Регуляция поступления веществ в клетку осуществляется с помощью чего
Урок на тему «Метаболизм клетки. Пластический обмен в клетке»
Разделы: Биология
Задачи:
Оборудование: Таблицы, мультимедиа динамическое пособие “Биосинтез белка”, раздаточный материал – задачи.
Ход урока
I. Объявление темы урока учителем.
II. Целевая установка учителя.
III. Повторение строения клетки. (устное выполнение теста № 1).
Учитель задает дополнительные вопросы.
IV. Повторение химического состава клетки (устное выполнение теста № 2, разбор отдельных вопросов с комментарием).
Тест № 2. Химический состав клетки.
Выберите правильные ответы на каждую предложенную информацию.
1. К макроэлементам биогенам относятся:
а) C, H, O, S, Cl, Mg
б) H, O, C, N, S, P
в) H, O, C, Fe, K, I
2. Вода обладает способностью растворять вещества, потому что:
а) ее молекулы полярны
б) атомы в ее молекуле соединены ионной связью
в) между ее молекулами образуются водородные связи
3. Ионы К + поступают через мембрану внутрь клетки:
а) диффузией
б) осмосом
в) активным транспортом
4. Фосфор входит в состав:
5. Мономерами нуклеиновых кислот являются:
а) азотистые основания
б) рибоза или дезоксирибоза
в) нуклеотид
6. Вторичная структура белка поддерживается:
а) пептидными связями
б) водородными связями
в) дисульфидными ковалентными связями
7. Из аминокислотных остатков построены молекулы:
8. Наиболее энергоемкими являются:
9. Для ДНК характерны следующие азотистые основания:
а) аденин, гуанин, цитозин, урацил
б) аденин, цитозин, тимин, урацил
в) аденин, гуанин, цитозин, тимин
10. К полимерам относятся:
а) крахмал, белок, целлюлоза
б) белок, гликоген, жир
в) целлюлоза, сахароза, крахмал
11. Гормональную функцию могут выполнять:
а) только белки
б) белки и липиды
в) белки, липиды и углеводы
12. Состав ДНК от РНК отличается содержанием:
а) сахара
б) азотистых оснований
в) сахара и азотистых оснований
13. Аминокислоты в молекуле белка соединены посредством:
а) ионной связи
б) пептидной связи
в) водородной связи
14. Клеточная мембрана построена из:
а) фосфолипидов и белков
б) жиров и белков
в) углеводов и липидов
15. Ферменты – это биокатализаторы, состоящие из:
V. Повторение механизма матричного биосинтеза белка (устный ответ у доски, заполнение таблицы № 1).
Таблица № 1. Вещества и структуры клетки, участвующие в синтезе белковой молекулы.
VI. Обобщение учителя: “Мы все наследники ДНК”, напомнить обучаемым о доктрине ЗОЖ в республике Саха (Якутия).
VIII. Решение задач по молекулярной биологии для закрепления знаний.
Смысловая нить ДНК соответствующая гену вазопрессина (гормона гипофиза, повышающего кровяное давление), содержит следующую последовательность нуклеотидов: АЦААТААААЦТТЦТААЦАГГАГЦАЦЦА
1. Последовательность нуклеотидов во второй нити ДНК;
2. Последовательность нуклеотидов в и-РНК, соответствующей гену вазопрессина
3. число аминокислот, входящих в состав вазопрессина.
Решение: кДНК: АЦА-АТА-ААА-ЦТТ-ЦТА-АЦА-ГГА-ГЦА-ЦЦА
нк ДНК: ТГТ- ТАТ-ТТТ- ГАА-ГАТ-ТГТ- ЦЦТ- ЦГТ-ГГТ
и РНК: УГУ- УАУ-УУУ-ГАА-ГАУ-УГУ-ЦЦУ-ЦГУ-ГГУ
пептид: цис – тир – фен – глу – АСП – цис – про – арг – гли
Укажите изменения в строении пептида, если в кодирующей цепи ДНК (ГТА-ГЦТ-ААА-ГГГ) гуанин из положения 1 перешел в 8 положение.
Решение: к ДНК:ГТА-ГЦТ-ААА-ГГГ, после мутации к- ДНК имеет вид:
пептид II: еле – асп –сер –про
IX. Домашнее задание. Подготовиться к зачету по темам: “Биосинтез белка” и “Фотосинтез”.
Тестовая работа «Органоиды клетки»
Онлайн-конференция
«Современная профориентация педагогов
и родителей, перспективы рынка труда
и особенности личности подростка»
Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику
Тест Органоиды клетки. Вариант №1.
