Porovnanie štruktúry buniek baktérií, rastlín a živočíchov Bunková štruktúra Funkcia Baktérie Rastliny Živočíchy Jadro Ukladanie dedičných informácií, syntéza RNA Nie Áno Áno Chromozóm Dedičný materiál pozostávajúci z lineárnej DNA Nie Áno ... Wikipedia
Tento výraz má iné významy, pozri Bunka (významy). Ľudské krvinky (HBC) ... Wikipedia
Epitelové bunky. Bunková teória je jedným zo všeobecne uznávaných biologických zovšeobecnení, ktoré potvrdzujú jednotu princípu štruktúry a vývoja sveta rastlín a sveta zvierat, v ktorom sa bunka považuje za spoločný štrukturálny prvok... ... Wikipedia
Epitelové bunky. Bunková teória je jedným zo všeobecne uznávaných biologických zovšeobecnení, ktoré potvrdzujú jednotu princípu štruktúry a vývoja sveta rastlín, zvierat a iných živých organizmov s bunkovou štruktúrou, v ktorej bunka ... ... Wikipedia
Bunka je základnou jednotkou štruktúry a životnej činnosti všetkých živých organizmov (okrem vírusov, ktoré sa často označujú ako nebunkové formy života), ktorá má vlastný metabolizmus, je schopná samostatnej existencie,... ... Wikipedia
Prokaryoty ... Wikipedia
Každá bunka obsahuje veľa chemických prvkov zapojených do rôznych chemických reakcií. Chemické procesy prebiehajúce v bunke sú jednou z hlavných podmienok jej života, vývoja a fungovania. Niektoré chemické prvky v bunke... ... Wikipedia
Tieto štruktúry, napriek jednote pôvodu, majú významné rozdiely.
Všeobecný plán bunkovej štruktúry
Pri úvahách o bunkách je potrebné predovšetkým pamätať na základné zákonitosti ich vývoja a štruktúry. Majú spoločné štruktúrne znaky a skladajú sa z povrchových štruktúr, cytoplazmy a trvalých štruktúr – organel. V dôsledku životnej činnosti sa v nich ukladajú organické látky nazývané inklúzie. Nové bunky vznikajú v dôsledku delenia materských buniek. Počas tohto procesu môžu z jednej pôvodnej vzniknúť dve alebo viac mladých štruktúr, ktoré sú presnou genetickou kópiou tých pôvodných. Bunky, ktoré sú jednotné vo svojich štruktúrnych vlastnostiach a funkciách, sú spojené do tkanív. Práve z týchto štruktúr dochádza k tvorbe orgánov a ich systémov.
Porovnanie rastlinných a živočíšnych buniek: tabuľka
Na tabuľke môžete ľahko vidieť všetky podobnosti a rozdiely v bunkách oboch kategórií.
| Funkcie na porovnanie | rastlinná bunka | živočíšna bunka |
| Vlastnosti bunkovej steny | Pozostáva z polysacharidu celulózy. | Je to glykokalyx, tenká vrstva pozostávajúca zo zlúčenín bielkovín so sacharidmi a lipidmi. |
| Prítomnosť bunkového centra | Nachádza sa iba v bunkách rastlín nižších rias. | Nachádza sa vo všetkých bunkách. |
| Prítomnosť a umiestnenie jadra | Jadro sa nachádza v zóne pri stene. | Jadro sa nachádza v strede bunky. |
| Prítomnosť plastidov | Prítomnosť troch typov plastidov: chlór-, chromo- a leukoplastov. | žiadne. |
| Kapacita pre fotosyntézu | Vyskytuje sa na vnútornom povrchu chloroplastov. | Nie je schopný. |
| Spôsob výživy | Autotrofné. | Heterotrofný. |
| Vacuoly | Sú veľké | Tráviace a |
| Zásobný sacharid | škrob. | Glykogén. |
Hlavné rozdiely
Porovnanie rastlinných a živočíšnych buniek naznačuje množstvo rozdielov vo vlastnostiach ich štruktúry, a teda aj v ich životných procesoch. Napriek jednote všeobecného plánu sa teda ich povrchové zariadenie líši chemickým zložením. Celulóza, ktorá je súčasťou bunkovej steny rastlín, im dáva stály tvar. Živočíšna glykokalyx je naopak tenká elastická vrstva. Najdôležitejším základným rozdielom medzi týmito bunkami a organizmami, ktoré tvoria, je však spôsob, akým sa živia. Rastliny majú vo svojej cytoplazme zelené plastidy nazývané chloroplasty. Na ich vnútornom povrchu prebieha komplexná chemická reakcia, pri ktorej sa voda a oxid uhličitý premieňajú na monosacharidy. Tento proces je možný len za prítomnosti slnečného žiarenia a nazýva sa fotosyntéza. Vedľajším produktom reakcie je kyslík.
závery
Porovnali sme teda rastlinné a živočíšne bunky, ich podobnosti a rozdiely. Spoločnými znakmi sú plán štruktúry, chemické procesy a zloženie, delenie a genetický kód. Rastlinné a živočíšne bunky sa zároveň zásadne líšia v spôsobe, akým kŕmia organizmy, ktoré tvoria.
Aj keď sú základné štrukturálne prvky väčšiny buniek podobné, existujú určité rozdiely v štruktúre buniek predstaviteľov rôznych kráľovstiev živej prírody.
Rastlinné bunky:
- obsahujú pre ne jedinečné vlastnosti plastidy- chloroplasty, leukoplasty a chromoplasty;
- obklopený hustým bunková stenaz celulózy;
- mať vakuoly s bunkovou šťavou.
Vákuola
- jediná membrána organela, ktorá plní rôzne funkcie (sekrécia, vylučovanie a ukladanie rezervných látok, autofágia, autolýza atď.).Škrupina tejto vakuoly sa nazýva tonoplast a jej obsahom je bunková šťava.
Plastidy- sú to organely rastlinných buniek, ktoré majú dvojmembránovýštruktúra (ako mitochondrie). Podobne ako mitochondrie, aj plastidy obsahujú svoje vlastné molekuly DNA. Preto sú tiež schopné samostatnej reprodukcie bez ohľadu na bunkové delenie.
V závislosti od farby sa plastidy delia na leukoplasty, chloroplasty A chromoplasty.
