ЧЕТВЕРГ, 16.09.21 г. 403, 401, 406

ГРУППА 403 БИОЛОГИЯ

ТЕМА: Цитоплазма. Мембранные органоиды клетки. 

Органоиды клетки

Органоиды, или Органеллы, – постоянные специфические структуры цитоплазмы, выполняющие определённые функции, необходимые для поддержания жизнедеятельности клетки.

Различают органоиды общего значения и специальные органоиды. Органоиды общего значения имеются во всех клетках и выполняют общие функции. Это – митохондрии, рибосомы, эндоплазматическая сеть, комплекс Гольджи, лизосомы, пероксисомы, цитоскелет и клеточный центр.

Органоиды специального значения имеются только в клетках какого-то определённого типа и обеспечивают выполнение функций, присущих только этим клеткам.

Мембранные органоиды:

- ядро;

- эндоплазматическая сеть;

- аппарат Гольджи;

- митохондрии;

- лизосомы;

- пластиды;

- вакуоли.

Эндоплазматическая сеть (ЭПС) открыта К. Портером в 1945 году. ЭПС или ЭПР (эндоплазматический ретикулум) – сеть канальцев и цистерн, сложенных мембранами. Различают гранулярную (шероховатую, зернистую) и гладкую (агранулярную) ЭПС.

Гранулярная ЭПС содержит рибосомы на наружной стороне мембраны. Гладкая ЭПС не содержит рибосомы. В скелетных мышцах ЭПС носит название саркоплазматический ретикулум. ЭПС пронизывает всю клетку. Полость ЭПС сообщается с ядром и цитоплазматической мембраной.

На рибосомах гранулярной ЭПС синтезируются секреторные белки, предназначенные для выведения из клетки, а также белки лизосом и внеклеточного матрикса.

Наряду с секреторными белками на гранулярной ЭПС синтезируется большая часть полуинтегральных и интегральных белков. В гладеой ЭПС происходит также синтез мембраны липидов и осуществляется «сборка» компонентов мембраны.

Кроме того, ЭПС, как считают, участвует в образовании пероксисом. Таким образом, гранулярная ЭПС служит «фабрикой» мембран для плазмалеммы, аппарата Гольджи, лизосом и других мембранных структур клетки.

Агранулярная (гладкая) эндоплазматическая сеть представляет собой замкнутую сеть трубочек, канальцев, цистерн. На цитоплазматической поверхности гладкой ЭПС синтезируются жирные кислоты, большая часть липидов клетки, в том числе почти все липиды, необходимые для построения клеточных мембран. Поэтому гладкую ЭПС нередко называют «фабрикой липидов». Например, в клетках печени с мембранами гладкого эндоплазматического ретикулума связан фермент, обеспечивающий образование глюкозы из глюкозо-6-фосфата. Эта реакция имеет большое значение в поддержании уровня глюкозы в организме человека.

В организме человека эндоплазматическая сеть особенно хорошо развита в клетках, синтезирующих гормоны, в клетках печени.

Комплекс Гольджи (КГ, или аппарат Гольджи, – пластинчатый комплекс, расположен вблизи ядра, между ЭПС и плазмалеммой. Его структурно-функциональная единица – диктиосома – представляет собой стопку из 5–20 плоских одномембранных мешочков (цистерн), имеющих диаметр около 1 мкм, внутренние полости которых не сообщаются друг с другом. Количество таких мешочков в стопке обычно не превышает 5–20, а расстояние между ними составляет 20–25 нм.

Белки, синтезированные на шероховатой эндоплазматической сети, попадают в аппарат Гольджи. Здесь осуществляется химическая модификация транспортируемых белков и их упаковка в специальные пузырьки.

Таким образом, основными функциями комплекса Гольджи являются химическая модификация, накопление, сортировка, упаковка в секреторные пузырьки и транспорт по назначению белков и липидов, синтезированных в ЭПС.

В комплексе Гольджи образуются лизосомы и синтезируются некоторые полисахариды.