Задание №1. Закончите фразы:
1. Раздел биологии, изучающий строение клетки, её органеллы и их функции называется…..
2. Синтез белков происходит на …
3. Система мембран, разделяющих клетку на отдельные отсеки….
4. Коллоидный раствор , основное вещество цитоплазмы…..
5. Структуры, обеспечивающие движение клеток….
6. Стопки мембранных цилиндров, пузырьков, в которые упаковываются синтезированные в клетке вещества……
7. Клеточная структура, содержащая генетический материал….
8. Регуляция поступления веществ в клетку осуществляется с помощью….
9. Двумембранные органеллы клетки, в которых идет запасание энергии в виде молекул АТФ…..
10. Одномембранные структуры с продуктами обмена, характерные для растительных клеток….
11. Поступление в клетку молекул и частиц размером 0,03 мм…..
12. Обязательная часть клетки, заключенная между плазматической мембраной и ядром……
1. Укажите одномембранные органоиды клетки: а) рибосомы, б) к. Гольджи, в) митохондрии,
г) хлоропласты, д) клеточный центр, е) лизосомы, ж) ЭПС, з) вакуоли, и) ядро.
2.Какой органоид получил название «экспортная система клетки»? Здесь происходит накопление, модификация и вывод веществ из клетки, образование лизосом:
а) ЭПС, б) к. Гольджи, в) клеточный центр, г митохондрии.
3. Какие органоиды отвечают за обеспечение клетки энергией, получили название «органоид дыхания»: а) ЭПС, б) к. Гольджи, в) клеточный центр, г) митохондрии.
4. Какие органоиды отсутствуют в клетках высших растений:
а) митохондрии, б) хлоропласты, в) к. Гольджи, г) центриоли.
5. Какие органоиды способны преобразовывать энергию солнечного света в энергию химических связей: а) лизосомы, б) хлоропласты, в) к. Гольджи, г) митохондрии.
6. Какие организмы относятся к эукариотам:
7. Обеспечивает взаимосвязи между ядерными структурами:
а) кариолемма, б) кариоплазма, в) хроматин, г) ядрышки.
8. Кристы это: а) матрикс митохондрий, б) складки внутренней мембраны митохондрий,
в) межмембранные образования в хлоропластах, г) ферменты.
9. Укажите особенности строения митохондрий:
а) имеют двумембранное строение, б) имеют немембранное строение, в) содержат собственную ДНК, г) имеют внутренние складки, д) мембраны образуют граны, е) ДНК отсутствует
10. Выберите особенности строения и функций хлоропласта: а) имеются тилакоиды, б) в состав белков мембран входит хлорофилл, в) внутренняя мембрана образует кристы, г) переваривают органические вещества, д) одномембранная структура, е) мембранные структуры уложены в граны
8 . Делит клетку на отдельные отсеки, где происходят все химические процессы.
а) ядрышки, б) пластиды, в) лизосомы, г) микротрубочки, д) вирусы, е) ЭПС, ж) цитоплазма,
з) ядро, и) эукариоты, к) комплекс Гольджи, л) прокариоты, м) мембрана, н) рибосомы,
о) клеточная стенка, п) клеточный центр.
Задание №4. А) Дайте характеристику растительной клетки по плану.
3. клеточная стенка
9. Органоиды передвижения
Б) Какая клетка изображена на рисунке, приведите не менее трех доказательств.
Укажите, что обозначено цифрами 1-10.
Задание 5. А) Установите соответствие между особенностями организмов и царством, для которого эти особенности характерны
ОСОБЕННОСТИ ОРГАНИЗМА ЦАРСТВО
А) клетки организмов имеют оболочку из целлюлозы 1) растения
Б) запасное вещество клеток – крахмал 2) животные
В) запасное вещество клеток – гликоген
Г) вакуоли заполнены клеточным соком или воздухом
Д) в клетках отсутствуют пластиды
Е ) форма большинства клеток легко изменяется
Б) Соотнесите особенности строения и функций клеточного органоида с его видом
ОСОБЕННОСТИ СТРОЕНИЯ И ФУНКЦИЙ ВИД ОРГАНОИДА
А) имеет внутренние складки – кристы 1) аппарат Гольджи
Б) обеспечивает клеточное дыхание 2) митохондрия
Жизнедеятельность клетки
Урок 4. Биология 6 класс
В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам
Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет, приобрев в каталоге.
