клеточные и неклеточные формы организации живого

Клеточные и неклеточные формы организации живого: эукариоты, прокариоты, вирусы

Цитогенетика – это раздел генетики являющийся основополагающим для понимания закономерностей наследственности и изменчивости и требует вспомнить знания биологических предметов (ботаники, зоологии и др.).

Цитогенетика – это раздел генетики, изучающий закономерности наследственности и изменчивости на клеточном и молекулярном уровне.

Индивидуальное развитие от одной клетки до многоклеточного организма с различными специализированными тканями и органами – это результат последовательного, избирательного включения в активное состояние разных генных участков хромосом в различных клетках. Таким образом, любая клетка многоклеточного организма тотипотентна, то есть обладает одинаковым полным фондом генетического материала, всеми возможными потенциями для проявления его свойств. Но вследствие дифференцировки как результата избирательной (дифференцированной) активности разных генов в клетках по мере развития многоклеточного организма, одни и те же гены в разных клетках могут находиться либо в активном, либо в репрессивном состоянии. То есть в процессе онтогенеза происходит специализация клеток и тканей. При этом у животных организмов такая специализация часто необратима, а у растений даже из отдельных клеток можно получить нормальные растения (вегетативное размножение).

У живых организмов существует два типа организации клеток: прокариотическая (доядерная), такая, как у бактерий и сине-зеленых водорослей, которые обычно делятся бинарным образом, то есть простой перегородкой без участия специальных аппаратов деления; и эукариотическая (собственно ядерная), у которых клеточное ядро отделено от цитоплазмы ядерной оболочкой, и нормальным полноценным способом деления является митоз, при котором происходит образование специального аппарата клеточного деления – веретена. Благодаря веретену деления равномерно и точно по двум дочерним клеткам распределяются после деления центромеры 2 хроматиды одной хромосомы, и, таким образом, сохраняется постоянство числа хромосом (2n) и идентичность генетического материала.

Неклеточной формой являются вирусы, которые состоят из капсида – защитной белковой оболочки и генетического материала. В качестве наследственного материала вирусы могут содержать 2 вида нуклеиновых кислот и поэтому вирусы подразделяются на ДНК-содержащие и РНК-содержащие.

2. Нуклеиновые кислоты. Структурная модель ДНК
Дж. Уотсона и Ф. Крика.

Трехмерная модель пространственного строения двухцепочечной ДНК была описана в апрельском журнале Nature в 1953 г. Дж.Уотсоном, Френсисом Криком и Морисом Уилкинсом. Эти исследования легли в основу молекулярной биологии, изучающей основные свойства и проявления жизни на молекулярном уровне.

Структура ДНК – полимер, структурной единицей которого является нуклеотид. Нуклеотид состоит из азотистого основания пуринового: аденин (А) или гуанин (Г) или пиримидинового: цитозин (Ц) или тимин (Т), углевода дезоксирибозы (пятиугольное сахарное кольцо) и остатка фосфорной кислоты (НРО₃). Фосфатные группировки находятся снаружи спиралей, а основания – внутри и расположены с интервалом 34 нм. Двойная спираль ДНК правосторонняя. 10 пар оснований составляют полный оборот 360 градусов, следовательно, каждая пара оснований повернута на 36 градусов вокруг спирали относительно следующей пары. Цепи удерживаются вместе водородными связями между основаниями и закручены одна вокруг другой и вокруг общей оси.

В разработке модели ДНК важную роль сыграли наблюдения Чаргаффа (1949) о том, что количественные отношения гаунина всегда равны содержанию цитозина, а содержание аденина соответствует содержанию Тимина. Это положение было названо «правило Чаргаффа»:

т.е. пропорция пуриновых и пиримидиновых оснований всегда равная.