Leukoplasty sú bezfarebné a zvyčajne sa nachádzajú v neosvetlených častiach rastlín (napríklad v hľuzách zemiakov). Hromadí sa v nich škrob. Na svetle sa v leukoplastoch tvorí zelené farbivo chlorofyl, preto hľuzy zemiakov zelenajú.
Chloroplasty - zelené plastidy, ktoré sa nachádzajú v bunkách fotosyntetických eukaryotov (rastlín). Typicky jedna bunka listu rastliny obsahuje od 20 do 100 chloroplastov. Chloroplasty obsahujú chlorofyl a vyskytujú sa v nich proces fotosyntézy(t.j. premena energie slnečného žiarenia na energiu makroergických väzieb ATP a syntéza sacharidov z oxidu uhličitého vo vzduchu pomocou tejto energie).
Pod hladkou vonkajšou membránou chloroplastu je zložená vnútorná membrána. Medzi záhybmi vnútornej chloroplastovej membrány sú hromady ( zrná) ploché membránové vaky ( tylakoidy). Tylakoidné membrány obsahujú chlorofyl, ktorý má špeciálnu chemickú štruktúru, ktorá mu umožňuje zachytávať svetelné kvantá.
Dávaj pozor!
Chlorofyl je potrebný na premenu svetelnej energie na chemickú energiu ATP.
Vo vnútornom priestore chloroplastov medzi granami dochádza k syntéze sacharidov, ktoré spotrebúvajú energiu ATP.
Chromoplasty obsahujú pigmenty červenej, oranžovej, fialovej a žltej farby. Tieto plastidy sú obzvlášť početné v bunkách okvetných lístkov a ovocných škrupín.
Hlavnou zásobnou látkou rastlinných buniek je škrob.
U zvieratbunkyžiadne husté bunkové steny. Sú obklopené bunkovou membránou, cez ktorú dochádza k výmene látok s okolím. Nachádza sa mimo ich plazmatickej membrány glykokalyx.
Glykokalyx- nadmembránový komplex, charakteristický pre živočíšne bunky, podieľajúci sa na vytváraní kontaktov medzi bunkami.
Tiež v živočíšnych bunkách nie sú veľké vakuuly, ale v nich sú centrioly (v strede bunky) A lyzozómy.
Bunkové centrum sa zúčastňuje na delení buniek (centrioly sa rozchádzajú k pólom deliacej sa bunky a tvoria vreteno) a zohráva rozhodujúcu úlohu pri tvorbe vnútornej kostry bunky - cytoskelet.
Bunkové centrum sa nachádza v cytoplazme všetkých buniek v blízkosti jadra. Z oblasti bunkového centra vychádzajú početné mikrotubuly, ktoré zachovávajú tvar bunky a zohrávajú úlohu akýchsi koľajníc na pohyb organel cez cytoplazmu.
U živočíchov a nižších rastlín tvoria bunkové centrum dva centrioly (tvorené mikrotubulmi umiestnenými v cytoplazme v pravom uhle k sebe).
Dávaj pozor!
Vo vyšších rastlinách bunkové centrum nemá centrioly.
lyzozómy- organely húb a živočíchov, ktoré chýbajú v rastlinných bunkách.Lyzozómy, ktoré majú schopnosť aktívne tráviť živiny, sa podieľajú na odstraňovaní častí buniek, celých buniek a orgánov, ktoré odumierajú počas životného procesu.
Niekedy lyzozómy zničia práve bunku, v ktorej vznikli.
Príklad:
Napríklad lyzozómy postupne trávia všetky bunky v chvoste pulca, keď sa premieňa na žabu. Živiny sa teda nestrácajú, ale vynakladajú sa na tvorbu nových orgánov v žabe.
Organely pohybu. Mnohé živočíšne bunky sú schopné pohybu, napríklad papučka brvitá, euglena zelená a spermie mnohobunkových zvierat. Niektoré z týchto organizmov sa pohybujú pomocou špeciálnych pohybových organel - mihalnice A bičíky, ktoré sú tvorené rovnakými mikrotubulmi ako centrioly bunkového centra. Pohyb bičíkov a mihalníc je spôsobený mikrotubulami, ktoré sa navzájom posúvajú, čo spôsobuje ohýbanie týchto organel. Na základni každého riasinka alebo bičíka leží bazálne teliesko, ktoré ich posilňuje v cytoplazme bunky. Energia ATP sa spotrebuje na prácu bičíkov a mihalníc.
Bunková stena: eukaryoty.Nachádza sa v rastlinách, hubách; chýba u zvierat u zvierat. Pozostáva z celulózy (v rastlinách) alebo chitínu (v hubách) Prokaryoty: Áno. Pozostáva z polymérnych molekúl proteín-sacharid
Bunková (plazmatická) membrána.eukaryoty.Existujú prokaryoty.
Jadro: u eukaryotov prítomné a obklopené membránou u prokaryotov jadrová oblasť; žiadna jadrová membrána
Pro a eukaryoty majú cytoplazmu
Chromozómy.eukaryoty.Lineárne,obsahujú bielkoviny. Transkripcia prebieha v jadre, translácia v cytoplazme.prokaryoty.Prsteň; neobsahujú prakticky žiadne bielkoviny. Transkripcia a translácia sa vyskytujú v cytoplazme
Endoplazmatické retikulum (ER) u eukaryot Áno, u prokaryotov Nie
Eukaryoty majú ribozómy, prokaryoty ich majú, ale sú menšie.
Golgiho komplex v eukaryotoch Áno v prokaryotoch Nie
Lyzozómy. v eukaryotoch. Áno. v prokaryotoch Nie.
