Caractéristiques comparatives de la structure cellulaire des procaryotes et des eucaryotes. Comparaison des procaryotes et des eucaryotes Comparaison des cellules des différents règnes des eucaryotes tableau 9

Comparaison de la structure cellulaire des bactéries, des plantes et des animaux Structure cellulaire Fonction Bactéries Plantes Animaux Noyau Stockage d'informations héréditaires, synthèse d'ARN Non Oui Oui Chromosome Matériel héréditaire constitué d'ADN linéaire Non Oui ... Wikipédia

Ce terme a d'autres significations, voir Cellule (significations). Cellules sanguines humaines (HBC) ... Wikipédia

Cellules épithéliales. La théorie cellulaire est l'une des généralisations biologiques généralement acceptées qui affirment l'unité du principe de structure et de développement du monde végétal et du monde animal, dans laquelle la cellule est considérée comme un élément structurel commun... ... Wikipédia

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La cellule est une unité élémentaire de structure et d'activité vitale de tous les organismes vivants (à l'exception des virus, souvent appelés formes de vie non cellulaires), possédant son propre métabolisme, capable d'exister indépendamment,... ... Wikipédia

Procaryotes ... Wikipédia

Chaque cellule contient plusieurs éléments chimiques impliqué dans diverses réactions chimiques. Les processus chimiques se produisant dans une cellule sont l'une des principales conditions de sa vie, de son développement et de son fonctionnement. Quelques éléments chimiques dans la cellule... ... Wikipédia

Ces structures, malgré l'unité d'origine, présentent des différences significatives.

Plan général de la structure cellulaire

Lorsqu’on considère les cellules, il faut tout d’abord se rappeler les schémas fondamentaux de leur développement et de leur structure. Ils ont caractéristiques communes structures et se composent de structures de surface, de cytoplasme et de structures permanentes - organites. À la suite de l'activité de la vie, ils stockent matière organique, qui sont appelés inclusions. De nouvelles cellules apparaissent à la suite de la division des cellules maternelles. Au cours de ce processus, deux ou plusieurs jeunes structures peuvent être formées à partir d’une structure originale, qui est une copie génétique exacte des structures originales. Les cellules, uniformes dans leurs caractéristiques structurelles et leurs fonctions, sont combinées en tissus. C'est à partir de ces structures que se produit la formation des organes et de leurs systèmes.

Comparaison des cellules végétales et animales : tableau

Sur le tableau, vous pouvez facilement voir toutes les similitudes et différences dans les cellules des deux catégories.

Principales différences

Comparaison des plantes et cellule animale indique un certain nombre de différences dans les caractéristiques de leur structure, et donc des processus vitaux. Ainsi, malgré l'unité plan général, leur appareil de surface diffère par sa composition chimique. La cellulose, qui fait partie de la paroi cellulaire des plantes, leur confère forme permanente. Le glycocalyx animal, au contraire, est une fine couche élastique. Cependant, la différence fondamentale la plus importante entre ces cellules et les organismes qu’elles forment réside dans la manière dont elles se nourrissent. Les plantes ont des plastes verts appelés chloroplastes dans leur cytoplasme. Sur leur surface interne, une réaction chimique complexe se produit, transformant l'eau et le dioxyde de carbone en monosaccharides. Ce processus n'est possible qu'en présence de lumière solaire et s'appelle la photosynthèse. Le sous-produit de la réaction est l’oxygène.

conclusions

Nous avons donc comparé les cellules végétales et animales, leurs similitudes et leurs différences. Les caractéristiques communes sont le plan de structure, les processus chimiques et la composition, la division et code génétique. Dans le même temps, les cellules végétales et animales sont fondamentalement différentes dans la manière dont elles nourrissent les organismes qu’elles forment.

Bien que les éléments structurels de base de la plupart des cellules soient similaires, il existe certaines différences dans la structure des cellules des représentants des différents règnes de la nature vivante.

Cellules végétales:

• contiennent des caractéristiques qui leur sont propres plastes- les chloroplastes, les leucoplastes et les chromoplastes ;
• entouré de denses paroi cellulaireà partir de cellulose;
• avoir vacuoles avec sève cellulaire.

Vacuole

La coquille de cette vacuole est appelée tonoplaste et son contenu est la sève cellulaire.

Plastides- ce sont des organites de cellules végétales qui possèdent double membrane structure (comme les mitochondries). Comme les mitochondries, les plastes contiennent leurs propres molécules d’ADN. Par conséquent, ils sont également capables de se reproduire de manière indépendante, quelle que soit la division cellulaire.

Selon leur couleur, les plastes sont divisés en leucoplastes, chloroplastes Et chromoplastes.
Les leucoplastes sont incolores et se trouvent généralement dans les parties non éclairées des plantes (par exemple dans les tubercules de pomme de terre). L'amidon s'y accumule. À la lumière, le pigment vert chlorophylle se forme dans les leucoplastes, c'est pourquoi les tubercules de pomme de terre deviennent verts.

Chloroplastes - des plastes verts que l'on retrouve dans les cellules des eucaryotes photosynthétiques (plantes). En règle générale, une cellule d'une feuille de plante contient de 20 à 100 chloroplastes. Les chloroplastes contiennent de la chlorophylle et s'y trouvent processus de photosynthèse(c'est-à-dire la conversion de l'énergie de la lumière solaire en énergie des liaisons macroergiques de l'ATP et la synthèse de glucides à partir du dioxyde de carbone présent dans l'air en utilisant cette énergie).
Sous la membrane externe lisse du chloroplaste se trouve une membrane interne pliée. Entre les plis de la membrane chloroplastique interne se trouvent des piles ( céréales) sacs à membrane plate ( thylakoïdes). Les membranes des thylakoïdes contiennent de la chlorophylle, qui possède une structure chimique particulière qui lui permet de capter les quanta de lumière.