Получите невероятные возможности
Конспект урока «Жизнедеятельность клетки»
Сегодня мы с вами погрузимся в тайну жизни клетки. Жизнь – это совокупность явлений происходящих в организмах. Процессы, характеризующие жизнь: питание, размножение, рост, развитие, дыхание. Данные процессы характерны и для клетки.
Поступление веществ в клетку происходит через всю поверхность клеточной мембраны в растворённом состоянии. Клетки в процессе жизни потребляют из окружающей среды различные вещества – воду, кислород, органические и неорганические вещества.
Поступление и переработка веществ в клетке называется питанием. В клетке из поступивших веществ образуются белки, жиры и углеводы. Эти вещества идут на образование ядра, цитоплазмы и других частей клетки. Все питательные вещества и кислород способны перемещаться по клетке благодаря тому, что в клетке постоянно происходит движение цитоплазмы. Чем активнее жизнедеятельность клетки, тем больше скорость движения цитоплазмы. Ненужные вещества, которые образуются в клетке, через цитоплазматическую мембрану выделяются в окружающую среду. Такой процесс называется выделением.
Вещества могут поступать в клетку несколькими способами: с помощью диффузии и осмоса. Молекулы вещества движутся оттуда, где их больше, туда, где их меньше. Это движение называется диффузией, а путь поступления веществ в клетку – диффузионным.
Вода поступает в клетку при помощи осмоса. Осмос — это проникновение воды через мембрану клетки. Вода переходит из менее концентрированного раствора в более концентрированный.
Не все питательные вещества идут на построение клетки. Часть из них расходуется на получение энергии. Внутри клетки кислород, поступивший в процессе диффузии, вступает в реакции с органическими веществами. При этом происходит выделение энергии и превращение органических веществ в неорганические: воду и углекислый газ. Такой процесс называется дыханием.
Энергия нужна для обеспечения процессов жизнедеятельности – движения цитоплазмы, превращения веществ. Дыхание происходит в живых клетках в течение всей их жизни.
По типу питания все живые организмы делятся на две группы: гетеротрофы и автотрофы.
Этот процесс происходит только в хлоропластах клеток растений и на свету. Фотосинтез — это происходящий при участии света процесс образования органического вещества глюкозы из двух неорганических — углекислого газа и воды. В результате фотосинтеза происходит выделение в окружающую среду кислорода.
Между оболочками соседних клеток находится особое межклеточное вещество. Если межклеточное вещество разрушается, клетки разъединяются. Так происходит при варке клубней картофеля.
Нередко живые растущие клетки меняют форму. Их оболочки округляются и местами отходят друг от друга. В этих участках межклеточное вещество разрушается. Возникают межклетники, заполненные воздухом.
Клетка представляет собой настоящую маленькую фабрику. Здесь происходят переработка поступивших веществ и образование новых, идут процессы дыхания, выделяются не нужные клетке вещества. Эти процессы объединяются одним названием — обмен веществ.
Одним из обязательных свойств живого является размножение. Размножение клеток – это увеличение их количества. Клетки размножаются делением надвое. В настоящее время доказано, что ни одна клетка не может возникнуть заново из неживых составляющих. Все новые клетки образуются из уже существующих.
Этапы деления клетки
Внутри ядра располагаются тонкие нитевидные хромосомы. Перед делением клетки в ядре происходит удвоение числа хромосом. При этом образуются два набора хромосом, несущие одинаковую информацию о жизненных процессах.
Затем все хромосомы укорачиваются, уплотняются. Они превращаются в похожие на палочки структуры. В этот момент хромосомы становятся видны в световой микроскоп.
Ядерная мембрана растворяется, и хромосомы оказываются в цитоплазме клетки.
Хромосомы располагаются в центре клетки. А все другие органоиды отодвигаются к цитоплазматической мембране.
Затем хромосомы разделяются на две группы. Каждая из двух групп хромосом перемещается от центра клетки к одному из её полюсов.
Одновременно с образованием ядерной мембраны начинается построение перегородки от середины центральной части клетки. Она растёт во все стороны, пока не достигнет наружной цитоплазматической мембраны. В этот момент из одной клетки образуются две дочерние.
На этом процесс деления клетки заканчивается. В результате деления из одной материнской клетки образуется две дочерние клетки, являющиеся копиями друг друга и исходной материнской клетки. Дочерние клетки начинают собственную жизнь.