Mitochondrie u eukaryotov Áno, u prokaryotov Nie
Väčšina buniek má vakuoly v eukaryotoch, nie v prokaryotoch
Cilia a bičíky v eukaryotoch Nájdené vo všetkých organizmoch okrem vyšších rastlín Prokaryoty Nájdené v niektorých baktériách
Chloroplasty v eukaryotoch. Rastlinné bunky ich majú. Majú ich prokaryoty. Nie. Fotosyntéza zelenej a fialovej prebieha v bakteriochlorofyloch (pigmentoch)
Mikrotubuly, mikrofilamenty u eukaryotov Áno u prokaryotov Nie
10.Chemické zloženie článku
V bunkách sa našlo asi 60 prvkov Mendelejevovej periodickej tabuľky, ktoré sa nachádzajú aj v neživej prírode. To je jeden z dôkazov zhody živej a neživej prírody. V živých organizmoch sú najrozšírenejšie vodík, kyslík, uhlík a dusík, ktoré tvoria asi 98 % hmoty buniek. Je to spôsobené zvláštnymi chemickými vlastnosťami vodíka, kyslíka, uhlíka a dusíka, v dôsledku čoho sa ukázali ako najvhodnejšie na tvorbu molekúl, ktoré vykonávajú biologické funkcie. Tieto štyri prvky sú schopné vytvárať veľmi silné kovalentné väzby párovaním elektrónov patriacich dvom atómom. Kovalentne viazané atómy uhlíka môžu tvoriť kostry nespočetných rôznych organických molekúl. Keďže atómy uhlíka ľahko vytvárajú kovalentné väzby s kyslíkom, vodíkom, dusíkom a sírou, organické molekuly dosahujú výnimočnú zložitosť a štrukturálnu rozmanitosť.
Okrem štyroch hlavných prvkov v bunke v znateľných množstvách (10 s a 100 s zlomky percent) obsahujú železo, draslík, sodík, vápnik, horčík, chlór, fosfor a síru. Všetky ostatné prvky (zinok, meď, jód, fluór, kobalt, mangán atď.) sa v bunke nachádzajú vo veľmi malých množstvách a preto sa nazývajú stopové prvky.
Chemické prvky sú súčasťou anorganických a organických zlúčenín. Anorganické zlúčeniny zahŕňajú vodu, minerálne soli, oxid uhličitý, kyseliny a zásady. Organické zlúčeniny sú bielkoviny, nukleové kyseliny, sacharidy, tuky (lipidy) a lipoidy. Okrem kyslíka, vodíka, uhlíka a dusíka môžu obsahovať ďalšie prvky. Niektoré bielkoviny obsahujú síru. Fosfor je súčasťou nukleových kyselín. Molekula hemoglobínu zahŕňa železo, horčík sa podieľa na konštrukcii molekuly chlorofylu. Mikroelementy, napriek ich extrémne nízkemu obsahu v živých organizmoch, zohrávajú dôležitú úlohu v životných procesoch. Jód je súčasťou hormónu štítnej žľazy - tyroxínu, kobalt je súčasťou vitamínu B 12 . hormón ostrovčekovej časti pankreasu – inzulín – obsahuje zinok. U niektorých rýb zaberá meď miesto železa v molekulách pigmentu prenášajúceho kyslík.
11,Anorganické látky
N 2 O je najbežnejšou zlúčeninou v živých organizmoch. Jeho obsah v rôznych bunkách sa značne líši: od 10 % v zubnej sklovine po 98 % v tele medúzy, ale v priemere tvorí asi 80 % telesnej hmotnosti. Mimoriadne dôležitá úloha vody pri podpore životných procesov je spôsobená jej fyzikálno-chemickými vlastnosťami. Polarita molekúl a schopnosť vytvárať vodíkové väzby robia z vody dobré rozpúšťadlo pre obrovské množstvo látok. Väčšina chemických reakcií prebiehajúcich v bunke môže prebiehať iba vo vodnom roztoku. Voda sa tiež podieľa na mnohých chemických premenách.
Celkový počet vodíkových väzieb medzi molekulami vody sa mení v závislosti od t °. Na t ° Keď sa ľad roztopí, približne 15 % vodíkových väzieb sa zničí, pri t° 40 °C - polovica. Pri prechode do plynného skupenstva sa zničia všetky vodíkové väzby. To vysvetľuje vysokú mernú tepelnú kapacitu vody. Pri zmene teploty vonkajšieho prostredia voda pohlcuje alebo uvoľňuje teplo v dôsledku prasknutia alebo novotvorby vodíkových väzieb. Takto sa ukáže, že kolísanie teploty vo vnútri bunky je menšie ako v prostredí. Vysoké výparné teplo je základom účinného mechanizmu prenosu tepla u rastlín a živočíchov.
Voda ako rozpúšťadlo sa podieľa na javoch osmózy, ktorá hrá dôležitú úlohu v živote buniek tela. Osmóza je prienik molekúl rozpúšťadla cez polopriepustnú membránu do roztoku látky. Polopriepustné membrány sú tie, ktoré umožňujú prechod molekulám rozpúšťadla, ale neumožňujú prechod molekúl rozpustenej látky (alebo iónov). Preto je osmóza jednosmerná difúzia molekúl vody v smere roztoku.
Minerálne soli.
Väčšina anorganických látok v bunkách je vo forme solí v disociovanom alebo pevnom stave. Koncentrácia katiónov a aniónov v bunke a v jej prostredí nie je rovnaká. Bunka obsahuje pomerne veľa K a veľa Na. V mimobunkovom prostredí, napríklad v krvnej plazme, v morskej vode je naopak veľa sodíka a málo draslíka. Dráždivosť buniek závisí od pomeru koncentrácií iónov Na+, K+, Ca2+, Mg2+. V tkanivách mnohobunkových živočíchov je K súčasťou mnohobunkovej látky, ktorá zabezpečuje súdržnosť buniek a ich usporiadané usporiadanie. Osmotický tlak v bunke a jej pufrovacie vlastnosti do značnej miery závisia od koncentrácie solí. Pufrovanie je schopnosť bunky udržiavať mierne zásaditú reakciu svojho obsahu na konštantnej úrovni. Pufrovanie vo vnútri článku zabezpečujú hlavne ióny H2PO4 a HPO42-. V extracelulárnych tekutinách a krvi zohrávajú úlohu pufra H2CO3 a HCO3-. Anióny viažu H ióny a hydroxidové ióny (OH-), vďaka čomu zostáva reakcia extracelulárnych tekutín vo vnútri bunky prakticky nezmenená. Nerozpustné minerálne soli (napríklad fosforečnan vápenatý) poskytujú pevnosť kostnému tkanivu stavovcov a schránkam mäkkýšov.
12.Organické látky bunky
Veveričky.
