Общая биология 2 часть

Органеллы клетки: митохондрии и хлоропласты

Обновлено: 18 августа 2023 в 16:29

Время чтения: 2.5 мин

В клетках любого живого организма можно встретить такие органоиды, как митохондрий и хлоропласты. Будучи важными составляющими эукариотической клетки, данные органеллы имеют отношение к способствованию росту и деятельности, и клетки, и всей системы, а, значит, одинаково необходимы.

Общие характеристики органелл

Митохондрии, как наиболее значимый орган клетки, относятся к главному источнику клеточной энергии. Они генерируют энергию с использованием кислорода и других питательных веществ, делая это в формате АТФ, а их форма напоминает бактерии, также, как и функционал.

А хлоропласты, которые имеются в любых зеленых растениях и даже некоторых водорослях, хорошо известны ученым в качестве основного места обеспечения процесса фотосинтеза. Он является замкнутой мембраной, и выполняет своеобразную функцию обеспечения клетки пищей, а порой даже имеет свой геном.

Общность и разница

Если говорить о сходстве характеристик, то и митохондрии, и хлоропласты отличаются весьма автономными образованиями клетки: прежде всего, они обладают отдельными рибосомами и РНК, участвующими в синтезе белка. Причем они синтезируют не только белок, но и энергию в виде молекул.

Данные органеллы не формируются из конкретных клеточных структур, а их образование обеспечивается делением, имеющим, как правило, самостоятельный сценарий. Управление ими обеспечивает основной клеточный аппарат.

Если говорить об основной разнице между этими двумя образованиями, то она, прежде всего, состоит в их назначении. Митохондрии отвечают за клеточное дыхание, а хлоропласты за процессы фотосинтеза. Митохондрии обеспечивают клетки животного происхождения, а хлоропласты отвечают за растительные клетки.

В чём проявляется сходство в строении и функциях хлоропластов и митохондрий?

Хлоропласты и митохондрии имеют несколько сходств в строении и функциях:

Оба являются органеллами, которые выполняют важные функции в клетке, связанные с энергетическим обменом и обменом веществ.

Чем клеточные включения у растений отличаются от органоидов? Чем отличаются друг от друга запасные и отбросные (конечные) включения? Приведите два примера запасных включений.

Включения и органоиды клетки

Включения – химические вещества, продукты обмена веществ.
Органоиды – структуры клетки характерного строения и функций, постоянные структуры.
Запасные – выведены из обмена временно, сохраняются для дальнейшего использования.
Отбросные – выведены из обмена окончательно, конечные продукты обмена.
Примеры запасных включений: крахмальные зёрна (крахмал), белковые (алейроновые) зёрна (глыбки), капли масла (жир).

Известно, что у прибрежных водорослей, обитающих в арктических морях, концентрация органических веществ (липидов, аминокислот и сахаров) в цитоплазме клеток существенно выше, чем у родственных им групп из экваториальных и субэкваториальных вод.

Как можно объяснить такое различие? Температура плавления ненасыщенных жирных кислот ниже, чем у насыщенных. Предположите, в какое время года концентрация ненасыщенных жирных кислот в составе мембранных липидов у водорослей северных морей будет максимальной. Поясните свой ответ. Почему для водорослей опасно изменение агрегатного состояния внутренней среды?

Пространственная конфигурация белков

Белки способны проявлять свои свойства и выполнять свои функции, если имеют определённую пространственную конфигурацию.
Как обеспечивается пространственная конфигурация белковой молекулы и как она формируется?

Пространственная конфигурация белковой молекулы определяет ее свойства.
Обеспечивается за счет первичной структуры белка – линейной последовательности аминокислот.
Пространственная конфигурация белка формируется за счет связей: ионных, водородных, дисульфидных и гидрофобных.

Почему ионы и витамины нужны для работы некоторых ферментов? Ответ поясните.

Ионы и витамины являются коэнзимами (коферментами).
Они входят в состав некоторых ферментов и необходимы для их активности.
Коферменты участвуют в формировании активного центра белковой молекулы, где происходит связывание с субстратом и образование фермент-субстратного комплекса.