Поступление вещества в клетки
Благодаря содержанию растворов солей, Сахаров и других осмотически активных веществ, клетки характеризуются наличием в них определенного осмотического давления. Например, давление в клетках животных (морских и океанических форм) достигает 30 атм и более. В клетках растений осмотическое давление является еще большим. Разность концентрации веществ внутри и снаружи клетки называют градиентом концентрации.
Поступление веществ в клетки животных, равно как и удаление их из клеток, связано с проницаемостью клеточной мембраны для молекул или ионов, а также со свойствами веществ. Клеточная мембрана регулирует обмен различными веществами между клеткой и средой. Поддержание мембраны и ее проницаемость обеспечиваются клеточной энергией.
Известно несколько путей поступления веществ в клетки. В частности, различают пассивный, катализируемый и активный транспорт веществ в клетки, а также проникновение веществ в клетки путем эндоцитоза в виде фагоцитоза и пиноцитоза. Пассивный, катализируемый и активный транспорт обеспечивают проникновение в клетки лишь малых молекул, тогда как эндоцитоз ответственен за поступление в клетки макромолекул (белков, по-линуклеотидов, полисахаридов) и разных твердых частиц, включая бактерии. В то же время клетки способны секретировать различные вещества в окружающую их среду. Этот процесс называют экзоцитозом.
Пассивный транспорт веществ в клетки обеспечивается диффузией через мембрану по градиенту концентрации. Молекулы обычно переходят из области высокой концентрации в область более низкой концентрации.
Количество работы, затрачиваемой на обеспечение транспорта молекул в клетку против градиента концентрации, можно определить, исходя из допущенияпростой реакции, в которой Ац есть концентрация молекул за пределами клетки, a Ai есть концентрация молекул внутри клетки. Эту реакцию можно описать константой равновесия в виде уравнения:
Между тем константа равновесия Кр связана со свободной энергией реакции отношением в виде G = RTInКр, где R есть около 2 кал/моль, а Т есть 25°С (температура, при которой протекают многие биологические реакции). Допуская, что совместная энергия гидролиза АТФ к АДФ обеспечивает эту реакцию с 50-процентной эффективностью, можно далее допустить, что транспортная система будет располагать примерно 3500 калориями (из общего количества энергии в 7000 калорий) на 1 моль АТФ, гидролизуемого при определенных физиологических условиях. Следовательно, константа равновесия будет равна:
Важнейший вывод их этих заключений состоит в том, что работа, необходимая для транспорта какой-либо молекулы, не зависит от абсолютных концентраций. Она зависит от отношений между концентрациями внутри и вне клетки.
Когда транспортируются незаряженные молекулы, то пассивный транспорт определяется только градиентом концентрации, т. е. разностью концентрации вещества на разных сторонах мембраны. Если же молекулы транспортируемого вещества заряжены, то к влиянию градиента концентрации добавляется влияние электичес-ких потенциалов по обе стороны мембраны. Градиент концентрации и электрический градиент в совокупности составляют электрохимический потенциал, который позволяет транспорт в клетку только положительно заряженных ионов.
Можно сказать, что пассивный транспорт веществ в клетки осуществляется обычной диффузией через клеточную мембрану, причем скорость диффузии вещества зависит от его растворимости в мембране, коэффициента диффузии в мембране и от разности концентрации веществ в клетке и за ее пределами (в среде). Этим путем в клетку проникают вода, двуокись углерода и молекулы органических веществ, способные хорошо растворяться в жирах. Вещества в клетку проникают через поры, имеющиеся в клеточной мембране. Пассивный транспорт не зависит от энергии, обеспечиваемой АТФ.
Известна катализируемая, или так называемая «облегченная» диффузия, при которой скорость диффузии разных веществ, например, Сахаров, аминокислот и нуклеозидов через мембрану повышается с помощью белков (ферментов). Как и обычная диффузия, «облегченная» диффузия тоже зависит от градиента концентрации, однако здесь имеются подвижные «переносчики», роль которых выполняют ферменты. Находясь в составе мембраны, ферменты действуют в качестве «переносчиков» молекул веществ, проникая (диффундируя) на противоположную сторону мембраны, где они освобождаются от переносимых веществ. Поскольку «облегченная» диффузия веществ является переносом по градиенту концентрации, она тоже непосредственно не зависит от энергии, обеспечиваемой АТФ.