Medzi organickými látkami bunky sú bielkoviny na prvom mieste čo do množstva (10 - 12 % z celkovej hmoty bunky), ako aj do významu. Proteíny sú vysokomolekulárne polyméry (s molekulovou hmotnosťou od 6000 do 1 milióna a viac), ktorých monoméry sú aminokyseliny. Živé organizmy využívajú 20 aminokyselín, aj keď ich je oveľa viac. Akákoľvek aminokyselina obsahuje aminoskupinu (-NH2), ktorá má zásadité vlastnosti, a karboxylovú skupinu (-COOH), ktorá má kyslé vlastnosti. Dve aminokyseliny sa spoja do jednej molekuly vytvorením väzby HN-CO, čím sa uvoľní molekula vody. Väzba medzi aminoskupinou jednej aminokyseliny a karboxylovou skupinou druhej sa nazýva peptidová väzba. Proteíny sú polypeptidy obsahujúce desiatky a stovky aminokyselín. Molekuly rôznych proteínov sa navzájom líšia molekulovou hmotnosťou, počtom, zložením aminokyselín a sekvenciou ich umiestnenia v polypeptidovom reťazci. Je teda zrejmé, že bielkoviny sú mimoriadne rozmanité, ich počet vo všetkých typoch živých organizmov sa odhaduje na 1010 - 1012.
Reťazec aminokyselín spojených kovalentne peptidovými väzbami v špecifickej sekvencii sa nazýva primárna štruktúra proteínu. V bunkách vyzerajú proteíny ako špirálovito stočené vlákna alebo guľôčky (guličky). Vysvetľuje to skutočnosť, že v prírodnom proteíne je polypeptidový reťazec usporiadaný presne definovaným spôsobom v závislosti od chemickej štruktúry jeho základných aminokyselín.
Najprv sa polypeptidový reťazec zloží do špirály. K príťažlivosti dochádza medzi atómami susedných závitov a vznikajú vodíkové väzby, najmä medzi skupinami NH a CO umiestnenými na susedných závitoch. Reťazec aminokyselín, skrútený vo forme špirály, tvorí sekundárnu štruktúru proteínu. V dôsledku ďalšieho skladania špirály vzniká konfigurácia špecifická pre každý proteín, nazývaná terciárna štruktúra. Terciárna štruktúra je spôsobená pôsobením kohéznych síl medzi hydrofóbnymi radikálmi prítomnými v niektorých aminokyselinách a kovalentnými väzbami medzi skupinami SH cysteínu aminokyseliny (väzby S-S). Počet aminokyselín s hydrofóbnymi radikálmi a cysteínom, ako aj poradie ich usporiadania v polypeptidovom reťazci sú špecifické pre každý proteín. V dôsledku toho sú znaky terciárnej štruktúry proteínu určené jeho primárnou štruktúrou. Proteín vykazuje biologickú aktivitu iba vo forme terciárnej štruktúry. Preto nahradenie čo i len jednej aminokyseliny v polypeptidovom reťazci môže viesť k zmene konfigurácie proteínu a k zníženiu alebo strate jeho biologickej aktivity.
V niektorých prípadoch sa molekuly proteínov navzájom spájajú a môžu vykonávať svoju funkciu iba vo forme komplexov. Hemoglobín je teda komplexom štyroch molekúl a iba v tejto forme je schopný viazať a transportovať kyslík.Takéto agregáty predstavujú kvartérnu štruktúru proteínu.
Na základe zloženia sa bielkoviny delia do dvoch hlavných tried – jednoduché a zložité. Jednoduché proteíny pozostávajú iba z aminokyselín, nukleových kyselín (nukleotidov), lipidov (lipoproteíny), Me (metaloproteíny), P (fosfoproteíny).
Funkcie proteínov v bunke sú mimoriadne rôznorodé. Jednou z najdôležitejších je konštrukčná funkcia: proteíny sa podieľajú na tvorbe všetkých bunkových membrán a bunkových organel, ako aj vnútrobunkových štruktúr. Enzymatická (katalytická) úloha bielkovín je mimoriadne dôležitá. Enzýmy urýchľujú chemické reakcie prebiehajúce v bunke 10 až 100 miliónov krát. Funkciu motora zabezpečujú špeciálne kontraktilné proteíny. Tieto proteíny sa podieľajú na všetkých typoch pohybov, ktorých sú bunky a organizmy schopné: blikanie mihalníc a bitie bičíkov u prvokov, svalová kontrakcia u zvierat, pohyb listov u rastlín atď. Transportná funkcia proteínov je pripojiť chemické prvky (napríklad hemoglobín pridáva O) alebo biologicky aktívne látky (hormóny) a preniesť ich do tkanív a orgánov tela. Ochranná funkcia je vyjadrená vo forme produkcie špeciálnych proteínov, nazývaných protilátky, v reakcii na prenikanie cudzích proteínov alebo buniek do tela. Protilátky viažu a neutralizujú cudzie látky. Bielkoviny zohrávajú dôležitú úlohu ako zdroj energie. S úplným štiepaním 1g. Uvoľní sa 17,6 kJ (~4,2 kcal) bielkovín.
Sacharidy.
Sacharidy alebo sacharidy sú organické látky so všeobecným vzorcom (CH2O)n. Väčšina uhľohydrátov má dvojnásobný počet atómov H ako počet atómov O, ako v molekulách vody. Preto sa tieto látky nazývali sacharidy.
V živej bunke sa sacharidy nachádzajú v množstvách nepresahujúcich 1-2, niekedy 5% (v pečeni, vo svaloch). Rastlinné bunky sú najbohatšie na sacharidy, kde ich obsah v niektorých prípadoch dosahuje 90% hmoty sušiny (semená, hľuzy zemiakov a pod.).
Sacharidy sú jednoduché a zložité. Jednoduché sacharidy sa nazývajú monosacharidy. V závislosti od počtu atómov uhľohydrátov v molekule sa monosacharidy nazývajú triózy, tetrózy, pentózy alebo hexózy. Zo šiestich uhlíkových monosacharidov – hexóz – sú najdôležitejšie glukóza, fruktóza a galaktóza. Glukóza je obsiahnutá v krvi (0,1-0,12%). Pentózy ribóza a deoxyribóza sa nachádzajú v nukleových kyselinách a ATP. Ak sú dva monosacharidy spojené v jednej molekule, zlúčenina sa nazýva disacharid. Stolový cukor, získaný z trstiny alebo cukrovej repy, pozostáva z jednej molekuly glukózy a jednej molekuly fruktózy, mliečneho cukru – glukózy a galaktózy.
