Prokarüootsed ja eukarüootsed rakud. Eukarüootsed rakud Esimesed eukarüootsed rakud
Eukarüootsete rakkude iseloomustus
Eukarüootse raku keskmine suurus on umbes 13 mikronit. Rakk jaguneb sisemembraanide abil erinevatesse sektsioonidesse (reaktsiooniruumidesse). Kolm tüüpi organelleülejäänud protoplasmast (tsütoplasmast) selgelt eraldatud kahest membraanist koosneva kestaga: rakutuum, mitokondrid ja plastiidid. Plastiidid on mõeldud peamiselt fotosünteesiks ja mitokondrid energia tootmiseks. Kõik kihid sisaldavad DNA-d kui geneetilise teabe kandjat.
Tsütoplasma sisaldab erinevaid organelle, sealhulgas ribosoome, mida leidub ka plastiidides ja mitokondrites. Kõik organellid asuvad maatriksis.
Prokarüootsete rakkude iseloomustus
Prokarüootsete rakkude keskmine suurus on 5 mikronit. Neil ei ole muid sisemembraane peale sisemembraanide ja plasmamembraani väljaulatuvate osade. Rakutuuma asemel on nukleoid, millel puudub kest ja mis koosneb ühest DNA molekulist. Lisaks võivad bakterid sisaldada DNA-d pisikeste plasmiidide kujul, mis sarnanevad eukarüootse tuumavälise DNA-ga.
IN prokarüootsed rakud fotosünteesivõimelised (sinivetikad, rohelised ja lillad bakterid) on erineva struktuuriga suured membraani eendid - tülakoidid, mis oma funktsioonilt vastavad eukarüootsetele plastiididele Prokarüootidele on iseloomulik mureekoti olemasolu - mehaaniliselt tugev rakuseina element.
Eukarüootse raku põhikomponendid. Nende struktuur ja funktsioonid.
kest sisaldab tingimata plasmamembraani. Lisaks sellele on taimedel ja seentel rakusein ning loomadel glükokalüks.
Taimed ja seened eritavad protoplast- kogu raku sisu, välja arvatud rakusein.
Tsütoplasma on raku sisemine poolvedel keskkond. Koosneb hüaloplasmast, inklusioonidest ja organellidest. Tsütoplasmas eraldatakse eksoplasma (kortikaalne kiht asub otse membraani all, ei sisalda organelle) ja endoplasma (tsütoplasma sisemine osa).
Hüaloplasma(tsütosool) on tsütoplasma põhiaine, suurte orgaaniliste molekulide kolloidne lahus, mis annab raku kõigi komponentide suhte
Selles toimuvad peamised ainevahetusprotsessid, näiteks glükolüüs.
Lisandid on raku valikulised komponendid, mis võivad sõltuvalt raku olekust ilmuda ja kaduda. Näiteks: rasvatilgad, tärklisegraanulid, valgu terad.
Organellid On membraani ja mittemembraani.
Membraani organellid on ühemembraanilised (EPS, AG, lüsosoomid, vakuoolid) ja kahekordne membraan(plastiidid, mitokondrid).
TO mittemembraanne organellid hõlmavad ribosoome ja rakukeskust.
Eukarüootsete rakkude organellid, nende ehitus ja funktsioonid.
Endoplasmaatiline retikulum- ühemembraaniline organell. See on membraanide süsteem, mis moodustab üksteisega ühendatud "paake" ja kanaleid, mis piiravad ühtset siseruumi - EPS-i õõnsusi. EPS-i on kahte tüüpi: 1) kare, mille pinnal on ribosoome, ja 2) siledad, mille membraanid ei kanna ribosoome.
Funktsioonid: 1) ainete transportimine ühest rakuosast teise, 2) raku tsütoplasma jagunemine kompartmentideks (“compartments”), 3) süsivesikute ja lipiidide süntees (sile ER), 4) valgusüntees (kare ER). )
golgi aparaat- ühemembraaniline organell. See on lamestatud "paakide" virn, mille servad on laiendatud. Nendega on seotud väikeste ühemembraaniliste vesiikulite süsteem (Golgi vesiikulid). Iga virn koosneb tavaliselt 4-6 "tankist", on Golgi aparaadi struktuurne ja funktsionaalne üksus ning seda nimetatakse diktüosoomiks.
Golgi aparaadi funktsioonid: 1) valkude, lipiidide, süsivesikute akumuleerumine, 2) valkude, lipiidide, süsivesikute “pakendamine” membraani vesiikulitesse, 4) valkude, lipiidide, süsivesikute sekretsioon, 5) süsivesikute ja lipiidide süntees, 6) lüsosoomide moodustumise koht .
Lüsosoomid- ühemembraanilised organellid. Need on väikesed vesiikulid, mis sisaldavad hüdrolüütiliste ensüümide komplekti. Ensüümid sünteesitakse töötlemata ER-l, liiguvad Golgi aparaati, kus neid muudetakse ja pakitakse membraani vesiikulitesse, mis pärast Golgi aparaadist eraldamist muutuvad õigeteks lüsosoomideks. Ainete lagunemist ensüümide toimel nimetatakse lüüsiks.
Lüsosoomide funktsioonid: 1) rakusisene seedimine orgaaniline aine, 2) mittevajalike rakuliste ja mitterakuliste struktuuride hävitamine, 3) osalemine rakkude ümberkorraldamise protsessides.
Vacuoolid- ühemembraanilised organellid, on "mahud" täidetud vesilahused orgaanilised ja anorgaanilised ained.Taimevakuooli täitvat vedelikku nimetatakse rakumahlaks.
Vakuooli funktsioonid: 1) vee kogumine ja säilitamine, 2) vee-soola ainevahetuse reguleerimine, 3) turgorurõhu säilitamine, 4) vees lahustuvate metaboliitide, varutoitainete kogunemine, 5) lillede ja viljade värvimine ning seeläbi tolmeldajate ja seemnete levitajate ligimeelitamine.
Mitokondrid piiratud kahe membraaniga. Mitokondrite välimine membraan on sile, sisemine moodustab arvukalt volte - cristae. Cristae suurendab sisemembraani pindala, mis sisaldab ATP molekulide sünteesis osalevaid multiensüümsüsteeme. Mitokondrite siseruum on täidetud maatriksiga. Maatriks sisaldab ringikujulist DNA-d, spetsiifilist mRNA-d, prokarüootset tüüpi ribosoome, Krebsi tsükli ensüüme.