Митохондрии и хлоропласты

Хлоропласты и митохондрии – полуавтономные органоиды эукариотных клеток.
В результате какого процесса в ходе эволюции сформировались митохондрии и хлоропласты в эукариотной клетке?
Приведите соответствующее доказательство. В чём заключается полуавтономность митохондрий и хлоропластов?

Митохондрии и хлоропласты в эукариотной клетке в результате симбиогенеза.
Сходство в строении с прокариотной клеткой: кольцевая молекула ДНК, мелкие рибосомы, наличие выростов внутренней мембраны.
Митохондрии и хлоропласты способны к самостоятельному делению, к биосинтезу своих белков, но используют для этого ресурсы клетки, и находятся под контролем ядра.

Особенности амитоза:

Процесс деления ядра без фаз ядерного диссоциации;
Нет конденсации хромосом;
Ядерная оболочка не диссоциирует;
Длинная фаза интерфазы.

Амитоз в клеточной биологии

1) Амитоз – прямое деление ядра, без образования видимых хромосом и веретена деления.

2) При амитозе ядро клетки сохраняет интерфазное строение и хромосомы не спирализуются.

3) Ядро переплывается перетяжкой, что не позволяет равномерно распределять генетическую информацию между дочерними клетками.

4) Цитокинез при амитозе обычно отсутствует, что приводит к образованию двух ядер в одной клетке, иногда возникают и многоядерные клетки.

Масса ДНК в клетке

Общая масса всех молекул ДНК в 46 хромосомах одной соматической клетки человека в пресинтетический период (G1) интерфазы клеточного цикла составляет около 6 ∙ 10-9 мг.

Вычислим массу ДНК в клетке:

В анафазе I масса ДНК равна 12 ∙ 10-9 мг, так как перед началом мейоза I молекулы ДНК удваиваются.
В анафазе мейоза II масса ДНК в одной клетке равна 6 ∙ 10-9 мг, так как клетка содержит уже гаплоидный набор хромосом.

Размножение плацентарных млекопитающих и пресмыкающихся

Пресмыкающиеся:

Яйца покрываются белковой и скорлуповой оболочками, откладываются после оплодотворения.
Зародыш получает питательные вещества из запасов яйца.

Млекопитающие:

Оплодотворение происходит внутри организма, оплодотворенная яйцеклетка прикрепляется к стенке матки.
Развивается плацента, через нее питательные вещества поступают к зародышу из крови матери.

Размер яйцеклетки кролика и лягушки

Яйцеклетка кролика в 3000 раз меньше яйцеклетки лягушки и содержит мало питательных веществ. Однако зародыш кролика не погибает от недостатка питательных веществ, так как внутриутробное развитие млекопитающих позволяет им питаться за счет материнских питательных веществ.

Почему полиплоидные растения преобладают в суровых условиях Севера и высокогорных районов?

Полиплоидные формы растений обладают высокой жизнеспособностью, более пышным вегетативным развитием и повышенной устойчивостью к экстремальным условиям. В этих условиях полиплоидные растения занимают преимущественное положение.

Как размножаются полиплоидные растения?

Сбалансированные полиплоиды: имеющие парный набор хромосом (тетраплоиды, гексаплоиды и т. д.), обычно плодовиты и размножаются половым путем.
Несбалансированные полиплоиды: такие как треплоиды, пентаплоиды и прочие, являются бесплодными и размножаются вегетативно.

Анатомия млекопитающего на рисунке:

На изображении зародыш обозначен как структура 1, плацента – как структура 2.

Зародыш: отвечает за развитие будущего организма.
Плацента: имеет ворсинки хориона (хорион) и выполняет важные функции, такие как питание зародыша, газообмен, удаление продуктов обмена веществ и образование гормонов.

Почему аппарат Гольджи хорошо развит в железистых клетках поджелудочной железы?

Аппарат Гольджи в железистых клетках поджелудочной железы играет важную роль в синтезе ферментов и гормонов. Он формирует вакуоли, упаковывает биологически активные вещества в пузырьки и обеспечивает их выведение в проток железы или в кровь. Постоянный и интенсивный синтез веществ требует хорошо развитого аппарата Гольджи.

