Rdzeń zawsze zawiera jeden lub więcej jąderka. Rybosomy powstają w jąderku.
Istnieje zatem bezpośredni związek między aktywnością komórki a wielkością jąderek: im bardziej aktywne są procesy biosyntezy białek, tym jąderka są większe i odwrotnie, w komórkach, w których synteza białek jest ograniczona, jąderka są albo bardzo małe lub całkowicie nieobecny.
Jądro zawiera również cząsteczki DNA połączone z określonymi białkami - histony. Podczas procesu podziału komórkowego - mitozy - te nukleoproteiny spiralnie się tworzą i tworzą gęste formacje - chromosomy, wyraźnie widoczne w mikroskopie świetlnym.
DNA chromosomów zawiera dziedziczną informację o wszystkich cechach i właściwościach danej komórki, o procesach, które powinny w niej zachodzić (na przykład synteza białek). Ponadto mRNA jest syntetyzowany w jądrze, które po transporcie do cytoplazmy odgrywa znaczącą rolę w przekazywaniu informacji do syntezy cząsteczek białka.
Źródło zadań: https://ege.sdamgia.ru/ (decydujesz sam)
Ćwiczenie 1.
Rozważ diagram. Zapisz brakujący termin w swojej odpowiedzi, oznaczony znakiem zapytania na schemacie.
Wyjaśnienie: Podwzgórze wysyła sygnał do przysadki mózgowej (w rzeczywistości kompleks podwzgórze-przysadka produkuje hormony), która wydziela hormon wzrostu.
Prawidłowa odpowiedź to przysadka mózgowa.
Zadanie 2.
Jakie nauki badają systemy żywe na poziomie organizmów? Wybierz dwie poprawne odpowiedzi spośród pięciu i zapisz liczby, pod którymi są one wskazane.
1. Anatomia
2. Biocenologia
3. Fizjologia
4. Biologia molekularna
5. Doktryna ewolucyjna
Wyjaśnienie: na poziomie organizmu systemy żywe są badane poprzez anatomię (struktura organizmu) i fizjologię (procesy wewnętrzne).
Prawidłowa odpowiedź to 13.
Zadanie 3.
W DNA udział nukleotydów z adeniną wynosi 18%. Określ procent nukleotydów zawierających cytozynę tworzących cząsteczki. W odpowiedzi zapisz tylko odpowiednią liczbę.
Wyjaśnienie: udział nukleotydów z adeniną wynosi 18%. Zgodnie z zasadą komplementarności adenina jest związana z tyminą, a cytozyna z guaniną. Oznacza to, że liczba nukleotydów z tyminą również wynosi 18%. Wówczas udział nukleotydów z cytozyną i guaniną wynosi 100% - (18% + 18%) = 64%.
Podziel przez 2, otrzymamy 32%.
Prawidłowa odpowiedź to 32%.
Zadanie 4.
Wybierz dwie poprawne odpowiedzi spośród pięciu. W jakich strukturach komórek eukariotycznych zlokalizowane są cząsteczki DNA?
1. Cytoplazma
2. Rdzeń
3. Mitochondria
4. Rybosomy
5. Lizosomy
Wyjaśnienie: DNA w komórkach eukariotycznych jest zawarte w jądrze jako cząsteczka liniowa (jedna lub więcej) oraz w mitochondriach (koliste mitochondrialne DNA), ponieważ wcześniej mitochondria były wolno żyjącymi mikroorganizmami i zbudowanymi jak komórki eukariotyczne.
Prawidłowa odpowiedź to 23.
Zadanie 5.
Ustal zgodność między cechami organelli komórkowych i organelli, dla których te cechy są charakterystyczne.
Objawy organoidu
A. Zawiera zielony pigment
B. Składa się z podwójnej błony, tylakoidów i grany
B. Przekształca energię świetlną w energię chemiczną
D. Składa się z podwójnej błony i cristae
D. Zapewnia końcowe utlenianie składników odżywczych
E. Magazynuje energię w postaci 38 moli ATP po rozkładzie 1 mola glukozy
Organoidy
1. Chloroplast
2. Mitochondria
Wyjaśnienie:
chloroplasty to zielone plastydy składające się z podwójnej błony, tylakoidów i grany; przekształcają energię świetlną w energię wiązań chemicznych.
Mitochondria to organelle dwubłonowe z cristae (wklęsłościami błony wewnętrznej). W mitochondriach zachodzi utlenianie składników odżywczych, podczas którego na jedną cząsteczkę glukozy uwalnianych jest 38 cząsteczek ATP.
Prawidłowa odpowiedź to 111222.
Zadanie 7.
Ta lista pokazuje komórki, w których zestaw chromosomów jest haploidalny. Wskaż dwie cechy, które „wypadają” z ogólnej listy i zapisz liczby, pod którymi są one wskazane w Twojej odpowiedzi.
1. Komórki prothallus paproci
2. Komórki z mchu
3. Plemniki żyta
4. Komórki bielma pszenicy
5. Zarodniki skrzypu
Wyjaśnienie: Haploidalny zestaw chromosomów zawarty jest w komórkach zarodka paproci (ponieważ rozwija się z haploidalnego zarodnika), w plemniku żyta (w komórkach zarodkowych znajduje się haploidalny zestaw chromosomów) i zarodnikach skrzypu (powstałego w wyniku mejozy) . Komórki torebki mchu i komórki bielma pszenicy mają diploidalny zestaw chromosomów.
Prawidłowa odpowiedź to 24.
Zadanie 8.
Ustal zgodność między metodą reprodukcji a konkretnym przykładem.
Przykład
A. Zarodnikowanie paproci
B. Tworzenie gamet Chlamydomonas
B. Tworzenie zarodników w torfowcu
D. Pączkowanie drożdży
D. Tarło ryb
Metoda reprodukcji
1. Aseksualny
2. Seksualny
Wyjaśnienie: rozmnażanie bezpłciowe zachodzi bez udziału komórek rozrodczych; obejmuje to zarodnikowanie paproci i mchu torfowca oraz pączkowanie drożdży.
Rozmnażanie płciowe zachodzi przy udziale komórek rozrodczych, czyli tworzeniu gamet Chlamydomonas i tarle ryb.
Prawidłowa odpowiedź to 12112.
Zadanie 9.
Jakie cechy mają grzyby? Wybierz trzy poprawne znaki spośród sześciu.
1. Organizmy autotroficzne
2. Ściany komórkowe zawierają chitynę
3. Wszystko wielokomórkowe
4. Niektóre tworzą mikoryzę z roślinami
6. Rozwijaj się przez całe życie
Wyjaśnienie: grzyby są odrębnym królestwem organizmów żywych. Ich ściany komórkowe zawierają chitynę, niektóre z nich tworzą z roślinami mikoryzy i rosną przez całe życie.
Prawidłowa odpowiedź to 246.