Mitokondrite funktsioonid: 1) ATP süntees, 2) orgaaniliste ainete hapniku lagundamine.
plastiidid iseloomulik ainult taimerakkudele. Plastiide on kolme peamist tüüpi: leukoplastid – värvitud plastiidid värvimata taimeosade rakkudes, kromoplastid – värvilised plastiidid, tavaliselt kollased, punased ja oranžid, kloroplastid – rohelised plastiidid.
Kloroplastid. Kõrgemate taimede rakkudes on kloroplastid kaksikkumera läätse kujuga. Kloroplastid on piiratud kahe membraaniga. Välismembraan on sile, sisemine on keerulise volditud struktuuriga. Väikseimat volti nimetatakse tülakoidiks. Müntide virna moodi virnastatud tülakoidide rühma nimetatakse granaks. Tülakoidmembraanid sisaldavad fotosünteetilisi pigmente ja ensüüme, mis tagavad ATP sünteesi. Peamine fotosünteetiline pigment on klorofüll, mis määrab kloroplastide rohelise värvuse.
Kloroplastide siseruum on täidetud strooma. Strooma sisaldab ringikujulist DNA-d, ribosoome, Calvini tsükli ensüüme, tärkliseterasid.
Kloroplastide funktsioon: fotosüntees.
Leukoplastide funktsioon: varutoitainete süntees, kogunemine ja säilitamine.
Kromoplastid. Stroomas on ringikujuline DNA ja pigmentid – karotenoidid, mis annavad kromoplastidele kollase, punase või oranži värvuse.
Kromoplastide funktsioon: lillede ja puuviljade värvimine ning seeläbi tolmeldajate ja seemnete levitajate ligimeelitamine.
Ribosoomid- mittemembraansed organellid, läbimõõduga umbes 20 nm. Ribosoomid koosnevad kahest alaühikust, suurest ja väikesest. Keemiline koostis ribosoomid – valgud ja rRNA. rRNA molekulid moodustavad 50–63% ribosoomi massist ja moodustavad selle struktuurse raamistiku. Valkude biosünteesi käigus võivad ribosoomid "töötada" üksikult või ühineda kompleksideks - polüribosoomideks (polüsoomideks ) . Sellistes kompleksides on need omavahel seotud ühe mRNA molekuli kaudu. Subühikute ühendamine terveks ribosoomiks toimub tsütoplasmas reeglina valkude biosünteesi käigus.
Ribosoomi funktsioon: polüpeptiidahela kokkupanek (valgu süntees).
tsütoskelett koosneb mikrotuubulitest ja mikrofilamentidest. Mikrotuubulid on silindrilised hargnemata struktuurid. Peamine keemiline komponent on valk tubuliin. Mikrotuubulid hävitatakse kolhitsiini toimel. Mikrofilamendid on kiud, mis koosnevad valgu aktiinist. Mikrotuubulid ja mikrokiud moodustavad tsütoplasmas keerulisi puntraid.
Tsütoskeleti funktsioonid: 1) raku kuju määramine, 2) organellide toetamine, 3) jagunemisspindli moodustamine, 4) raku liikumises osalemine, 5) tsütoplasma voolu organiseerimine.
Rakukeskus See sisaldab kahte tsentriooli ja tsentrosfääri. Tsentriool on silinder, mille seina moodustavad üheksa kolmest kokkusulanud mikrotuubulist koosnevat rühma. Tsentrioolid on paaris, kus nad asuvad üksteise suhtes täisnurga all. Enne rakkude jagunemist lahknevad tsentrioolid vastaspoolustele ja nende lähedale ilmub tütartsentriool. Need moodustavad jagunemisspindli, mis aitab kaasa geneetilise materjali ühtlasele jaotumisele tütarrakkude vahel.
Funktsioonid: 1) kromosoomide lahknemise tagamine raku poolustele mitoosi või meioosi ajal, 2) tsütoskeleti organiseerimiskeskus.
Kõik elusorganismid võib sõltuvalt nende rakkude põhistruktuurist liigitada ühte kahest rühmast (prokarüootid või eukarüootid). Prokarüootid on elusorganismid, mis koosnevad rakkudest, millel puudub rakutuum ja membraani organellid. Eukarüootid on elusorganismid, mis sisaldavad tuuma ja membraani organelle.
Rakk on meie kaasaegse elu ja elusolendite määratluse põhiosa. Rakke peetakse elu peamisteks ehitusplokkideks ja neid kasutatakse "elus" olemise määratlemiseks.
Vaatame ühte elu definitsiooni: "Elusolendid on keemiaorganisatsioonid koosneb rakkudest ja on võimeline paljunema” (Keaton, 1986). See määratlus põhineb kahel teoorial – rakuteoorial ja biogeneesi teoorial. esmakordselt pakkusid selle välja 1830. aastate lõpus saksa teadlased Matthias Jakob Schleiden ja Theodor Schwann. Nad väitsid, et kõik elusolendid koosnevad rakkudest. Rudolf Virchowi poolt 1858. aastal välja pakutud biogeneesi teooria väidab, et kõik elusrakud tekivad olemasolevatest (elusatest) rakkudest ega saa tekkida spontaanselt elutust ainest.
Rakkude komponendid on ümbritsetud membraaniga, mis toimib barjäärina välismaailma ja raku sisemiste komponentide vahel. Rakumembraan on selektiivne barjäär, mis tähendab, et see võimaldab teatud kemikaalidel läbida, et säilitada rakkude toimimiseks vajalik tasakaal.
Rakumembraan reguleerib kemikaalide liikumist rakust rakku järgmistel viisidel:
- difusioon (aine molekulide kalduvus minimeerida kontsentratsiooni, st molekulide liikumine kõrgema kontsentratsiooniga piirkonnast madalama kontsentratsiooniga ala poole kuni kontsentratsiooni ühtlustumiseni);
- osmoos (lahustimolekulide liikumine läbi osaliselt läbilaskva membraani, et võrdsustada lahustunud aine kontsentratsiooni, mis ei suuda läbi membraani liikuda);
- selektiivne transport (kasutades membraanikanaleid ja pumpasid).