Чаргаффом для характеристики нуклеотидного состава ДНК был предложен коэффициент специфичности, учитывающий долю гуанин-цитозиновых пар:

Нуклеотиды соединены в полинуклеотидную цепь связями между 5` положения одного пентозного конца и 3` положения следующего пентозного кольца через фосфатную группу с образованием фосфодиэфирных мостиков, т.е. сахарно-фосфатный остов ДНК состоит из 5`- 3` связей. Генетическая информация записана в последовательности нуклеотидов в направлении от 5` конца к 3` концу – такая нить называется смысловой ДНК, здесь расположены гены. Вторая нить направления 3`-5` считается антисмысловой, но является необходимым «эталоном» хранения генетической информации. Антисмысловая нить играет большую роль в процессах репликации и репарации (восстановление структуры поврежденной ДНК). Основания в антипараллельных нитях образуют за счет водородных связей коплементарные пары: А+Т; Г+Ц. Таким образом, структура одной нити определяет последовательность нуклеотидов другой нити. Следовательно, последовательности оснований в нитях ДНК всегда антипараллельны и комплементарны. Принцип комплементарности универсален для процессов репликации и транскрипции.

В настоящее время описаны несколько модификаций молекулы ДНК.

Полиморфизм ДНК – это способность молекулы принимать различные конфигурации. В настоящее время описано 6 форм, часть которых может существовать только in vitro (в пробирке):

В-форма – имеет стандартную структуру, практически соответствующую модели ДНК, которая была предложена Уотсоном, Криком и Уилкинсом, в физиологических условиях (низкая концентрация солей, высокая степень гидратации) является доминирующим структурным типом.

А-форма – обнаружена в более обезвоженных средах и при более высоком содержании ионов калия и натрия. Интересна с биологической точки зрения, т.к. ее информация близка к структуре двухцепочечных ДНК, или для ДНК-РНК дуплексов.

С-форма – имеет меньше форм оснований на виток, чем В-форма. В этих трех формах могут находиться все ДНК независимо от нуклеотидной последовательности. Следующие формы характерны только для молекул ДНК с определенными последовательностями в парах оснований.

D и Е-форма – возможны крайние варианты одной и той же формы, имеют наименьшее число пар оснований на виток. Обнаружены только в молекулах ДНК, не содержащих гуанина.

Z-форма – это зигзагообразная форма, с чередованием лево- и правоспиральности. Эта форма выявляется при наличии ряда факторов: высокая концентрация солей и наличие специфических катионов; высокое содержание отрицательных супервитков в молекуле ДНК и других Z-ДНК встречается на участках, обогащенных парами Г-Ц. Показано, что Z-форма ДНК может участвовать в регуляции экспрессии генов как близко расположенных, так и существенно удаленных от Z-участков, а также играть существенную роль в процессах рекомбинации.

Шотландский ученый Арнотт предположил: «Было бы удивительно, если бы в живой природе никак не использовалась эта способность ДНК – менять свою форму».

Некоторые из форм могут при определенных условиях, связанных с изменениями концентрации солей и степени гидратации, переходить друг в друга, например, А – В; а также Z – В. Предполагают, что взаимные переходы А- и В-форм регулируют работу генов. Показательно, что в ДНК человека имеются участки, потенциально способные переходить в Z-форму. Предполагается, что в клетках человека существуют условия, стабилизирующие Z-форму (Марри и др., 1993).

Знание структуры и функции ДНК необходимо для понимания сути некоторых генетических процессов, которые являются матричными. Было ясно, что сама ДНК не может играть роль матрицы при синтезе белков из аминокислот, т.к. почти вся она находится в хромосомах, расположенных в ядре, в то время как большинство, если не все, клеточные белки синтезируются в цитоплазме. Таким образом, генетическая информация, заключенная в ДНК, должна передаваться какой-то промежуточной молекуле, которая транспортировалась бы в цитоплазму и участвовала в синтезе полипептидных цепей. Предположение о том, что такой промежуточной молекулой может быть РНК, стало всерьез рассматриваться сразу, как только была открыта структура двойной спирали ДНК. Во-первых, клетки, синтезирующие большое количество белка, содержали много РНК. Во-вторых, еще более важным казалось то, что сахарофосфатные «скелеты» ДНК и РНК чрезвычайно сходны (строение РНК) и было бы легко представить себе, как происходит синтез одиночных цепей РНК на одноцепочечной ДНК с образованием нестабильных гибридных молекул, одна цепь которых представлена ДНК, а другая РНК. Взаимоотношения ДНК, РНК и белка в 1953г. были представлены в виде следующей схемы:

Источник

Клеточные и неклеточные формы жизни: вирусы, бактериофаги, эукариоты и клеточная теория

Все живое разделено на 2 империи — клеточные и неклеточные формы жизни. Основными формами жизни на Земле являются организмы клеточного строения. Этот тип организации присущ всем видам живых существ, за исключением вирусов, которые рассматриваются как неклеточные формы жизни.

Неклеточные формы

К неклеточным организмам относятся вирусы и бактериофаги. Остальные живые существа являются клеточными формами жизни.

Неклеточные формы жизни являются переходной группой между неживой и живой природой. Их жизнедеятельность зависит от эукариотических организмов, они могут делиться только проникнув в живую клетку. Вне клетки неклеточные формы не проявляют признаков жизни.

В отличие от клеточных форм, неклеточные виды имеют только один вид нуклеиновых кислот — РНК или ДНК. Они не способны к самостоятельному синтезу белков из-за отсутствия рибосом. Также в неклеточных организмах отсутствует рост и не происходят обменные процессы.

Общая характеристика вирусов

Вирусы настолько малы, что лишь в несколько раз превышают размеры крупных молекул белков. Величина частиц разных вирусов находится в пределах 10-275нм. Они видны только под электронным микроскопом и проходят через поры специальных фильтров, задерживающих все бактерии и клетки многоклеточных организмов.

Впервые их открыл в 1892 г. русский физиолог растений и микробиолог Д. И. Ивановский при изучении болезни табака.

Вирусы являются возбудителями многих болезней растений и животных. Вирусными болезнями человека являются корь, грипп, гепатит (болезнь Боткина), полиомиелит (детский паралич), бешенство, желтая лихорадка и др.

Строение и размножение вирусов

Под электронным микроскопом разные виды вирусов имеют вид палочек и шариков. Отдельная вирусная частица состоит из молекулы нуклеиновой кислоты (ДНК или РНК), свернутой в клубок, и молекул белка, которые располагаются вокруг нее в виде своеобразной оболочки.

Вирусы не могут самостоятельно синтезировать нуклеиновые кислоты и белки, из которых они состоят.

Процесс размножения вирусов

Размножение вирусов возможно только при использовании ферментативных систем клеток. Проникнув в клетку хозяина, вирусы изменяют и перестраивают ее обмен веществ, в результате чего сама клетка начинает синтезировать молекулы новых вирусных частиц. Вне клетки вирусы могут переходить в кристаллическое состояние, что способствует их сохранению.

Вирусы специфичны — определенный вид вируса поражает не только конкретный вид животного или растения, но и определенные клетки своего хозяина. Так, вирус полиомиелита поражает только нервные клетки человека, а вирус табачной мозаики — только клетки листьев табака.

Бактериофаги

Бактериофаги (или фаги) являются своеобразными вирусами бактерий. Они были открыты в 1917 г. французским ученым Ф. д’Эрелем. Под электронным микроскопом они имеют форму запятой или теннисной ракетки размером около 5нм. Когда частица фага прикрепляется своим тонким отростком к бактериальной клетке, ДНК фага проникает в клетку и вызывает синтез новых молекул ДНК и белка бактериофага. Через 30-60мин бактериальная клетка разрушается и из нее выходят сотни новых частиц фага, готовых к заражению других бактериальных клеток.

Раньше считали, что бактериофаги могут быть использованы для борьбы с болезнетворными бактериями. Однако оказалось, что фаги, быстро разрушающие бактерии в пробирке, неэффективны в живом организме. Поэтому в настоящее время они применяются в основном для диагностики болезней.