Faites attention!

La chlorophylle est nécessaire pour convertir l’énergie lumineuse en énergie chimique de l’ATP.

Dans l'espace interne des chloroplastes entre les grains, se produit la synthèse de glucides, pour laquelle l'énergie ATP est consommée.

Les chromoplastes contiennent des pigments de rouge, orange, violet, fleurs jaunes. Ces plastes sont particulièrement nombreux dans les cellules des pétales de fleurs et des coquilles de fruits.

La principale substance de stockage des cellules végétales est amidon.

U animauxcellules pas de parois cellulaires denses. Ils sont entourés membrane cellulaire, à travers lequel se produit l'échange de substances avec l'environnement. En dehors d'eux membrane plasma situé glycocalice.

Glycocalyx- complexe supramembranaire, caractéristique des cellules animales, participant à la formation des contacts entre cellules.

De plus, dans les cellules animales, il n'y a pas de grandes vacoules, mais elles il y a des centrioles (au centre de la cellule) Et lysosomes.

Lysosomes, ayant la capacité de digérer activement nutriments, participent à l’élimination des parties cellulaires, des cellules entières et des organes qui meurent au cours du processus vital.

Parfois, les lysosomes détruisent la cellule même dans laquelle ils se sont formés.

Exemple:

Par exemple, les lysosomes digèrent progressivement toutes les cellules de la queue d’un têtard au fur et à mesure qu’il se transforme en grenouille. Ainsi, nutriments ne sont pas perdus, mais sont consacrés à la formation de nouveaux organes chez la grenouille.

Organites du mouvement. De nombreuses cellules animales sont capables de bouger, par exemple la pantoufle ciliée, l'euglène verte et le sperme d'animaux multicellulaires. Certains de ces organismes se déplacent à l'aide d'organites locomotrices spéciales - cils Et flagelles, qui sont formés par les mêmes microtubules que les centrioles du centre cellulaire. Le mouvement des flagelles et des cils est provoqué par le glissement des microtubules les uns sur les autres, provoquant la courbure de ces organites. À la base de chaque cil ou flagelle se trouve un corps basal qui les renforce dans le cytoplasme de la cellule. L'énergie ATP est consommée pour le travail des flagelles et des cils.

Paroi cellulaire : eucaryotes. Présent dans les plantes, les champignons ; absent chez les animaux chez les animaux. Contient de la cellulose (dans les plantes) ou de la chitine (dans les champignons). Procaryotes : Oui. Se compose de molécules polymères de protéines et de glucides

Il existe des membranes cellulaires (plasmatiques).

Noyau : chez les eucaryotes. Présent et entouré d'une membrane chez les procaryotes. pas de membrane nucléaire

Les pro et les eucaryotes ont un cytoplasme

Les chromosomes. Les eucaryotes linéaires contiennent des protéines. La transcription se produit dans le noyau, la traduction dans le cytoplasme.procaryotes.Ring ; ne contiennent pratiquement aucune protéine. La transcription et la traduction se produisent dans le cytoplasme

Réticulum endoplasmique (RE) chez les eucaryotes Oui chez les procaryotes Non.

Les eucaryotes ont des ribosomes, mais ils sont plus petits.

Complexe de Golgi chez les eucaryotes Oui chez les procaryotes Non

Lysosomes. Chez les eucaryotes Oui.

Mitochondries chez les eucaryotes Oui Chez les procaryotes Non.

La plupart des cellules ont des vacuoles chez les eucaryotes, non chez les procaryotes.

Cils et flagelles chez les eucaryotes Trouvés dans tous les organismes à l'exception des plantes supérieures Trouvés dans certaines bactéries.

Les chloroplastes des eucaryotes en possèdent. La photosynthèse du vert et du violet se produit dans les bactériochlorophylles (pigments)

Microtubules, microfilaments chez les eucaryotes Oui chez les procaryotes Non

10.Composition chimique de la cellule

Environ 60 éléments ont été trouvés dans les cellules tableau périodique Mendeleev, que l'on retrouve également dans la nature inanimée. C'est l'une des preuves du caractère commun de la nature vivante et inanimée. Dans les organismes vivants, les plus abondants sont l’hydrogène, l’oxygène, le carbone et l’azote, qui constituent environ 98 % de la masse des cellules. Cela est dû aux particularités des propriétés chimiques de l'hydrogène, de l'oxygène, du carbone et de l'azote, ce qui fait qu'ils se sont révélés les plus adaptés à la formation de molécules qui effectuent fonctions biologiques. Ces quatre éléments sont capables de former des liaisons covalentes très fortes en appariant des électrons appartenant à deux atomes. Les atomes de carbone liés de manière covalente peuvent former la charpente d’innombrables molécules organiques différentes. Étant donné que les atomes de carbone forment facilement des liaisons covalentes avec l’oxygène, l’hydrogène, l’azote et le soufre, les molécules organiques atteignent une complexité et une diversité structurelle exceptionnelles.

En plus des quatre éléments principaux de la cellule en quantités notables (10 s et 100 s fractions de pour cent) contiennent du fer, du potassium, du sodium, du calcium, du magnésium, du chlore, du phosphore et du soufre. Tous les autres éléments (zinc, cuivre, iode, fluor, cobalt, manganèse, etc.) se trouvent dans la cellule en très petites quantités et sont donc appelés oligo-éléments.