Prokarüootid on organismid, mis koosnevad rakkudest, millel ei ole raku tuuma ega membraani organelle. See tähendab, et prokarüootide DNA geneetiline materjal ei ole tuumas seotud. Lisaks on prokarüootide DNA vähem struktureeritud kui eukarüootidel. Prokarüootides on DNA üheahelaline. Eukarüootne DNA on organiseeritud kromosoomideks. Enamik prokarüoote koosneb ainult ühest rakust (üherakulised), kuid mõned on ka mitmerakulised. Teadlased jagavad prokarüootid kahte rühma: ja.
Tüüpiline prokarüootne rakk sisaldab:
- plasma (raku) membraan;
- tsütoplasma;
- ribosoomid;
- flagella ja pili;
- nukleoid;
- plasmiidid;
eukarüootid
Eukarüootid on elusorganismid, mille rakud sisaldavad tuuma ja membraani organelle. Eukarüootide geneetiline materjal asub tuumas ja DNA on organiseeritud kromosoomideks. Eukarüootsed organismid võivad olla üherakulised või mitmerakulised. on eukarüootid. Eukarüootide hulka kuuluvad ka taimed, seened ja algloomad.
Tüüpiline eukarüootne rakk sisaldab:
- nucleolus;
Kõik elusorganismid võib jagada kahte põhirühma: prokarüootid ja eukarüootid. Need terminid on tuletatud kreeka sõnast karion, mis tähendab tuuma. Prokarüootid on tuumaeelsed organismid, millel puudub moodustunud tuum. Eukarüootides on hästi moodustunud tuum. Prokarüootide hulka kuuluvad bakterid, tsüanobakterid, müksomütsaadid, riketsia ja muud organismid; eukarüootid on seened, taimed ja loomad. Kõigi eukarüootide rakkudel on sarnane struktuur. Need koosnevad tsütoplasma Ja tuumad, mis koos esindavad raku elussisu – protoplasti. Tsütoplasma on poolvedel jahvatatud aine või hüaloplasma, koos sellesse sukeldatud intratsellulaarsete struktuuridega - organellid, mis täidavad erinevaid funktsioone (täpsemalt allolevas tabelis). Väljastpoolt on tsütoplasma ümbritsetud plasmamembraaniga. Taime- ja seenerakkudel on ka jäik rakusein. Taime- ja seenerakkude tsütoplasmas on vaakumid - vesiikulid, mis on täidetud veega ja selles lahustunud mitmesuguste ainetega. Lisaks võib puur sisaldada lisandeid - varu toitaineid või vahetuse lõpptooted.
| Struktuur | Organisatsiooni omadused | Funktsioonid |
|---|---|---|
| Plasmamembraan (plasmalemma) | Sellesse sukeldatud kahekordne lipiidide ja valkude kiht | Reguleerib valikuliselt ainevahetust raku ja keskkonna vahel. Tagab kontakti külgnevate rakkude vahel |
| Tuum | Sellel on topeltmembraan, sisaldab DNA-d | Geneetilise materjali säilitamine ja ülekandmine tütarrakkudesse. Reguleerib rakkude aktiivsust |
| Mitokondrid | Ümbritsetud kahe membraaniga kestaga; sisemembraan moodustab voldid - cristae. Sisaldab ringikujulist DNA-d, ribosoome, palju ensüüme | Rakulise hingamise hapnikufaasi rakendamine (ATP süntees) |
| Plastiidid. Sisaldub taimerakus, mõnede protistide rakud | topeltmembraani struktuur. Sisemembraani derivaadid - tülakoidid (sisaldavad kloroplastides klorofülli). | Fotosüntees, toidu säilitamine |
| Endoplasmaatiline retikulum (ER) | Lamestatud membraankottide süsteem - tsisternid, õõnsused, torukesed | Ribosoomid asuvad töötlemata ER-l. Selle mahutites on sünteesitud valgud isoleeritud ja küpsed. Sünteesitud valkude transport. Sileda ER-i membraanides sünteesitakse lipiide ja steroide. Membraani süntees |
| Golgi kompleks (CG) | Lamedate ühemembraansete tsisternide süsteem, tsisternide otstes ampullaarselt laiendatud ja vesiikulid, mis jagunevad või ühinevad tsisternidega | Valkude ja lipiidide akumulatsioon, transformatsioon, polüsahhariidide süntees. Sekretoorsete vesiikulite moodustumine, ainete väljutamine väljaspool rakku. Lüsosoomide moodustumine |
| Lüsosoomid | Ühemembraanilised vesiikulid, mis sisaldavad hüdrolüütilisi ensüüme | Intratsellulaarne seedimine, kahjustatud organellide, surnud rakkude, elundite lõhenemine |
| Ribosoomid | Kaks allüksust (suur ja väike), mis koosnevad rRNA-st ja valkudest | Valgu molekulide kokkupanek |
| Tsentrioolid | Valgu subühikutest ehitatud mikrotuubulite süsteem (9x3). | Mikrotuubulite organiseerimiskeskused (osalevad tsütoskeleti, rakkude jagunemise spindli, ripsmete ja lipukate moodustamises) |
Rakkude struktuuri ühtsus.
Mis tahes raku sisu on väliskeskkonnast eraldatud spetsiaalse struktuuriga - plasmamembraan (plasmalemma). See isolatsioon võimaldab teil luua raku sees väga erilise keskkonna, erinevalt sellest, mis seda ümbritseb. Seetõttu võivad rakus toimuda need protsessid, mida mujal ei esine, neid nimetatakse eluprotsessid.
Plasmamembraaniga piiratud elusraku sisekeskkonda nimetatakse tsütoplasma. See sisaldab hüaloplasma(läbipaistev põhiaine) ja raku organellid, samuti mitmesugused mittepüsivad struktuurid - kandmised. Mis tahes rakus olevad organellid hõlmavad ka ribosoom, kus see toimub valkude süntees.