Клеточные формы

Клеточные организмы делятся на два надцарства: прокариоты и эукариоты. Структурной единицей клеточных форм жизни является клетка.

Прокариоты имеют простейшее строение: отсутствует ядро и мембранные органоиды, деление идет путем амитоза, без участия веретена деления. К прокариотам относятся бактерии и цианобактерии.

Эукариоты — это клеточные формы, имеющие оформленное ядро, которое состоит из двойной ядерной мембраны, ядерного матрикса, хроматина, ядрышек. Также в клетке находятся мембранные (митохондрии, пластинчатый комплекс, вакуоли, эндоплазматический ретикулум) и немембранные (рибосомы, клеточный центр) органеллы. ДНК у представителей клеточных форм находится в ядре клетки, в составе хромосом, а также в клеточных органоидах, таких как митохондрии и пластиды. Эукариоты объединяют растительный, животный мир и Царство грибов.

Сходство между клеточными и не клеточными видами заключается в наличии специфического генома, способности эволюционировать и давать потомство.

Клеточная теория

Открытие и изучение клетки стало возможным благодаря изобретению микроскопа и усовершенствованию методов микроскопических исследований. Первое описание клетки было сделано в 1665 г. англичанином Р. Гуком. Позже стало ясно, что он открыл не клетки (в современном понимании этого термина), а только наружные оболочки растительных клеток.

История открытия

Прогресс в изучении клетки связан с развитием микроскопирования в XIX в. К этому времени изменились представления о строении клеток: главным в организации клетки стала считаться не клеточная стенка, а собственно ее содержимое, протоплазма. В протоплазме был открыт постоянный компонент клетки — ядро. Накопленные многочисленные наблюдения о тончайшем строении и развитии тканей и клеток позволили подойти к обобщениям, которые были сделаны впервые в 1839 г. немецким биологом Т. Шванном в виде сформулированной им клеточной теории. Он показал, что клетки растений и животных принципиально сходны между собой. Дальнейшее развитие и обобщение эти представления получили в работах немецкого патолога Р. Вирхова.

Значение в науке

Создание клеточной теории стало важнейшим событием в биологии, одним из решающих доказательств единства всей живой природы. Клеточная теория оказала значительное влияние на развитие эмбриологии, гистологии и физиологии. Она дала основу для материалистического понимания жизни, для объяснения эволюционной взаимосвязи организмов, для понимания индивидуального развития.

«Главный факт, революционизировавший всю физиологию и впервые сделавший возможной сравнительную физиологию, это — открытие клеток» — так охарактеризовал Ф. Энгельс это событие, сравнивая открытие клетки с открытием закона сохранения энергии и эволюционной теории Дарвина.

Основные положения клеточной теории сохранили свое значение на сегодняшний день, хотя более чем за 100 лет были получены новые сведения о структуре, жизнедеятельности и развитии клеток.

Основные положения

В настоящее время клеточная теория постулирует:

Источник

Презентация к уроку «Клеточные и неклеточные формы жизни»

Описание презентации по отдельным слайдам:

МНОГООБРАЗИЕ ОРГАНИЗМОВ Клеточные и неклеточные формы жизни Урок биологии 9 класс

Цели урока: 1. познакомиться с неклеточными формами жизни – вирусами. 2. выяснить и объяснить особенности строения и жизнедеятельности вирусов; 3. раскрыть сущность внутриклеточного паразитизма вирусов во взаимодействии с клеткой; 4. заострить внимание на опасности заражения вирусом СПИДа.

ОРГАНИЗМ (от лат.«organizo»-устраиваю, придаю стройный вид)-это биологическая система, состоящая из взаимосвязанных частей, функционирующих как одно целое Признаки живого организма: Питается Растет Дышит обмен веществами с окружающей средой Размножается Обладает изменчивостью Передает наследственную информацию

Проблемный вопрос Существуют ли другие формы жизни? Что собой представляют эти организмы? Это основная цель нашего урока.

