Тема: Строение и функции клетки

1
Тема: Прокариоты, вирусы
Задание 1. «Характеристика прокариот»
Запишите номера вопросов и дайте ответ одним предложением:
1. Классификация прокариот.
2. Какие особенности характерны для архебактерий?
3. Какие особенности характерны для цианобактериий?
4. Размеры прокариотических клеток?
5. Что такое диплококки, тетракокки, стрептококки, стафилококки, сарцины?
6. Какие бактерии называются бациллами, вибрионами, спириллами, спирохетами?
7. Какое вещество характерно для стенок бактериальных клеток?
8. Как называется слизистый слой поверх клеточной стенки многих бактерий?
9. Что такое нуклеоид?
10. Что такое мезосома? Хлоросома?
11. Какие одномембранные органоиды отсутствуют у прокариот?
12. Какие двумембранные органоиды отсутствуют у прокариот?
13. Какие немембранные органоиды отсутствуют у прокариот?
14. В какой форме находится генетический материал у прокариотической клетки?
15. Что такое плазмиды?
16. Что такое F-плазмида?
17. Что известно о половом размножении прокариот?
18. Что известно о бесполом размножении прокариот?
19. Как многие прокариоты переносят неблагоприятные условия?
Задание 2. «Строение клетки прокариот»
Рассмотрите рисунок и ответьте на вопросы:
1. Что обозначено на рисунке
цифрами 1 — 11?
2. К какому надцарству и царству относятся бактерии?
3. Чем оболочка грамположительных бактерий отличается от оболочки грамотрицательных бактерий?
4. Что характерно для рибосом
прокариот?
5. Чем представлен генетический аппарат прокариот?
6. Чем жгутик прокариот отличается от жгутика эукариот?
Задание 3. «Сравнительная характеристика эукариот и прокариот»
Признаки
Эукариоты
Прокариоты
Ядерная оболочка
ДНК
Комплекс Гольджи
ЭПС
Лизосомы
Жгутики
Рибосомы
Клеточный центр
2
Цитоскелет
Митохондрии
Пластиды у автотрофов
Способ поглощения пищи
Пищеварительные вакуоли
Задание 4. «Физиология прокариот»
Запишите номера вопросов и дайте ответ одним предложением:
1. По типу питания прокариоты делятся на две группы – (_) и (_).
2. Сапротрофы – бактерии, (_).
3. Паразиты – бактерии, (_),
4. Симбионты – бактерии, (_).
5. К фотоавтотрофным бактериям с фотосистемой 1 относятся (_) и (_).
6. К фотоавтотрофным бактериям с фотосистемами 1 и 2 относятся (_).
7. К хемоавтотрофным бактериям относятся следующие представители: (_).
8. По отношению к кислороду бактерии можно разделить на (_) и (_).
9. Л.Пастер назвал бактерии «великими могильщиками природы» так как (_).
10. Бактерии участвуют в круговороте азота, так как (_).
11. Бактерии участвуют в круговороте углерода, так как (_).
Задание 5. «Генетическая рекомбинация прокариот»
Рассмотрите рисунок и ответьте на вопросы:
1.
2.
3.
4.
Какие виды генетической рекомбинации прокариот известны?
Как осуществляется конъюгация?
Как происходит трансдукция?
Как осуществляется трансформация?
Задание 6. Важнейшие термины и понятия: «Прокариоты»
Дайте определение терминам или раскройте понятия (одним предложением, подчеркнув
важнейшие особенности):
1. Архебактерии. 2. Цианобактерии. 3. Нуклеоид. 4. Мезосома. 5. Плазмида. 6. Эндоспора. 7.
Конъюгация. 8. Трансформация. 9. Трансдукция.
Задание 7. «Характеристика вирусов»
Запишите номера вопросов и продолжите предложение:
1. Классификация вирусов (_).
2. Вирусы были открыты (_) в (_) году.
3. Размеры вирусов (_).
4. Если вирус содержит ДНК – это (_), если РНК – (_).
5. К РНК-содержащим вирусам относятся (_), (_), (_).
6. Вне клетки вирус существует в форме (_).
7. В клетке вирус существует в форме (_).
8. Белковая оболочка вируса называется (_), дополнительные оболочки образуют (_).
9. Вирусы, поражающие бактерии называются (_).
10. Произошли вирусы в результате (_).
3
Задание 8. «Строение и репродукция бактериофагов»
Рассмотрите рисунок и ответьте на вопросы:
1. Что обозначено на
рисунке цифрами 1 –
7?
2. Какие стадии репродукции вируса обозначены цифрами 8 –
13?