Komplexné sacharidy tvorené mnohými monosacharidmi sa nazývajú polysacharidy. Monomérom polysacharidov, ako je škrob, glykogén, celulóza, je glukóza.
Sacharidy plnia dve hlavné funkcie: stavebnú a energetickú. Celulóza tvorí steny rastlinných buniek. Komplexný polysacharid chitín slúži ako hlavná štruktúrna zložka exoskeletu článkonožcov. Chitín plní v hubách aj konštrukčnú funkciu. Sacharidy zohrávajú v bunke úlohu hlavného zdroja energie. Počas procesu oxidácie 1g. Uvoľní sa 17,6 kJ (~4,2 kcal) sacharidov. Škrob v rastlinách a glykogén u zvierat sa ukladajú v bunkách a slúžia ako energetická rezerva.
Nukleové kyseliny.
Význam nukleových kyselín v bunke je veľmi veľký. Zvláštnosti ich chemickej štruktúry poskytujú možnosť ukladať, prenášať a dediť dcérskym bunkám informácie o štruktúre proteínových molekúl, ktoré sa syntetizujú v každom tkanive v určitom štádiu individuálneho vývoja. Keďže väčšinu vlastností a charakteristík buniek určujú proteíny, je zrejmé, že stabilita nukleových kyselín je najdôležitejšou podmienkou normálneho fungovania buniek a celých organizmov. Akékoľvek zmeny v štruktúre buniek alebo v činnosti fyziologických procesov v nich, čím sa ovplyvňuje životná činnosť. Štúdium štruktúry nukleových kyselín je mimoriadne dôležité pre pochopenie dedičnosti znakov v organizmoch a zákonitostí fungovania ako jednotlivých buniek, tak aj bunkových systémov – tkanív a orgánov.
Existujú 2 typy nukleových kyselín – DNA a RNA.
DNA je polymér pozostávajúci z dvoch nukleotidových helixov usporiadaných do dvojitej špirály. Monoméry molekúl DNA sú nukleotidy pozostávajúce z dusíkatej bázy (adenín, tymín, guanín alebo cytozín), sacharidu (deoxyribózy) a zvyšku kyseliny fosforečnej. Dusíkaté bázy v molekule DNA sú navzájom spojené nerovnakým počtom H-väzieb a sú usporiadané do párov: adenín (A) je vždy proti tymínu (T), guanín (G) proti cytozínu (C). Usporiadanie nukleotidov v molekule DNA môže byť schematicky znázornené nasledovne:
Diagram ukazuje, že nukleotidy sú navzájom spojené nie náhodne, ale selektívne. Schopnosť selektívnej interakcie adenínu s tymínom a guanínu s cytozínom sa nazýva komplementarita. Komplementárna interakcia určitých nukleotidov sa vysvetľuje zvláštnosťami priestorového usporiadania atómov v ich molekulách, ktoré im umožňujú priblížiť sa a vytvárať H-väzby. V polynukleotidovom reťazci sú susedné nukleotidy navzájom spojené cez cukor (deoxyribóza) a zvyšok kyseliny fosforečnej.
RNA, podobne ako DNA, je polymér, ktorého monoméry sú nukleotidy. Dusíkaté bázy troch nukleotidov sú rovnaké ako tie, ktoré tvoria DNA (A, G, C); štvrtý - uracil (U) - je prítomný v molekule RNA namiesto tymínu. Nukleotidy RNA sa líšia od nukleotidov DNA v štruktúre sacharidov, ktoré obsahujú (ribóza namiesto deoxyribózy).
V reťazci RNA sú nukleotidy spojené vytvorením kovalentných väzieb medzi ribózou jedného nukleotidu a zvyškom kyseliny fosforečnej iného.
Štruktúra sa medzi dvojvláknovou RNA líši. Dvojvláknové RNA sú strážcami genetickej informácie v rade vírusov, t.j. Vykonávajú funkcie chromozómov. Jednovláknová RNA prenáša informácie o štruktúre bielkovín z chromozómu do miesta ich syntézy a podieľa sa na syntéze bielkovín.
Existuje niekoľko typov jednovláknovej RNA. Ich mená sú určené ich funkciou alebo umiestnením v bunke. Väčšina RNA v cytoplazme (až 80-90%) je ribozomálna RNA (rRNA), obsiahnutá v ribozómoch. Molekuly rRNA sú relatívne malé a pozostávajú v priemere z 10 nukleotidov. Ďalší typ RNA (mRNA), ktorý nesie informácie o sekvencii aminokyselín v proteínoch, ktoré sa musia syntetizovať na ribozómy. Veľkosť týchto RNA závisí od dĺžky oblasti DNA, z ktorej boli syntetizované. Transferové RNA vykonávajú niekoľko funkcií. Dodávajú aminokyseliny na miesto syntézy proteínov, „rozpoznávajú“ (princípom komplementarity) triplet a RNA zodpovedajúcu prenesenej aminokyseline a uskutočňujú presnú orientáciu aminokyseliny na ribozóme.
Tuky a lipoidy.
Tuky sú zlúčeniny vysokomolekulárnych mastných kyselín a trojsýtneho alkoholu glycerolu. Tuky sa vo vode nerozpúšťajú – sú hydrofóbne. V bunke sú vždy ďalšie komplexné hydrofóbne tukom podobné látky nazývané lipoidy.
Jednou z hlavných funkcií tukov je energia. Počas štiepania 1g. tukov na CO2 a H2O, uvoľňuje sa veľké množstvo energie – 38,9 kJ (~9,3 kcal). Obsah tuku v bunke sa pohybuje od 5-15% hmotnosti sušiny. V živých tkanivových bunkách sa množstvo tuku zvyšuje na 90%. Tuk, ktorý sa hromadí v bunkách tukového tkaniva zvierat, v semenách a plodoch rastlín, slúži ako rezervný zdroj energie.
