Доказать что клетка саморегулирующая система
Биология. 1. Клетка. Клетка саморегулирующаяся система
Клетка – саморегулирующаяся система. Она имеет четко синхронизированный цикл жизнедеятельности. Известно, что органические соединения реагируют друг с другом медленно, а жизнь не может поддерживаться за счет медленных реакций. Поэтому живая клетка выработала особые ускорители реакций в виде ферментов или энзимов. Производительность их огромна: некоторые ферменты в течение одной минуты способны разложить до 5-ти миллионов молекул субстрата при температуре 0ºС. Ферменты это не универсальные наборы. Каждый из них может произвести только одно направленное действие, в связи с чем и существуют тысячи ферментов. В клетке они включаются в работу синхронно, со строгой последовательностью во времени и пространстве. Регуляцию осуществляет сама клетка.
Клетка – самовоспроизводящаяся система. Благодаря способности к различным видам делений клетки могут повторять себя в длинном ряду поколений и дочерних форм, что делает их с философской точки зрения бессмертными.
Клетка – система, способная к самоопределению. Молодые клетки обычно очень похожи друг на друга. Однако, в ходе развития каждая клетка идет своим путем. Происходит дифференцировка клеток, связанная с тем, что они должны выполнять строго определенные функции в составе многоклеточного организма. Так, в теле человека насчитывается около 250 типов клеток, причем, каждый тип имеет свое назначение.
Клетка – самовосстанавливающаяся система. Наличие молекулярных механизмов репарации молекулы ДНК, а также регенерации различных внутриклеточных органелл позволяют клетке с высокой степенью надежности исправлять различные повреждения. Не вызывает сомнений, что способность к самовосстановлению закладывалась постепенно в ходе эволюции и совершенствовалась в связи с усложнением клеток.
Клетка – энергетически открытая система. Нормальная жизнедеятельность любого организма невозможна без поступления веществ и энергии. Клетка обеспечивает преобразование этих веществ в форму пригодную для использования организмом. Она располагает универсальным механизмом белковое синтеза, продуцируя белки для собственных нужд и экспортируя их другим клеткам. На клеточном уровне обеспечивается не только вещественно-энергетический обмен между организмом и средой, но и происходит использование наследственной информации. Наследственность невозможна без обмена веществ. Все явления жизни взаимообусловлены, а объединяет их клетка.
Клетка – устойчивая система, доказательством служит весь ход эволюции. За последние 500 миллионов лет клетки фактически не изменились.
3.Периодизация клеточного цикла
Пары хроматид прикрепляются своими центромерами к нитям веретена (микротрубочкам) и перемещаются вверх и вниз по веретену до тех пор, пока их центромеры не выстроятся по экватору веретена перпендикулярно его оси. Кинетохор, киназа, микротрубочки, +конец, разваливает кинетохор микротрубочки на димеры двулина и успевает перебираться кинетохор, таща за собой хромосому по микротрубочке, конец микротрубочки расщепляется.
Это очень короткая стадия. Каждая центромера расщепляется на две и нити веретена оттягивают дочерние центромеры к противоположным полюсам. Центромеры тянут за собой отделившиеся одна от другой хроматиды, которые теперь называются хромосомами.
Телофаза
— равноплечие, или метацентрические (с центромерой посередине),
— неравноплечие, или субметацентрические (с центромерой, сдвинутой к одному из концов),
— палочковидные, или акроцентрические (с центромерой, расположенной практически на конце хромосомы),
— точковые — очень небольшие, форму которых трудно определить.
— телоцентрические – место первичной перетяжки трудно различимо
1.Физиологическая — непрерывное обновление структур на клеточном и внутриклеточном (обновление клеточных органелл) уровнях, благодаря чему обеспечивается функционирование органов и тканей.
2.Репаративная — процесс ликвидации структурных повреждений после действия патогенных факторов. В ее основе лежат такие же механизмы, как и при физиологической пролиферации, она отличается лишь большей интенсивностью проявлений. Репаративную пролиферацию, в процессе которой восстанавливается ткань, идентичная погибшей, называют полной, или реституцией. В ряде случаев в результате репаративной пролиферации в зоне повреждения образуется не специфическая для данного органа ткань, а рубец – неполная пролиферация или субституция. При некоторых состояниях организма (гиповитаминозе, истощении и д.р.) течение репаративной пролиферации бывает затяжным, качественно извращенным (сопровождается образованием длительно незаживающих язв, формирование ложного сустава и д.р.), то есть наблюдается патологическая пролиферация.