Значение клеточной теории для научного мировоззрения:

Клеточная теория, предложенная М. Шлейденом и Т. Шванном, сформировала представление о клетке как основной структурной и функциональной единице всех организмов. Она подтвердила родство живых организмов и единство их происхождения.

Процессы в ядре клетки в интерфазе:

В интерфазе клетки происходят следующие процессы:

G1-период: синтез РНК, подготовка к удвоению ДНК.
S-период: удвоение ДНК, или репликация.
G2-период: связывание нитей ДНК с белками гистонами, спирализация ДНК.

Фотосинтез в плодах:

Фотосинтез, процесс, обеспечивающий растения с питательными веществами, протекает интенсивно в листьях растений. В зрелых и незрелых плодах процесс фотосинтеза не происходит, так как они не осуществляют фотосинтез и зависят от растений или других источников для получения необходимых веществ.

Фотосинтез происходит в незрелых плодах (пока они зеленые), т. к. в них имеются хлоропласты.2) По мере созревания плодов хлоропласты превращаются в хромопласты, в которых фотосинтез не происходит.

Каково строение и функции оболочки ядра?

Отграничивает содержимое ядра от цитоплазмы.2) Состоит из наружной и внутренней мембран, сходных по строению с плазматической мембраной.3) Имеет многочисленные поры, через которые происходит обмен веществ между ядром и цитоплазмой.

В чем проявляется сходство хлоропластов и митохондрий?

В двухмембранном строении этих органоидов.2) В увеличении площади рабочей поверхности за счёт внутренних мембран — тилакоидов у хлоропластов и крист у митохондрий.3) Эти органоиды способны к синтезу белков и размножению.4) И в хлоропластах, и в митохондриях синтезируется АТФ.

Какие особенности хромосом обеспечивают передачу наследственной информации?

Содержат ДНК, в которой закодирована наследственная информация,2) способны самоудваиваться за счёт репликации ДНК,3) способны равномерно распределяться между дочерними клетками, обеспечивая преемственность признаков.

В пробирку поместили рибосомы из разных клеток, весь набор аминокислот и одинаковые молекулы иРНК и тРНК, создали все условия для синтеза белка. Почему в пробирке будет синтезироваться один вид белка на разных рибосомах?

Первичная структура белка определяется последовательностью аминокислот, зашифрованных на участке молекулы ДНК. ДНК является матрицей для молекулы и-РНК.2) Матрицей для синтеза белка является молекула и-РНК, а они в пробирке одинаковые.3) К месту синтеза белка т-РНК транспортируют аминокислоты в соответствии с кодонами и-РНК.

В каких случаях изменение последовательности нуклеотидов ДНК не влияет на структуру и функции соответствующего белка?

Если при замене нуклеотида, новый кодон соответствует той же аминокислоте или аминокислоте со сходным химическим составом, который не меняет структуру белка.2) Eсли изменения произойдут на участках между генами или на неактивных участках ДНК.

Почему бактерии нельзя отнести к эукариотам?

Бактерии одноклеточные прокариотические организмы.2) В клетках отсутствуют мембранные органоиды (митохондрии, комплекс Гольджи, ЭПС).3) Генетический аппарат содержится в кольцевой хромосоме-нуклеоиде.

Какие процессы происходят на этапах энергетического обмена?

На подготовительном этапе сложные органические вещества расщепляются до менее сложных, например биополимеры — до мономеров.2) В процессе гликолиза глюкоза расщепляется до пировиноградной кислоты (или молочной кислоты, или спирта) и синтезируется 2 молекулы АТФ.3) На кислородном этапе пировиноградная кислота (пируват) расщепляется до углекислого газа и воды и синтезируется 36 молекул АТФ.

В чём состоит связь дыхания и фотосинтеза у растений?