Zadanie 10.
Ustal zgodność pomiędzy cechami organizmu i organizmem, do którego ta cecha należy.
Oznaki
A. Przechowuj węglowodany w postaci skrobi
B. Ciało tworzą strzępki
B. Ściana komórkowa zawiera chitynę
D. Podczas rozmnażania tworzą zarodniki
E. Substancja magazynująca – glikogen
Organizmy
1. Algi
2. Grzyby
Wyjaśnienie: glony są roślinami niższymi, w ich komórkach węglowodany magazynowane są w postaci skrobi, zawierają zielony barwnik – chlorofil i podczas rozmnażania tworzą zoospory.
Grzyby mają ciało utworzone przez strzępki, ich ściany komórkowe zawierają chitynę, a substancją magazynującą komórki jest glikogen.
Prawidłowa odpowiedź to 122112.
Zadanie 11.
Ułóż kości tylnych kończyn ptaka w odpowiedniej kolejności, zaczynając od kręgosłupa. Zapisz w swojej odpowiedzi odpowiedni ciąg liczb.
1. Trzon
2. Kość goleniowa
3. Palce
4. Kość udowa
Wyjaśnienie: Spójrzmy na zdjęcie.
Od góry do dołu znajdują się kości: kość udowa - piszczel - stęp - paliczki palców.
Prawidłowa odpowiedź to 4213.
Zadanie 12.
Wybierz oznaki ludzkich odruchów bezwarunkowych.
1. Nie dziedziczone
2. Wytworzone w procesie ewolucji
3. Charakterystyka wszystkich osobników gatunku
4. Nabyte w trakcie życia
5. Przekazywane w drodze dziedziczenia
6. Indywidualny
Wyjaśnienie: odruchy bezwarunkowe to odruchy, z którymi rodzi się określony typ żywego organizmu. Powstają w procesie ewolucji, są zawsze charakterystyczne dla wszystkich jednostek i są dziedziczone.
Prawidłowa odpowiedź to 235.
Zadanie 13.
Ustal zgodność między oznakami życiowymi danej osoby a diagnozą choroby.
Oznaki życia
A. Niedobór witamin C
B. Utrata zębów
B. Zwiększony poziom tyroksyny we krwi
D. Zwiększony poziom glukozy we krwi
D. Wyłupiaste oczy, wole
E. Brak insuliny we krwi
Diagnoza
1. Cukrzyca
2. Szkorbut
3. Choroba Gravesa-Basedowa
Wyjaśnienie: Cukrzyca występuje w kilku postaciach i powstaje, gdy poziom insuliny jest niski (insulina jest hormonem trzustki, który transportuje glukozę do komórek); w przypadku braku insuliny (lub jej braku) glukoza gromadzi się we krwi i nie jest wytwarzany ATP .
Szkorbut to choroba żeglarzy spowodowana niedoborem witaminy C (witaminoza C), charakteryzująca się utratą zębów i krwawieniem dziąseł.
Choroba Gravesa-Basedowa rozwija się, gdy we krwi występuje podwyższony poziom tyroksyny (nadczynność tarczycy), charakteryzująca się wyłupiastymi oczami i wolem).
Prawidłowa odpowiedź to 223131.
Zadanie 14.
Ułóż kości kończyny górnej w odpowiedniej kolejności, zaczynając od obręczy barkowej. Zapisz w swojej odpowiedzi odpowiedni ciąg liczb.
1. Kości śródręcza
2. Kość ramienna
3. Palce
4. Promień
5. Kości nadgarstka
Wyjaśnienie: szkielet wolnej kończyny górnej wygląda następująco:
Czyli: kość ramienna, promień, kości nadgarstka, kości śródręcza, paliczki palców.
Prawidłowa odpowiedź to 24513.
Zadanie 15.
Wybierz cechy charakteryzujące dobór naturalny jako siłę napędową ewolucji.
1. Źródło materiału ewolucyjnego
2. Zapewnia rezerwę dziedzicznej zmienności
3. Przedmiotem jest fenotyp jednostki
4. Zapewnia selekcję genotypów
5. Czynnik kierunkowy
6. Czynnik losowy
Wyjaśnienie: Naturalna selekcja- selekcja, w wyniku której (w środowisku naturalnym) przeżywa organizm najlepiej przystosowany do danych warunków środowiskowych (wyróżnia się formy selekcji: napędzająca, stabilizująca, destrukcyjna).
Dobór naturalny jest jedną z sił napędowych ewolucji.
Charakterystyka:
Obiekt - fenotyp osobnika
Zapewnia selekcję genotypu
Jest czynnikiem ukierunkowanego działania (w kierunku powstania organizmów najlepiej przystosowanych).
Prawidłowa odpowiedź to 345.
Zadanie 16.
Ustal zgodność między organizmami, które pojawiły się lub rozkwitły w procesie ewolucji, a epokami, w których się pojawiły i rozkwitły.
Organizmy
A. Pojawienie się pierwszych ptaków
B. Okres rozkwitu gadów
B. Kwitną skorupiaki
G. Zakwit owadów
D. Powstanie ssaków
E. Rozmieszczenie ptaków
Epoki
1. Paleozoik
2. Mezozoik
3. Kenozoik
Wyjaśnienie: Spójrzmy na tabelę.
W paleozoiku rozkwitły mięczaki.
W mezozoiku - rozkwit gadów i pojawienie się pierwszych ptaków (Archeopteryks itp.).
W kenozoiku rozkwitły owady i ssaki, a ptaki rozprzestrzeniły się.
Prawidłowa odpowiedź to 221333.
Zadanie 17.
Jakie znaki charakteryzują agrocenozę? Wybierz trzy poprawne odpowiedzi spośród sześciu i zapisz je.
1. Naturalny cykl substancji w tej społeczności zostaje zakłócony
2. Duża liczba roślin jednego gatunku
3. Duża liczba gatunków roślin i zwierząt
4. Wiodącym czynnikiem wpływającym na społeczność jest dobór sztuczny
5. Zamknięty obieg substancji
6. Gatunki mają różne przystosowania do wspólnego życia
Wyjaśnienie: agrocenoza to sztuczny ekosystem stworzony przez człowieka. Zaburzony jest w nim naturalny cykl substancji (cykl substancji nie jest zamknięty), występuje duża liczba roślin jednego gatunku (na przykład pole ziemniaków), a czynnikiem wiodącym jest dobór sztuczny.
Prawidłowa odpowiedź to 124.
Zadanie 18.
Ustal zgodność pomiędzy cechą środowiska a jego czynnikiem.
Charakterystyka
A. Stałość składu gazowego atmosfery
B. Zmiana grubości ekranu ozonowego
B. Zmiana wilgotności powietrza
D. Zmiana liczby odbiorców
D. Zmiana liczby producentów
Czynniki środowiskowe
1. Biotyczny
2. Abiotyczny
Czynniki abiotyczne - czynniki przyrody nieożywionej - stałość składu gazowego atmosfery, zmiany grubości ekranu ozonowego, zmiany wilgotności powietrza.