В последнее десятилетие принято разделять клетки тканей животных по способности к делению на три группы:
К лабильным относятся клетки, которые быстро и легко обновляются в процессе жизнедеятельности организма (клетки крови, эпителия, слизистой ЖКТ, эпидермиса и др.).
К статическимклеткам относят клетки поперечнополосатой мышечной и нервной ткани, клетки которые, как считает большинство исследователей, не делятся.
Изучение физиологии клетки имеет важное значение для понимания онтогенетического уровня организации живого, механизмов саморегуляции клетки, обеспечивающих целостную функцию всего организма.
6. Механизмы ауторепродукции и распр-ия ген-ой материала.
Распределение генетического материала путем эквационного деления (митоза)
Митоз представляет собой эквационное деление, в результате которого из одной клетки образуются две новые клетки, идентичные между собой и сходные с материнской клеткой. Митоз относится к непрямому типу деления и сопровождается формированием веретена деления, обеспечивающему точное распределение хромосом. В ходе митоза, который является очень динамичным процессом, происходят следующие события:
— хромосомы становятся двухроматидными, а сестринские хроматиды, образованные в результате репликации хромосомной ДНК, являются идентичными и соединены в области центромеры до анафазы;
— в области центромеры (с обеих сторон) образуется по кинетохору, которые обеспечивают взаимодействие хромосом с нитями веретена деления;
— микротрубочки веретена деления соединяются с хромосомами по обе стороны центромеры при помощи кинетохоров;
— перемещение максимально конденсированных хромосом в область экватора с образованием метафазой пластинки;
— распределение реплицированного и конденсированного генетического материала путем:
— продольного расщепления центромеры;
— расхождения сестринских хроматид (из каждой двухроматидной хромосомы образуются две однохроматидные хромосомы);
— одновременной и синхронной миграции хроматид к противоположным полюсам клетки.
— процесс распределения генетического материала завершается образованием двух идентичных ядер, за которым следует цитокинез.
1) пресинтетическая (G1). Идет сразу после деления клетки. Синтеза ДНК еще не происходит. Клетка активно растет в размерах, запасает вещества, необходимые для деления: белки (гистоны, структурные белки, ферменты), РНК, молекулы АТФ. Происходит деление митохондрий и хлоропластов (т. е. структур, способных к ауторепродукции). Восстанавливаются черты организации интерфазной клетки после предшествующего деления;
2) синтетическая (S). Происходит удвоение генетического материала путем репликации ДНК. Она происходит полуконсервативным способом, когда двойная спираль молекулы ДНК расходится на две цепи и на каждой из них синтезируется комплементарная цепочка.
В итоге образуются две идентичные двойные спирали ДНК, каждая из которых состоит из одной новой и старой цепи ДНК. Количество наследственного материала удваивается. Кроме этого, продолжается синтез РНК и белков. Также репликации подвергается небольшая часть митохонд-риальной ДНК (основная же ее часть реплицируется в G2 период);
3) постсинтетическая (G2). ДНК уже не синтезируется, но происходит исправление недочетов, допущенных при синтезе ее в S период (репарация). Также накапливаются энергия и питательные вещества, продолжается синтез РНК и белков (преимущественно ядерных).
S и G2 непосредственно связаны с митозом, поэтому их иногда выделяют в отдельный период — препрофазу.
Процесс укорочения и уплотнения хромосом при делении клеток; способствует нормальному расхождению хромосом к полюсам клетки. Тк обусловлена уменьшением шага и увеличением диаметра составляющих хромосомы спирально закрученных нуклеопротеидных нитей — хромонем. Процесс развертывания и раскручивания плотно упакованной молекулы ДНК в хромосоме при переходе клетки от телофазы к интерфазе. Процесс деспирализации является обратным процессу спирализации.
9.Био значение и виды митоза.
Генетическая стабильность. В результате митоза получаются два ядра, содержащие каждое столько же хромосом, сколько их было в родительском ядре. Эти хромосомы происходят от родительских хромосом путем точной репликации ДНК, поэтому гены их содержат совершенно одинаковую наследственную информацию. Дочерние клетки генетически идентичны родительской клетке, так что никаких изменений в генетическую информацию митоз внести не может. Поэтому клеточные популяции (клоны), происходящие от родительских клеток, обладают генетической стабильностью.