Фотосинтез — образуется кислород и связывается углекислый газ, который образовался в процессе дыхания, образуются органические вещества, энергия запасается.2) Дыхание — образуется углекислый газ для фотосинтеза и расходуется кислород, окисляются органические вещества.3) При дыхании растения окисляют глюкозу, полученную при фотосинтезе, и получают из них энергию. Энергия нужна для синтеза ферментов, в том числе ферментов фотосинтеза.

Почему у отдельных людей появляются атавизмы?

Признаки древних предков (атавизмы) заложены в геноме человека;2) в процессе эволюции некоторые древние признаки утрачивают своё значение и контролирующие их гены переходят в "спящее" состояние и признаки не проявляются в фенотипе;3) в редких случаях эти гены начинают функционировать и происходит нарушение индивидуального развития организма, проявляются признаки древних предков.

Пчеловидные мухи, не имеющие жалящего аппарата, по внешнему виду сходны с пчелами. Объясните на основе эволюционной теории возникновение мимикрии у этих насекомых.

Вид приспособленности, когда незащищенные виды становятся похожими на защищенные виды, называется мимикрия2) Причина: у разных видов могут возникнуть сходные мутации по внешним признакам.3) Особи, незащищенного вида, имеющие сходство с особями защищенного вида, получают преимущество в выживании (реже склевываются птицами) и распространяются в популяции.

Какие приспособления в строении и поведении костных рыб обеспечивают интенсивное извлечение ими кислорода из воды? Объясните адаптивное значение каждого приспособления.

1. Большая площадь поверхности жабр обеспечивает большой контакт с водой.2. Многочисленные капилляры в жабрах обеспечивают максимальное извлечение кислорода из воды.3. Движение жаберных крышек обеспечивает движение воды, омывающей жабры.4. Плавание с открытым ртом (увеличение скорости движения) обеспечивает усиление омывания жабр водой.5. Противоточное движение крови в капиллярах и воды в жабрах (в противоположных направлениях) обеспечивает максимальное извлечение кислорода из воды.

Для наблюдения явления плазмолиза в микропрепарате клеток кожицы лука необходимо провести эксперимент. Какие действия нужно провести экспериментатору для обнаружения явления плазмолиза? Объясните результат эксперимента.

добавить к микропрепарату гипертонический раствор поваренной соли;2) наблюдать в микроскоп отхождение (сжимание) цитоплазмы (плазмалеммы, протопласта) от клеточной стенки – плазмолиз;3) вода из клетки диффундирует по законам осмоса в раствор за счет разной концентрации веществ в клетке и растворе (возникает осмотическое давление); клетка теряет воду и сжимается.

Известно, что у морских водорослей концентрация органических веществ (сахаров, спиртов и аминокислот) в цитоплазме клеток существенно выше, чем у пресноводных водорослей. Как можно объяснить такое биохимическое отличие морских водорослей от пресноводных? Почему эти соединения зачастую не являются источниками для процессов энергетического и пластического обмена веществ в клетках?

в морской воде концентрация солей выше, чем в пресной воде (осмотическое давление в морской воде выше);2) вода стремится выйти из клеток водорослей во внешнюю среду (осмос направлен в сторону гипертонического раствора);3) чтобы компенсировать осмотическое давление среды (предотвратить отток воды), морские водоросли накапливают органические вещества (осмотически активные вещества);4) при расходовании таких веществ нарушился бы гомеостаз (осмотический баланс)

С помощью какого метода была обнаружена хорошо развитая шероховатая эндоплазматическая сеть в клетках поджелудочной железы? Объясните, с чем связано такое развитие эндоплазматической сети.

Метод электронного микроскопирования, т.к. рибосомы – мелкие органоиды, для них требуется высокое разрешение микроскопа2) В клетках поджелудочной железы интенсивно осуществляется синтез белков (гормоны и ферменты) на рибосомах шероховатой ЭПС (гранулярной ЭПС)

Водомерки — насекомые, входящих в состав нейстона (совокупности организмов, живущих у поверхностной плёнки воды на границе водной и воздушной сред). На концах своих лапок они имеют специальное покрытие из гидрофобного вещества. Какое преимущество это им дает? Что бы случилось, если бы это вещество обладало гидрофильными, а не гидрофобными свойствами? Ответ поясните.