Eukarüootsete rakkude struktuur.
eukarüootid on organismid, mille rakkudel on tuum. Tuum- see on eukarüootse raku organell, milles hoitakse kromosoomidesse salvestatud pärilikku teavet ja millest kopeeritakse pärilikkus. Kromosoom on valkudega integreeritud DNA molekul. Tuum sisaldab nucleolus- koht, kus moodustuvad teised olulised valgusünteesis osalevad organellid - ribosoomid. Kuid ribosoomid moodustuvad ainult tuumas ja nad töötavad (st sünteesivad valku) tsütoplasmas. Osa neist on tsütoplasmas vabad ja osad kinnituvad membraanidele, moodustavad võrgustiku, mida nimetatakse endoplasmaatiline.
Ribosoomid- mittemembraansed organellid.
Endoplasmaatiline retikulum on membraanidega piiratud tuubulite võrgustik. Neid on kahte tüüpi: sile ja granuleeritud. Ribosoomid paiknevad granulaarse endoplasmaatilise retikulumi membraanidel, seetõttu toimub selles valkude süntees ja transport. Ja sile endoplasmaatiline retikulum on süsivesikute ja lipiidide sünteesi ja transpordi koht. Sellel ei ole ribosoome.
Valkude, süsivesikute ja rasvade sünteesiks on vaja energiat, mida toodavad eukarüootses rakus raku "energiajaamad" - mitokondrid.
Mitokondrid- kahemembraanilised organellid, milles toimub rakuhingamise protsess. Orgaanilised ühendid oksüdeeritakse mitokondriaalsetel membraanidel ja keemiline energia akumuleerub spetsiaalsete energiamolekulide kujul. (ATP).
Rakus on ka koht, kuhu võivad koguneda orgaanilised ühendid ja kust neid transportida – see on golgi aparaat, lamedate membraankottide süsteem. See osaleb valkude, lipiidide, süsivesikute transpordis. Golgi aparaadis moodustuvad ka intratsellulaarse seedimise organellid - lüsosoomid.
Lüsosoomid- loomarakkudele iseloomulikud ühemembraanilised organellid sisaldavad ensüüme, mis suudavad lagundada valke, süsivesikuid, nukleiinhappeid, lipiide.
Rakk võib sisaldada organelle, millel puudub membraani struktuur, näiteks ribosoomid ja tsütoskelett.
tsütoskelett- See lihasluukonna süsteem rakud, hõlmavad mikrofilamente, ripsmeid, lippe, rakukeskust, mis toodab mikrotuubuleid ja tsentrioole.
On organelle, mis on iseloomulikud ainult taimerakkudele, - plastiidid. Seal on: kloroplastid, kromoplastid ja leukoplastid. Fotosünteesi protsess toimub kloroplastides.
Ka taimerakkudes vakuoolid- raku jääkproduktid, mis on vee ja selles lahustunud ühendite reservuaarid. Eukarüootsete organismide hulka kuuluvad taimed, loomad ja seened.
Prokarüootsete rakkude struktuur.
prokarüootid on üherakulised organismid, millel puudub tuum.
Prokarüootsed rakud on väikese suurusega, säilitavad geneetilist materjali ringikujulise DNA molekuli (nukleoidi) kujul. Prokarüootsete organismide hulka kuuluvad bakterid ja tsüanobakterid, mida varem nimetati sinivetikateks.
Kui prokarüootides toimub aeroobse hingamise protsess, kasutatakse selleks plasmamembraani spetsiaalseid eendeid - mesosoomid. Kui bakterid on fotosünteesivad, toimub fotosünteesi protsess fotosünteesimembraanidel - tülakoidid.
Prokarüootides toimub valkude süntees ribosoomid. Prokarüootsetes rakkudes on vähe organelle.
Hüpoteesid eukarüootsete rakuorganellide päritolu kohta.
Prokarüootsed rakud ilmusid Maale varem kui eukarüootsed rakud.
1) sümbiootiline hüpotees selgitab eukarüootse raku mõnede organellide – mitokondrite ja fotosünteetiliste plastiidide – tekkemehhanismi.
2) Invaginatsiooni hüpotees- väidab, et eukarüootse raku päritolu tuleneb asjaolust, et esivanemate vorm oli aeroobne prokarüoot. Selles olevad organellid tekkisid membraani osade sissetungimise ja koorimise tagajärjel, millele järgnes funktsionaalne spetsialiseerumine teiste organellide tuumale, mitokondritele ja kloroplastidele.
| Rakkude struktuurid | eukarüootne rakk | prokarüootne rakk |
| tsütoplasmaatiline membraan | Sööma | Sööma; membraani invaginatsioonid moodustavad mesosoomid |
| Tuum | Sellel on kahemembraaniline membraan, sisaldab ühte või mitut tuuma | Ei; on tuuma ekvivalent - nukleoid - tsütoplasma osa, mis sisaldab DNA-d, mida ei ümbritse membraan |
| geneetiline materjal | Seljaga seotud lineaarsed DNA molekulid | Ringikujulised DNA molekulid, mis ei ole valkudega seotud |
| Endoplasmaatiline retikulum | Sööma | Ei |
| Golgi kompleks | Sööma | Ei |
| Lüsosoomid | Sööma | Ei |
| Mitokondrid | Sööma | Ei |
| plastiidid | Sööma | Ei |
| Tsentrioolid, mikrotuubulid, mikrokiud | Sööma | Ei |
| Flagella | Kui need on olemas, koosnevad need mikrotuubulitest, mida ümbritseb tsütoplasmaatiline membraan | Kui need on olemas, ei sisalda need mikrotuubuleid ega ole ümbritsetud tsütoplasmaatilise membraaniga |
| raku sein | On taimi (jõudu, annab tselluloosi) ja seeni (tugevus annab kitiini) | Jah (tugevus annab peptidoglükaani) |
| kapsel või limaskesta kiht | Ei | Mõnel bakteril on |
| Ribosoomid | Jah, suur (80S) | Jah, väike (70S) |
Testid:
1. Elu toetamine igal tasandil on seotud sigimise fenomeniga. Millisel organisatsiooni tasandil toimub reprodutseerimine maatrikssünteesi alusel
A. Molekulaarne
B. subtsellulaarne
V. Cellular
G. Tkanev
D. Organismi tasandil
2. On kindlaks tehtud, et organismide rakkudes puuduvad membraanorganellid ja nende pärandmaterjalil puudub nukleosomaalne organisatsioon. Mis need organismid on?