Рост. В результате митозов число клеток в организме увеличивается (процесс, известный под названием гиперплазии), что представляет собой один из главных механизмов роста (см. гл. 21).
Бесполое размножение, регенерация и замещение клеток. Многие виды животных и растений размножаются бесполым путем при помощи одного лишь митотического деления клеток. Способы вегетативного размножения описаны более подробно в разд. 20.1.1. Кроме того, митоз обеспечивает регенерацию утраченных частей (например, ног у ракообразных) и замещение клеток, происходящее в той или иной степени у всех многоклеточных организмов.
9.1. Закрытый митоз характеризуется тем, что образование веретена и последующее деление происходит внутри ядра без разрушения его оболочки.
2. Открытый митоз определяется по распаду ядерной оболочки в процессе деления клетки.
3. Полузакрытый митоз. Что такое митоз такого типа можно определить по распаду оболочки исключительно на полюсах миотического веретена, с последующим образованием «окон полярности». Еще одним определяющим признаком типа митоза служит вид симметрии веретена.
Амитоз- является прямым делением клетки. Встречается в некоторых специалиированных клетках или в клетках, где не обязательно сохранение генетической информации из поколения в поколение.
Значение Амитоза для организма не однозначно.
11. Как известно, ткани с высокой скоростью обновления клеток более чувствительные к воздействию различных мутагенов, чем ткани, в которых клетки обновляются медленно. Однако, например, лучевое повреждение может проявляться не сразу и необязательно ослабевает с глубиной, иногда даже гораздо сильнее повреждает глубоколежащие ткани, чем поверхностные. При облучении клеток рентгеновскими или гамма-лучами в жизненном цикле клеток происходят грубые нарушения: митотические хромосомы изменяют форму, возникают их разрывы с последующим неправильным соединением фрагментов, иногда отдельные части хромосом исчезают вовсе. Могут возникнуть аномалии веретена (образоваться не два полюса в клетке, а три), что приведет к неравномерному расхождению хроматид. Иногда повреждение клетки (большие дозы облучения) бывает столь значительным, что все попытки клетки приступить к митозу оказываются безуспешными и деление прекращается.
Задания части 2 ЕГЭ по теме «Клеточная теория, мужики, методы»
1. Докажите, что клетка является саморегулирующейся системой.
2. Докажите единство органического мира на Земле. Приведите не менее четырёх доказательств.
1. Все живые организмы состоят из клеток, сходных по строению.
2. Химический состав клеток сходен у представителей всех царств.
3. Генетический код одинаков у всех живых организмов на Земле.
4. Транскрипция, трансляция, гликолиз и другие основные процессы жизнедеятельности клетки происходят одинаково у всех живых организмов.
3. Для изучения митохондриальных ДНК ученому необходимо выделить митохондрии из животных клеток методом центрифугирования. На чем основан этот метод? После каких структур клетки он может получить митохондриальную фракцию? Ответ поясните.
1) метод центрифугирования основан на разделении объектов разной плотности или массы за счет разной скорости оседания объектов (за счет разной скорости вращения центрифуги);
2) митохондриальная фракция может быть получена после осаждения ядер как самых плотных (тяжелых) клеточных структур (плотность митохондрий ниже плотности ядер, но выше плотности всех остальных структур).
4. Найдите три ошибки в приведенном тексте «Клеточная теория». Укажите номера предложений, в которых сделаны ошибки, исправьте их. (1) При изучении тонкого среза пробки под электронным микроскопом Р. Гук впервые ввел термин «клетка». (2) Немецкие ученые М. Шлейден и Т. Шванн сформулировали основные положения клеточной теории. (3) Клетка – это единица развития всех живых организмов. (4) Все клетки имеют сходные химические состав и строение. (5) Соматические клетки млекопитающих образуются в результате мейоза. (6) В настоящее время клетки изучают с помощью химических и физических методов. (7) Органоиды клетки служат элементарной единицей живого организма.
1 – Р. Гук изучал клетку под световым микроскопом.
5 – Соматические клетки млекопитающих образуются в результате митоза. В результате мейоза у млекопитающих образуются гаметы.
7 – Клетки служат элементарной единицей живого организма.
5. Рассмотрите таблицу «Методы биологических исследований». Запишите в ответе пропущенный термин, обозначенный в таблице вопросительным знаком.
6. С помощью какого метода доказали способ репликации ДНК и в чём заключается его суть?
1) Полуконсервативный способ репликации ДНК доказали с помощью методов меченых атомов и ультрацентрифугирования.