Tuky a lipoidy plnia aj stavebnú funkciu, sú súčasťou bunkových membrán. Kvôli zlej tepelnej vodivosti má tuk ochrannú funkciu. U niektorých živočíchov (tulene, veľryby) sa ukladá v podkožnom tukovom tkanive, pričom vytvára vrstvu hrubú až 1 m. Tvorba niektorých lipoidov predchádza syntéze množstva hormónov. V dôsledku toho majú tieto látky aj funkciu regulácie metabolických procesov.
18.Štádiá energetického metabolizmu : Jednotný proces energetického metabolizmu možno rozdeliť do troch po sebe nasledujúcich etáp:
Prvý z nich je prípravný. V tomto štádiu sa vysokomolekulárne organické látky v cytoplazme pôsobením príslušných enzýmov rozkladajú na malé molekuly: bielkoviny - na aminokyseliny, polysacharidy (škrob, glykogén) - na monosacharidy (glukóza), tuky - na glycerol a mastné kyseliny, nukleové kyseliny - na nukleotidy atď. .d. Počas tejto fázy sa malé množstvo energie uvoľní a rozptýli ako teplo.
Druhý stupeň je bezkyslíkový alebo neúplný. Látky vytvorené v prípravnom štádiu - glukóza, aminokyseliny atď. - podliehajú ďalšiemu enzymatickému rozkladu bez prístupu kyslíka. Príkladom je enzymatická oxidácia glukózy (glykolýza), ktorá je jedným z hlavných zdrojov energie pre všetky živé bunky. Glykolýza je viacstupňový proces rozkladu glukózy v anaeróbnych (bezkyslíkových) podmienkach na kyselinu pyrohroznovú (PVA) a potom na kyselinu mliečnu, octovú, maslovú alebo etylalkohol, ktorý sa vyskytuje v cytoplazme bunky. Nosičom elektrónov a protónov v týchto redoxných reakciách je nikotínamid adenín dinukleotid (NAD) a jeho redukovaná forma NAD *H. Produktmi glykolýzy sú kyselina pyrohroznová, vodík vo forme NADH a energia vo forme ATP.
Pri rôznych typoch fermentácie je ďalší osud produktov glykolýzy odlišný. V živočíšnych bunkách a početných baktériách sa PVK redukuje na kyselinu mliečnu. Známe mliečne kvasenie (pri likvidácii mlieka, tvorbe kyslej smotany, kefíru a pod.) spôsobujú mliečne plesne a baktérie.
Pri alkoholovej fermentácii sú produktmi glykolýzy etylalkohol a CO2. Pre iné mikroorganizmy môžu byť fermentačnými produktmi butylalkohol, acetón, kyselina octová atď.
Pri bezkyslíkovom štiepení sa časť uvoľnenej energie rozptýli vo forme tepla a časť sa akumuluje v molekulách ATP.
Tretie štádium energetického metabolizmu – štádium rozkladu kyslíka, čiže aeróbneho dýchania, prebieha v mitochondriách. V tomto štádiu zohrávajú dôležitú úlohu v procese oxidácie enzýmy prenášajúce elektróny. Štruktúry, ktoré zabezpečujú prechod tretieho stupňa, sa nazývajú reťazec transportu elektrónov. Elektrónový transportný reťazec prijíma molekuly nosiča energie, ktoré dostali energetický náboj v druhom štádiu oxidácie glukózy. Elektróny z molekúl - nosiče energie sa pohybujú v krokoch pozdĺž článkov reťazca z vyššej energetickej hladiny na nižšiu. Uvoľnená energia sa vynakladá na nabíjanie molekúl ATP. Elektróny molekúl nosičov energie, ktoré odovzdali energiu na „nabíjanie“ ATP, sa nakoniec spoja s kyslíkom. V dôsledku toho sa tvorí voda. V elektrónovom transportnom reťazci je konečným príjemcom elektrónov kyslík. Všetky živé veci teda potrebujú kyslík ako konečnú záchytku elektrónov. Kyslík poskytuje potenciálny rozdiel v reťazci transportu elektrónov a ako to bolo, priťahuje elektróny z vysokých energetických hladín molekúl nosičov energie na ich nízku energetickú úroveň. Popri tom sa syntetizujú energeticky bohaté molekuly ATP.
15. Trojica - zmysluplná jednotka kódu je kombinácia troch nukleotidov (triplet, alebo kodón).
Kontinuita - Medzi trojicami nie sú žiadne interpunkčné znamienka, to znamená, že informácie sa čítajú nepretržite.
Neprekrývajúce sa - ten istý nukleotid nemôže byť súčasne súčasťou dvoch alebo viacerých tripletov (nepozorované pri niektorých prekrývajúcich sa génových vírusoch, mitochondriách a baktériách, ktoré kódujú niekoľko proteínov s posunom rámca).
Jedinečnosť (špecifickosť)- špecifický kodón zodpovedá iba jednej aminokyseline (kodón UGA v Euplotes crassus však kóduje dve aminokyseliny - cysteín a selenocysteín)
Degenerácia (nadbytočnosť)- niekoľko kodónov môže zodpovedať tej istej aminokyseline.
Všestrannosť- genetický kód funguje rovnako v organizmoch rôznej úrovne zložitosti - od vírusov po ľudí (na tom sú založené metódy genetického inžinierstva; existuje niekoľko výnimiek, ktoré sú uvedené v tabuľke v časti „Variácie štandardného genetického kódu“ nižšie).
Imunita proti hluku- mutácie nukleotidových substitúcií, ktoré nevedú k zmene triedy kódovanej aminokyseliny, sa nazývajú konzervatívne; nukleotidové substitučné mutácie, ktoré vedú k zmene triedy kódovanej aminokyseliny, sa nazývajú radikál. Genetický kód je metóda kódovania aminokyselinovej sekvencie proteínov pomocou sekvencie nukleotidov, charakteristických pre všetky živé organizmy.
DNA využíva štyri dusíkaté bázy - adenín (A), guanín (G), cytozín (C), tymín (T), ktoré sa v ruskej literatúre označujú písmenami A, G, C a T. Tieto písmená tvoria abecedu tzv. genetický kód. RNA používa rovnaké nukleotidy, s výnimkou tymínu, ktorý je nahradený podobným nukleotidom – uracilom, ktorý je označený písmenom U (v ruskojazyčnej literatúre U). V molekulách DNA a RNA sú nukleotidy usporiadané do reťazcov a tak sa získajú sekvencie genetických písmen.
