§16. Ядро. Прокариотная клетка

Ст. 91

Вспомните, чем клетки прокариот отличаются по строению от клеток эукариот. Какие организмы образованы эукариотными, а какие – прокариотными клетками?

Клетки прокариот отличаются от клеток эукариот

1) наличием нуклеоида в цитоплазме

2) наличием рибосом в цитоплазме

3) синтезом АТФ в митохондриях

4) присутствием эндоплазматической сети

5) отсутствием морфологически обособленного ядра

6) наличием впячиваний плазматической мембраны, выполняющих функцию мембранных органоидов

Все животные являются эукариотами. Также эукариоты включают растения, грибы и простейших.

Большинство прокариот состоят только из одной клетки (одноклеточные), но есть несколько и многоклеточных. Ученые разделяют прокариот на две группы: бактерии и археи.

Ст. 95

1. Какие структуры выделяют в ядре? Каковы основные функции ядра?

Ядро ограничено ядерной оболочкой, отделяющей его содержимое (кариоплазму) от цитоплазмы. Оболочка состоит из двух мембран, разделенных промежутком. Обе они пронизаны многочисленными порами, благодаря которым возможен обмен веществами между ядром и цитоплазмой. В ядре клетки у большинства эукариот находится от 1 до 7 ядрышек. С ними связаны процессы синтеза РНК и тРНК.

Основные компоненты ядра – хромосомы, образованные из молекулы ДНК и различных белков. В световом микроскопе они хорошо различимы лишь в период клеточного деления (митоза, мейоза). В неделящейся клетке хромосомы имеют вид длинных тонких нитей, распределенных по всему объему ядра.

Функции ядра клетки следующие:

регуляция клеточного метаболизма, деления и смерти;

сохранение наследственной информации; спирализация хроматина;

деспирализация хроматина; репликация ДНК;

синтез информационной РНК;

инициация белкового синтеза;

взаимодействие с клеточными структурами посредством рецепторов.

2. Сравните строение ядерной мембраны с плазматической. Укажите их сходство и отличия. Чем обусловлены отличия?

Внутренняя мембрана ядра специфична и отличается от плазматической особыми белками. Наружная мембрана ядра сходна по строению с

мембраной эндоплазматической сети и связана с ней, поэтому её можно рассматривать как производную ЭПС. Наружная мембрана ядра усеяна рибосомами, участвующими в синтезе белков. В ядерной оболочке имеются ядерные поры, через которые осуществляется обмен между цитоплазмой и ядром. Из ядра транспортируются молекулы РНК, рибосомы, из цитоплазмы в ядро проникают белки.

3. Что представляет собой хромосома и чем она отличается от хроматина? Из каких веществ построена хромосома? Объясните отличия эухроматина от гетерохроматина. Чем обусловлены эти отличия?

В ядре молекулы ДНК не видны, так как находятся в виде тонких нитей хроматина, который окрашивается более интенсивно, чем остальная часть нуклеоплазмы (рис. 64). Хроматин представляет собой комплекс нитей ДНК, связанных с белками – гистонами. В период между клеточными делениями нити ДНК в основном деспирализованы. Они сосредоточены в центре ядра, слабо окрашиваются красителями и носят название эухроматина. В них находятся гены, которые активно участвуют в синтезе РНК. Однако часть молекул ДНК остаётся в спиральном, плотно уложенном состоянии, поэтому окрашивается интенсивно, – это гетерохроматин. Данные части молекул ДНК малоактивны или неактивны, поэтому они плотно упакованы. Во время деления клетки молекулы ДНК сильно спирализуются, утолщаются, образуют комплексы с белком и превращаются в хорошо заметные структуры – хромосомы. Каждой молекуле ДНК соответствует одна хромосома.

4. Что представляет собой ядрышко? Изолировано ли оно от содержимого ядра?

В ядре можно увидеть одно или несколько тёмных округлых об разований – ядрышек. В ядрышках происходит синтез рРНК, образуются и скапливаются рибосомы. Участок молекул ДНК, на котором осуществляется синтез рРНК, называют ядрышковым организатором.

5. С помощью современных приборов у амёбы было удалено ядро. Некоторое время организм продолжал передвигаться и питаться, но перестал расти и размножаться. Объясните почему.

Амёба передвигается и питается за счет того, что какое — то время функционируют белки, ранее имевшиеся в клетке. Для роста нужны новые белки, они не могут синтезироваться, т.к. нет ядра, и, следовательно, ДНК. Размножение тоже невозможно, т.к. в основе размножения лежит кариокинез – деление ядра, содержащее наследственную информацию.

6. Назовите основные структуры, которые присутствуют в клетках прокариот. Можно ли их назвать органоидами? Ответ поясните.

Прокариотическая клетка устроена следующим образом. Главная особенность этих клеток – это отсутствие морфологически выраженного ядра, но имеется зона, в которой расположена ДНК (нуклеоид). В цитоплазме расположены рибосомы, цитоплазматические мембраны, но у них отсутствует набор других органелл, имеющихся в клетках эукариот, таких, как эндоплазматический ретикулюм, аппарат Гольджи, лизосомы, митохондрии, пластиды, центриоли, микротрубочки. Снаружи содержимое клетки прокариот одето цитоплазматической мембраной, которая играет барьерную функцию между собственно цитоплазмой клетки и внешней средой.

Данные элементы можно назвать органоидами, т.к. они выполняют схожие с органоидами эукариот функции.

7. Существует гипотеза симбиогенеза, согласно которой митохондрии и хлоропласты произошли от прокариотных клеток. Приведите не менее пяти доказательств, свидетельствующих в её пользу.

Митохондрии и пластиды:

— имеют две полностью замкнутые мембраны. При этом внешняя сходна с

мембранами вакуолей, внутренняя – бактерий.

— размножаются бинарным делением (причём делятся иногда независимо от деления клетки), никогда не синтезируются de novo.

— генетический материал – кольцевая ДНК, не связанная с гистонами (По доле ГЦ ДНК митохондрий и пластид ближе к ДНК бактерий, чем к ядерной ДНК эукариот)

— имеют свой аппарат синтеза белка – рибосомы и др.

— рибосомы прокариотического типа – c константой седиментации 70S. По строению 16s рРНК близки к бактериальной.

— некоторые белки этих органелл похожи по своей первичной структуре на аналогичные белки бактерий и не похожи на соответствующие белки цитоплазмы.

8. Предположите, какие прокариотные организмы могли быть родоначальниками митохондрий, а какие – хлоропластов.

Предком хлоропласта зелёных растений можно считать, предположительно, одноклеточный организм, подобный прокариоту из рода Prohloron, а предком митохондрии – активно дышащую аэробную бактерию.

9. Сравните строение прокариотной и эукариотной клеток. Перечертите в тетрадь и заполните таблицу.