Задание 9. «Строение ВИЧ»
Рассмотрите рисунок и ответьте на вопросы:
1. Что обозначено цифрами 1-7?
2. Какие клетки поражает ВИЧ? Почему?
3. Как ВИЧ-инфекция передается от человека к
человеку?
Задание 10. «Репродукция ВИЧ»
Рассмотрите рисунок и ответьте на вопросы:
1. Какие стадии репродукции ВИЧ изображены на рисунке?
2. Какой белок является рецепторным для
ВИЧ?
3. Чем представлен генетический аппарат
ВИЧ?
4. Для чего нужны обратные транскриптазы (ревертазы) ВИЧ?
Задание 11. К бактериальным (А) и вирусным (Б) заболеваниям относятся:
1. Полиомиелит. 2. Холера. 3. Корь. 4. Малярия. 5. Свинка. 6. Дифтерия. 7. Грипп. 8. Гонорея. 9. Сифилис. 10. Тиф. 11. Столбняк. 12. Сальмонеллез. 13. Туберкулез. 14. Бациллярная
дизентерия. 15. Оспа. 16. Амебная дизентерия.
4
Ответы:
Задание 1. 1. Империя Клеточные, надцарство Прокариоты, царство Дробянки, подцарства Архебактерии,
Эубактерии, Цианобактерии. 2. Наиболее древняя группа прокариотических организмов, около 40 видов. В клеточной стенке отсутствует муреин, в ДНК присутствуют экзоны и интроны – как у эукариот. Существенно отличаются по нуклеотидной последовательности рРНК и тРНК от других прокариот и эукариот. 3. Одноклеточные и многоклеточные (нитчатые) организмы. Содержат хлорофилл а, фотосистему 1 и фотосистему 2 и при
фотосинтезе происходит фотолиз воды с выделением кислорода. У многих видов обнаружена способность к
азотфиксации. 4. От 1 до 10 мкм. 5. Диплококии – одноклеточные бактерии, соединенные попарно. Тетракокки
- делятся в двух плоскостях, образуя тетрады. Стрептококки – при делении образуют цепочки. Стафилококки –
делятся в разных плоскостях, образуя скопления клеток, напоминающие виноград. Сарцины – делятся в трех
плоскостях, образуя пакеты из 8 клеток. 6. Бациллы – палочковидные бактерии; вибрионы – изогнутые, имеют
форму запятой; спириллы – извитые палочки, имеющие до 6 витков; спирохеты – тонкие извитые формы, имеющие вид спирали. 7. Пептидогликан муреин. 8. Капсула. 9. Генетический аппарат бактерий. 10. Мезосомы –
впячивания плазмалеммы внутрь бактериальной клетки, на мембранах располагаются различные ферментативные конвейеры. Хлоросомы – мембранные структуры, на которых находятся пигменты, отвечающие за бактериальный фотосинтез. 11. ЭПР, комплекс Гольджи, лизосомы. 12. Ядро, митохондрии, пластиды. Жгутики также не покрыты мембраной. 13. Клеточный центр, цитоскелет из микротрубочек и микрофиламентов. 14. Одна,
голая (без белков) кольцевая ДНК, находится в ограниченном участке цитоплазмы, содержит несколько тысяч
генов, называется бактериальной хромосомой. Кроме этого, есть плазмиды. 15. Внехромосомные, небольшие
кольцевые ДНК, содержащие несколько генов, способные к автономному существованию и репликации. 16.
Плазмида фертильности (плодовитости), придающая клетке способность образовывать F-пилю, конъюгировать
и передавать генетический материал другой бактерии. 17. Отсутствует. 18. Размножаются путем бинарного деления или почкования после репликации ДНК. 19. Образуют споры.
Задание 2. 1. 1 – базальное тельце – одна пара дисков. 2 – жгутики из флагеллина; 3 – слизистая капсула; 4 –
клеточная стенка; 5 – плазмалемма; 6 – мезосома; 7 – пили из пилина; 8 – мембранные структуры (мезосомы,
хлоросомы); 9 – нуклеоид; 10 – 70-S рибосомы. 11 – цитоплазма. 2. Надцарство Прокариоты, царство Дробянки.
3. У грамположительных снаружи цитоплазмы находится клеточная стенка из муреина, у грамотрицательных –
оболочка состоит из двух мембран, между которыми (в периплазматическом пространстве) слой муреина. 4.