Лизосомальная система и пероксисомы

Лизосомы – мембранные органеллы клеток животных и грибов, содержащие гидролитические ферменты и осуществляющие гидролитическое расщепление макромолекул (внутриклеточное пищеварение). Лизосомы представляют собой окружённые одинарной мембраной пузырьки, размеры которых в клетках животных колеблются от 0,2 до 0,5 мкм. В лизосомах содержится не менее 60 гидролитических ферментов, которые расщепляют все основные классы органических макромолекул.

Все ферменты лизосом активны лишь в кислой среде при значениях pH, близких 5,0. Количество лизосом в разных клетках варьирует от единичных до нескольких сотен, как например, в фагоцитах.

Завершающие этапы процесса внутриклеточного переваривания веществ, поглощённых клеткой, осуществляются в лизосомах.

Лизосомы с помощью своих ферментов могут разрушать не только отдельные органеллы или клетки, но и целые органы (автолиз). Например, в процессе онтогенеза лягушки с помощью ферментов лизосом лизируются хвост и жабры головастика, а образующиеся при этом продукты распада используются для формирования органов взрослого животного.

Митохондрии – крупные мембранные органоиды клетки, которые можно различить в световой микроскоп. Митохондрии присутствуют во всех эукариотических клетках человека, кроме эритроцитов.

Они имеют обычно округлую, удлиненную или нитевидную формы. Количество митохондрий в клетке колеблется в широких пределах (от 1 до 100 тыс. и более) и зависит от потребностей клетки в энергии. Митохондрии имеют наружную и внутреннюю мембраны.

На внутренней поверхности увеличенного фрагмента кристы видны небольшие выпуклости, обращенные в митохондриальный матрикс, которые содержат ферментные системы, обеспечивающие процессы дыхания. Наружная мембрана гладкая и по своему составу сходна с плазмалеммой.

В матриксе содержатся кольцевая молекула митохондриальной ДНК (мтДНК), различные включения, а также молекулы мРНК, транспортной РНК (тРНК) и рибосомы, сходные по строению с рибосомами бактерий. Здесь же располагаются ферменты, превращающие пируват и жирные кислоты в ацетил-КоА, и ферменты реакций цикла Кребса.

Митохондриальная ДНК имеет не линейную, как в хромосомах ядра, а кольцевую форму. Главная функция митохондрий – синтез АТФ, основного источника энергии для обеспечения жизнедеятельности клетки. Поэтому митохондрии называют «энергетическими станциями» клетки.

Пластиды

Пластиды – это органоиды клеток растений и некоторых фотосинтезирующих простейших. У большинства животных и грибов пластид нет.

Пластиды делятся на несколько типов: хлоропласты, хромопласты, лейкопласты. Наиболее важный и известный – хлоропласт, содержащий зелёный пигмент хлорофилл, который обеспечивает процесс фотосинтеза.

Хлоропласты

Хромопласты

Лейкопласты

Все виды пластид связаны между собой общим происхождением или возможным взаимопревращением. Пластиды развиваются из пропластид – более мелких органоидов меристематических клеток.

Строение пластид

Пластиды относятся к двумембранным органоидам, у них есть внешняя и внутренняя мембраны.

Во многих пластидах, особенно в хлоропластах, хорошо развита внутренняя мембранная система, формирующая такие структуры, как тилакоиды, граны (стопки тилакоидов), ламелы – удлинённые тилакоиды, соединяющие соседние граны. Внутреннее содержимое пластид обычно называют стромой. В ней, помимо прочего, находятся крахмальные зёрна.

Считается, что в процессе эволюции пластиды появились аналогично митохондриям – путём внедрения в клетку-хозяина другой прокариотической клетки, способной в данном случае к фотосинтезу. Поэтому пластиды считают полуавтономными органеллами. Они могут делиться независимо от делений клетки, у них есть собственная ДНК, РНК, рибосомы прокариотического типа, т. е. собственный белоксинтезирующий аппарат. Часть генов, управляющая их функционированием, находится как раз в ядре.

Ядро

Ядро – важнейшая часть эукариотической клетки. Оно состоит из ядерной оболочки, кариоплазмы, ядрышек, хроматина.

1. Ядерная оболочка по строению аналогична клеточной мембране, содержит поры. Ядерная оболочка защищает генетический аппарат от воздействия веществ цитоплазмы. Осуществляет контроль за транспортом веществ.