Вирусы – это уникальные существа, которые являются неклеточными формами жизни. ВИРУСОЛОГИЯ- наука, изучающая вирусы

ИВАНОВСКИЙ ДМИТРИЙ ИОСИФОВИЧ 1864-1920 Существование вирусов было доказано в 1892г Д.И.Ивановским при изучении мозаичной болезни растений табака Он открыл новые организмы, которые были меньше бактерий в 100 раз, невидимы в оптический микроскоп и проходили через бактериальные фильтры. История открытия вирусов.

Что же такое вирус – существо или вещество, живое или неживое? Отличия вирусов от неживой материи: способны воспроизводить себе подобных; обладают наследственностью (ДНК или РНК); обладают изменчивостью (способность к мутациям у вируса гриппа); способны к адаптации и эволюции. Отличия вирусов от живых организмов: вирусы не имеют клеточного строения (отсутствует цитоплазматическая мембрана и цитоплазма с органоидами); вирусы обязательные паразиты, вне клетки хозяина существуют в виде покоящейся или внеклеточной формы (вирусные частицы или вирионы); вирусы не способны к самостоятельной репродукции своей наследственной информации вне клетки хозяина; вирусы не имеют метаболизма; вирусы не растут.

Бактериофаги. В 1915 году англ.уч. Ф.Туортом были открыты вирусы бактерий – бактериофаги. Бактериофаги, или фаги, способны проникать в клетку бактерий и разрушать ее. Независимо от Туорта в 1917 году канадский бактериолог Феликс де Эрелль сообщил об открытии бактериофагов. Наряду с этим известно, что российский микробиолог Николай Фёдорович Гамалея ещё в 1897 году впервые наблюдал явление разрушения бактерий (сибиреязвенной палочки)

Бактериофаги –вирусы бактерий Путь проникновения в клетку у вирусов бактерий – бактериофагов. Стенки бактерий очень прочные, поэтому бактериофаг вводит полый стержень в клетку и выталкивает через него ДНК или РНК, находящуюся в головке. Геном бактериофага попадает в цитоплазму, а оболочка остается снаружи.

Этапы жизнедеятельности вируса

Вирусы как возбудители заболеваний человека, животных, растений известны с глубокой древности. В прошлые века вирусные инфекции носили характер опустошительных эпидемий, охватывавших обширные территории. В 18 веке в Москве оспа уничтожила почти 80% населения. Заболевания вирусной природы широко распространены и в настоящее время. Вирусные заболевания наносят большой ущерб животноводству и могут разрушить его в масштабе целой страны. Подобная катастрофа наблюдалась в конце 2000г. в Великобритании, где для прекращения эпидемии ящура за считанное количество дней были уничтожены весь крупный рогатый скот и все стада овец. При этом государство и фермеры понесли колоссальные убытки. В настоящее время от вируса птичьего гриппа погибает огромное количество домашних и диких птиц. О наиболее известных вирусных заболеваниях мы узнаем из таблицы.

Заболевания человека, животных и растений, вызываемых вирусами. Болезни человека Болезни животных Болезни растений 1. Грипп. 2. Оспа. 3. Корь. 4.Свинка. 5. Бешенство. 6.Полиомиелит. 7. Гепатит. 8. Желтая лихорадка. 9. Краснуха. 10. Некоторыезлокачественные опухоли(рак). 11. ВИЧ. 1. Ящур. 2. Рак. 3. Инфекционная анемиялошадей. 4. Чума свиней и птиц. 5. Птичий грипп. 1. Мозаичная болезнь табака, огурцов, томатов. 2. Карликовость. 3.Скручиваниелистьев. 4.Желтуха

В 1981 году появилось новое, ранее не известное науке заболевание, получившее название СПИД. В 1983 году был открыт вирус, названный ВИЧ, вызывающий это заболевание ВИЧ – вирус иммунодефицита человека, вызывающее заболевание СПИД – синдром приобретенного иммунодефицита. При этом заболевании происходит повреждение системы клеточного иммунитета – развиваются инфекционные заболевания и злокачественные новообразования, организм становится совершенно беззащитным перед микробами. Вирус, вызывающий СПИД, содержит 2 молекулы РНК. Он специфически связывается с клетками крови – лейкоцитами, вследствие чего снижается их функциональная активность.