Les éléments chimiques font partie des composés inorganiques et organiques. À composés inorganiques inclure de l'eau, des sels minéraux, dioxyde de carbone, acides et bases. Les composés organiques sont les protéines, les acides nucléiques, les glucides, les graisses (lipides) et les lipoïdes. En plus de l'oxygène, de l'hydrogène, du carbone et de l'azote, ils peuvent contenir d'autres éléments. Certaines protéines contiennent du soufre. Une partie intégrante l'acide nucléique est le phosphore. La molécule d'hémoglobine comprend du fer, le magnésium participe à la construction de la molécule de chlorophylle. Les microéléments, malgré leur teneur extrêmement faible dans les organismes vivants, jouent un rôle important dans les processus vitaux. L'iode fait partie de l'hormone glande thyroïde- thyroxine, cobalt - dans la composition de la vitamine B 12 . l'hormone de la partie des îlots du pancréas - l'insuline - contient du zinc. Chez certains poissons, le cuivre remplace le fer dans les molécules pigmentaires transportant l’oxygène.

11, substances inorganiques

N 2 O est le composé le plus courant dans les organismes vivants. Son contenu dans différentes cellules varie assez considérablement : de 10 % dans l'émail des dents à 98 % dans le corps d'une méduse, mais il représente en moyenne environ 80 % du poids corporel. Le rôle extrêmement important de l’eau dans le soutien des processus vitaux est dû à sa proprietes physiques et chimiques. La polarité des molécules et la capacité de former des liaisons hydrogène font de l'eau un bon solvant pour un grand nombre de substances. La plupart des réactions chimiques se produisant dans une cellule ne peuvent se produire que dans solution aqueuse. L'eau est également impliquée dans de nombreuses transformations chimiques.

Nombre total les liaisons hydrogène entre les molécules d'eau changent en fonction de t °. À t ° Lorsque la glace fond, environ 15 % des liaisons hydrogène sont détruites, à t° 40°C – la moitié. Quand je vais à état gazeux toutes les liaisons hydrogène sont rompues. Ceci explique le haut chaleur spécifique eau. Lors du changement de t° environnement externe l'eau absorbe ou libère de la chaleur en raison de la rupture ou de la nouvelle formation de liaisons hydrogène. De cette façon, les fluctuations de température à l’intérieur de la cellule s’avèrent plus faibles qu’à l’intérieur de la cellule. environnement. La chaleur élevée d’évaporation est à la base du mécanisme efficace de transfert de chaleur chez les plantes et les animaux.

L’eau en tant que solvant participe aux phénomènes d’osmose qui jouent un rôle important dans la vie des cellules de l’organisme. L'osmose est la pénétration de molécules de solvant à travers une membrane semi-perméable dans une solution d'une substance. Les membranes semi-perméables sont celles qui laissent passer les molécules de solvant, mais ne laissent pas passer les molécules de soluté (ou les ions). L’osmose est donc la diffusion unidirectionnelle des molécules d’eau en direction de la solution.

Des sels minéraux.

La plupart des substances inorganiques dans les cellules se présente sous forme de sels à l'état dissocié ou solide. La concentration en cations et anions dans la cellule et dans son environnement n'est pas la même. La cellule contient beaucoup de K et beaucoup de Na. Dans le milieu extracellulaire, par exemple dans le plasma sanguin, dans eau de mer, au contraire, il y a beaucoup de sodium et peu de potassium. L'irritabilité cellulaire dépend du rapport des concentrations en ions Na+, K+, Ca2+, Mg2+. Dans les tissus des animaux multicellulaires, K fait partie de la substance multicellulaire qui assure la cohésion des cellules et leur disposition ordonnée. La pression osmotique dans la cellule et ses propriétés tampons dépendent largement de la concentration en sels. Le tamponnage est la capacité d’une cellule à maintenir la réaction légèrement alcaline de son contenu à un niveau constant. Le tampon à l’intérieur de la cellule est assuré principalement par les ions H2PO4 et HPO42-. Dans les fluides extracellulaires et le sang, le rôle de tampon est joué par H2CO3 et HCO3-. Les anions se lient aux ions H et aux ions hydroxyde (OH-), grâce à quoi la réaction des fluides extracellulaires à l'intérieur de la cellule reste pratiquement inchangée. Les sels minéraux insolubles (par exemple, le phosphate de Ca) apportent de la force le tissu osseux vertébrés et coquilles de mollusques.

12. Substances organiques de la cellule

Écureuils.

Parmi les substances organiques de la cellule, les protéines occupent la première place tant en quantité (10 à 12 % de la masse totale de la cellule) qu'en importance. Les protéines sont des polymères de haut poids moléculaire (avec masse moléculaire de 6000 à 1 million et plus), dont les monomères sont des acides aminés. Les organismes vivants utilisent 20 acides aminés, bien qu’il y en ait beaucoup plus. Tout acide aminé contient un groupe amino (-NH2), qui possède des propriétés basiques, et un groupe carboxyle (-COOH), qui possède des propriétés acides. Deux acides aminés sont combinés en une seule molécule en établissant une liaison HN-CO, libérant une molécule d'eau. La liaison entre le groupe amino d’un acide aminé et le groupe carboxyle d’un autre est appelée liaison peptidique. Les protéines sont des polypeptides contenant des dizaines et des centaines d'acides aminés. Les molécules de diverses protéines diffèrent les unes des autres par leur poids moléculaire, leur nombre, leur composition en acides aminés et la séquence de leur emplacement dans la chaîne polypeptidique. Il est donc clair que les protéines sont extrêmement diverses ; leur nombre dans tous les types d’organismes vivants est estimé entre 1 010 et 1 012.

Une chaîne d’unités d’acides aminés reliées de manière covalente par des liaisons peptidiques dans une séquence spécifique est appelée structure primaire de la protéine. Dans les cellules, les protéines ressemblent à des fibres ou à des boules (globules) torsadées en spirale. Ceci s'explique par le fait que dans les protéines naturelles, la chaîne polypeptidique est disposée de manière strictement définie, en fonction de structure chimique ses acides aminés constitutifs.

