Группы гетеротрофных организмов в зависимости от способа получения органических веществ
| Группы гетеротрофов | Особенности питания | Представители |
| Сапрофиты | Питаются отмершими органическими остатками | Бактерии и грибы - сапрофиты |
| Паразиты | Питаются органическими веществами за счет организма и хозяина | Болезнетворные бактерии, грибы – паразиты, гельминты |
| Голозои | Питание включает 3 этапа: поедание, переваривание и всасывание переваренных веществ | В основном многоклеточные животные, имеющие пищеварительную систему |
СИНТЕЗ БЕЛКОВ В КЛЕТКЕ
БИОСИНТЕЗ БЕЛКА
| Этапы биосинтеза | Особенности протекания процессов |
| ТРАНСКРИПЦИЯ, или переписывание генетической информации с ДНК на иРНК | Этот процесс происходит в ядре. Благодаря действию ферментов участок ДНК раскручивается, и вдоль одной из цепей по принципу комплементарности выстраиваются нуклеотиды. Соединяясь между собой, они образуют полинуклетидную цепочку иРНК, которая оказывается точной копией участка ДНК, «списанной» с нее, как с матрицы |
| ТРАНСЛЯЦИЯ, или перевод генетической информации в структуру белка | Образовавшаяся иРНК выходит из ядра в цитоплазму через поры в ядерной оболочке и вступает в контакт с многочисленными рибосомами. Рибосома прерывисто скользит по иРНК, как по матрице, и в строгом соответствии с последовательностью расположения ее нуклеотидов выстраивает определенные аминокислоты в длинную полимерную цепь белка. Аминокислоты доставляют к рибосомам с помощью тРНК, которые, находятся в цитоплазме. Для каждой аминокислоты требуется своя тРНК, комплементарная определенному участку иРНК. Такой участок иРНК представлен триплетом – сочетанием 3 нуклеотидов, называется кодоном. В свою очередь, и каждая аминокислота, входящая в белок, тоже закодирована определенным сочетанием 3 нуклеотидов тРНК (антикодоном), по которым они находят друг друга. Вдоль молекулы иРНК движется сразу несколько рибосом (такая структура называется полисомой), при этом одновременно синтезируется несколько молекул белка |
Для этого в клетке существует единая белоксинтезирующая система. В которую входит ДНК и РНК, рибосомы, ферменты. Информация о белках, заключенная в молекулах ДНК вначале переносится на и-РНК, которая затем программирует синтез белка в клетке.
ДНК матрица - и-РНК ------- белок
Это основополагающее положение молекулярной биологии было сформулировано в начале 50-х годов ХХ века английским ученым Криком.
Это означает, что ДНК есть матрица (шаблон) для синтеза и-РНК (при этом структура белка не меняется), которые в свою очередь является матрицей или основой для построения белковых молекул.
Процесс переноса информации с ДНК матрицы на и-РНК наз транскрипцией. Транскрипция или биосинтез и-РНК осуществляется в ядре по принципу комплементарности. В этом процессе участвует фермент РНК – полимераза.
Давайте попробуем осуществить процесс транскрипции:
ДНК ТТТ – ТАЦ – АЦА – ТГЦ – ЦАГ
и – РНК ААА – АУГ – УГУ – АЦА – ГУЦ
каждой аминокислоте белка в ДНК соответствует последовательность из 3 расположенных друг за другом нуклеотидов – триплет.
Перед вами лежит таблица генетического кода, известно какие триплетные сочетания нуклеотидов ДНК соответствующих каждой из 20 аминокислот. Многим аминокислотам соответствует не один. А несколько кодонов, что ясно видно в таблице генетического кода.
Важное свойство генетического кода – специфичность – это значит, что 1 триплет всегда обозначает только 1 аминокислоту.
Генетический код универсален для всех живых организмов от бактерий до человека.
А теперь попробуем найти в таблице генетического кода какие аминокислоты соответствуют данным триплетам: лизин – метионин – цистеин – треонин – валин.
В процессе транскрипции (информация с языка ДНК переводится на язык РНК).
И – РНК позволяет переписать информацию с и – РНК на язык аминокислотной последовательности белка – это процесс трансляции.