A. Algloomad
B. Viirused
B. Ascomycetes
G. Eukarüootid
D. Prokarüootid
3. Õpetaja palus bioloogiatunnis laboritöös ära märkida mikroskoobi suurendusastme, mida kasutati mikropreparaatide uurimisel. Üks õpilastest ei saanud ülesandega iseseisvalt hakkama. Kuidas seda indikaatorit õigesti arvutada?
A. Korrutage mikroskoobi objektiividel näidatud indikaatorid
B. Jagage väiksema suurendusega objektiivi väärtus suurema suurendusega objektiivi väärtusega
B. Korrutage objektiivi ja okulaari suurendusi
D. Jagage objektiivi suurendus okulaariga
E. Lahutage okulaari suurenduse väärtusest kõikidel mikroskoobi objektiividel näidatud väärtused
4. Mikropreparaadiga tutvudes paigaldas õpilane peale selle objektilauale kinnitamist ja vaatevälja optimaalse valgustatuse saavutamist “x40” objektiivi ja vaatas objektiivi sisse. Õpetaja peatas õpilase ja ütles, et töö käigus on tehtud põhimõtteline viga. Mis viga tehti?
V. Mikropreparaati ei tasunud parandada
B. Mikropreparaadi uurimist oleks pidanud alustama väikese suurendusega objektiiviga
B. Valgustus reguleeritakse viimasena
D. Ravimi fikseerimine viiakse läbi enne uuringu lõpetamist
D. Kõik manipulatsioonid tuleks läbi viia vastupidises järjekorras.
5. Elu olemasolu kõigil tasanditel määrab madalama taseme struktuur. Milline organiseerituse tase eelneb ja tagab elu olemasolu rakutasandil:
A. Populatsioon-liigid
B. Tkaneva
B. Molekulaarne
G. Organism
D. Biotsenootiline
Ülesanded teadmiste kontrollimiseks:
1. Püüdes uurida mikropreparaati valgusmikroskoobi abil, leidis teadlane, et kogu vaateväli on tumenenud. Mis võib olla selle nähtuse põhjuseks? Kuidas seda probleemi lahendada?
2. Püüdes mikropreparaati valgusmikroskoobiga uurida, leidis teadlane, et valgustatud oli vaid pool vaateväljast. Mis võib olla selle nähtuse põhjuseks? Kuidas seda probleemi lahendada?
3. Milliseid manipulatsioone tuleks teha, kui vaadeldav objekt ei ole valgusmikroskoobiga selgelt nähtav?
A) kui okulaaril on tähis "x15" ja objektiivil "x8"
B) kui okulaari läätse suurendus on "x10" ja objektiiv on "x40"
6. Materjalid koos õpetajaga analüüsimiseks ja selle assimilatsiooni kontrollimiseks:
6.1. Tunni teema valdamise võtmeküsimuste analüüs koos õpetajaga.
6.2. Meetodite tutvustamine õpetaja poolt praktiline nipid teemal.
6.3. Materjal jaoks kontroll materjali valdamine:
Küsimused õpetajaga aruteluks:
1. Meditsiiniline bioloogia kui teadus inimelu aluste kohta, mis uurib pärilikkuse, muutlikkuse, individuaalse ja evolutsioonilise arengu mustreid, samuti inimese morfofüsioloogilise ja sotsiaalse kohanemise küsimusi keskkonnatingimustega seoses tema biosotsiaalse olemusega.
2. Üld- ja meditsiinibioloogia praegune arengustaadium. Bioloogia koht arstiõppe süsteemis.
3. Elu olemus. elavate inimeste omadused. Eluvormid, selle põhiomadused ja omadused. Elu mõiste defineerimine bioloogiateaduse praegusel arengutasemel.
4. Evolutsiooniliselt tingitud elukorralduse struktuuritasandid; tasandite elementaarstruktuurid ja neid iseloomustavad bioloogilised põhinähtused.
5. Elukorraldustasandite ideede tähtsus meditsiinile.
6. Inimese eriline koht orgaanilise maailma süsteemis.
7. Füüsikalis-keemiliste, bioloogiliste ja sotsiaalsete nähtuste suhe inimese elus.
8. Optilised süsteemid bioloogilistes uuringutes. Valgusmikroskoobi ehitus ja sellega töötamise reeglid.
9. Ajutiste mikropreparaatide valmistamise tehnika, nende uurimine ja kirjeldamine. Meetodid raku struktuuri uurimiseks
Praktiline osa
1. Juhiseid kasutades uurige mikroskoobi ehitust ja sellega töötamise reegleid.
2. Harjutada mikroskoobiga töötamise ja ajutiste preparaatide valmistamise oskusi vatikiududest, liblika tiivasoomustest. Uurige mikropreparaate: sibulakoor, elodealeht, konnavere määrdumine, uurige tüpograafilist fonti.
3. Sisesta protokolli loogilise struktuuri graafik “Mikroskoobi struktuur”.
4. Sisestage protokolli "Mikroskoobiga töötamise reeglid"
5. Täitke tabel "Hulmartkulise organismi organiseerituse ja uurimise tasemed."
Seotud Informatsioon:
Saidi otsing:
Prokarüootsed rakud on väiksemad ja lihtsamad kui eukarüootsed rakud. Nende hulgas pole paljurakulisi organisme, vaid mõnikord moodustavad nad kolooniate sarnaseid organisme. Prokarüootidel puudub mitte ainult rakutuum, vaid ka kõik membraani organellid (mitokondrid, kloroplastid, ER, Golgi kompleks, tsentrioolid jne).
Prokarüootide hulka kuuluvad bakterid, sinivetikad (tsüanobakterid), arheed jne. Prokarüootid olid esimesed elusorganismid Maal.
Membraanstruktuuride funktsioone täidavad väljakasvud (invaginatsioonid) rakumembraan tsütoplasma sees. Need on torukujulised, lamelljad, erineva kujuga. Mõnda neist nimetatakse mesosoomideks. Fotosünteetilised pigmendid, hingamis- ja muud ensüümid paiknevad sellistel erinevatel moodustistel ja täidavad seega oma ülesandeid.