Premièrement, la chaîne polypeptidique se plie en spirale. L'attraction se produit entre les atomes de spires voisines et des liaisons hydrogène se forment, en particulier entre NH- et Groupes CO, situé sur les virages adjacents. Une chaîne d'acides aminés, torsadée en forme de spirale, forme la structure secondaire de la protéine. À la suite d’un repliement ultérieur de l’hélice, une configuration spécifique à chaque protéine apparaît, appelée structure tertiaire. La structure tertiaire est due à l'action des forces de cohésion entre les radicaux hydrophobes présents dans certains acides aminés et aux liaisons covalentes entre les groupes SH de l'acide aminé cystéine (liaisons S-S). Le nombre d'acides aminés à radicaux hydrophobes et à cystéine, ainsi que l'ordre de leur disposition dans la chaîne polypeptidique, sont spécifiques à chaque protéine. Par conséquent, les caractéristiques de la structure tertiaire d'une protéine sont déterminées par sa structure primaire. La protéine ne présente une activité biologique que sous la forme d'une structure tertiaire. Par conséquent, le remplacement d’un seul acide aminé dans une chaîne polypeptidique peut entraîner une modification de la configuration de la protéine et une diminution ou une perte de son activité biologique.

Dans certains cas, les molécules de protéines se combinent entre elles et ne peuvent remplir leur fonction que sous forme de complexes. Ainsi, l'hémoglobine est un complexe de quatre molécules et ce n'est que sous cette forme qu'elle est capable de fixer et de transporter l'oxygène. De tels agrégats représentent la structure quaternaire de la protéine.

En fonction de leur composition, les protéines sont divisées en deux classes principales : simples et complexes. Les protéines simples sont constituées uniquement d'acides aminés, d'acides nucléiques (nucléotides), de lipides (lipoprotéines), de Me (métalloprotéines), de P (phosphoprotéines).

Les fonctions des protéines dans une cellule sont extrêmement diverses. L'une des plus importantes est la fonction de construction : les protéines sont impliquées dans la formation de toutes les membranes cellulaires et organites cellulaires, ainsi que des structures intracellulaires. Exclusivement important a un rôle enzymatique (catalytique) des protéines. Les enzymes accélèrent réactions chimiques, se produisant dans la cellule, 10 et 100 millions de fois. La fonction motrice fournie par des protéines contractiles spéciales. Ces protéines sont impliquées dans tous les types de mouvements dont les cellules et les organismes sont capables : le scintillement des cils et le battement des flagelles chez les protozoaires, la contraction musculaire chez les animaux, le mouvement des feuilles chez les plantes, etc. Fonction de transport les protéines consistent en l'ajout d'éléments chimiques (par exemple, l'hémoglobine ajoute de l'O) ou biologiquement substances actives(hormones) et les transporter vers les tissus et organes du corps. La fonction protectrice s'exprime sous la forme de la production de protéines spéciales, appelées anticorps, en réponse à la pénétration de protéines ou de cellules étrangères dans l'organisme. Les anticorps se lient et neutralisent substances étrangères. Les protéines jouent un rôle important en tant que source d'énergie. Avec fractionnement complet 1g. 17,6 kJ (~4,2 kcal) de protéines sont libérées.

Les glucides.

Les glucides, ou saccharides, sont des substances organiques contenant formule générale(CH2O)n. La plupart des glucides contiennent deux fois plus d’atomes de H que d’atomes d’O, comme dans les molécules d’eau. C'est pourquoi ces substances sont appelées glucides.

Dans une cellule vivante, les glucides se trouvent en quantités ne dépassant pas 1 à 2, parfois 5 % (dans le foie, dans les muscles). Les cellules végétales sont les plus riches en glucides, dont la teneur atteint dans certains cas 90 % de la masse de matière sèche (graines, tubercules de pomme de terre, etc.).

Les glucides sont simples et complexes. Glucides simples sont appelés monosaccharides. Selon le nombre d'atomes de glucides dans la molécule, les monosaccharides sont appelés trioses, tétroses, pentoses ou hexoses. Parmi les six monosaccharides carbonés - les hexoses - les plus importants sont le glucose, le fructose et le galactose. Le glucose est contenu dans le sang (0,1-0,12%). Les pentoses ribose et désoxyribose se trouvent dans les acides nucléiques et l'ATP. Si deux monosaccharides sont combinés en une seule molécule, le composé est appelé disaccharide. Le sucre de table, obtenu à partir de canne ou de betterave sucrière, est constitué d'une molécule de glucose et d'une molécule de fructose, le sucre du lait - de glucose et de galactose.

Glucides complexes formés de nombreux monosaccharides sont appelés polysaccharides. Le monomère des polysaccharides tels que l'amidon, le glycogène, la cellulose est le glucose.

Les glucides remplissent deux fonctions principales : la construction et l’énergie. La cellulose forme les parois des cellules végétales. La chitine, un polysaccharide complexe, constitue le principal composant structurel de l'exosquelette des arthropodes. La chitine remplit également une fonction de construction chez les champignons. Les glucides jouent le rôle de principale source d’énergie dans la cellule. Pendant le processus d'oxydation 1g. 17,6 kJ (~4,2 kcal) de glucides sont libérés. L'amidon des plantes et le glycogène des animaux se déposent dans les cellules et servent de réserve d'énergie.

Acides nucléiques.