Аминокислота может попасть к месту синтеза белка , т.е. в рибосому, только прикрепившись к специальной т- РНК. Т-РНК специфична, то есть каждой аминокислоте соответствует своя т-РНК. Аминокислот всего 20, значит и т-РНК тоже 20. строение их напоминает лист клевера. Отличаются они по триплету нуклеотидов, расположенному на верхушке называемом антикодоном – он соответствует той аминокислоте, которую он переносит.
| Участники биосинтеза | Функции |
| ДНК | Содержит информацию о структуре белка. Служит матрицей для синтеза белка. |
| И-РНК | Переносчик информации от ДНК к месту сборки белковой молекулы. Содержит генетический код. |
| Т- РНК | Кодирующие аминокислоты и переносящие их к месту биосинтеза на рибосоме. Содержит антикодон. |
| Рибосома | Органоид, где происходит собственно биосинтез белка. |
| Ферменты | Катализирующие биосинтез белка. |
| Аминокислоты | Строительный материал для построения белковой молекулы. |
| АТФ | Вещество, обеспечивающее энергией все процессы. |
ДЕЛЕНИЕ КЛЕТКИ. МИТОЗ
Размножение – важнейшая функция живых организмов. Которая обеспечивает сохранение видов в ряду поколений. К размножению способны все без исключения живые организмы – от бактерий до млекопитающих. Молекулярная сущность этого процесса выражается в уникальной способности ДНК к самоудвоению молекул.
| Жизненный цикл клетки – последовательность всех процессов, происходящих в клетке с момента ее возникновения до следующего деления или гибели. |
ЖИЗНЕННЫЙ ЦИКЛ КЛЕТКИ
1. Подготовка к делению (накопление необходимых веществ, удвоение хромосом).
2. Деление (митоз, мейоз).
3. Период покоя (интерфаза).
4. Специализация клетки (часто ведет к утрате способности к делению).
Основным способом деления клетки является митоз.
| Митоз – непрямое деление ядра клетки е ее тела, в результате которого увеличивается количество клеток с равномерно распределенным генетическим материалом. |
| Митоз – тип деления клетки, при котором образуется дочерние клетки с таким же набором хромосом, как у материнской клетки. |
Митоз искусственно разделяется на 4 стадии: профазу, метафазу, анафазу и телофазу. Между двумя митозами ядро находится в стадии покоя (интерфаза).
В период интерфазы в клетке осуществляются процессы биосинтеза, происходит рост клетки, образование веществ, подавляющих или стимулирующих метаболические процессы и циклы деления.
ФАЗЫ МИТОЗА
| Фаза | Процессы |
| Профаза | 1. хромосомы спирализуются, в результате чего становятся видимыми. Каждая хромосома состоит из 2 хроматид. 2. ядерная мембрана и ядрышко разрушаются. 3. центриоли удваиваются и расходятся к полюсам клетки. |
| Метафаза | Хромосомы располагаются по экватору клетки, образуется веретено деление. |
| Анафаза | Центромеры делятся, а хроматиды (дочерние хромосомы) расходятся к полюсам клетки с помощью нитей веретена деления |
| Телофаза | Хромосомы, собравшиеся у полюсов, деспирализуются, формируется ядерная мембрана. Исчезает веретено деления, происходит деление цитоплазмы (цитогенез). Образуется 2 дочерние клетки. |
Весь процесс митоза занимает в большинстве случаев от 1 до 2 часов. Однако частота митоза в разных тканях и у разных видов различна. Например, в красном костном мозге человека, где каждую секунду образуется 10 млн. эритроцитов, в каждую секунду должно происходить 10 млн митозов.
Значение митоза:
- митотическое деление клеток приводит к увеличению их числа, обеспечивая процессы роста функционирования живого организма;
- обеспечивает замещение клеток истощенных или поврежденных тканей. У человека постоянно заменяются клетки кожи, эпителия кишечника и легких, клетки крови;
- при этом процессе сохраняется набор хромосом. Дочерние клетки имеют идентичные наборы хромосом и функционируют как гармоничная часть ткани, органа, организма;
- у низших организмов служит механизмом бесполого размножения, при котором появляется потомство, идентичное родителям.