Меньше по массе, около 70-S. 5. Одной голой кольцевой хромосомой и плазмидами. 6. В основании жгутика
прокариот одна (у грамположительных) или две (у грамотрицательных) пары дисков, крюк и жгутик, микротрубочка из фибрилл флагеллина. У эукариот базальное тельце – два цилиндра, каждый состоит из 9 триплетов
микротрубочек, аксонема из девяти пар микротрубочек, связанных с двумя непарными центральными и аксонема покрыта мембраной.
Задание 3.
Признаки
Ядерная оболочка
ДНК
Эукариоты
Присутствует.
Находится в форме линейных хромосом, где ДНК
связана с белками—гистонами, причем на долю
белков приходится до 65% от массы хромосомы.
Комплекс Гольджи
ЭПС
Лизосомы
Жгутики
Присутствует.
Присутствует.
Присутствуют.
Покрыты мембранами, в середине две центральные микротрубочки, по периферии — девять
двойных микротрубочек, в основании — базальные тельца
Состоят из двух субъединиц, коэффициент седиментации 80, содержат молекулы белка и четыре
молекулы рРНК
Присутствует.
Присутствует.
Присутствует.
Присутствует.
За счет осмоса; путем фагоцитоза и пиноцитоза.
Захват пищи многоклеточными животными.
Присутствуют.
Рибосомы
Клеточный центр
Цитоскелет
Митохондрии
Пластиды у автотрофов
Способ поглощения пищи
Пищеварительные вакуоли
Прокариоты
Отсутствует.
Обычно одна кольцевая хромосома, всегда связанная с плазматической мембраной. Суперспирализованная "голая" (без белков) ДНК собрана в
петли (около 120), отходящие от центральной
области, в которой они связаны небольшим количеством белковых молекул.
Отсутствует.
Отсутствует.
Отсутствуют.
Принципиально отличны от жгутиков эукариот.
В основании базальное тельце с 2 или 4 дисками,
крючок и сам жгутик — микротрубочка из белка
флагеллина.
Состоят из двух субъединиц, коэффициент седиментации 70, содержат молекулы белка и три
молекулы рРНК.
Отсутствует.
Отсутствует.
Отсутствуют.
Отсутствуют.
За счет осмоса.
Отсутствуют.
Задание 4. 1. Гетеротрофы и автотрофы. 2. Питающиеся органическим веществом неживых организмов. 3. Питающиеся за счет живых организмов. 4. Живущие совместно с другими организмами, это сожительство взаимовыгодно. 5. Зеленые и пурпурные серобактерии. 6. Цианобактерии. 7. Нитрифицирующие бактерии, способные
окислять аммиак, образующийся при гниении органических остатков, сначала до азотистой, а затем до азотной
кислоты; бесцветные серобактерии окисляют сероводород и накапливают в своих клетках серу:
2Н2S + О2 = 2Н2О + 2S + 272 кДж
При недостатке сероводорода бактерии производят дальнейшее окисление серы до серной кислоты:
2S + 3О2 + 2Н2О = 2Н2SО4 + 636 кДж
Железобактерии окисляют двувалентное железо до трехвалентного:
4FeCO3 + O2 + H2O = 4Fe(OH)3 + 4CO2 + 324 кДж
Водородные бактерии используют энергию, выделяющуюся при окислении молекулярного водорода:
2Н2 + О2 = 2Н2О + 235 кДж
8. Анаэробные и аэробные. 9. Они разлагают все умершие организмы, возвращая химические элементы в неживую природу. 10. Многие бактерии могут фиксировать атмосферный азот. Причем, азотобактер, свободноживущий в почве, фиксирует азот независимо от растений, а клубеньковые бактерии проявляют свою активность
5
только в симбиозе с корнями высших растений (преимущественно бобовых), благодаря этим бактериям почва
обогащается азотом и повышается урожайность растений. Денитрифицирующие бактерии возвращают азот в
атмосферу. 11. При окислении органики возвращают углерод в форме углекислого газа в атмосферу.
Задание 5. 1. Трансдукция, трансформация, конъюгация. 2. Клетка-донор содержит F-плазмиду и образует Fпилю (половую пилю), которая соединяется с клеткой-реципиентом. При репликации F-плазмиды одна цепь
нуклеотидов переходит в клетку-реципиент и там образуется вторая цепь нуклеотидов F-плазмиды. Так реципиент F- становится F+. Процесс протекает медленно, и клетка, бывшая изначально F- успевает реплицироваться
один или несколько раз, и в результате в популяции всегда сохраняются F- клетки. 3. При самосборке бактериофагов в инфицированной вирусом бактериальной клетке фрагменты ДНК бактерии иногда попадают внутрь
вирусных частиц, такие трансформированные бактериофаги переносят ДНК в клетки других бактерий. 4. При
трансформации клетки донора и реципиента не контактируют друг с другом, небольшой фрагмент ДНК погибшей бактерии поглощается клеткой-реципиентом и включается в состав ее ДНК.
