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