гидрофобное вещество отталкивает воду (не имеет сродства к воде);2) таким образом концы лапок насекомых защищаются от намокания;3) насекомое может оставаться на поверхности воды (перемещаться по ней);4) гидрофильное вещество имеет сродство к воде (может растворяться в воде);5) если бы лапки насекомого были покрыты гидрофильным веществом, водомерка утонула.
включения — химические вещества (продукты обмена веществ);2) органоиды — структуры клетки характерного строения и функций (постоянные структуры);3) запасные — выведены из обмена временно (сохраняются для дальнейшего использования);4) отбросные — выведены из обмена окончательно (конечные продукты обмена);5) примеры запасных: крахмальные зёрна (крахмал), белковые (алейроновые) зёрна (глыбки), капли масла (жир) (необходимо привести два примера).

Квашение – это способ консервирования, основанный на молочнокислом брожении. Альтернативными методами сохранения овощей или фруктов является консервирование с использованием поваренной соли (засаливание) и высушивание до содержания влаги 4-14%. На чем основан консервирующий эффект описанных методов? Ответ поясните.

при молочнокислом брожении образуется молочная кислота;2) в кислой среде происходит угнетение роста и деления гнилостных бактерий (плесени);3) избыток соли в среде и высушивание приводят к потере воды микроорганизмами;4) при воздействии поваренной соли происходит осмос (образуется гипертонический раствор);5) при высушивании происходит испарение;6) микроорганизмы погибают (угнетается рост и деление).

В чем проявляется сходство и различие хлоропластов и митохондрий?

сходства:1) имеют двойную мембрану;2) наружная мембрана гладкая, внутренняя с выростами;3) на внутренней мембране имеют фермент для синтеза АТФ (АТФ-синтазу) ИЛИ на внутренней мембране имеются белки электрон-транспортной цепи;4) имеют кольцевую ДНК (нуклеоид);5) имеют прокариотические рибосомы (синтезируют собственные белки);6) размножаются внутри клетки делением;различия:7) хлоропласты находятся только в растительных клетках, а митохондрии – почти во всех эукариотических;8) в хлоропластах происходит фотосинтез, а митохондрии осуществляют клеточное дыхание;9) синтезируют АТФ. У митохондрии это основная функция, хлоропласты – в световую фазу фотосинтеза

Какие общие признаки имеют рибосомы прокариот и эукариот и чем они отличаются? С помощью какого метода можно разделить рибосомы прокариот и эукариот? На чем основан этот метод?

общие признаки:1) состоят из рРНК и белков;2) состоят из двух субъединиц (малой и большой);3) участвуют в синтезе белка;различия:4) отличаются по плотности и массе (бактериальные – 70S, эукариотные – 80S);5) метод центрифугирования;6) разделение органоидов клетки при действии на них центробежной силы (разделение происходит в зависимости от массы и плотности частиц при разных скоростях центрифуги).

Главная функция аппарата Гольджи — сортировка проходящих через него белков. Для чего далее используются белки, созревающие в аппарате Гольджи? Приведите три примера. В клетках эндотелия сосудов или поджелудочной железы сильнее развит аппарат Гольджи? Ответ поясните.

для построения мембраны клетки (мембранных структур клетки);2) для секреции (выведения из клетки);3) для образования ферментов лизосом (пероксисом);4) в клетках поджелудочной железы;5) в них секретируются ферменты (гормоны), для вывода которых необходим внеклеточный транспорт

Что обеспечивает движение цитоплазмы в клетках растений? Какие структуры делят клетку на отсеки (компартменты)? В чем их значение?

движение цитоплазмы обеспечивается с помощью цитоскелета (микрофиламентов, нитей актина);2) сокращение нитей актина обеспечивает изменение вязкости цитоплазмы и ее движение (циклоз);3) компартменты представлены мембранными органоидами (митохондрии, хлоропласты, вакуоли, ЭПС, лизосомы, комплекс Гольджи);4) разделение на отсеки позволяет осуществлять разные процессы (химические реакции) в определенных частях клетки; 5) разделение на отсеки позволяет поддерживать в различных частях клетки разное значение рН и концентрации растворенных веществ.