сравним вирусы с клетками Сходство вирусов с живыми организмами. 1. Обладают наследственностью. 2. Обладают изменчивостью (мутируют). 3. Способны производить себе подобных. Отличие вируса от клетки. 1. Не имеют клеточного строения. 2. Вирусы имеют только один тип нуклеиновой кислоты (ДНК или РНК). 3. Вирусы никогда не размножаются вне клетки хозяина. 4. Вирусы никогда не размножаются делением. 5. Отсутствует собственный обмен веществ.

Закрепление Ответить на вопросы. 1. Что представляют собой вирусы? 2. Что является обязательными компонентами любого вируса? 3. Почему ученым не удалось вырастить вирусы на искусственных питательных средах? 4. Как размножаются вирусы? 5. Почему вирусы – это уникальная форма жизни? 6. Что является инфекционным началом вируса? 7. Где происходит синтез вирусного белка? 8. Почему вирусы поражают только клетки определенных организмов? 9. Почему бактериофаги не могут проникать в клетки бактерий путем рецепторного эндоцитоза? 10. Назовите вирусные заболевания. 11. Чем опасна ВИЧ-инфекция?

Задание на дом: § 15,стр 87 учебника, знать значение новых терминов, подготовить ответы на вопросы: Каково значение вирусов? Есть ли положительные стороны?

Курс повышения квалификации

Дистанционное обучение как современный формат преподавания

Курс профессиональной переподготовки

Методическая работа в онлайн-образовании

Курс повышения квалификации

Современные педтехнологии в деятельности учителя

Ищем педагогов в команду «Инфоурок»

Учебник «Биология. Общие закономерности жизни» 9 класс, Доолоткелдиева Т.Ахматова А.Т. ДавлетоваЧ.С.Алымбаева Б.Б./

Номер материала: ДБ-1614274

Международная дистанционная олимпиада Осень 2021

Не нашли то что искали?

Вам будут интересны эти курсы:

Оставьте свой комментарий

Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.

Безлимитный доступ к занятиям с онлайн-репетиторами

Выгоднее, чем оплачивать каждое занятие отдельно

В Пензенской области запустят проект по снижению административной нагрузки на учителей

Время чтения: 1 минута

Минпросвещения будет стремиться к унификации школьных учебников в России

Время чтения: 1 минута

Рособрнадзор откажется от ОС Windows при проведении ЕГЭ до конца 2024 года

Время чтения: 1 минута

В МГУ разрабатывают школьные учебники с дополненной реальностью

Время чтения: 2 минуты

Минпросвещения разрабатывает образовательный минимум для подготовки педагогов

Время чтения: 2 минуты

Шойгу предложил включить географию в число вступительных экзаменов в вузы

Время чтения: 1 минута

Подарочные сертификаты

Ответственность за разрешение любых спорных моментов, касающихся самих материалов и их содержания, берут на себя пользователи, разместившие материал на сайте. Однако администрация сайта готова оказать всяческую поддержку в решении любых вопросов, связанных с работой и содержанием сайта. Если Вы заметили, что на данном сайте незаконно используются материалы, сообщите об этом администрации сайта через форму обратной связи.

Все материалы, размещенные на сайте, созданы авторами сайта либо размещены пользователями сайта и представлены на сайте исключительно для ознакомления. Авторские права на материалы принадлежат их законным авторам. Частичное или полное копирование материалов сайта без письменного разрешения администрации сайта запрещено! Мнение администрации может не совпадать с точкой зрения авторов.

Источник