- беседа о фазах митоза:
| Фаза митоза,набор хромосом (n-хромосомы,с - ДНК) | Рисунок | Характеристика фазы, расположение хромосом |
| Профаза 2n4c |  | Демонтаж ядерных мембран, расхождение центриолей к разным полюсам клетки, формирование нитей веретена деления, “исчезновение” ядрышек, конденсация двухроматидных хромосом. |
| Метафаза 2n4c |  | Выстраивание максимально конденсированных двухроматидных хромосом в экваториальной плоскости клетки (метафазная пластинка), прикрепление нитей веретена деления одним концом к центриолям, другим – к центромерам хромосом. |
| Анафаза 4n4c |  | Деление двухроматидных хромосом на хроматиды и расхождение этих сестринских хроматид к противоположным полюсам клетки (при этом хроматиды становятся самостоятельными однохроматидными хромосомами). |
| Телофаза 2n2c |  | Деконденсация хромосом, образование вокруг каждой группы хромосом ядерных мембран, распад нитей веретена деления, появление ядрышка, деление цитоплазмы (цитотомия). Цитотомия в животных клетках происходит за счёт борозды деления, в растительных клетках – за счёт клеточной пластинки. |
БЕСПОЛОЕ РАЗМНОЖЕНИЕ ОРГАНИЗМОВ
ФОРМЫ РАЗМНОЖЕНИЯ ОРГАНИЗМОВ
| БЕСПОЛОЕ | ПОЛОВОЕ |
| Деление клетки (амеба, эвглена) | вегетативное | Спорами (грибы) | Слияние одноклеточных организмов (инфузории) | Слияние гамет (половых клеток) | партеногенез |
| У животных | У растений |
| Почкование (гидра) | Участками тела (дождевой червь) | корнями | Побегами | Листьями |
| усы | черенки | отводки | Видоизмененные побеги |
Бесполое размножение – способ размножения, при котором одна родительская особь дает начало двум или большему числу новых особей, идентичных по всем признакам этой родительской особи.
БЕСПОЛОЕ РАЗМНОЖЕНИЕ
| Способ размножения | Особенности размножения | Примеры организмов |
| Деление клетки | Тело исходной (родительской) клетки делится митозом на 2 (или несколько) частей,, каждая из которых дает начало новым полноценным клеткам (организмам) | Прокариоты, одноклеточные эукариоты (саркодовые – амеба, жгутиковые, споровики) |
| Спорами | Спора – особая клетка, покрытая плотной оболочкой, защищающей от внешних воздействий | Споровые растения, грибы, некоторые простейшие |
| Вегетативное | Увеличение числа особей данного вида происходит путем отделения жизнеспособных частей вегетативных органов организма | Растения и животные |
| У растений | Корнями. Стеблями, листьями, видоизмененными корнями и побегами | растения |
| У животных | Почкование, упорядоченное и неупорядоченное деление участков тела | Кишечнополостные, морские звезды, кольчатые черви |
Запомните:
Биологическое значение бесполого размножения заключается в том, что этот тип размножения позволяет сохранить неизменными свойства вида. Организмы, появившиеся бесполым путем, обычно развивается значительно быстрее, чем увеличивают свою численность и значительно быстрее рассеиваются на больших территориях.
У большинства низших одно- и многоклеточных организмов бесполое размножение может чередоваться с половым. При этом характерно, что бесполое размножение осуществляется тогда, когда организм находится в благоприятных для него условиях. При ухудшении условий организм переходит к половому размножению.
У высокоразвитых растений и животных размножение начинается лишь после того, как пройдет ряд определенных стадий в своем развитии и достигает возраста половой зрелости. У высших животных существует только половое размножение.
ПОЛОВОЕ РАЗМНОЖЕНИЕ ОРГАНИЗМОВ. ОПЛОДОТВОРЕНИЕ
Половое размножение имеет большие эволюционные преимущества по сравнению с бесполым, так как при этом возникает организм с новым, уникальным сочетанием свойств, полученных от обоих родителей, в результате чего он нередко оказывается более приспособленным к жизни в изменяющихся условиях окружающей среды.
| Половое размножение – слияние женской (яйцеклетка) и мужской (сперматозоид) половых клеток (гамет) и образование оплодотворенной яйцеклетки (зиготы), из которой развивается новая особь, имеющая свой набор хромосом, отличный от родительского, но в котором объединены наследственные свойства двух родительских организмов. |
Половые клетки – гаметы – образуются у родительских организмов в специальных органах. У животных и человека их называют половыми органами, у растений – генеративными органами. В этих органах развиваются мужские и женские гаметы. Мужские гаметы – мелкие клетки, содержащие только ядерное вещество. Одни из них неподвижны – спермии (у покрытосеменных и голосеменных растений), другие – подвижные – сперматозоиды (у водорослей, мхов, папоротников и у большинства животных организмов). Женские гаметы (яйцеклетки) – крупные клетки, в которых помимо ядерного вещества содержится большой запас органических веществ.