Prawidłowa odpowiedź to 111222.
Zadanie 19.
Ułóż elementy klasyfikacji gatunkowej ropuchy szarej w odpowiedniej kolejności, zaczynając od najmniejszego. Zapisz w swojej odpowiedzi odpowiedni ciąg liczb.
1. Płazy klasowe
2. Wpisz Chordata
3. Rodzaj Ropucha
4. Królestwo zwierząt
5. Oddział Bezogonowy
Wyjaśnienie: Taksony układamy zaczynając od najmniejszych.
Gatunek Ropucha szara
Rodzaj Ropucha
Zespół Bezogonowy
Klasa Płazów
Wpisz Chordata
Królestwo zwierząt
Prawidłowa odpowiedź to 35124.
Zadanie 20.
Wpisz w tekście „Odżywianie w arkuszu” brakujące terminy z proponowanej listy, stosując zapis numeryczny. Wpisz w tekście numery wybranych odpowiedzi, a następnie uzyskany ciąg liczb (zgodnie z tekstem) wpisz w poniższej tabeli.
JEDZENIE W LIŚCIACHSubstancje organiczne powstają w liściach w procesie ___________ (A). Następnie przenoszą się wzdłuż specjalnych komórek tkanki przewodzącej - ___________ (B) - do innych narządów. Komórki te znajdują się w specjalnej strefie kory pnia - ___________ (B). Ten rodzaj odżywiania roślin nazywa się ___________ (G), ponieważ materiałem wyjściowym jest dwutlenek węgla wydobywany przez roślinę z atmosfery.
Lista terminów:
1. Powietrze
2. Drewno
3. Oddychanie
4. Lub
5. Gleba
6. Rurka sitowa
7. Statek
8. Fotosynteza
Wyjaśnienie: Rośliny charakteryzują się procesem powstawania substancji organicznych z substancji nieorganicznych - fotosyntezą. Substancje organiczne przemieszczają się przez przewodzące komórki tkanki – rurki sitowe. Znajdują się w łyku. Ten rodzaj odżywiania roślin nazywany jest żywieniem powietrznym.
Prawidłowa odpowiedź to 8641.
Zadanie 21.
Korzystając z tabeli rozrodu ryb i swojej wiedzy z biologii, wybierz właściwe stwierdzenie.
1) Największa średnia średnica jaj szczupakowych.
2) Dorsz bałtycki jest łowiony przez rybaków w niedojrzałym wieku.
3) Największą średnią średnicę jaj stwierdza się u karpia i dorsza.
4) Liczba jaj cierników jest najniższa, ponieważ działa dobór naturalny: są zjadane przez drapieżniki i umierają z powodu chorób i czynników losowych.
5) Karp składa największą liczbę jaj, ponieważ To największe ryby tych przedstawicieli.
Wyjaśnienie: Z danych zawartych w tabeli wynika, że największą średnią średnicę mają jaja szczupaka (2,7 mm).
Dorsz bałtycki osiąga dojrzałość w wieku 5-9 lat, a poławia się go w wieku 3 lat (czyli przed osiągnięciem dojrzałości).
Zdanie 3 jest błędne.
Twierdzenia 4 i 5 mogą być prawdziwe, ale nie mamy takich danych (o doborze naturalnym i wielkości ryb).
Prawidłowa odpowiedź to 12.
Zadanie 22.
Do jakich zmian w ekosystemie leśnym może doprowadzić zmniejszenie liczebności ssaków roślinożernych?
Wyjaśnienie: możliwe konsekwencje:
1. Brak kontroli populacji roślin (zasiedlanie przez rośliny „biednych” obszarów) – rozprzestrzenianie się chorób wśród roślin.
2. Zmniejszenie liczby konsumentów pierwszego rzędu (z powodu braku żywności)
3. Zmniejszenie liczby odbiorców II i III zamówienia (w związku ze zmniejszeniem liczby konsumentów I rzędu).
Zadanie 23.
Nazwij organizm pokazany na rysunku i do jakiego gatunku należy. Co wskazują litery A i B, nazwij funkcje tych komórek.
Wyjaśnienie: Na zdjęciu hydra typu Coelenterata.
Hydra ma dwie warstwy – zewnętrzną (ektodermę) i wewnętrzną (endodermę).
Litera A oznacza komórki parzące. Hydra wypuszcza je, aby złapać i unieruchomić ofiarę.
Litera B oznacza komórkę mięśnia trawiennego (funkcja - trawienie).
Zadanie 24.
Znajdź błędy w podanym tekście. Wskaż liczbę wniosków, w których popełniono błędy, wyjaśnij je.
1. Jama nosowa jest wyłożona nabłonkiem rzęskowym.
2. Krtań jest pustym narządem w kształcie lejka.
3. Nad-gor-tan-nik zamyka wejście do przełyku.
5. Kaszel pojawia się przy silnym wdechu.
6. Gor-tan przenosi się do dwóch dużych oskrzeli.
Wyjaśnienie: zdanie-3 - nagłośnia (chrząstka nadgłośniowa) zakrywa wejście do krtani, a nie przełyku.
Zdanie 5 - kaszlemy podczas silnego wydechu, a nie podczas wdechu (np. gdy drogi oddechowe zwężają się podczas przeziębienia. Ale ogólnie przyczyn kaszlu podczas wydechu może być wiele).
Zdanie 6 - krtań przechodzi do tchawicy i dzieli się na dwa duże oskrzela.
Zadanie 25.
Przystosowanie szkieletu ptaka do lotu. Podaj co najmniej 4 cechy.
Wyjaśnienie:
1. Puste kości
2. Podwójne oddychanie – worki powietrzne
3. Rozwój kończyn przednich w skrzydła
4. Rozwój piór
5. Żołądek mięśniowy i gruczołowy
6. Rozwój stępki
7. Rozwój stępu
8. Redukcja zęba
9. Zmniejszenie pęcherza i prawego jajnika
Zadanie 26.
Podaj przykłady destrukcyjnego wpływu człowieka na florę, wyjaśnij, w jaki sposób wyraża się szkodliwy wpływ. Proszę wskazać co najmniej 4 punkty.
Wyjaśnienie: Następujące działania człowieka prowadzą do zmniejszenia różnorodności biologicznej:
1. Wypalanie lasów (traw itp.).
2. Wylesianie.
3. Oranie gleby.
4. Zniszczenie niektórych gatunków roślin.
5. Niszczenie roślin wymienionych w Czerwonej Księdze.
6. Niszczenie chwastów (odchwaszczanie lub stosowanie specjalnych substancji - herbicydów).
7. Odwadnianie bagien - niszczenie glonów, mchów itp.
8. Przyczyniaj się do wzmacniania globalnych zmian.
Zadanie 27.