2. Кариоплазма представляет собой коллоидный раствор, содержащий белки, углеводы, соли, другие органические и неорганические вещества. В кариоплазме содержатся все нуклеиновые кислоты: практически весь запас ДНК, информационные, транспортные и рибосомальные РНК.

3. Ядрышко – сферическое образование, содержит различные белки, нуклеопротеиды, липопротеиды, фосфопротеиды. Функция ядрышек – синтез зародышей рибосом.

4. Хроматин (хромосомы). В стационарном состоянии (время между делениями) ДНК равномерно распределены в кариоплазме в виде хроматина. При делении хроматин преобразуется в хромосомы.

Функции ядра: в ядре сосредоточена информация о наследственных признаках организма (информационная функция); хромосомы передают признаки организма от родителей к потомкам (функция наследования); ядро согласует и регулирует процессы в клетке (функция регуляции).

Одномембранные органоиды клетки

Задание: Пользуясь интерактивной схемой, изучите одномембранные органоиды клетки.

Геном, генотип и кариотип

Задание: Дайте определения объектов, изображённых на карточках. Нажмите на карточку и проверьте себя.

Гено́м – совокупность наследственного материала, заключенного в клетке организма. Геном содержит биологическую информацию, необходимую для построения и поддержания организма.

Геноти́п – совокупность генов данного организма.

Кариоти́п – совокупность признаков (число, размеры, форма и т. д.) полного набора хромосом, присущая клеткам данного биологического вида.

Центромера – участок хромосомы, который связывает сестринские хроматиды, играет важную роль в процессе деления клеточного ядра.

ТЕМА:  Лаб.работа №2 «Плазмолиз и деплазмолиз в клетках кожицы лука»

Лабораторная работа № 2

Тема: Плазмолиз и деплазмолиз в клетках кожицы лука.

Цель: познакомиться с основным свойством мембраны – её полупроницаемостью.

Оборудование: микроскоп, предметное и покровное стекла, препаровальная игла, пинцет, пипетка, раствор йода, раствор поваренной соли, вода.

 

Ход работы:

Теоретическая часть.(НЕ ПИСАТЬ)

Плазмолиз - это отделение пристеночного слоя цитоплазмы от твердой оболочки растительной клетки вследствие утраты ею воды. Данный процесс обратим. Увеличение объема цитоплазмы до исходного уровня называют деплазмолизом.

Для плазмолиза используют гипертонический раствор физиологически безвредного вещества.

Динамика плазмолиза следующая: сначала этим процессов охватываются крайние клетки среза, а затем - остальные, протопласт сжимается и отходит от клеточных стенок.

Причина плазмолиза - диффузия воды через перегородку в сторону раствора с более высокой концентрацией из области раствора с более низкой концентрацией.

В клетках кожицы лука цитоплазма обладает большой вязкостью, поэтому сначала будет наблюдаться вогнутый плазмолиз: цитоплазма отстанет от клеточных стенок неравномерно (только в некоторых углах и на некоторых участках), а затем он перейдет в выпуклый плазмолиз. Причем цитоплазма в вытянутых, дифференциальных клетках может распадаться на несколько комочков, часто связанных между собой тяжами цитоплазмы. После слишком длительного (глубокого) плазмолиза деплазмолиз не происходит, т.к. нарушается проницаемость мембран. Для деплазмолиза необходимо заменить гипертонический раствор на гипотонический, или воду.

Практическая часть.

1. Приготовить препарат кожицы чешуи лука.

1). Протереть предметное стекло.

2). Пипеткой на предметное стекло поместить 1-2 капли воды.

3). Снять кожицу с белой чешуи лука и поместить в каплю воды на предметное стекло.

4). Расправить кожицу препаровальной иглой.

5). Окрасить кожицу лука каплей раствора йода.

6). Накрыть препарат покровным стеклом так, чтобы под ним не осталось пузырьков воздуха.

7). Установить приготовленный препарат на предметный столик в микроскопе.

8). Рассмотреть и зарисовать многоклеточное строение кожицы чешуи лука, подписать видимые органоиды клетки.

2.  Провести и пронаблюдать плазмолиз и деплазмолиз.