L'importance des acides nucléiques dans une cellule est très grande. Les particularités de leur structure chimique offrent la possibilité de stocker, de transférer et d'hériter aux cellules filles des informations sur la structure des molécules protéiques synthétisées dans chaque tissu à un certain stade du développement individuel. Puisque la plupart des propriétés et caractéristiques des cellules sont dues aux protéines, il est clair que la stabilité des acides nucléiques est la condition la plus importante fonctionnement normal des cellules et des organismes entiers. Tout changement dans la structure ou l'activité cellulaire processus physiologiques en eux, influençant ainsi l’activité vitale. L'étude de la structure des acides nucléiques est extrêmement importante pour comprendre l'héritage des traits dans les organismes et les modèles de fonctionnement des cellules individuelles et des systèmes cellulaires - tissus et organes.

Il existe 2 types d'acides nucléiques : l'ADN et l'ARN.

L'ADN est un polymère constitué de deux hélices nucléotidiques disposées pour former une double hélice. Les monomères des molécules d'ADN sont des nucléotides constitués d'une base azotée (adénine, thymine, guanine ou cytosine), d'un glucide (désoxyribose) et d'un résidu d'acide phosphorique. Les bases azotées de la molécule d'ADN sont reliées entre elles par un nombre inégal de liaisons H et sont disposées par paires : l'adénine (A) est toujours contre la thymine (T), la guanine (G) contre la cytosine (C). La disposition des nucléotides dans une molécule d’ADN peut être schématiquement représentée comme suit :

Le diagramme montre que les nucléotides ne sont pas connectés les uns aux autres de manière aléatoire, mais de manière sélective. La capacité d'interaction sélective de l'adénine avec la thymine et de la guanine avec la cytosine est appelée complémentarité. L'interaction complémentaire de certains nucléotides s'explique par les particularités de la disposition spatiale des atomes dans leurs molécules, qui leur permettent de se rapprocher et de former des liaisons H. Dans une chaîne polynucléotidique, les nucléotides voisins sont liés les uns aux autres par un sucre (désoxyribose) et un résidu acide phosphorique.

L'ARN, comme l'ADN, est un polymère dont les monomères sont des nucléotides. Les bases azotées de trois nucléotides sont les mêmes que celles qui composent l'ADN (A, G, C) ; le quatrième - l'uracile (U) - est présent dans la molécule d'ARN à la place de la thymine. Les nucléotides d'ARN diffèrent des nucléotides d'ADN par la structure des glucides qu'ils contiennent (ribose au lieu de désoxyribose).

Dans une chaîne d'ARN, les nucléotides sont reliés en formant des liaisons covalentes entre le ribose d'un nucléotide et le résidu acide phosphorique d'un autre.

La structure diffère entre les ARN à deux brins. Les ARN double brin sont les gardiens de l'information génétique dans un certain nombre de virus, à savoir Ils remplissent les fonctions de chromosomes. L'ARN simple brin transfère des informations sur la structure des protéines du chromosome au lieu de leur synthèse et participe à la synthèse des protéines.

Il existe plusieurs types d'ARN simple brin. Leurs noms sont déterminés par leur fonction ou leur emplacement dans la cellule. La majeure partie de l'ARN du cytoplasme (jusqu'à 80 à 90 %) est de l'ARN ribosomal (ARNr), contenu dans les ribosomes. Les molécules d'ARNr sont relativement petites et se composent en moyenne de 10 nucléotides. Un autre type d'ARN (ARNm) qui transporte des informations sur la séquence d'acides aminés dans les protéines qui doivent être synthétisées en ribosomes. La taille de ces ARN dépend de la longueur de la région d’ADN à partir de laquelle ils ont été synthétisés. Les ARN de transfert remplissent plusieurs fonctions. Ils délivrent les acides aminés au site de synthèse des protéines, « reconnaissent » (par le principe de complémentarité) le triplet et l'ARN correspondant à l'acide aminé transféré, et réalisent l'orientation exacte de l'acide aminé sur le ribosome.

Graisses et lipoïdes.

Les graisses sont des composés d’acides gras de haut poids moléculaire et d’alcool trihydrique glycérol. Les graisses ne se dissolvent pas dans l’eau – elles sont hydrophobes. Il existe toujours dans la cellule d’autres substances hydrophobes complexes ressemblant à de la graisse, appelées lipoïdes.

L’une des principales fonctions des graisses est l’énergie. Pendant le fractionnement 1g. les graisses en CO2 et H2O sont libérées un grand nombre deénergie - 38,9 kJ (~9,3 kcal). La teneur en graisse dans la cellule varie de 5 à 15 % de la masse de matière sèche. Dans les cellules des tissus vivants, la quantité de graisse augmente jusqu'à 90 %. S'accumulant dans les cellules du tissu adipeux des animaux, dans les graines et les fruits des plantes, la graisse sert de source d'énergie de réserve.

Les graisses et les lipoïdes remplissent également une fonction de construction ; ils font partie des membranes cellulaires. En raison d'une mauvaise conductivité thermique, la graisse est capable de fonction de protection. Chez certains animaux (phoques, baleines), il se dépose dans le tissu adipeux sous-cutané, formant une couche pouvant atteindre 1 m d'épaisseur. La formation de certains lipoïdes précède la synthèse d'un certain nombre d'hormones. Par conséquent, ces substances ont également pour fonction de réguler les processus métaboliques.

18.Étapes le métabolisme énergétique : Le processus unifié du métabolisme énergétique peut être divisé en trois étapes successives :

Le premier d’entre eux est préparatoire. A ce stade, les substances organiques de haut poids moléculaire du cytoplasme, sous l'action d'enzymes appropriées, sont décomposées en petites molécules : protéines - en acides aminés, polysaccharides (amidon, glycogène) - en monosaccharides (glucose), graisses - en glycérol. et acide gras, acides nucléiques - en nucléotides, etc. Durant cette étape, une petite quantité d’énergie est libérée et dissipée sous forme de chaleur.