W komórkach somatycznych owsa znajdują się 42 chromosomy. Określ zestaw chromosomów i liczbę cząsteczek DNA przed początkiem mejozy I i w metafazie mejozy II. Wyjaśnij swoją odpowiedź.
Wyjaśnienie: Komórki soamtyczne owsa zawierają diploidalny (podwójny) zestaw chromosomów, a w procesie mejozy powstają 4 komórki haploidalne (z jednym zestawem chromosomów). Na początku mejozy liczba cząsteczek DNA podwaja się, to znaczy wynosiła 2n2c, ale stała się 2n4c. W metafazie mejozy II nastąpił już jeden podział, to znaczy zestaw pozostaje 1n2c.
Spójrzmy na tabelę.
Zadanie 28.
Kiedy skrzyżowano kukurydzę o gładkich, kolorowych nasionach z roślinami o pomarszczonych, bezbarwnych nasionach, w rezultacie otrzymano gładkie, kolorowe nasiona. W analizowanej krzyżówce mieszańca F1 uzyskano potomstwo dwóch grup fenotypowych. Zrób diagram rozwiązania problemu. Określ genotypy osobników rodzicielskich, genotypy i fenotypy potomstwa w krzyżówkach. Wyjaśnij pojawienie się dwóch grup fenotypowych w F2. Jakie prawo dziedziczności przejawia się w F1 i F2?
Wyjaśnienie: A - gładkie nasiona
a - pomarszczone nasiona
B - kolorowe nasiona
c - nasiona bezbarwne
W pierwszym skrzyżowaniu uzyskujemy jednorodność potomstwa (wszystkie rośliny o nasionach gładkich i wybarwionych). Zatem skrzyżowanie wygląda następująco:
P1: AABB x aaBB
G1: AB x aw
AaBB - nasiona o gładkim kolorze
Przeprowadźmy analizę krzyżową (z homozygotą recesywną):
P2: AaBv x aaav
G2: AB, av x av, ponieważ u potomstwa uzyskano tylko dwie grupy fenotypowe, wnioskujemy, że geny AB i av są ze sobą powiązane
F2: AaBB - nasiona o gładkim kolorze
aavv - pomarszczone, bezbarwne nasiona
9. Kwasy nukleinowe. DNA, jego skład i organizacja strukturalna,
lokalizacja w komórce. Rola biologiczna.
Kwasy nukleinowe to naturalne wielkocząsteczkowe związki organiczne, które zapewniają przechowywanie i przekazywanie dziedzicznej (genetycznej) informacji w organizmach żywych.
W przyrodzie występują dwa rodzaje kwasów nukleinowych, różniące się składem, strukturą i funkcjami. Jeden z nich zawiera składnik węglowodanowy dezoksyrybozę i nazywany jest kwasem dezoksyrybonukleinowym (DNA). Drugi zawiera rybozę i nazywany jest kwasem rybonukleinowym (RNA).
DNA, jego skład
DNA jest dwuniciowym polimerem biologicznym, którego monomerami są nukleotydy zawierające jedną z zasad azotowych, dezoksyrybozę i resztę kwasu fosforowego. Nukleotydy DNA: zasady purynowe, adenina (A) i guanina (G) oraz zasady pirymidynowe: cytozyna (C) i tymina (T).
organizacja strukturalna
Łańcuchy polinukleotydowe cząsteczki DNA są antyrównoległe i połączone ze sobą wiązaniami wodorowymi zgodnie z zasadą komplementarności, tworząc podwójną helisę.
lokalizacja w komórce
DNA występuje w jądrze komórkowym w postaci kompleksu z białkami jądrowymi (histonami). Istnieje również swój własny specjalny (kolisty) DNA w mitochondriach (mtDNA) i chloroplastach roślin (chlDNA). Bakterie nie mają jądra, dlatego DNA swobodnie unosi się w cytozolu (płyn wewnątrzkomórkowy, macierz cytoplazmatyczna).
Rola biologiczna
DNA ma jedną funkcję – przechowywanie informacji genetycznej.
10.RNA. Rodzaje RNA, ich budowa i skład chemiczny, rola biologiczna. Splicing (przetwarzanie) RNA, splicing alternatywny i RNA genów strukturalnych eukariontów. Pojęcie rybozymów.
W przeciwieństwie do cząsteczek DNA, kwasy rybonukleinowe są reprezentowane przez pojedynczy łańcuch polinukleotydowy, który składa się z czterech rodzajów nukleotydów zawierających cukier, rybozę, fosforan i jedną z czterech zasad azotowych - adeninę, guaninę, uracyl lub cytozynę. RNA syntetyzowany jest na cząsteczkach DNA przy pomocy enzymów polimerazy RNA zgodnie z zasadą komplementarności i antyrównoległości, a uracyl jest komplementarny do adeniny DNA w RNA. Całą różnorodność RNA działających w komórce można podzielić na trzy główne typy: mRNA, tRNA, rRNA.
Matryca lub informacja, RNA (mRNA lub mRNA).
Transkrypcja. W celu syntezy białek o określonych właściwościach do miejsca ich budowy wysyłane są „instrukcje” dotyczące kolejności włączania aminokwasów w łańcuchu peptydowym. Instrukcja ta zawarta jest w sekwencji nukleotydowej matrixu, czyli informacyjnego RNA (mRNA, mRNA), syntetyzowanego w odpowiednich odcinkach DNA. Proces syntezy mRNA nazywa się transkrypcja. Synteza mRNA rozpoczyna się od wykrycia przez polimerazę RNA specjalnego regionu w cząsteczce DNA, który wskazuje miejsce rozpoczęcia transkrypcji – promotor.