Prokarüootidel on raku keskosas ainult üks suur kromosoom ( nukleoid), millel on rõngakujuline struktuur. See sisaldab DNA-d. Valkude asemel, mis annavad kromosoomile kuju nagu eukarüootid, on siin RNA. Kromosoomi ei eralda tsütoplasmast membraan, seega öeldakse, et prokarüootid on tuumavabad organismid. Ühes kohas on kromosoom aga kinnitunud rakumembraanile.
Lisaks nukleoidile sisaldab prokarüootsete rakkude struktuur plasmiide (väikestel kromosoomidel on ka ringstruktuur).
Erinevalt eukarüootidest on prokarüootide tsütoplasma liikumatu.
Prokarüootidel on ribosoomid, kuid need on väiksemad kui eukarüootsed ribosoomid.
Prokarüootsed rakud eristuvad nende membraanide keerulise struktuuri poolest. Lisaks tsütoplasmaatilisele membraanile (plasmalemma) on neil sõltuvalt prokarüootse organismi tüübist rakusein, samuti kapsel ja muud moodustised. Rakusein täidab toetavat funktsiooni ja takistab kahjulike ainete tungimist. Bakteri rakusein sisaldab mureiini (glükopeptiid).
Prokarüootide pinnal on sageli lipukesed (üks või mitu) ja erinevad villid.
Lipukese abil liiguvad rakud vedelas keskkonnas. Villid täidavad erinevaid funktsioone (mittemärguvad, kinnituvad, edastavad aineid, osalevad seksuaalprotsessis, moodustades konjugatsioonisilla).
Prokarüootsed rakud jagunevad binaarse lõhustumise teel. Neil ei ole mitoosi ega meioosi. Enne jagunemist nukleoid kahekordistub.
Prokarüootid moodustavad sageli eoseid, mis on viis ebasoodsates tingimustes ellu jääda. Paljude bakterite eosed jäävad elujõuliseks kõrgel ja äärmiselt madalal temperatuuril. Spoori moodustumisel kaetakse prokarüootne rakk paksuga tihe kest. Tema sisemine struktuur mõnevõrra muutub.
Eukarüootse raku struktuur
Eukarüootse raku rakusein koosneb erinevalt prokarüootide rakuseinast peamiselt polüsahhariididest. Seentes on peamine lämmastikku sisaldav polüsahhariid kitiin. Pärmis on 60–70% polüsahhariididest glükaan ja mannaan, mis on seotud valkude ja lipiididega. Eukarüootide rakuseina funktsioonid on samad, mis prokarüootidel.
Tsütoplasmaatilisel membraanil (CPM) on samuti kolmekihiline struktuur. Membraani pinnal on prokarüootsete mesosoomide lähedased eendid. CMP reguleerib rakkude metabolismi protsesse.
Eukarüootides on CPM võimeline püüdma keskkonnast suuri süsivesikuid, lipiide ja valke sisaldavad tilgad. Seda nähtust nimetatakse pinotsütoosiks. Eukarüootse raku CPM on samuti võimeline söötmest kinni püüdma tahkeid osakesi (fagotsütoosi nähtus). Lisaks vastutab CPM ainevahetusproduktide keskkonda sattumise eest.
Riis. 2.2 Eukarüootse raku ehituse skeem:
1 rakusein; 2 tsütoplasmaatiline membraan;
3 tsütoplasma; 4 südamikku; 5 endoplasmaatiline retikulum;
6 mitokondrit; 7 Golgi kompleks; 8 ribosoomi;
9 lüsosoomi; 10 vakuooli
Tuum on tsütoplasmast eraldatud kahe pooridega membraaniga. Noorte rakkude poorid on avatud, need on ribosoomi prekursorite migratsiooniks, sõnumitoojaks ja RNA ülekandmiseks tuumast tsütoplasmasse. Nukleoplasmas olevas tuumas on kromosoomid, mis koosnevad kahest niidilaadsest ahelaga DNA molekulist, mis on ühendatud valkudega. Tuum sisaldab ka nukleooli, mis on rikas messenger-RNA-ga ja on seotud spetsiifilise kromosoomiga, nukleolaarse organisaatoriga.
Tuuma põhiülesanne on osalemine rakkude paljunemises. See on päriliku teabe kandja.
Eukarüootses rakus on tuum kõige olulisem, kuid mitte ainus päriliku teabe kandja. Osa sellest teabest sisaldub mitokondrite ja kloroplastide DNA-s.
Mitokondrite membraani struktuur, mis sisaldab kahte välist ja sisemist membraani, tugevalt volditud. Redoksensüümid on koondunud sisemembraanile. Mitokondrite põhiülesanne on varustada rakku energiaga (ATP teke). Mitokondrid on isepaljunev süsteem, kuna sellel on oma kromosoomi tsirkulaarne DNA ja muud komponendid, mis on osa normaalsest prokarüootsest rakust.
Endoplasmaatiline retikulum (ER) on membraani struktuur, mis koosneb tuubulitest, mis tungivad läbi kogu raku sisepinna. See on sile ja kare. Kareda ES pinnal on ribosoomid, mis on suuremad kui prokarüootidel. ES membraanid sisaldavad ka ensüüme, mis sünteesivad lipiide, süsivesikuid ja vastutavad ainete transpordi eest rakus.
Golgi komplekspakendid lamestatud membraani vesiikulitest mahutitest, milles toimub valkude pakkimine ja transport rakusiseselt. Golgi kompleksis toimub ka hüdrolüütiliste ensüümide süntees (lüsosoomide moodustumise koht).
Lüsosoomid sisaldavad hüdrolüütilisi ensüüme. Siin toimub biopolümeeride (valgud, rasvad, süsivesikud) lõhenemine.
Vakuoolid eraldatakse tsütoplasmast membraanidega. Varuvakuoolides on raku varutoitaineid, räbuvakuoolides aga mittevajalikke ainevahetusprodukte ja mürgiseid aineid.
Kõige ilmsem prokarüootide ja eukarüootide erinevus seisneb selles, et viimastel on tuum, mis kajastub nende rühmade nimes: "karyo" on vanakreeka keelest tõlgitud kui tuum, "pro" - enne, "eu" - hea. Seega on prokarüootid tuumaeelsed organismid, eukarüootid on tuumalised.