Genetický kód
Proteíny takmer všetkých živých organizmov sú postavené iba z 20 druhov aminokyselín. Tieto aminokyseliny sa nazývajú kanonické. Každý proteín je reťazec alebo niekoľko reťazcov aminokyselín spojených v presne definovanom poradí. Táto sekvencia určuje štruktúru proteínu, a tým aj všetky jeho biologické vlastnosti.
Implementácia genetickej informácie v živých bunkách (t. j. syntéza proteínu kódovaného génom) sa uskutočňuje pomocou dvoch matricových procesov: transkripcia (tj syntéza mRNA na matrici DNA) a translácia genetického kódu. do aminokyselinovej sekvencie (syntéza polypeptidového reťazca na mRNA). Tri po sebe idúce nukleotidy sú dostatočné na kódovanie 20 aminokyselín, ako aj stop signál označujúci koniec proteínovej sekvencie. Súbor troch nukleotidov sa nazýva triplet. Akceptované skratky zodpovedajúce aminokyselinám a kodónom sú znázornené na obrázku.
Vlastnosti molekúl DNA
Genetická informácia vo všetkých bunkách je zakódovaná ako sekvencia nukleotidov v deoxyribonukleovej kyseline. Prvým stupňom implementácie tejto informácie je vytvorenie molekuly súvisiacej s DNA – ribonukleovej kyseliny, ktorá sa zasa podieľa na syntéze špecifických proteínov. Fenotypové charakteristiky každého organizmu sa v konečnom dôsledku prejavujú v rozmanitosti a počte proteínov kódovaných DNA. Informačné spojenie medzi molekulami genetického aparátu - DNA, RNA a proteínov.
Aby sa genetická informácia preniesla z jednej generácie buniek na ďalšiu, musí dôjsť k replikácii DNA, čo je proces, pri ktorom sú rodičovské molekuly DNA duplikované a potom distribuované medzi potomstvo. Tento proces musí byť vykonaný s veľkou presnosťou a poškodenia alebo náhodné chyby, ktoré sa vyskytnú v DNA počas alebo medzi replikačnými cyklami, musia byť opravené skôr, ako skončia v genómoch potomkov. Okrem toho musí byť genetická informácia vyjadrená, aby sa vytvoril fenotyp. Vo všetkých bunkových organizmoch génová expresia zahŕňa kopírovanie DNA za vzniku RNA a následnú transláciu RNA na proteíny. Transkripcia produkuje niekoľko typov RNA. Niektoré z nich, messenger RNA, kódujú proteíny, iné sa podieľajú na rôznych procesoch potrebných na zostavenie kompletného proteínu. DNA kóduje nielen enzymatický aparát bunky; podieľa sa na opravných procesoch a za určitých podmienok v ňom môže dochádzať k prestavbám. Replikácia, oprava a preskupenie DNA sú kľúčové procesy, ktorými si organizmy udržiavajú a modifikujú svoj charakteristický fenotyp.
Mnohé vírusy majú v DNA zakódované aj genetické informácie. Mechanizmy replikácie, opravy, preskupenia a expresie vírusovej DNA sú podobné mechanizmom, ktoré využívajú bunky iných organizmov. Genóm niektorých vírusov nie je DNA, ale RNA. Genómová RNA takýchto vírusov je buď priamo preložená do proteínov, alebo má genetickú informáciu potrebnú na syntézu molekúl RNA, ktoré sú zase preložené do proteínov. Tie vírusy, ktorých genóm je reprezentovaný RNA počas ich životného cyklu, musia samy replikovať rodičovskú RNA, aby produkovali vírusové častice potomstva. Existuje trieda retrovírusov, ktorých reprodukčný cyklus začína tým, že ich genetická informácia sa preloží do jazyka DNA počas takzvanej reverznej transkripcie. Výsledné kópie DNA alebo provírusy sú schopné replikácie a expresie až po integrácii do chromozomálnej DNA bunky. V tejto integrovanej forme sa vírusové genómy replikujú spolu s DNA hostiteľskej bunky a využívajú transkripčný mechanizmus bunky na produkciu novej generácie vírusových genómov a mRNA potrebnej na syntézu vírusových proteínov.
Kľúčom k prenosu genetickej informácie medzi nukleovými kyselinami, či už replikáciou, transkripciou alebo reverznou transkripciou, je to, že molekula nukleovej kyseliny sa používa ako templát v riadenom zostavovaní identických alebo príbuzných štruktúr. Pokiaľ je známe, informácie uložené v proteínoch sa nepoužívajú na zostavenie zodpovedajúcich nukleových kyselín, t.j. nezistil sa spätný preklad. Proteíny však hrajú kľúčovú úlohu v procesoch prenosu informácií tak medzi nukleovými kyselinami, ako aj z nukleových kyselín na proteíny.
Štruktúra a správanie DNA Zložky molekuly DNA a chemické väzby, ktoré ich spájajú Pomocou chemických a fyzikálnych metód sa zistilo, že DNA je polymér pozostávajúci zo štyroch rôznych, ale príbuzných monomérov. Každý monomér – nukleotid – obsahuje jednu zo štyroch heterocyklických dusíkatých báz: adenín, guanín, cytozín alebo tymín, naviazané na deoxyribózafosfát. Dlhé polynukleotidové reťazce vznikajú spojením deoxyribózových zvyškov susedných nukleotidov pomocou fosfodiesterových väzieb. Každý fosfát spája hydroxylovú skupinu na 3-uhlíkom deoxyribózovom atóme jedného nukleotidu s OH-skupinou na 5-uhlíkovom deoxyribózovom atóme susedného nukleotidu.