Po związaniu się z promotorem polimeraza RNA odwija sąsiedni zwój helisy DNA. W tym miejscu dwie nici DNA rozchodzą się i na jednej z nich enzym syntetyzuje mRNA. Składanie rybonukleotydów w łańcuch następuje zgodnie z ich komplementarnością do nukleotydów DNA, a także antyrównolegle względem nici matrycowej DNA. Ze względu na fakt, że polimeraza RNA jest zdolna do składania polinukleotydu jedynie od końca 5” do końca 3”, jedynie jedna z dwóch nici DNA, czyli ta zwrócona do enzymu końcem 3”, może służyć jako matryca do transkrypcji ( 3" → 5"). Taki łańcuch nazywa się kodogennym. Antyrównoległe połączenie dwóch łańcuchów polinukleotydowych w cząsteczce DNA umożliwia polimerazie RNA prawidłowy wybór matrycy do syntezy mRNA. Poruszanie się wzdłuż kodogennego łańcucha DNA, RNA polimeraza dokonuje stopniowego dokładnego przepisywania informacji, aż do napotkania określonej sekwencji nukleotydowej – terminatora transkrypcji. W tym regionie polimeraza RNA oddziela się zarówno od matrycy DNA, jak i nowo zsyntetyzowanego fragmentu cząsteczki DNA, w tym promotor, transkrybowana sekwencja i terminator tworzą jednostkę transkrypcyjną - transkrypton, gdy polimeraza RNA przemieszcza się wzdłuż cząsteczki DNA, jednoniciowe odcinki DNA, przez które przeszła, są ponownie łączone w podwójną helisę. mRNA powstający podczas transkrypcji zawiera dokładną kopię informacji zapisanej w odpowiedniej części DNA. Potrójne sąsiadujące nukleotydy mRNA, które kodują aminokwasy, nazywane są kodonami. Sekwencja kodonów mRNA koduje sekwencję aminokwasów w łańcuchu peptydowym. Kodony mRNA odpowiadają konkretnym aminokwasom. Matrycą do transkrypcji mRNA jest kodogenna nić DNA, zwrócona 3-calowym końcem zwrócona w stronę enzymu
Transferowy RNA (tRNA). Audycja. Transferowy RNA (tRNA) odgrywa ważną rolę w procesie wykorzystania przez komórkę informacji dziedzicznej. Dostarczając niezbędne aminokwasy do miejsca złożenia łańcuchów peptydowych, tRNA działa jako pośrednik translacyjny. Cząsteczki tRNA to łańcuchy polinukleotydowe syntetyzowane z określonych sekwencji DNA. Składają się ze stosunkowo małej liczby nukleotydów -75-95. W wyniku komplementarnego połączenia zasad, które znajdują się w różnych częściach łańcucha polinukleotydowego tRNA, uzyskuje on strukturę przypominającą kształtem liść koniczyny. Składa się z czterech głównych części, które spełniają różne funkcje. „Rdzeń” akceptorowy jest utworzony przez dwie komplementarne, połączone końcowe części tRNA. Składa się z siedmiu par zasad. 3-calowy koniec tego rdzenia jest nieco dłuższy i tworzy region jednoniciowy zakończony sekwencją CCA z wolną grupą OH. Do tego końca jest przyłączony transportowany aminokwas. Pozostałe trzy gałęzie to komplementarne sparowane sekwencje nukleotydowe, które kończą się w niesparowanych regionach tworzących pętle. Środkowa z tych gałęzi – antykodon – składa się z pięciu par nukleotydów i zawiera antykodon w środku swojej pętli. Antykodon to trzy nukleotydy komplementarne do kodonu mRNA, który koduje aminokwas transportowane przez ten tRNA do miejsca syntezy peptydu; dwie boczne gałęzie znajdują się pomiędzy gałęziami akceptorowymi i antykodonowymi. W swoich pętlach zawierają zmodyfikowane zasady – dihydrourydynę (pętla D) i triplet TψC, gdzie \y to pseudouraina (T^). Pętla C) Pomiędzy gałęziami aitikodonu i T^C znajduje się dodatkowa pętla, zawierająca od 3-5 do 13,-21 nukleotydów. Ogólnie rzecz biorąc, różne typy tRNA charakteryzują się pewną stałością sekwencji nukleotydowej, która jest w większości często składa się z 76 nukleotydów. Różnice w ich liczbie wynikają głównie ze zmian ilościowych
nukleotydów w dodatkowej pętli. Regiony komplementarne, które wspierają strukturę tRNA, są zwykle konserwatywne. Podstawowa struktura tRNA, określona przez sekwencję nukleotydów, tworzy drugorzędową strukturę tRNA, która ma kształt liścia koniczyny. Z kolei struktura wtórna determinuje trójwymiarową strukturę trzeciorzędową, która charakteryzuje się utworzeniem dwóch prostopadle położonych podwójnych helis. Jedną z nich tworzą gałęzie akceptorowe i TψC, drugą zaś gałęzie antykodonowe i D. Transportowany aminokwas znajduje się na końcu jednej z podwójnych helis, a antykodon znajduje się na końcu drugiej. Obszary te są położone jak najdalej od siebie. Stabilność trzeciorzędowej struktury tRNA jest zachowana dzięki występowaniu dodatkowych wiązań wodorowych pomiędzy zasadami łańcucha polinukleotydowego, zlokalizowanymi w różnych jego częściach, ale przestrzennie blisko siebie w strukturze trzeciorzędowej. Różne typy tRNA mają podobne struktury trzeciorzędowe, chociaż z pewnymi różnicami. Jedną z cech tRNA jest obecność w nim nietypowych zasad, które powstają w wyniku modyfikacji chemicznej po włączeniu normalnej zasady do łańcucha polinukleotydowego. Te zmienione zasady determinują dużą różnorodność strukturalną tRNA w ogólnym planie ich struktury. Najbardziej interesujące są modyfikacje zasad tworzących antykodon, które wpływają na specyficzność jego interakcji z kodonem. Na przykład atypowa zasada inozyna, czasami znajdująca się na 1. pozycji antykodonu tRNA, jest zdolna do komplementarnego łączenia się z trzema różnymi trzecimi zasadami kodonu mRNA - U, C i A. Istnieje kilka typów tRNA, które mogą wiązać do tego samego kodonu. W rezultacie w cytoplazmie komórek nie ma 61 (według liczby kodonów), ale około 40 różnych cząsteczek tRNA. Ilość ta wystarcza do transportu 20 różnych aminokwasów do miejsca składania białek. Oprócz funkcji dokładnego rozpoznania konkretnego kodonu w mRNA, cząsteczka tRNA dostarcza ściśle określony aminokwas, zaszyfrowany danym kodonem, do miejsca syntezy łańcucha peptydowego. Specyficzne połączenie tRNA z jego „własnym” aminokwasem zachodzi w dwóch etapach i prowadzi do powstania związku zwanego aminoacylo-tRNA.