La deuxième étape est sans oxygène ou incomplète. Formé le étape préparatoire les substances - glucose, acides aminés, etc. - subissent une dégradation enzymatique supplémentaire sans accès à l'oxygène. Un exemple est l’oxydation enzymatique du glucose (glycolyse), qui est l’une des principales sources d’énergie de toutes les cellules vivantes. La glycolyse est un processus en plusieurs étapes de dégradation du glucose dans des conditions anaérobies (sans oxygène) en acide pyruvique (PVA), puis en acides lactique, acétique, butyrique ou alcool éthylique, se produisant dans le cytoplasme de la cellule. Le porteur d'électrons et de protons dans ces réactions redox est le nicotinamide adénine dinucléotide (NAD) et sa forme réduite NAD *H. Les produits de la glycolyse sont acide pyruvique, de l'hydrogène sous forme de NADH et de l'énergie sous forme d'ATP.
À différents types fermentation autre sort les produits de la glycolyse sont différents. Dans les cellules animales et dans de nombreuses bactéries, le PVK est réduit en acide lactique. La fermentation lactique bien connue (lors de l'élimination du lait, de la formation de crème sure, de kéfir, etc.) est provoquée par des champignons et des bactéries lactiques.
Lors de la fermentation alcoolique, les produits de la glycolyse sont éthanol et CO2. Pour les autres micro-organismes, les produits de fermentation peuvent être de l'alcool butylique, de l'acétone, acide acétique etc.
Lors d'une fission sans oxygène, une partie de l'énergie libérée est dissipée sous forme de chaleur et une partie s'accumule dans les molécules d'ATP.

La troisième étape du métabolisme énergétique - l'étape de dégradation de l'oxygène, ou respiration aérobie, se produit dans les mitochondries. A ce stade, les enzymes de transfert d’électrons jouent un rôle important dans le processus d’oxydation. Les structures qui assurent le passage de la troisième étape sont appelées chaîne de transport d'électrons. La chaîne de transport d'électrons reçoit des molécules porteuses d'énergie qui ont reçu une charge énergétique lors de la deuxième étape de l'oxydation du glucose. Les électrons des molécules - vecteurs d'énergie, se déplacent par étapes le long des maillons d'une chaîne d'un niveau d'énergie supérieur à un niveau inférieur. L'énergie libérée est dépensée pour charger les molécules d'ATP. Les électrons des molécules porteuses d’énergie, qui ont cédé de l’énergie pour « charger » l’ATP, se combinent finalement avec l’oxygène. En conséquence, de l’eau se forme. Dans la chaîne de transport des électrons, l’oxygène est le récepteur final des électrons. Ainsi, tous les êtres vivants ont besoin d’oxygène comme puits final d’électrons. L'oxygène fournit une différence de potentiel dans la chaîne de transport des électrons et, pour ainsi dire, attire les électrons des hautes niveaux d'énergie molécules - vecteurs d'énergie à leur faible niveau d'énergie. En cours de route, des molécules d’ATP riches en énergie sont synthétisées.

15. Tripleté - une unité de code significative est une combinaison de trois nucléotides (triplet ou codon).

Continuité - Il n'y a pas de signes de ponctuation entre les triplets, c'est-à-dire que les informations sont lues en continu.

Sans chevauchement - un même nucléotide ne peut pas faire simultanément partie de deux ou plusieurs triplets (ce qui n'est pas observé pour certains virus à gènes superposés, mitochondries et bactéries codant pour plusieurs protéines de décalage de cadre).

Unicité (spécificité)- un codon spécifique correspond à un seul acide aminé (cependant, le codon UGA d'Euplotes crassus code pour deux acides aminés - la cystéine et la sélénocystéine)

Dégénérescence (redondance)- plusieurs codons peuvent correspondre au même acide aminé.

Polyvalence- le code génétique fonctionne de la même manière dans les organismes de différents niveaux de complexité - des virus aux humains (les méthodes sont basées sur cela ingénierie génétique; Il existe un certain nombre d'exceptions, indiquées dans le tableau de la section Variations du code génétique standard ci-dessous).

Immunité au bruit- les mutations de substitutions nucléotidiques qui n'entraînent pas de changement dans la classe de l'acide aminé codé sont dites conservatrices ; les mutations par substitution nucléotidique qui conduisent à un changement dans la classe de l'acide aminé codé sont appelées radicales. Le code génétique est une méthode de codage de la séquence d'acides aminés des protéines à l'aide d'une séquence de nucléotides caractéristique de tous les organismes vivants.

L'ADN utilise quatre bases azotées - l'adénine (A), la guanine (G), la cytosine (C), la thymine (T), qui dans la littérature russe sont désignées par les lettres A, G, C et T. Ces lettres constituent l'alphabet de le code génétique. L'ARN utilise les mêmes nucléotides, à l'exception de la thymine, qui est remplacée par un nucléotide similaire - l'uracile, désigné par la lettre U (U dans la littérature russe). Dans les molécules d’ADN et d’ARN, les nucléotides sont disposés en chaînes et ainsi des séquences de lettres génétiques sont obtenues.

Code génétique

Les protéines de presque tous les organismes vivants sont constituées de seulement 20 types d’acides aminés. Ces acides aminés sont appelés canoniques. Chaque protéine est une chaîne ou plusieurs chaînes d'acides aminés reliées dans une séquence strictement définie. Cette séquence détermine la structure de la protéine, et donc toutes ses propriétés biologiques.