1). Снять препарат со столика микроскопа, на предметное стекло вплотную к покровному стеклу нанести каплю раствора поваренной соли.

2). С противоположной стороны покровного стекла, также вплотную к нему, поместить полоску фильтрованной бумаги, которой оттягивается вода до тех пор, пока раствор соли, войдя под покровное стекло, полностью не заместит ее.

Через некоторое время начнется плазмолиз.

3). Затем, не снимая покровного стекла, оттянуть фильтрованной бумагой плазмолизирующий раствор и заменить его водой, наступит деплазмолиз.

4). Зарисовать несколько клеток с разной формой плазмолиза. Сделать необходимые подписи к рисунку.

Сделать вывод: о чем свидетельствует изменение состояния цитоплазмы в клетке, помещенной в воду и раствор поваренной соли?

 

ГРУППА 401 ХИМИЯ

ТЕМА: Закон Авогадро и следствия их него.

  ТЕМА: Расчетные задачи на нахождение относительной молекулярной массы.

Закон Авогадро был открыт в 1811 г Амедео Авогадро. Предпосылкой для это­го стало правило кратных отношений: при одинаковых ус­ловиях объемы газов, вступа­ющих в реакцию, находятся в простых соотношениях, как 1:1, 1:2, 1:3 и т. д.

Французский ученый Ж.Л. Гей-Люссак установил закон объемных отношений:

Объемы вступающих в реакцию газов при одинаковых условиях (температуре и давлении) относятся друг к другу как простые целые числа.

Например, 1 л хлора соединяется с 1 л водорода, образуя 2 л хлороводорода; 2 л оксида серы (IV) соединяются с 1 л кислорода, образуя 1 л оксида серы (VI).

Реальные газы, как правило, являются смесью чистых газов — кислорода, водоро­да, азота, гелия и т. п. Например, воздух состоит из 77 % азота, 21 % кислорода, 1 % водорода, остальные — инертные и прочие газы. Каждый из них создает давление на стенки сосуда, в котором находится.

ПАРЦИАЛЬНОЕ ДАВЛЕНИЕ Давление, которое в смеси газов создает каждый газ в отдельности, как будто он один занимает весь объем, называется парциальным давлением (от лат. partialis — частичный)

Нормальные условия: p = 760 мм рт. ст. или 101 325 Па, t = 0 °С или 273 К.

Следствия из закона Авогадро

СЛЕДСТВИЕ 1 ИЗ ЗАКОНА АВОГАДРО Один моль любого газа при одинаковых условиях занимает одинаковый объем. В частности при нормальных условиях объем одного моля идеального газа равен 22,4 л. Этот объем называют молярным объемом $V_{\mu }$

$$V_{\mu }={\displaystyle \frac{V}{\nu }}$$

где $V_{\mu }$ — молярный объем газа (размерность л/моль); $V$ — объем вещества системы; $n$ — количество вещества системы. Пример записи: $V_{\mu }$ газа (н.у.) = 22,4 л/моль.

СЛЕДСТВИЕ 2 ИЗ ЗАКОНА АВОГАДРО Отношение масс одинаковых объемов двух газов есть величина постоянная для данных газов. Эта величина называется относительной плотностью $D$

Амедео Авогадро

итальянский учёный-химик, первооткрыватель фундаментального физико-химического закона, названного его именем.

Закон Авогадро: в равных объёмах различных газов при одинаковых условиях (температуре и давлении) содержится одинаковое число молекул. (1811 г, итальянский учёный Амедео Авогадро)

Cледствия из закона Авогадро:

1 следствие:

Одинаковое число молекул различных газов при одинаковых условиях занимает одинаковый объём.

Так, 6,02 ∙ 1023 молекул (1 моль) любого газа и любой смеси газов при (н.у.) занимает объём равный 22,4 л.

Такой объём называется молярным объёмом и обозначается Vm

Молярный объём Vm – это постоянная величина для веществ – газов при нормальных условиях (н.у.) Vm = 22,4 л/моль

Нормальными условиями (н.у.) для газов считаются:

P0 = 1 атм. = 101325 Па = 760 мм. рт. ст.