Dołączenie aminokwasu do odpowiedniego tRNA:
I-I etap, oddziaływanie aminokwasu i ATP z uwolnieniem pirofosforanu;
II-2 etap, przyłączenie adenylowanego aminokwasu do 3" końca RNA
W pierwszym etapie aminokwas ulega aktywacji poprzez oddziaływanie jego grupy karboksylowej z ATP. W rezultacie powstaje adepilowany aminokwas. W drugim etapie związek ten oddziałuje z grupą OH znajdującą się na 3" końcu odpowiedniego tRNA i przyłącza się do niej aminokwas wraz z grupą karboksylową uwalniając AMP. Proces ten zachodzi zatem przy wydatku energii uzyskanej z hydroliza ATP do AMP Specyficzność połączenia pomiędzy aminokwasem i tRNA niosącym odpowiedni antykodon osiąga się dzięki właściwościom enzymu syntetazy aminoacylo-tRNA. W cytoplazmie znajduje się cały zestaw zdolnych enzymów przestrzennego rozpoznania z jednej strony ich aminokwasu, a z drugiej strony odpowiadającego mu antykodonu tRNA. Informacja dziedziczna, „zapisana” w cząsteczkach DNA i „przepisana” na mRNA, zostaje odszyfrowana podczas translacji w wyniku dwóch procesów. specyficznego rozpoznawania powierzchni molekularnych Po pierwsze, enzym syntetaza aminoacylo-tRNA zapewnia połączenie tRNA z transportowanym przez niego aminokwasem, następnie aminoacylo-tRNA tworzy z nim komplementarne pary w wyniku interakcji antykodon-kodon. Używając systemu tRNA, języka łańcucha nukleotydowego mRNA. przetłumaczone na język sekwencji aminokwasowej peptydu. Rybosomalny RNA (rRNA). Rybosomalny cykl syntezy białek. Proces interakcji między mRNA i tRNA, który zapewnia tłumaczenie informacji z języka nukleotydów na język aminokwasów, odbywa się na rybosomach. Te ostatnie są złożonymi kompleksami rRNA i różnych białek, w których te pierwsze tworzą szkielet. Rybosomalne RNA są nie tylko składnikiem strukturalnym rybosomów, ale także zapewniają ich wiązanie z określoną sekwencją nukleotydową mRNA. To ustanawia ramkę początkową i odczytu dla tworzenia łańcucha peptydowego. Ponadto zapewniają interakcję między rybosomem a tRNA. Liczne białka tworzące rybosomy, wraz z rRNA, pełnią zarówno rolę strukturalną, jak i enzymatyczną.
1. Informacyjny RNA przenosi kod genetyczny z jądra do cytoplazmy, warunkując w ten sposób syntezę różnych białek.
2. Transfer RNA przenosi aktywowane aminokwasy do rybosomów w celu syntezy cząsteczek polipeptydów.
3. Rybosomalny RNA w kompleksie z około 75 różnymi białkami tworzy rybosomy - organelle komórkowe, na których składają się cząsteczki polipeptydów.
4. Małe jądrowe RNA (introny) Uczestniczą w splicingu.
5. Małe cytoplazmatyczne RNA
6. snRNA. Jest małym jąderkiem. W jąderkach komórek eukariotycznych.
7. Wirusy RNA
8. Wiroidowy RNA
Po poliadenylacji mRNA ulega splicingowi, podczas którego introny (regiony niekodujące białek) są usuwane, a eksony (regiony kodujące białka) są łączone w pojedynczą cząsteczkę. Splicing jest katalizowany przez duży kompleks nukleoprotein, spliceosom, składający się z białek i małych jądrowych RNA. Wiele pre-mRNA można splicować na różne sposoby, tworząc różne dojrzałe mRNA kodujące różne sekwencje aminokwasów (splicing alternatywny).
W skrócie: splicing ma miejsce wtedy, gdy introny, które niczego nie kodują, opuszczają, a z eksonów powstaje dojrzała cząsteczka zdolna do kodowania białka.
Splicing alternatywny – z jednej cząsteczki pre-mRNA można otrzymać różne białka. Oznacza to, że mamy do czynienia ze zmianami w utracie intronów i różnymi szwami eksonów.
Rybozymy
Cząsteczki RNA o aktywności enzymatycznej (zwykle autokataliza)
Regulacja ekspresji genów przez antysensowne RNA charakteryzuje się dużą swoistością. Dzieje się tak dzięki dużej dokładności procesu hybrydyzacji RNA-RNA, opartego na komplementarnym oddziaływaniu ze sobą wydłużonych sekwencji nukleotydowych.
Jednakże same antysensowne RNA nie inaktywują nieodwracalnie docelowych mRNA, a do tłumienia ekspresji odpowiednich genów wymagane są wysokie wewnątrzkomórkowe stężenia antysensownych RNA. Skuteczność antysensownych RNA gwałtownie wzrosła po uzupełnieniu ich cząsteczkami rybozymów – krótkich sekwencji RNA o działaniu endonukleazy. Znanych jest wiele innych aktywności enzymatycznych związanych z RNA. Dlatego rybozymy w szerokim znaczeniu nazywane są cząsteczkami RNA, które mają dowolną aktywność enzymatyczną.
Wariant RNA hamujący zakażenie wirusem HIV testowano na systemach modelowych. W tym celu wykorzystuje się niezwykłą właściwość niektórych cząsteczek RNA – ich zdolność do niszczenia innych typów RNA. Za to odkrycie Amerykanie T. Cech i S. Altman otrzymali w 1989 roku Nagrodę Nobla. Uważano, że wszystkie reakcje biochemiczne w organizmie zachodzą dzięki wysoce skutecznym specyficznym katalizatorom, którymi są białka - enzymy. Okazało się jednak, że niektóre typy RNA, np. białka, mają wysoce specyficzną aktywność katalityczną. Te RNA nazwano rybozymami.
Rybozymy zawierają antysensowne regiony i miejsca, które przeprowadzają reakcje enzymatyczne. Te. Nie tylko przyłączają się do mRNA, ale także je przecinają. Istotę metody hamowania zakażenia wirusem HIV za pomocą rybozymów pokazano na ryc. 32. Przyłączając się do komplementarnego docelowego RNA, rybozym rozszczepia ten RNA, co powoduje zaprzestanie syntezy białka kodowanego przez docelowy RNA. Jeśli takim celem dla rybozymu jest wirusowy RNA, wówczas rybozym go „zepsuje” i odpowiadające mu białko wirusowe nie powstanie. W rezultacie wirus przestanie się rozmnażać w komórce. To podejście ma również zastosowanie w przypadku niektórych innych patologii ludzkich, na przykład w leczeniu raka.
Bakterie i sinice, które zwykle zalicza się do prokariotów (czyli żywych organizmów przedjądrowych), charakteryzują się obecnością chromosomu bakteryjnego. To konwencjonalna nazwa, która kryje w sobie pojedynczą okrągłą cząsteczkę DNA. Występuje we wszystkich komórkach prokariotycznych i znajduje się bezpośrednio w cytoplazmie, bez osłonki ochronnej.
Jak wynika z definicji prokariotów, główną cechą ich struktury jest brak jądra. Kolista cząsteczka DNA jest odpowiedzialna za przechowywanie i przekazywanie wszystkich informacji, których będzie potrzebowała nowa komórka powstała podczas podziału. Struktura cytoplazmy jest bardzo gęsta i nieruchoma. Brakuje mu szeregu organelli pełniących ważne funkcje w komórkach eukariotycznych:
- mitochondria,
- lizosomy,
- siateczka śródplazmatyczna,
- plastydy,
- Kompleks Golgiego.
Rybosomy, które są „zajęte” produkcją białek, są losowo rozmieszczone w cytoplazmie. Ważna jest także misja wytwarzania energii. Jego synteza zachodzi w mitochondriach, jednak budowa bakterii wyklucza ich obecność. Dlatego też funkcję tych organelli przejęła cytoplazma.