La mise en œuvre de l'information génétique dans les cellules vivantes (c'est-à-dire la synthèse d'une protéine codée par un gène) s'effectue à l'aide de deux processus matriciels : la transcription (c'est-à-dire la synthèse d'ARNm sur une matrice d'ADN) et la traduction du code génétique en une séquence d'acides aminés (synthèse d'une chaîne polypeptidique sur l'ARNm). Trois nucléotides consécutifs suffisent pour coder 20 acides aminés, ainsi que le signal d'arrêt indiquant la fin de la séquence protéique. Un ensemble de trois nucléotides est appelé un triplet. Abréviations acceptées, correspondant aux acides aminés et aux codons, sont représentés sur la figure.

Propriétés des molécules d'ADN

L'information génétique de toutes les cellules est codée sous la forme d'une séquence de nucléotides dans l'acide désoxyribonucléique. La première étape de la mise en œuvre de ces informations est la formation d'une molécule liée à l'ADN - l'acide ribonucléique, qui à son tour participe à la synthèse de protéines spécifiques. Traits phénotypiques de tout organisme se manifestent en fin de compte dans la variété et le nombre de protéines codées par l'ADN. Connexion informationnelle entre les molécules de l'appareil génétique - ADN, ARN et protéines.

Pour que l'information génétique soit transmise d'une génération de cellules à la suivante, la réplication de l'ADN doit avoir lieu, un processus dans lequel les molécules d'ADN parentales sont dupliquées puis distribuées parmi la progéniture. Ce processus doit être effectué avec une grande précision, et les dommages ou erreurs aléatoires qui se produisent dans l'ADN pendant ou entre les cycles de réplication doivent être corrigés avant qu'ils ne se retrouvent dans les génomes des descendants. De plus, l’information génétique doit être exprimée pour former un phénotype. Tout le monde a organismes cellulaires L'expression des gènes implique la copie de l'ADN pour former de l'ARN et la traduction ultérieure de l'ARN en protéines. La transcription produit plusieurs types d'ARN. Certains d’entre eux, les ARN messagers, codent pour des protéines, d’autres sont impliqués dans divers processus nécessaires à l’assemblage d’une protéine complète. L'ADN ne code pas seulement pour l'appareil enzymatique de la cellule ; il participe aux processus de réparation, et quand certaines conditions des changements peuvent survenir en son sein. La réplication, la réparation et les réarrangements de l'ADN sont des processus clés par lesquels les organismes maintiennent et modifient leur phénotype caractéristique.

De nombreux virus possèdent également des informations génétiques codées dans leur ADN. Les mécanismes de réplication, de réparation, de réarrangement et d’expression de l’ADN viral sont similaires aux mécanismes utilisés par les cellules d’autres organismes. Le génome de certains virus n’est pas constitué d’ADN, mais d’ARN. L'ARN génomique de ces virus est soit directement traduit en protéines, soit possède l'information génétique nécessaire à la synthèse de molécules d'ARN, qui à leur tour sont traduites en protéines. Les virus dont le génome est représenté par l'ARN partout cycle de vie, doivent eux-mêmes répliquer l'ARN parental pour produire des particules virales de descendance. Il existe une classe de rétrovirus dont le cycle de reproduction commence par le fait que leurs informations génétiques sont traduites en langage ADN lors de ce qu'on appelle la transcription inverse. Les copies d'ADN résultantes, ou provirus, ne sont capables de réplication et d'expression qu'après intégration dans l'ADN chromosomique de la cellule. Dans cette forme intégrée, les génomes viraux se répliquent avec l'ADN de la cellule hôte et utilisent la machinerie transcriptionnelle de la cellule pour produire une nouvelle génération de génomes viraux et l'ARNm nécessaire à la synthèse des protéines virales.

Le point clé dans le transfert d'informations génétiques entre acides nucléiques, que ce soit par réplication, transcription ou transcription inverse, est que la molécule d'acide nucléique est utilisée comme modèle dans l'assemblage dirigé de structures identiques ou apparentées. À notre connaissance, les informations stockées dans les protéines ne sont pas utilisées pour assembler les acides nucléiques correspondants, c'est-à-dire aucune traduction inverse détectée. Cependant, les protéines jouent un rôle clé dans les processus de transfert d’informations à la fois entre les acides nucléiques et des acides nucléiques vers les protéines.

Structure et comportement de l'ADN Composants de la molécule d'ADN et connexion entre eux liaisons chimiquesÀ l'aide de produits chimiques et méthodes physiques Il a été établi que l’ADN est un polymère constitué de quatre monomères différents mais apparentés. Chaque monomère - nucléotide - contient l'une des quatre bases azotées hétérocycliques : l'adénine, la guanine, la cytosine ou la thymine, liées au désoxyribose phosphate. De longues chaînes polynucléotidiques sont formées en reliant les résidus désoxyribose des nucléotides voisins à l'aide de liaisons phosphodiester. Chaque phosphate relie un groupe hydroxyle au niveau de l'atome de désoxyribose à 3 carbones d'un nucléotide à un groupe OH au niveau de l'atome de désoxyribose à 5 carbones d'un nucléotide adjacent.

La fréquence d'apparition de deux bases quelconques dans l'ADN des bactéries, des bactériophages et des levures dans un certain quartier dépend du contenu quantitatif de ces bases dans l'ADN. La fréquence d'apparition de 5"-CG-3" et de 5"-GC-3" dans l'ADN procaryote est presque la même et presque aléatoire ; on peut en dire autant des dinucléotides 5"-GA-3" et 5"-AG-3". Cependant, dans l'ADN des animaux, des virus animaux et végétaux, les fréquences d'apparition du 5"-CG-3" sont de 1/2 à 1/5 des fréquences du 5"-GC-3". Ainsi, la séquence 5"-CG-3" est assez rare dans l'ADN des eucaryotes supérieurs ; cela est dû à la capacité de ce dinucléotide à servir de cible pour la méthylation et à son rôle dans la régulation de l'expression des gènes.