Учёному необходимо отделить ядра предварительно разрушенных клеток от остального содержимого. Какой метод он может использовать для достижения своей цели? На чём основан этот метод? В какой по счёту фракции будут отделяться ядра и почему? Ответ поясните.

метод центрифугирования;2) основан на разделении объектов, имеющих различную плотность или массу, и поэтому оседающих при разных скоростях вращения центрифуги; 3) ядра будут отделяться в первой фракции; 4) так как ядра являются самыми тяжёлыми структурами клетки.

В эксперименте по изучению фотосинтеза ученые установили, какое вещество является источником выделяющегося кислорода. В первом варианте опыта они вводили радиоактивные (тяжелые) изотопы кислорода (18О) в состав углекислого газа, в атмосфере которого росло растение. Во втором варианте опыта они вводили 18О в состав воды, которой поливалось растение. Какой метод использовали ученые? В каких продуктах фотосинтеза обнаруживались изотопы тяжелого кислорода в каждом из вариантов опыта? В какую фазу фотосинт

метод меченых атомов (авторадиография);2) изотопы тяжелого кислорода из углекислого газа обнаруживались в составе глюкозы (органических веществ); 3) изотопы тяжелого кислорода из воды обнаруживались в составе молекулярного (выделяющегося, свободного) кислорода; 4) кислород выделяется в световую фазу фотосинтеза;5) кислород выделяется в процессе фотолиза воды.

На электронных микрофотографиях в клетках временных тканей зародыша наблюдают множество лизосом. Объясните это явление, используя знания о функциях лизосом. Какие структуры клетки участвуют в синтезе белков, входящих в состав лизосом? Укажите локализацию этих структур в указанном случае. Какой органоид участвует в формировании лизосом?

ферменты лизосом обеспечивают внутриклеточное переваривание (автолиз);2) временные ткани зародыша разрушаются при активном функционировании лизосом;3) в синтезе белков участвуют рибосомы;4) рибосомы, синтезирующие белки лизосом, располагаются на шероховатой (гранулярной) эндоплазматической сети (ЭПС);5) лизосомы (первичные) формирует аппарат Гольджи.

Известно, что замена в белках аланина на пролин делает структуру белков более жесткой, и наоборот. У некоторых видов рыб полярных широт в лактатдегидрогеназе (фермент углеводного обмена) пролин заменен на аланин. Объясните значение данной адаптации. Какой уровень структурной организации белка изменяется в описанном случае? Ответ поясните.

замена пролина на аланин приводит к увеличению гибкости молекулы белка (фермента);2) в условиях низких температур в полярных широтах органические молекулы теряют гибкость (твердеют);3) наличие более пластичных (гибких) белковых молекул обеспечивает нормальное выполнение их функций;4) первичная;5) так как изменяется аминокислотная последовательность в белке.ИЛИ4) первичная и третичная;5) так как изменилась последовательность аминокислот и конформация белковой молекулы.

Хлоропласты и митохондрии – полуавтономные органоиды эукариотных клеток. В результате какого процесса в ходе эволюции сформировались митохондрии и хлоропласты в эукариотной клетке? Приведите соответствующее доказательство. В чем заключается полуавтономность митохондрий и хлоропластов?

митохондрии и хлоропласты в эукариотной клетке в ходе эволюции сформировались из древних прокариот в результате симбиогенеза;2) сходство в строении с прокариотной клеткой: кольцевая молекула ДНК, мелкие рибосомы, наличие выростов внутренней мембраны;3) митохондрии и хлоропласты способны к самостоятельному делению, к биосинтезу своих белков, но используют для этого ресурсы клетки, и находятся под контролем ядра

Обмен веществ и энергии

07.12.2023. Тест. Биология, 10 класс

Все тесты в этом разделе разработаны пользователями сайта для собственного использования. Администрация сайта не проверяет возможные ошибки, которые могут встретиться в тестах.

Тест включает вопросы по темам "Пластический обмен", "Энергетический обмен"