Mitochondria mają jedną cechę, która czyni je nieco podobnymi do bakterii - przechowują mitochondrialne DNA. Swoją budową przypomina chromosomy bakteryjne. DNA w mitochondriach składa się w oddzielny okrągły nukleoid. Niektóre szczególnie długie organelle mogą zawierać do dziesięciu takich cząsteczek. Kiedy w takich mitochondriach rozpoczyna się proces rozszczepienia, oddziela się od nich sekcję zawierającą jeden nukleoid. I w tym również można znaleźć podobieństwa z binarnym rozszczepieniem bakterii.
Genom mikroorganizmów
Proces samoreplikacji, podczas którego ważne dane są kopiowane z jednego źródła do drugiego, nazywa się replikacją. Efektem tego działania (także charakterystycznego dla komórek bakteryjnych) jest utworzenie podobnej struktury. Uczestnikami replikacji (replikony) u prokariotów są:
- okrągła cząsteczka DNA
- plazmidy.
Nukleotydy DNA w komórkach bakteryjnych ułożone są w określonej kolejności. Taka struktura pozwala na uporządkowanie kolejności aminokwasów w białku. Każdy gen zawiera unikalną liczbę i układ nukleotydów.
Wszystkie właściwości i cechy prokariotów są określone przez ich kompleks genów (genotyp). Jeśli mówimy o mikroorganizmach, to dla nich genotyp i genom są praktycznie synonimami.
Fenotyp jest wynikiem interakcji zestawu genów i warunków środowiskowych. Zależy to od konkretnych warunków środowiskowych, ale jest kontrolowane bezpośrednio przez genotyp. Dzieje się tak dlatego, że wszelkie możliwe zmiany są już zdeterminowane przez zestaw genów tworzących przekrój kolistej cząsteczki DNA.
Genotyp może się zmieniać nie tylko w zależności od wpływów środowiska. Różne mutacje lub rearanżacje genów w strukturze cząsteczki DNA mogą prowadzić do jego modyfikacji. Na tej podstawie rozróżnia się zmienność niedziedziczną (środowiskową) i dziedziczną (modyfikację) formę zmian genotypowych. Jeśli nukleotydy w kolistej cząsteczce DNA ulegną przegrupowaniu lub zostaną częściowo utracone w wyniku mutacji, wówczas struktura ta będzie nieodwracalna. A kiedy czynniki środowiskowe staną się „winowajcą” zmian, wówczas wraz z ich eliminacją nowo nabyte cechy znikną.
Chromosom bakteryjny
Okrągła cząsteczka DNA w komórkach różnych przedstawicieli klasy bakterii różni się wielkością. Ale we wszystkich przypadkach ma podobną strukturę i funkcje.
- Prokarioty zawsze mają jeden chromosom bakteryjny.
- Znajduje się w cytoplazmie.
- Jeśli w komórkach eukariontów cząsteczka DNA ma strukturę liniową i jest uważana za dłuższą (ma do 1010 par zasad), to u bakterii jest zamknięta w pierścieniu. A chromosom bakteryjny prokariotów jest krótszy (5106 par zasad).
- Jedna kolista cząsteczka DNA zawiera informacje o wszystkich funkcjach niezbędnych do życia bakterii. Geny te można podzielić na 10 grup (ze względu na procesy, które kontrolują w komórce). Klasyfikację tę można wyświetlić w formie tabeli.
| Procesy życiowe w komórkach prokariotycznych | Liczba badanych genów, które znajdują się w komórce bakteryjnej i są odpowiedzialne za określone procesy |
| Dostarczanie do komórki różnorodnych związków i składników odżywczych | 92 |
| Przeprowadzanie syntezy fosfolipidów, kwasów tłuszczowych i aminokwasów, nukleotydów, witamin i innych związków | 221 |
| Organizacja aparatury do syntezy białek | 164 |
| Synteza powłoki | 42 |
| Rozkład złożonych substancji organicznych i inne reakcje prowadzące do wytworzenia energii | 138 |
| Katabolizm (przetwarzanie, rozkład) makrocząsteczek białek, węglowodanów i tłuszczów | 22 |
| Zdolność do ukierunkowanego ruchu w kierunku substancji użytecznych i z dala od substancji drażniących (chemotaksja), ogólna mobilność bakterii | 39 |
| Produkcja ATP (uniwersalna forma energii chemicznej występująca w każdej żywej komórce). Jak wspomniano wcześniej, proces ten u eukariontów zachodzi w mitochondriach i jest główną aktywnością tych organelli | 15 |
| Replikacja kwasów nukleinowych, w tym genów | 49 |
| Inne geny, w tym te o niezbadanych funkcjach | 110 |
Ogólnie rzecz biorąc, jeden chromosom może zawierać około 1000 znanych genów.
Plazmidy
Innym replikonem prokariotów są plazmidy. U bakterii są to cząsteczki DNA o strukturze w postaci dwóch łańcuchów zamkniętych w pierścieniu. W przeciwieństwie do chromosomów bakteryjnych odpowiadają za kodowanie tych „umiejętności” bakterii, które pomogą jej przetrwać, jeśli nagle znajdzie się w niesprzyjających warunkach jej istnienia. Mogą się rozmnażać autonomicznie, dlatego w cytoplazmie może znajdować się kilka kopii plazmidów.
Przenośne replikony mogą być przenoszone z jednej komórki do drugiej. Niosą w swojej kolistej cząsteczce DNA pewne cechy, które są klasyfikowane jako zmiany fenotypowe:
- rozwój oporności na antybiotyki;
- zdolność do wytwarzania kolicyn (substancji białkowych zdolnych do niszczenia mikroorganizmów tego samego rodzaju, które posłużyły za źródło ich wystąpienia);
- przetwarzanie złożonych substancji organicznych;
- synteza substancji antybiotykowych;
- zdolność do przenikania do organizmu i wywoływania chorób;
- zdolność do pokonywania mechanizmów obronnych, namnażania się i rozprzestrzeniania w organizmie;
- zdolność do wytwarzania toksyn.
Ostatnie trzy „umiejętności” nazywane są czynnikami patogeniczności, których wiedza zawarta jest w kolistej cząsteczce DNA plazmidów. To dzięki tym czynnikom bakterie chorobotwórcze stają się niebezpieczne dla organizmu ludzkiego.
Zatem kolista cząsteczka DNA, występująca u wszystkich prokariotów, sama w sobie niesie ze sobą cały zestaw umiejętności przydatnych do ich przetrwania i aktywności życiowej.