Après la fin du cycle de synthèse de l’ADN, certaines bases puriques et pyrimidiques peuvent subir une modification chimique. En conséquence, certains ADN contiennent de la 5-méthylcytosine, de la 5-hydroxyméthylcytosine, du 5-hydroxyméthyluracile et de la N-méthyladénine. Dans l'ADN de certains bactériophages, des mono- ou disaccharides sont attachés au groupe hydroxyméthyle de l'hydroxyméthylcytosine à l'aide d'une liaison glycosidique. L'ADN de la plupart des eucaryotes et invertébrés inférieurs contient relativement peu de 5-méthylcytosine et de N"-méthyladénine. Cependant, chez les vertébrés, la méthylation des bases est un phénomène courant, la 5-méthylcytosine étant la plus courante. Il a été démontré que plus de 95 % des groupes méthyle dans l'ADN des vertébrés se trouvent rarement dans les résidus cytosine des dinucléotides CG trouvés, et plus de 50 % de ces dinucléotides sont méthylés. Il existe des preuves claires que le degré de méthylation de certaines séquences contenant du CG est un facteur important dans la méthylation. régulation de l'expression de certains gènes. Chez les plantes, la 5-méthylcytosine peut être trouvée dans les dinucléotides CG et les trinucléotides CNG.

La science qui étudie la structure et la fonction des cellules - cytologie .

Les cellules peuvent différer les unes des autres par leur forme, leur structure et leur fonction, bien que les éléments structurels de base de la plupart des cellules soient similaires. Groupes systématiques de cellules – procaryote Et eucaryotes (super règnes procaryotes et eucaryotes) .

Les cellules procaryotes ne contiennent pas de véritable noyau ni de nombreux organites (le royaume de la cellule écrasée).
Les cellules eucaryotes contiennent un noyau dans lequel se trouve l'appareil héréditaire de l'organisme (super règnes champignons, plantes, animaux).

Tout organisme se développe à partir d'une cellule.
Cela s'applique aux organismes nés à la suite de méthodes de reproduction asexuées et sexuées. C’est pourquoi la cellule est considérée comme l’unité de croissance et de développement de l’organisme.

Selon le mode de nutrition et la structure cellulaire, ils sont divisés en royaumes :

• Drobianki ;
• Champignons;
• Plantes;
• Animaux.

Cellules bactériennes (royaume Drobyanka) ont : une paroi cellulaire dense, une molécule d'ADN circulaire (nucléoïde), des ribosomes. Ces cellules sont dépourvues de nombreux organites caractéristiques des cellules eucaryotes végétales, animales et fongiques. En fonction de leur méthode d’alimentation, les bactéries sont divisées en phototrophes, chimiotrophes et hétérotrophes.

Cellules fongiques recouvert d'une paroi cellulaire qui diffère en composition chimique provenant des parois cellulaires végétales. Il contient de la chitine, des polysaccharides, des protéines et des graisses comme composants principaux. La substance de réserve des cellules fongiques et animales est le glycogène.

Cellules végétales contiennent : des chloroplastes, des leucoplastes et des chromoplastes ; ils sont entourés d'une paroi cellulaire dense de cellulose et possèdent également des vacuoles contenant de la sève cellulaire. Toutes les plantes vertes sont des organismes autotrophes.

U cellules animales pas de parois cellulaires denses. Ils sont entourés d'une membrane cellulaire à travers laquelle s'effectue l'échange de substances avec l'environnement.

TÂCHES THÉMATIQUES

Partie A

A1. Lequel des énoncés suivants est cohérent avec la théorie cellulaire ?
1) la cellule est une unité élémentaire de l'hérédité
2) la cellule est une unité de reproduction
3) les cellules de tous les organismes sont différentes dans leur structure
4) les cellules de tous les organismes ont des compositions chimiques différentes

A2. Les formes de vie précellulaires comprennent :
1) levure
2) pénicillium
3) bactéries
4) virus

A3. Une cellule végétale diffère d'une cellule fongique par sa structure :
1) noyaux
2) mitochondries
3) paroi cellulaire
4) ribosomes

A4. Une cellule est composée de :
1) virus de la grippe et amibe
2) champignon mucor et lin coucou
3) planaria et volvox
4) euglènes vertes et ciliés pantoufles

A5. Les cellules procaryotes ont :
1) noyau
2) mitochondries
3) Appareil de Golgi
4) ribosomes

A6. L'espèce de la cellule est indiquée par :
1) forme du noyau
2) nombre de chromosomes
3) structure membranaire
4) structure primaireécureuil

A7. Le rôle de la théorie cellulaire dans la science est
1) ouverture du noyau cellulaire
2) ouvrir la cellule
3) généralisation des connaissances sur la structure des organismes
4) découverte des mécanismes métaboliques

Partie B

EN 1. Sélectionnez les caractéristiques caractéristiques uniquement des cellules végétales
1) il y a des mitochondries et des ribosomes
2) paroi cellulaire en cellulose
3) il y a des chloroplastes
4) substance de stockage - glycogène
5) substance de réserve – amidon
6) le noyau est entouré d'une double membrane

À 2 HEURES. Sélectionnez les caractéristiques qui distinguent le royaume des Bactéries du reste des règnes du monde organique.
1) mode de nutrition hétérotrophe
2) méthode de nutrition autotrophe
3) la présence d'un nucléoïde
4) absence de mitochondries
5) absence de noyau
6) présence de ribosomes

VZ. Trouver une correspondance entre les caractéristiques structurelles de la cellule et les règnes auxquels appartiennent ces cellules

Partie C

C1. Donnez des exemples de cellules eucaryotes qui n'ont pas de noyau.
C2. Prouver que la théorie cellulaire a généralisé un certain nombre de découvertes biologiques et prédit de nouvelles découvertes.