Kuid see pole kaugeltki ainus ja võib-olla mitte peamine erinevus prokarüootsete organismide ja eukarüootide vahel. Prokarüootsetes rakkudes pole üldse membraanorganelle.(harvade eranditega) - mitokondrid, kloroplastid, Golgi kompleks, endoplasmaatiline retikulum, lüsosoomid.
Nende ülesandeid täidavad rakumembraani väljakasvud (invaginatsioonid), millel paiknevad mitmesugused pigmendid ja ensüümid, mis tagavad elutähtsate protsesside.
Prokarüootidel ei ole eukarüootseid kromosoome. Nende peamine geneetiline materjal on nukleoid, tavaliselt rõngakujuline. Eukarüootsetes rakkudes on kromosoomid DNA ja histooni valkude kompleksid (mäng oluline roll DNA pakendis). Neid keemilisi komplekse nimetatakse kromatiiniks. Prokarüootide nukleoid ei sisalda histoone ja temaga seotud RNA molekulid annavad sellele kuju.
Eukarüootsed kromosoomid asuvad tuumas. Prokarüootidel paikneb nukleoid tsütoplasmas ja on tavaliselt ühes kohas rakumembraani külge kinnitatud.
Lisaks nukleoidile on prokarüootsetel rakkudel erinev arv plasmiide - nukleoide, mis on oluliselt väiksema suurusega kui põhiline.
Geenide arv prokarüootide nukleoidis on suurusjärgu võrra väiksem kui kromosoomides. Eukarüootidel on palju geene, mis täidavad teiste geenidega võrreldes reguleerivat funktsiooni. See võimaldab mitmerakulise organismi eukarüootsetel rakkudel, mis sisaldavad sama geneetilist teavet, spetsialiseeruda; muutes oma ainevahetust, reageerima paindlikumalt välis- ja sisekeskkonna muutustele. Ka geenide struktuur on erinev. Prokarüootides on geenid DNA-s paigutatud rühmadesse – operonitesse. Iga operon transkribeeritakse ühe ühikuna.
Samuti on prokarüootide ja eukarüootide vahel erinevusi transkriptsiooni- ja translatsiooniprotsessides. Kõige olulisem on see, et prokarüootsetes rakkudes võivad need protsessid toimuda samaaegselt ühel maatriksi (informatsiooni) RNA molekulil: sel ajal, kui seda DNA-l veel sünteesitakse, "istuvad" ribosoomid juba selle valmis otsas ja sünteesivad valku. Eukarüootsetes rakkudes läbib mRNA pärast transkriptsiooni nn küpsemise. Ja alles pärast seda saab sellel sünteesida valku.
Prokarüootide ribosoomid on väiksemad (setetegur 70S) kui eukarüootidel (80S). Valkude ja RNA molekulide arv ribosoomi subühikute koostises on erinev. Tuleb märkida, et mitokondrite ja kloroplastide ribosoomid (nagu ka geneetiline materjal) on sarnased prokarüootidega, mis võib viidata nende päritolule iidsetest prokarüootsetest organismidest, mis olid peremeesraku sees.
Prokarüootid erinevad tavaliselt nende kestade keerukama struktuuri poolest. Lisaks tsütoplasmaatilisele membraanile ja rakuseinale on neil ka kapsel ja muud moodustised, olenevalt prokarüootse organismi tüübist. Rakusein täidab toetavat funktsiooni ja takistab kahjulike ainete tungimist. Bakteri rakusein sisaldab mureiini (glükopeptiid). Eukarüootidest on taimedel rakusein (selle põhikomponent on tselluloos), seentel kitiin.
Prokarüootsed rakud jagunevad binaarse lõhustumise teel. Neil on puuduvad keerulised rakkude jagunemise protsessid (mitoos ja meioos) iseloomulik eukarüootidele. Kuigi enne jagunemist nukleoid kahekordistub, täpselt nagu kromatiin kromosoomides. IN eluring eukarüootidel on vahelduvad diploidsed ja haploidsed faasid. Sel juhul domineerib tavaliselt diploidne faas. Erinevalt neist ei ole prokarüootidel seda.
Eukarüootsed rakud on erineva suurusega, kuid igal juhul on nad oluliselt suuremad kui prokarüootsed rakud (kümneid kordi).
Toitained sisenevad prokarüootide rakkudesse ainult osmoosi abil. Eukarüootsetes rakkudes võib lisaks täheldada ka fago- ja pinotsütoosi (toidu ja vedeliku "püüdmine" tsütoplasmaatilise membraani abil).
Üldiselt seisneb prokarüootide ja eukarüootide erinevus viimaste selgelt keerukamas struktuuris. Arvatakse, et prokarüootset tüüpi rakud tekkisid abiogeneesi (pikaajaline keemiline evolutsioon varajase Maa tingimustes) kaudu. Eukarüootid tekkisid prokarüootidest hiljem, neid kombineerides (sümbiootilised, aga ka kimäärsed hüpoteesid) või üksikute esindajate evolutsiooni teel (invaginatsioonihüpotees). Eukarüootsete rakkude keerukus võimaldas neil evolutsiooni käigus organiseerida mitmerakuline organism, et tagada kogu elu põhiline mitmekesisus Maal.