Гаметы являются гаплоидными клетками, то есть содержит одинарный набор хромосом. Процесс образования половых клеток, в результате которого в ядре оказывается вдвое меньше хромосом, называется мейозом. Уменьшение вдвое числа хромосом в ядре (редукция) происходит при формировании мужских и женских гамет. При оплодотворении путем слияния половых клеток в ядре зиготы вновь создается двойной набор хромосом.
| Мейоз – процесс деления созревающих половых клеток (гамет), в результате которого происходит уменьшение (редукция) числа хромосом. |
ХОД МЕЙОЗА
| Фаза | Процессы |
| 1 деление (редукционное) | |
| Профаза 1 | Удвоение хромосом, каждая хромосома состоит из 2 сестринских хроматид. Спаривание гомологичных хромосом и обмен гомологичными участками (конъюгация). Образование аппарата деления. |
| Метафаза 1 | Расположение гомологичных хромосом по экватору |
| Анафаза 1 | Разделение пар хромосом и перемещение их к полюсам клетки |
| Телофаза 1 | Образование дочерних клеток |
| 2 деление (митотическое) | |
| Профаза 2 | В каждой дочерней клетке образуется новое веретено деления (каждая хромосома состоит из 2 хроматид) |
| Метафаза 2 | Хромосомы располагается по экватору клеток, образуются нити веретена деления |
| Анафаза 2 | Центромеры делятся, а хроматиды (дочерние хромосомы) расходятся к полюсам клеток с помощью нитей веретена деления. |
| Телофаза 2 | В каждой из 2 клеток хромосомы, собравшиеся у полюсов, диспирализуются, формируется ядерная мембрана. Исчезает веретено деления, происходит деление цитоплазмы (цитокенез), образуется 4 гаплоидных клетки |
Значение мейоза:
1. Происходит при образовании половых клеток и сохраняет число хромосом в каждом новом поколении.
2. Гомологичные хромосомы в 1 делении расходятся независимо, что ведет к появлению в гаметах новых генных комбинаций.
3. Образование в результате мейоза клеток с перекомбинированным набором наследственной информации способствует дальнейшему процветанию вида и его способности к изменяющимся условиям среды.
Сперматогенез и овогенез.
Половые клетки развиваются у животных в семенниках и яичниках. Процесс образования сперматозоидов называется сперматогенезом, а образование яйцеклеток – овогенезом.
В половых железах различают 3 разных участка (или зоны): зоны размножения, роста, созревания половых клеток.
Зона размножения располагается в самом начале половой железы: здесь находятся половые клетки, которые размножаются путем митоза, и число их увеличивается. Первичные половые клетки попадают в зону роста, где деления клеток уже не происходит: клетки растут, достигая тех размеров, которые свойственны половым клеткам каждого вида животных.
После завершения периода роста. Клетки переходят в зону созревания. Здесь уже формируются яйцеклетки и сперматозоиды. В зоне созревания в результате мейоза у мужских особей образуются 4 гаплоидные клетки, которые превращаются в зрелые сперматозоиды. У женских особей также образуются 4 гаплоидные клетки: 1 большая (превращается в яйцеклетку) и 3 маленькие, которые погибают.
Оплодотворение – процесс слияния половых клеток и образования зиготы.
ОПЛОДОТВОРЕНИЕ
| У РАСТЕНИЙ | У ЖИВОТНЫХ |
| Двойное оплодотворение | Наружное – вне тела (рыбы. Земноводные) | Внутреннее – внутри тела (птицы, пресмыкающиеся, млекопитающие) |
Бесполое размножение имеет как преимущества, так и недостатки.
| Преимущества | Недостатки |
| Происходит просто, не нужно тратить время и энергию на поиск партнера; Численность организмов увеличивается относительно быстро; В неизменных условиях окружающей среды создаются безграничные возможности повышения численности организмов со сходной наследственностью – организмов, хорошо приспособленных к жизни в этих конкретных условиях. | Не обеспечивает выживания в изменчивой, непостоянной среде (новые признаки. Которые могут оказаться полезными при изменении условий среды, при бесполом размножении появляются только в результате относительно редких ситуаций). |
Характеристика полового размножения:
· Характерно для большинства живых организмов.
· В размножении обычно принимают участие две особи – мужская и женская.
· Осуществляется с помощью специализированных клеток – гамет.
· Каждая особь обладает уникальным генотипом, то есть потомки генетически отличны друг от друга и от родительских особей.