Задание 6. Архебактерии (более 40 видов) – древнейшая группа прокариот, резко отличающаяся от эубактерий.
В клеточной стенке отсутствует муреин, в ДНК есть интроны, существенно отличаются нуклеотидные последовательности в тРНК и рРНК. 2. Цианобактерии – одноклеточные и многоклеточные (нитчатые) прокариоты,
содержат хлорофилл а, у многих обнаружена способность к азотфиксации; имеют фотосистемы 1 и 2 и при фотосинтезе выделяют кислород. 3. ДНК-содержащая зона прокариот, в которой расположена голая (без гистонов)
кольцевая ДНК. Нуклеоид расположен в центральной части цитоплазмы бактерии, ДНК в одном месте прикреплена к мезосоме. 4. Внутрицитоплазматические мембранные структуры бактерий везикулярной и трубчатой формы, образующиеся путем впячивания плазматической мембраны внутрь цитоплазмы. Содержат различные ферменты или пигменты. 5. Небольшая кольцевая молекула дополнительной ДНК, способная к саморепликации, несет всего несколько генов, обеспечивающих бактерию дополнительными свойствами. В клетке их может быть несколько. 6. Покоящаяся форма существования некоторых бактерий, предназначенная для выживания в неблагоприятных условиях. Споры устойчивы к высоким температурам, радиации, высушиванию. Попадая в питательную среду прорастают, давая начало новым бактериальным клеткам. 7. Половой процесс бактерий, передача генетической информации от бактерии-донора бактерии-реципиенту с помощью F-пили. 8. Поглощение фрагментов ДНК погибших бактерий и встраивание их в собственную ДНК. 9. Перенос фрагментов
ДНК от одной бактерии в другую с помощью бактериофагов.
Задание 7. 1. Империя Неклеточные, царство Вирусы. 2. Д.И.Ивановским; 1892 г. 3. 20-2000 нм. 4. ДНКгеномный, РНК-геномный. 5. Вирус табачной мозаики, грипп, ВИЧ, свинка, корь, полиомиелит. 6. Вириона. 7.
Нуклеиновой кислоты. 8. Капсид; суперкапсид. 9. Бактериофаги. 10. Выхода группы генов из под контроля
клетки.
Задание 8. 1. 1 – головка вируса. 2 – воротничок. 3 – сократительный чехол вокруг полого стержня. 4 – базальная пластинка. 5 – нити хвостового отростка, комплементарно связывающиеся с рецепторными участками бактериальной клетки. 6 – нуклеиновая кислота вируса. 7 – вирусные ферменты. 2. 8 – осаждение бактериофага. 9 –
проникновение вирусной НК в клетку. 10. Встраивание вирусной ДНК в бактериальную хромосому. 11. Репликация вирусной НК. 12. Синтез вирусных белков. 13. Самосборка и выход бактериофагов.
Задание 9. 1. 1 – две молекулы РНК. 2 – две молекулы фермента ревертазы (обратной траскриптазы). 3 – капсид
из белков в форме конуса. 4 – подмембранный каркас из белковых молекул, входит в состав суперкапсида. 5 –
мембрана вируса, входит в состав суперкапсида. 6 – гликопротеин 120, содержащий рецепторный участок на
белок СD-4. 7 – трансмембранный белок, гликопротеин 41. 2. В первую очередь Т-лимфоциты-хелперы, содержащие на мембране белок СD-4. Позже – моноциты, В-лимфоциты, клетки нейроглии, клетки кишечника и кожи. 3. Половым путем; от матери к ребенку через плаценту; при кормлении вместе с молоком; при переливании
крови и пересадке органов, содержащих ВИЧ-инфекцию; инфицированными инструментами.
Задание 10. 1. 1 – осаждение. 2 – проникновение в клетку. 3 – выход вирусной РНК из капсида. 4 – синтез на
РНК ДНК. 5 – встраивание вирусной ДНК в ДНК клетки. 6 – репликация вирусной НК. 7 – синтез вирусных
белков. 8 – самосборка. 9 – отпочковывание вирусов. 2. СD-4. 3. Две молекулы РНК, содержащие по 9 генов
ВИЧ. 4. Для синтеза ДНК на РНК.
Задание 11. А: 2, 6, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14. Б: 1, 3, 5, 7, 15.