Prokarüootide ja eukarüootide erinevuste tabel
| Ei | Sööma |
| Ei. Nende ülesandeid täidavad rakumembraani invaginatsioonid, millel paiknevad pigmendid ja ensüümid. | Mitokondrid, plastiidid, lüsosoomid, ER, Golgi kompleks |
| Keerulisemad on erinevad kapslid. Rakusein koosneb mureiinist. | Rakuseina põhikomponent on tselluloos (taimedes) või kitiin (seentes). Loomarakkudel ei ole rakuseina. |
| Oluliselt vähem. Seda esindavad nukleoid ja plasmiidid, millel on rõnga kuju ja mis asuvad tsütoplasmas. | Päriliku teabe hulk on märkimisväärne. Kromosoomid (koosnevad DNA-st ja valkudest). mida iseloomustab diploidsus. |
| Binaarne rakkude jagunemine. | On mitoos ja meioos. |
| Ei ole tüüpiline prokarüootidele. | Neid esindavad nii ühe- kui ka mitmerakulised vormid. |
| väiksem | Suurem |
| Mitmekesisem (heterotroofid, erineval viisil fotosünteesivad ja kemosünteesivad autotroofid; anaeroobne ja aeroobne hingamine). | Autotroofia ainult taimedes läbi fotosünteesi. Peaaegu kõik eukarüootid on aeroobid. |
| Eluta loodusest keemilise ja prebioloogilise evolutsiooni protsessis. | Prokarüootidest nende bioloogilise evolutsiooni käigus. |
eukarüootsed rakud
Kõige keerulisem organisatsioon on omane loomade ja taimede eukarüootsetele rakkudele. Looma- ja taimerakkude ehitust iseloomustavad põhimõttelised sarnasused, kuid nende kuju, suurus ja mass on äärmiselt mitmekesised ning sõltuvad sellest, kas organism on ühe- või mitmerakuline. Näiteks ränivetikad, euglenoidid, pärmid, müksomütseedid ja algloomad on üherakulised eukarüootid, samas kui valdav enamus teist tüüpi organisme on mitmerakulised eukarüootid, mille rakkude arv ulatub mõnest (näiteks mõnes helmintis) miljarditeni. (imetajatel) organismi kohta. Inimkeha koosneb umbes 10 erinevast rakust, mis erinevad oma funktsioonide poolest.
Inimese puhul on erinevaid rakke rohkem kui 200 tüüpi. Inimkehas on kõige rohkem rakke epiteelirakud, mille hulgas on keratiniseeritud rakud (juuksed ja küüned), imendumisega rakud ja barjäärifunktsioonid(seedetraktis, kuseteedes, sarvkestas, tupes ja teistes organsüsteemides), rakud. siseorganid ja õõnsused (pneumotsüüdid, seroossed rakud ja paljud teised). On rakke, mis tagavad ainevahetuse ja varuainete (hepatotsüüdid, rasvarakud) kogunemise. Suur rühm koosneb epiteeli- ja sidekoerakkudest, mis eritavad rakuvälist maatriksit (amüloblastid, fibroblastid, osteoblastid jt) ja hormoone, samuti kontraktiilseid rakke (skeleti- ja südamelihased, iiris ja muud struktuurid), vererakke ja immuunsussüsteem(erütrotsüüdid, neutrofiilid, eosinofiilid, basofiilid, T-lümfotsüüdid ja teised). On ka rakke, mis toimivad sensoorsete muunduritena (fotoretseptorid, kombatavad, kuulmis-, haistmis-, maitse- ja muud retseptorid). Märkimisväärset hulka rakke esindavad tsentraalse neuronid ja gliiarakud närvisüsteem. Samuti on olemas spetsiaalsed silmaläätse rakud, pigmendirakud ja toitvad rakud, mida edaspidi nimetatakse põhjarakkudeks. Samuti on teada palju muud tüüpi inimrakke.
Looduses pole tüüpilist rakku, sest neid kõiki iseloomustab äärmuslik mitmekesisus. Sellest hoolimata erinevad kõik eukarüootsed rakud oluliselt prokarüootsetest rakkudest mitmete omaduste poolest, eelkõige mahu, kuju ja suuruse poolest. Enamiku eukarüootsete rakkude maht ületab prokarüootide mahtu 1000-10 000 korda. Sellist prokarüootsete rakkude kogust seostatakse nendes mitmesuguste organellide sisaldusega, mis täidavad erinevaid rakulisi funktsioone. Eukarüootseid rakke iseloomustab ka suure hulga geneetilise materjali olemasolu, mis on koondunud peamiselt suhteliselt suurel hulgal kromosoomid, mis annab neile suurepärased võimalused diferentseerumiseks ja spetsialiseerumiseks.
Mitte vähem kui oluline omadus Eukarüootsete rakkude jaoks on iseloomulik see, et neid iseloomustab sisemiste membraanisüsteemide olemasolust tingitud lahterdamine. Selle tulemusena paiknevad paljud ensüümid teatud sektsioonides. Näiteks peaaegu kõik ensüümid, mis katalüüsivad valkude sünteesi loomarakkudes, paiknevad ribosoomides, samas kui fosfolipiidide sünteesi katalüüsivad ensüümid on koondunud peamiselt raku tsütoplasma membraanile. Erinevalt prokarüootsetest rakkudest on eukarüootsetel rakkudel tuum.
Eukarüootsetel rakkudel on võrreldes prokarüootsete rakkudega keerulisem süsteem keskkonnast pärit ainete tajumiseks, ilma milleta on nende elu võimatu. Eukarüootsete ja prokarüootsete rakkude vahel on ka teisi erinevusi.
Rakkude vorm on kõige mitmekesisem ja sõltub sageli ka funktsioonidest, mida nad täidavad. Näiteks on paljud algloomad ovaalsed, punased verelibled aga ovaalsed kettad ja imetajate lihasrakud piklikud. Eukarüootsete rakkude suurused on mikroskoopilised (tabel 3).
Teatud tüüpi rakke iseloomustavad märkimisväärsed suurused. Näiteks ulatub suurte loomade närvirakkude suurus mitu meetrit ja inimestel kuni 1 meeter. Üksikute taimekudede rakud ulatuvad mitme millimeetri pikkuseks.
Arvatakse, et mida suurem on liigi sees organism, seda suuremad on selle rakud. Samas on erineva suurusega sugulasliikidele iseloomulikud ka sarnase suurusega rakud. Näiteks erütrotsüüdid on kõikidel imetajatel suuruselt sarnased.
Rakud erinevad ka massi poolest. Näiteks inimese üksik maksarakk (hepatotsüüt) kaalub 19-9 g.
Inimese somaatiline rakk (tüüpiline eukarüootne rakk) on moodustis, mis koosneb paljudest mikroskoopilise ja submikroskoopilise suurusega struktuurikomponentidest (joonis 46).
Elektronmikroskoopia ja muude meetodite kasutamine võimaldas luua erakordse mitmekesisuse nii kesta ja tsütoplasma kui ka tuuma struktuuris. Eelkõige kehtestati rakusiseste struktuuride struktuuri membraaniprintsiip, mille alusel eristatakse mitmeid raku struktuurseid komponente, nimelt.