2) Суть метода меченых атомов: в эксперименте используются радиоактивные изотопы, местоположение которых можно определить.
3) Суть метода ультрацентрифугирования: клетки разрушаются и помещаются в центрифугу. Компоненты клетки разделаются по плотности (самые тяжелые части собираются на дне пробирки, самые легкие – на поверхности). Метод позволяет избирательно выделять и изучать компоненты клетки.
Суть опыта (это не спрашивали, на ЕГЭ писать не надо, просто для понимания): бактерии долго выращивали в среде с тяжелым изотопом азота N15, так что вся ДНК этих бактерий содержала только N15. Затем бактерии перенесли в среду с N14 и дали поделиться один раз. Затем ДНК этих бактерий подвергли ультрацентрифугированию. Оказалась, что она тяжелее, чем у бактерий, выращенных в среде N14, но легче, чем у бактерий, выращенных в среде N15. (Потому что старая цепь новой ДНК содержала N15, а новая цепь содержала N14).
7. Найдите три ошибки в приведённом тексте. Укажите номера предложений, в которых они допущены, объясните их. (1) Джеймс Уотсон и Фрэнсис Крик расшифровали структуру молекулы ДНК и генетический код. (2) Теодор Шванн открыл клеточное строение организмов. (3) Рудольф Вирхов создал вакцины против бешенства и сибирской язвы. (4) Матиас Шлейден — один из создателей клеточной теории. (5) К. А. Тимирязев доказал, что при фотосинтезе растения выделяют кислород. (6) Д. Ф. Ивановский открыл вирус табачной мозаики.
2) Клетку открыл Роберт Гук (ИЛИ Теодор Шванн был одним из авторов клеточной теории).
3) Рудольф Вирхов сформулировал положение о размножении клеток.
5) Выделение кислорода растениями обнаружил Джозеф Пристли.
8. Ученому необходимо отделить ядра предварительно разрушенных клеток от остального содержимого методом центрифугирования. На чем основан этот метод? В какой по счету фракции будут отделяться ядра и почему? Ответ поясните.
1) метод центрифугирования основан на разделении объектов, имеющих различную плотность или массу, и поэтому оседающих с различной скоростью (посредством вращения центрифуги с разной скоростью)
2) ядра будут отделяться в первой фракции, так как они являются самыми тяжелыми структурами клетки
Лекция: Докажите, что клетка является саморегулирующейся системой.
ОТВЕТ: Клетка является системой, т.к. состоит из множества взаимосвязанных и взаимодействующих частей – органоидов и др. структур. Эта система является открытой, т.к. в нее поступают из окружающей среды вещества и энергия, в ней осуществляется обмен веществ. В клетке поддерживается относительно постоянный состав благодаря саморегуляции, осуществляемой на генетическом уровне. Клетка способна реагировать на раздражители.
9. Что такое метод исследования? Приведите примеры биологических методов исследования и ситуации, в которых они применяются.
ОТВЕТ: Метод – это способ научного познания действительности. Различают биологические методы исследования: описание, наблюдение, сравнение, эксперимент, микроскопия, центрифугирование, гибридологический, близнецовый метод, биохимический метод и др. Методы исследования применяются только в определенных случаях и для достижения определенных целей. Например, гибридологический – для изучения наследственности применяется в животноводстве и растениеводстве, но не применяется для человека. Центрифугирование позволяет выделять органоиды клетки для их изучения.
10. Какова роль ядра в клетке?
ОТВЕТ:Ядро клетки содержит хромосомы, несущие наследственную информацию и контролирует процессы обмена веществ и размножения клетки.
11. Как в настоящее время формулируется клеточная теория?
ОТВЕТ:Клетка является элементарной структурной, функциональной и генетической единицей живого. Клетка – элементарная единица развития живого. Клетка способна к саморегуляции, самообновлению и самовоспроизведению.
12. Общая масса митохондрий по отношению к массе клеток различных органов крысы составляет: в поджелудочной железе – 7,9%, в печени – 18,4%, в сердце – 35,8%. Почему в клетках этих органов различное содержание митохондрий?
ОТВЕТ:Митохондрии являются энергетическими станциями клетки — в них синтезируются молекулы АТФ. Для работы сердечной мышцы нужно много энергии, поэтому в ее клетках наибольшее количество митохондрий. В печени больше, чем в поджелудочной железе, потому что в ней более интенсивный обмен веществ.