Активный транспорт веществ в клетку отличается от пассивного (диффузии) тем, что вещество переносится против градиента концентрации, т. е. из области низкой концентрации в область более высокой концентрации. Активный транспорт связан со способностью мембраны поддерживать разность электрических потенциалов (помимо поддержания разности в концентрациях веществ внутри и снаружи клетки), под которыми понимают различия между электрическими потенциалами внутри и вне клетки, а также с затратами энергии на работу в виде перемещения веществ против электрохимического градиента, т. е. «вверх».
Энергия для транспорта обеспечивается фосфоэнолпируватом, фосфатная группа которого и часть химической энергии которого передаются белкам, часть которых используется всеми сахарами, транспортируемыми фосфотрансферазной системой, а часть специфична для отдельных Сахаров. Конечный белок содержится в мембране и ответственен за транспорт и фосфорилирование Сахаров.
Система Na + + К + —АТФ-аза помогает поддерживать ассиметрическое распределение ионов калия при высокой концентрации последнего в клетках. Ионы калия участвуют в регуляции многих клеточных функций, включая поток солей и воды из почечных клеток, освобождение инсулина из панкреатических клеток, частоту сердцебиений.
Определенная роль в транспорте веществ принадлежит белоксвязывающим системам, представляющим четвертый способ транспорта. Речь идет о белках, локализованных в периплазматическом пространстве. Эти белки специфически связывают сахара, аминокислоты и ионы, перенося их затем к специфическим молекулам-носителям, локализованным в клеточной мембране. Источником энергии для этих систем является АТФ.
Эндоцитоз, как отмечено выше, обеспечивает перенос в клетки крупных частиц и молекул. В рамках эндоцитоза различают фагоцитоз и пиноцитоз.
Фагоцитоз (от греч. phagos — пожирающий и cytos — клетка) представляет собой процесс, заключающийся в том, что клетки-лейкоциты (макрофаги и нейтрофилы) захватывают (обволакивают) твердые частицы (фрагменты клеток, бактерии) путем выпячиваний своей клеточной мембраны и образования пузырьков, сливающихся затем с плазматической мембраной и открывающихся внутрь клетки. Вошедшие внутрь клеток частицы поступают в лизосомы, где с помощью клеточных (лизосомных) ферментов разрушаются и усваиваются затем клетками. Фагоцитоз широко распространен среди одноклеточных организмов. У многоклеточных (млекопитающих) он выполняется специализированными клетками (лейкоцитами).
У простейших фагоцитоз является формой питания, в результате которого твердые частицы проникают в лизосомы, где и перевариваются, образуя продукты, служащие пищей. Биологическое значение фагоцитоза у млекопитающих заключается в том, что он обеспечивает иммунную (фагоцитарную) защиту организма (см. гл. XVII).
Пиноцитоз (от греч. pino — пить и cytos — клетка) представляет собой процесс, при котором клетки поглощают жидкости и находящиеся в них высокомолекулярные вещества путем впячива-ний плазматической мембраны и образования пузырьков (каналь-цев), куда поступает жидкость. Канальцы после заполнения жидкостью отшнуровываются, поступают в цитоплазму и доходят до лизосом, где их стенки перевариваются, в результате чего содержимое (жидкость) канальцев освобождается и подвергается дальнейшей обработке лизосомными ферментами.
Пиноцитоз часто встречается у одноклеточных животных, у многоклеточных он наблюдается в клетках кровеносной и лимфатической систем, в клетках злокачественных опухолей, а также в клетках тканей, для которых характерен повышенный уровень обмена веществ.
Экзоцитоз — это процесс секретирования клетками различных веществ, причем известны регулируемый и конститутивный пути экзоцитоза. Примером регулируемого экзоцитоза является экзоци-тоз инсулина. Клетки поджелудочной железы, продуцирующие инсулин, упаковывают его вначале в так называемые секреторные пузырьки, которые после внеклеточного сигнала сливаются с плазматической мембраной, а затем открываются в межклеточное пространство, освобождая гормон. Подобным образом происходит эк-зоцитоз других гормонов, нейротрансмиттеров и многих ферментов. Напротив, конститутивный путь экзоцитоза присущ многим белкам, непрерывно синтезируемым клетками и упаковываемым в эк-зоцитозные пузырьки в комплексе Гольджи, после чего эти пузырьки перемещаются к плазматической мембране, где и открываются в межклеточное пространство, освобождаясь от белкового содержимого.
С помощью экзоцитоза из клетки удаляются также частицы, оказавшиеся непереваренными путем фагоцитоза. У большинства клеток циклы эндоцитоз-экзоцитоз непрерывны.