W komórkach prokariotycznych kwas deoksyrybonukleinowy znajduje się w cytoplazmatycznej matrycy koloidalnej („kleju”) wraz z innymi składnikami. Substancja podstawowa zawiera ten typ kwasu nukleinowego, reprezentowany w chromosomach przez dwuniciową helisę. W przeciwnym razie nazywa się to DNA o kowalencyjnie zamkniętych kręgach (w skrócie cccDNA).
Chromosomy bakteryjne są mniej skondensowane. Unoszą się swobodnie w macierzy cytoplazmatycznej w obrębie małego obszaru jądrowego – nukleoidu. Ponadto są zwinięte w superskręcone „kulki”. Jeśli rozciągniesz jeden z łańcuchów na długość, będzie on 1000 razy większy niż rozmiar samego ogniwa! Można go owinąć wokół białka.
Makrocząsteczki bakteryjne w postaci inkluzji cytoplazmatycznych pokryte są białkami histonopodobnymi: H-NS, HU, JHF, FIS. Ale gęstość tej „skorupy” jest bardzo mała. Tylko niektóre archeony z grupy euarchów mają nukleosomy.
Wielkość makrocząsteczki genetycznej bakterii waha się od 600 tysięcy (dla mykoplazmy - Mycoplasma) do 10 milionów (dla myksokoków) par nukleotydów. Prokarioty są haploidalne. Ich pojedyncze chromosomy mają kształt kolisty lub liniowy (u trzech gatunków: Borrelia, Streptomyces, Rhodococcus).
Materiał genetyczny w komórkach przedjądrowych składa się z wielu pętli pochodzących z jednego centrum. Ze względu na brak otoczki w nukleoidzie domeny te wnikają nawet do cytoplazmy obwodowej. Cecha ta znacząco wpływa na proces transkrypcji.
Chromosomy prokariotyczne są przyczepione do błony komórkowej. Mają całkiem sporo punktów mocowania:
- oriC - „pochodzenie chromosomu” - punkt początkowy replikacji;
- terC - „koniec chromosomu” - punkt końcowy;
- widełki replikacyjne.
Miejsca mocowania dzielą się na stałe i przesuwne. Geny prokariotyczne są pogrupowane w operony. Cechami jednoczącymi są podobieństwo funkcji i jedność promotorów. Te ostatnie są zestawami nukleotydów genowych, pod wpływem których rozpoczyna się proces transkrypcji. Geny strukturalne zajmują znacznie więcej miejsca niż geny regulatorowe.
Niektóre segmenty cząsteczek „dziedzicznych” potrafią przemieszczać się w komórce prokariotycznej pomiędzy loci genetycznymi – są to transpozony. Istnieją dwa rodzaje takich ruchomych elementów:
- Elementy IS to najprostsze moduły genów transpozazy;
- Elementy Tn są w rzeczywistości transpozonami.
Te pierwsze poruszają się losowo i są niezwykle mobilne. Im dłuższy transpozon, tym bardziej jest pasywny. Elementami genetycznymi prokariotów są nie tylko chromosomy, transpozony, ale także plazmidy. Są to całkowicie autonomiczne cząsteczki pozachromosomalne. Transpozonów nie należy mylić z plazmidami, ponieważ ten pierwszy nie może istnieć niezależnie od chromosomów.
Zatem cechy lokalizacji informacji dziedzicznej u prokariotów są związane z brakiem błony w nukleoidzie, a także w niektórych organellach. Segmenty z informacją dziedziczną są zlokalizowane w pobliżu obszaru jądrowego, a także są „rozciągnięte” w całej cytoplazmie obwodowej.
Lokalizacja DNA w komórkach eukariotycznych
Lokalizacja cząsteczek kwasu dezoksyrybonukleinowego w pobliżu „centrum” komórkowego została po raz pierwszy ustalona przez Feulgena za pomocą reakcji Schiffa bliżej połowy XX wieku. Przestrzennie cząsteczki DNA są zlokalizowane przez białka - histony. Takie kompleksy nazywane są nukleosomami.
Chromosomy eukariotyczne zlokalizowane są głównie w jąderku jądra, chociaż nie ma ono własnej błony. Cząsteczki są powiązane z chromatyną. Jeśli porównamy to z organizmami przedjądrowymi, makrocząsteczki genetyczne nie są tutaj reprezentowane przez transpozony swobodnie poruszające się w cytoplazmie, a także plazmidy. Ale eukarionty mają dziedziczne cząsteczki w organellach: mitochondria, plastydy.
DNA mitochondrialny (w skrócie mtDNA) nie stanowi już genomu jądrowego, ale plazmon cytoplazmatyczny. Większość eukariontów ma mitochondria: rośliny, grzyby, zwierzęta. W cytoplazmie przemieszczają się tam, gdzie wzrasta zapotrzebowanie na energię.
Rodzaje mitochondriów:
- młode – protomitochondria;
- dojrzały;
- stary - postmitochondria.
Nośniki cech dziedzicznych umiejscowione są w matrixie ograniczonym drugą, wewnętrzną membraną. W przeciwnym razie nazywa się to substancją różową. mtDNA ma kształt liniowy i/lub zamknięty, okrągły. Jest znacznie mniejszy niż nuklearny. Maksymalne i minikola mitochondrialnego DNA mogą łączyć się, tworząc katenany. Sekwencje kodujące genomu mitochondrialnego nazywane są kodonami.
Jeśli jest kilka mitochondriów, to mają one identyczne i unikalne typy makrocząsteczek. mt-DNA jest najczęściej dziedziczone w linii matczynej. Istnieją eukarionty posiadające mitochondria, które nie zawierają makrocząsteczek genetycznych – mitosomów.
Mitochondria nie są jedynymi organellami eukariontów, które mają własny aparat genetyczny. Genom plastydu nazywany jest plastomem lub pDNA. W tych półautonomicznych organellach operony powstają przez analogię do formacji komórkowych eukariontów. Nośniki genetyczne zlokalizowane są w macierzy plastydowej – zrębie.
Zwykle mówiąc o genomie plastydów, mają na myśli chloroplasty i ich cDNA. Ale istnieje wiele innych rodzajów plastydów:
- propplastydy;
- leukoplasty;
- amyloplastów;
- elaioplasty;
- proteinoplasty;
- etioplasty - ciemne plastydy;
- chloroplasty;
- chromoplasty.
W uproszczeniu cechy lokalizacji DNA u organizmów „przedjądrowych” i eukariotycznych można przedstawić za pomocą tabeli:
Elementy genetyczne występują w formach niekomórkowych - wirusach. Ich lokalizacja i ilość w odmianach przedjądrowych/jądrowych najmniejszych jednostek życia są bardzo zróżnicowane. Podobieństwo komórek prokariotycznych i eukariotycznych wskazuje, że są to elementarne jednostki strukturalne i funkcjonalne żywej materii, a także jedność pochodzenia życia na Ziemi. Istniejące różnice w lokalizacji makrocząsteczek potwierdzają teorię ewolucji.