Строение половых клеток: (рис. 44 и 45, с. 88)
| Строение половых клеток | |
| Сперматозоиды | Яйцеклетки |
| малы и подвижны | Крупные, неподвижные |
| Имеют головку, шейку и хвостик: · Головка – ядро – гаплоидный набор хромосом; · Шейка – центриоли и митохондрии; · Хвостик – органоид движения. | Содержит большой запас питательных веществ |
| Нет запаса питательных веществ | Образуется меньше, чем сперматозоидов |
| Образуется намного больше, чем яйцеклеток | Крупное ядро содержит гаплоидный набор хромосом. |
Сравнение процессов митоза и мейоза
| Сходство и отличие | Митоз | Мейоз |
| Сходство | Имеют одинаковые фазы деления. Перед митозом и мейозом происходит самоудвоение хромосом, спирализация и удвоение молекул ДНК | |
| Отличия | Одно деление В метафазе по экватору выстраивается удвоенные хромосомы | Два сменяющих друг друга деления По экватору выстраиваются пары гомологичных хромосом |
| Нет конъюгации хромосом | Гомологичные хромосомы конъюгируют | |
| Между делениями имеется интерфаза, в которой происходит удвоение молекул ДНК | Между 1 и 2 делением нет интерфазы и не происходит удвоения молекул ДНК | |
| Образуется 2 диплоидные дочерние клетки | Образуется 4 галоидные клетки |
Онтогенез– процесс индивидуального развития организма (от зачатия до смерти), в результате которого реализуется его наследственная информация. Онтогенез состоит из 2 периодов:
Эмбриональный – начинается с момента оплодотворения и продолжается до рождения организма.
Постэмбриональный – начинается сразу после рождения. Когда организм способен существовать самостоятельно, и продолжается до смерти.
Эмбриональный период развития.
1. При слиянии половых клеток образуется зигота.
2. Зигота начинает дробиться на бластомеры до тех пор, пока не образуется бластула (полая шаровидная структура с 1 слоем клеток – однослойный зародыш).
3. Гаструляция – происходит формирование двухслойного зародыша путем впячивания (миграции клеток, расслоения или обрастания) одной из стенок бластулы. Двухслойный зародыш, состоящий из 2 зародышевых листков (эктодермы и энтодермы), называется гаструлой. Между двумя зародышевыми листками закладывается третий - мезодерма.
4. В каждом из зародышевых листков происходит закладка осевых структур зародыша (хорда, нервная трубка, пищеварительная трубка). Эта стадия называется – нейрулой.
5. Гистогенез и органогенез – идет дальнейшая дифференциация тканей, формирование и развитие органов, систем органов.
ЗАДАНИЕ. Используя текст учебника параграф 3.4, заполните таблицу.
ЗАРОДЫШЕВЫЕ ЛИСТКИ, ИХ ПРОИСХОЖДЕНИЕ
| Название листка | Производные каждого листка |
| Эктодерма | Покровы тела (наружный эпителий. Кожные железы. Роговые чешуи, поверхностный слой зубов), нервная система, передний и задний отделы кишечника. |
| Энтодерма | Эпителий средней кишки и пищеварительные железы, эпителий дыхательной системы. |
| Мезодерма | Все мышечные, соединительные ткани, каналы выделительных органов, кровеносная система, часть тканей половых органов. |
Запомните:
У преобладающего большинства организмов процесс эмбрионального развития происходит сходным образом. Большое влияние на развитие зародыша имеют факторы среды: радиация, токсические вещества (никотин, алкоголь, наркотики), недостаток кислорода. Вирусы. Паразиты, неудовлетворительное питание и тому подобное. Их постоянное воздействие может привести к гибели зародыша или к нарушению нормального развития.
Постэмбриональное развитие организма состоит из 3 периодов:
1. Дорепродуктивный – рост организма, развитие и половое созревание.
2. Репродуктивный – активное функционирование взрослого организма, размножение.
3. Постпродуктивный – старение, постепенное угасание процессов жизнедеятельности.
Постэмбриональное развитие животных бывает 2 типов – прямое и непрямое.
ПОСТЭМБРИОНАЛЬНОЕ РАЗВИТИЕ ЖИВОТНЫХ
| НЕПРЯМОЕ | ПРЯМОЕ |
| Из яйца выходит личинка, которая имеет более простое строение, чем взрослый организм; у нее особые личиночные органы, которые впоследствии разрушаются и заменяются органами, свойственными взрослым организмам | Из личиночных оболочек или из тела матери выходит организм небольших размеров, но в нем заложены все основные органы, свойственные взрослому животному. Постэмбриональное развитие сводится в основном к росту и половому созреванию |
| Животные с полным превращением; чешуекрылые, двукрылые. Перепончатокрылые насекомые | Животные с неполным превращением: прямокрылые насекомые | Животные, имеющие прямое развитие: пресмыкающиеся, птицы, млекопитающие. рыбы |
- Эмбриональный зародышевый период развития организмов является одним из самых сложных и важных. Изменения, происходящие в этот период, могут иметь самые разные положительные и отрицательные для организма последствия.
- Рассмотрим, как идет развитие организмов на эмбриональном этапе онтогенеза.
Эмбриогенез