Frekvencia výskytu akýchkoľvek dvoch báz v DNA baktérií, bakteriofágov a kvasiniek v určitom susedstve závisí od kvantitatívneho obsahu týchto báz v DNA. Frekvencia výskytu 5"-CG-3" a 5"-GC-3" v prokaryotickej DNA je takmer rovnaká a takmer náhodná; to isté možno povedať o dinukleotidoch 5"-GA-3" a 5"-AG-3". Avšak v DNA zvierat, živočíšnych a rastlinných vírusov sú frekvencie výskytu 5"-CG-3" od 1/2 do 1/5 frekvencií 5"-GC-3". Sekvencia 5"-CG-3" je teda v DNA vyšších eukaryotov dosť zriedkavá; je to kvôli schopnosti tohto dinukleotidu slúžiť ako cieľ pre metyláciu a jeho úlohe pri regulácii génovej expresie.
Po ukončení cyklu syntézy DNA môžu niektoré purínové a pyrimidínové bázy podliehať chemickej modifikácii. Výsledkom je, že časť DNA obsahuje 5-metylcytozín, 5-hydroxymetylcytozín, 5-hydroxymetyluracil a N-metyladenín. V DNA niektorých bakteriofágov sú mono- alebo disacharidy pripojené k hydroxymetylovej skupine hydroxymetylcytozínu pomocou glykozidickej väzby. DNA väčšiny nižších eukaryotov a bezstavovcov obsahuje relatívne málo 5-metylcytozínu a N"-metyladenínu. U stavovcov je však metylácia báz bežným javom, pričom najbežnejší je 5-metylcytozín. Ukázalo sa, že viac ako 95 % metylových skupín v DNA stavovcov sa zriedkavo nachádzajú v cytozínových zvyškoch vyskytujúcich sa CG dinukleotidov a viac ako 50 % takýchto dinukleotidov je metylovaných. Existujú jasné náznaky, že stupeň metylácie niektorých sekvencií obsahujúcich CG je dôležitým faktorom regulácie V rastlinách sa 5-metylcytozín nachádza v CG dinukleotidoch a CNG trinukleotidoch.
Veda, ktorá študuje štruktúru a funkciu buniek - cytológie .
Bunky sa môžu navzájom líšiť tvarom, štruktúrou a funkciou, hoci základné konštrukčné prvky väčšiny buniek sú podobné. Systematické skupiny buniek - prokaryotické A eukaryotické (superkráľovstvá prokaryoty a eukaryoty) .
Prokaryotické bunky neobsahujú skutočné jadro a množstvo organel (kráľovstvo rozdrvených buniek).
Eukaryotické bunky obsahujú jadro, v ktorom sa nachádza dedičný aparát organizmu (nadvlády húb, rastlín, živočíchov).
Akýkoľvek organizmus sa vyvíja z bunky.
Týka sa to organizmov, ktoré sa narodili v dôsledku asexuálnych aj sexuálnych metód rozmnožovania. Preto je bunka považovaná za jednotku rastu a vývoja organizmu.
Podľa spôsobu výživy a bunkovej štruktúry sa delia na kráľovstvách :
- Drobyanki;
- Huby;
- Rastliny;
- Zvieratá.
Bakteriálne bunky (kráľovstvo Drobyanka) majú: hustú bunkovú stenu, jednu kruhovú molekulu DNA (nukleoid), ribozómy. Týmto bunkám chýbajú mnohé organely charakteristické pre bunky eukaryotických rastlín, zvierat a húb. Podľa spôsobu kŕmenia sa baktérie delia na fototrofy, chemotrofy a heterotrofy.
Plesňové bunky pokrytý bunkovou stenou, ktorá sa chemickým zložením líši od bunkových stien rastlín. Ako hlavné zložky obsahuje chitín, polysacharidy, bielkoviny a tuky. Rezervnou látkou buniek húb a zvierat je glykogén.
Rastlinné bunky obsahujú: chloroplasty, leukoplasty a chromoplasty; sú obklopené hustou bunkovou stenou celulózy a majú aj vakuoly s bunkovou šťavou. Všetky zelené rastliny sú autotrofné organizmy.
U živočíšne bunky žiadne husté bunkové steny. Sú obklopené bunkovou membránou, cez ktorú dochádza k výmene látok s okolím.
TEMATICKÉ ÚLOHY
Časť A
A1. Ktorá z nasledujúcich možností je v súlade s bunkovou teóriou?
1) bunka je elementárnou jednotkou dedičnosti
2) bunka je reprodukčnou jednotkou
3) bunky všetkých organizmov sa líšia svojou štruktúrou
4) bunky všetkých organizmov majú rôzne chemické zloženie
A2. Medzi predbunkové formy života patria:
1) droždie
2) penicilium
3) baktérie
4) vírusy
A3. Rastlinná bunka sa líši od hubovej bunky v štruktúre:
1) jadrá
2) mitochondrie
3) bunková stena
4) ribozómy
A4. Jedna bunka pozostáva z:
1) vírus chrípky a améba
2) huba mucor a ľan kukučka
3) planaria a volvox
4) zelená euglena a nálevníky
A5. Prokaryotické bunky majú:
1) jadro
2) mitochondrie
3) Golgiho aparát
4) ribozómy
A6. Druh bunky je označený:
1) tvar jadra
2) počet chromozómov
3) membránová štruktúra
4) primárna proteínová štruktúra
A7. Úloha bunkovej teórie vo vede je
1) otvorenie bunkového jadra
2) otvorenie bunky
3) zovšeobecnenie poznatkov o stavbe organizmov
4) objavenie metabolických mechanizmov
Časť B
V 1. Vyberte vlastnosti charakteristické len pre rastlinné bunky
1) existujú mitochondrie a ribozómy
2) bunková stena vyrobená z celulózy
3) existujú chloroplasty
4) zásobná látka – glykogén
5) rezervná látka – škrob
6) jadro je obklopené dvojitou membránou
AT 2. Vyberte vlastnosti, ktoré odlišujú kráľovstvo baktérií od ostatných kráľovstiev organického sveta.
1) heterotrofný spôsob výživy
2) autotrofný spôsob výživy
3) prítomnosť nukleoidu
4) absencia mitochondrií
5) absencia jadra
6) prítomnosť ribozómov
VZ. Nájdite súlad medzi štrukturálnymi vlastnosťami bunky a kráľovstvami, do ktorých tieto bunky patria
Časť C
C1. Uveďte príklady eukaryotických buniek, ktoré nemajú jadro.
C2. Dokážte, že bunková teória zovšeobecnila množstvo biologických objavov a predpovedala nové objavy.
