1. Опишите строение ядра эукариотической клетки.
Ядро — это органелла, ограниченная двухслойной мембраной, называемой ядерной оболочкой. Ядерная оболочка состоит из внутренней и наружной мембран, между которыми находится перинуклеарное пространство. Внешняя мембрана ядра может быть связана с эндоплазматическим ретикулумом. Внутри ядра содержатся хромосомы и ядрышко. Важной частью структуры является ядерные поры, через которые происходит обмен веществ между ядром и цитоплазмой. Ядро регулирует процессы клеточного метаболизма и деления.
2. Что такое ядрышко?
Ядрышко — это суборганелла, находящаяся внутри ядра, которое играет ключевую роль в синтезе рибосомных РНК (рРНК) и сборке рибосом. Ядрышко состоит из рибосомной РНК, белков и других молекул, которые обеспечивают синтез рибосомных субъединиц, которые затем транспортируются в цитоплазму.
3. Как осуществляется обмен веществ между ядром и цитоплазмой?
Обмен веществ между ядром и цитоплазмой происходит через ядерные поры, которые представляют собой каналы в ядерной оболочке. Эти поры регулируют транспорт молекул между ядром и цитоплазмой. Малые молекулы, такие как ионы и небольшие молекулы РНК, могут свободно проходить через поры, в то время как более крупные молекулы, например, белки и РНК, проходят через поры с использованием активного транспорта, с помощью специфических транспортных белков.
4. Что такое хроматин?
Хроматин — это комплекс ДНК и белков (гистонов и не-гистонов), который находится в ядре клетки. Хроматин имеет два состояния: эухроматин (менее уплотненный, активный для транскрипции) и гетерохроматин (более уплотненный, обычно неактивный). Хроматин организует ДНК в компактные структуры, которые могут быть легко скручены в хромосомы при делении клетки.
5. Какими примерами можно проиллюстрировать избирательную активность генов в клетках различных тканей?
Избирательная активность генов в клетках различных тканей проявляется в том, что в каждой клетке организма активируются только те гены, которые необходимы для выполнения специфической функции этой клетки. Например, в клетках мышечной ткани активируются гены, отвечающие за синтез актинов и миозина, а в клетках нервной ткани — гены, отвечающие за синтез нейротрансмиттеров.
6. Как устроены и из чего состоят хромосомы?
Хромосомы состоят из молекул ДНК, которые находятся в упаковке с белками, называемыми гистонами. Хромосома имеет характерную форму, состоящую из двух хроматид, соединённых в области центромеры. ДНК, будучи обвёрнутой вокруг гистонов, образует нуклеосомы, которые в свою очередь упаковляются в более высокие уровни структуры. Хромосомы являются носителями наследственной информации, которая передается от клетки к клетке и от поколения к поколению.
7. Как соотносится число хромосом в соматических и половых клетках?
В соматических клетках хромосомы представлены в двойном наборе (диплоидный набор), то есть каждая клетка содержит две копии каждой хромосомы (по одной от каждого родителя). В половых клетках (яйцеклетки и сперматозоиды) хромосомы представлены в половинном наборе (гаплоидный набор), то есть каждая клетка содержит только одну копию каждой хромосомы, что необходимо для слияния при оплодотворении и восстановления диплоидного набора в новой клетке.
8. Какие хромосомы называют гомологичными?
Гомологичные хромосомы — это хромосомы, которые имеют одинаковую форму, размер и порядок расположения генов, но могут содержать разные аллели этих генов. Одна хромосома из каждой пары гомологичных хромосом поступает от каждого родителя. Например, у человека одна хромосома 1 от матери, а другая — от отца. Они гомологичны, но могут содержать различные версии тех же генов.
9. Что такое кариотип? Дайте определение.
Кариотип — это полный набор хромосом в клетке организма, включая их количество, структуру и видовые особенности. Кариотип используется для определения пола (например, наличие X и Y хромосом) и диагностики генетических заболеваний, вызванных изменениями в числе или структуре хромосом.
10. Какой хромосомный набор называют гаплоидным; диплоидным?
Гаплоидный набор — это набор хромосом, содержащий одну копию каждой хромосомы. Это характерно для половых клеток (гамет), таких как сперматозоиды и яйцеклетки. Диплоидный набор — это набор хромосом, содержащий две копии каждой хромосомы (по одной от каждого родителя), что характерно для соматических клеток. У человека, например, в соматических клетках 46 хромосом (23 пары), а в половых клетках — 23 хромосомы.
11. Вспомните строение хромосомы бактерий и сформулируйте её отличия от хромосомы эукариот.
Хромосомы бактерий обычно состоят из одной молекулы ДНК, которая не связана с белками-гистонами, как в эукариотах. Они представляют собой кольцевую структуру (кольцевая хромосома), в отличие от линейных хромосом, характерных для эукариот. Хромосомы эукариот находятся в ядре клетки, в то время как у бактерий ДНК расположена в цитоплазме, в области, называемой нуклеоидом. Также у бактерий часто есть дополнительные маленькие кольцевые молекулы ДНК — плазмиды.
1. Каковы пути для воспроизведения различных внутриклеточных структур — митохондрий, пластид, клеточного центра, базальных телец, жгутиков и ресничек?
Митохондрии воспроизводятся путём деления, при этом митохондрии обладают собственной ДНК, что позволяет им самостоятельно синтезировать некоторые из своих белков. Деление митохондрий происходит через процесс бинарного деления, похожий на размножение бактерий. Пластиды (например, хлоропласты) также воспроизводятся путём бинарного деления. Пластиды содержат собственную ДНК, что позволяет им выполнять автономное деление, но синтез большинства белков и других компонентов пластид зависит от ядерной ДНК. Клеточный центр (центросома) участвует в организации микротрубочек и их разветвлений, а также делится на две части в процессе клеточного деления. Его репликация происходит в интерфазе. Базальные тела (структуры, которые обеспечивают рост жгутиков и ресничек) могут воспроизводиться в ходе клеточного деления. Они участвуют в организации микротрубочек, из которых формируются реснички и жгутики. Жгутики и реснички образуются из базальных тел, и их воспроизводство связано с делением базальных тел, а также с синтезом новых микротрубочек.
2. Расскажите о значении рибосом в процессе биосинтеза белков в клетке.
Рибосомы — это молекулярные машины, ответственные за синтез белков в клетке. Они собирают аминокислотные остатки в полипептидные цепи в соответствии с информацией, заложенной в мРНК. Рибосомы перемещаются вдоль молекулы мРНК и синтезируют белки путём связывания аминокислот в правильной последовательности. В клетках рибосомы могут быть свободными в цитоплазме или прикреплёнными к эндоплазматическому ретикулуму, что даёт разницу в синтезе белков для разных целей, таких как клеточные структуры или секреция белков.
3. В чём вы видите биологический смысл дифференциальной активности генов в клетках многоклеточного организма?
Дифференциальная активность генов — это процесс, при котором различные клетки организма активируют разные наборы генов в зависимости от их функции и типа. Это ключевая характеристика клеточной дифференцировки, позволяющая клеткам специализироваться и выполнять свои уникальные функции. Например, в нервных клетках активируются гены, которые кодируют белки для передачи нервных импульсов, в то время как в мышечных клетках активируются гены для синтеза актиновых и миозиновых филаментов, необходимых для сокращения мышц. Этот механизм помогает многоклеточным организмам организовывать разнообразие клеток, что необходимо для функционирования сложных тканей и органов.