13. Как используется аккумулированная в АТФ энергия?
ОТВЕТ: АТФ является универсальным источником энергии в клетках всех живых организмов. Энергия АТФ тратится на синтез и транспорт веществ, на размножение клетки, на сокращение мышц, на проведение импульсов, т.е. на жизнедеятельность клеток, тканей, органов и всего организма.
14. Какие свойства ДНК подтверждают, что она является носителем генетической информации?
ОТВЕТ: Способность к репликации (самоудвоению), комплементарность двух цепей, способность к транскрипции.
Chemistry48.Ru
Сайт учителя химии и биологии МБОУ СОШ №2 с.Казаки Елецкого р-на Липецкой обл. Радиной М.В.
Общебиологические вопросы_уровень «С»
Кратко опишите особенности клеточного и организменного уровня организации жизни.
На клеточном уровне организации жизни клетка рассматривается как самостоятельная, открытая, саморегулирующаяся система. Она представлена целостным организмом, у которого проявляются все свойства жизни. На организменном уровне самостоятельной системой является одноклеточный или многоклеточный организм. В случае многоклеточного организма можно говорить о клетке как о части системы. В зависимости от сложности многоклеточного организма в нем различают либо отдельные, специализированные по функциям клетки, либо системы органов.
Докажите, что клетка является открытой системой?
Клетка открыта для обмена веществами с внешней средой, энергией и информацией. В клетку поступают и из клетки выходят различные вещества; клетка реагирует на изменения, происходящие во внутренней и внешней среде; клетка использует в качестве источника энергии свет, органические или неорганические вещества, а также синтезирует их или получает готовыми. Следовательно, клетка — это открытая система.
Назовите любые 2 открытия, которые внесли существенный вклад в развитие биологии, и их авторов. Объясните ответ.
1. Открытие законов наследственности Г. Менделем в 1865 г.
2. Открытие структуры молекулы ДНК Дж. Уотсоном и Ф. Криком в 1953 г.
Оба открытия сыграли определяющую роль в биологии XX и XXI веков. Большинство биологических исследований на современном этапе связаны с выявлением природы и функций конкретных генов, с биотехнологией и селекцией.
Примечание. Можно указать и любые другие открытия и их авторов, например И. Мечников и иммунитет, И. Павлов и теория рефлексов и высшей нервной деятельности, Л. Пастер и вакцинация от инфекционных и вирусных заболеваний и т.д.
По каким признакам живые организмы отличаются от теп неживой природы?
1) обмен веществ и превращение энергии;
3) наследственность и изменчивость;
В чем сущность сравнительного метода биологических исследований?
Заключается в анализе сходства и различий изучаемых объектов.
На каком уровне организации живой материи протекают процессы взаимодействия между особями одного вида?
Назовите основные гипотезы возникновения жизни.
2) гипотеза стационарного состояния;
3) гипотеза панспермии;
4) гипотеза абиогенеза (самозарождения живого из неживого и последующей биохимической эволюции).
Какие основные методы используют в биологических исследованиях?
1) метод наблюдения и описания;
2) сравнительный метод;
3) метод эксперимента;
4) метод моделирования.
Почему живые организмы представляют собой открытые системы?
Открытой называется такая система, которая способна существовать лишь при условии постоянного обмена веществом и энергией с окружающей средой. Этот обмен обеспечивает устойчивость системы.
Например, человек и животные получают из внешней среды кислород, воду и другие неорганические соединения, а также органические вещества и заключенную в них химическую энергию. В то же время они выделяют углекислый газ, мочевину и другие продукты внутриклеточного обмена, а также энергию в виде тепла. Растения поглощают воду, минеральные соли, углекислый газ и используют для фотосинтеза солнечную энергию. В окружающую среду они отдают кислород и тепло. Если живые организмы будут лишены возможности потреблять или выделять в окружающую среду вещество и энергию, они погибнут.
Организм действительно является открытой системой.
В каких условиях на Земле мог осуществляться абиогенный синтез органических веществ из неорганических?
Он мог происходить в условиях древней Земли, атмосфера которой, вероятно, была насыщена углекислым газом, сероводородом, аммиаком, метаном. Эти газы растворялись в горячей воде первобытного океана, где под воздействием ультрафиолетовых лучей, проникающего излучения и электрических разрядов осуществлялись разнообразные химические реакции. Синтезированные в ходе них вещества накапливались в воде. Возможность абиогенного синтеза была доказана в опытах ряда ученых.