T0 = 273,15 К = 0°С

Взаимосвязь молярной массы, молярного объёма, числа Авогадро и количества вещества:

ν = V/Vm = N/Na = m/M

M = ρ‧Vm

Задача №1

Какой объем занимает 0,2 моль N2 при н.у.?

Дано: н.у.

Vm = 22, 4 л/моль

ν (N2) = 0,2 моль

Найти:

V -?

Решение:

ν (N2) = V (N2)/Vm, следовательно

V (N2) = ν(N2) ·Vm =

= 0,2 моль · 22,4 л/моль = 4,48 л

Ответ: V (N2) = 4,48 л

Решите задачи по приведённому образцу:

1. Какой объем занимают 5 моль О2 при н.у.?

2. Какой объем занимают 2,5 моль Н2 при н.у.?

Задача №2

Какое количество вещества содержит водород объемом 33,6 л при н.у.?

Дано: н.у.

Vm = 22, 4 л/моль

V (H2) = 33,6 л

Найти:

ν -?

Решение:

ν (Н2) = V(Н2)/Vm = 33,6 л/ 22,4 л/моль = 1,5 моль

Ответ: ν (Н2) = 1,5 моль

Решите задачи по приведённому образцу:

1. Какое количество вещества содержит кислород объемом 0,224 л при н.у.?

2. Какое количество вещества содержит углекислый газ объемом 4,48 л при н.у.?

Задача №3

Образец: Какой объем займут 56 г. газа СО при н.у.?

Дано: н.у.

Vm = 22, 4 л/моль

m (CO) = 56 г

Найти:

V -?

Решение:

ν (CO) = V(CO) / Vm, следовательно

V (CO) = ν (CO) · Vm

Неизвестное количество вещества найдём по формуле:

ν = m/M

M(CO) = Ar(C) + Ar(O) = 12 + 16 = 28 г/моль

ν (СО) = m/M = 56 г / 28 г/моль = 2 моль

V (CO) = ν (CO) · Vm = 2 моль · 22,4 л/моль = 44,8 л

Ответ: V (CO) = 44,8 л

Решите задачи по приведённому образцу:

1. Какой объем займут 8 г. газа О2 при н.у.?

2. Какой объем займут 64 г. газа SО2 при н.у.?

Задача №4

Образец: В каком объёме содержится 3·1023 молекул водорода Н2 при н.у.?

Дано: н.у.

Vm = 22, 4 л/моль

N = 3·1023 молекул

Na = 6,02 ·1023 моль-1

Найти:

V -?

Решение:

ν (Н2) = V(Н2) / Vm, следовательно

V (Н2) = ν (Н2) · Vm

Неизвестное количество вещества найдём по формуле:

ν = N / Na = 3·1023 / 6,02 ·1023 моль-1 = 0,48 моль

V (Н2) = ν (Н2) · Vm = 0,48 моль · 22,4 л/моль = 10,752 л

Ответ: V (Н2) = 10,752 л

Решите задачи по приведённому образцу:

1. В каком объеме содержится 12,04 ·1023 молекул углекислого газа - СО2 при н.у.?

2. В каком объеме содержится 3,01·1023 молекул кислорода - О2 при н.у.?

ГРУППА 406 ХИМИЯ

ТЕМА: Строение электронных оболочек атомов элементов

малых периодов. ТЕМА: Особенности строения электронных оболочек атомов

элементов больших периодов (переходных элементов). Понятие об орбиталях. s-, р- и d-Орбитали

Состояние электронов в атоме. Строение атомов элементов больших и малых периодов.

По современным представлениям атом состоит из положительно заряженного ядра и движущихся вокруг него электронов. В ядре содержатся протоны и нейтроны. Число протонов, а также электронов равно порядковому номеру элемента.

Частица масса заряд

Протон 1 +1

Нейтрон 1 0

Электрон ≈ 0 – 1

Сумма протонов и нейтронов численно равна относительной атомной массе элемента.

Пространство вокруг ядра, в котором наиболее вероятно место нахождения электрона, называется орбиталью или электронным облаком. Формы электронных облаков различны (s, p, d, f ); О – s- орбиталь ; ∞ – p- орбиталь

Электронные облака d и f имеют более сложную форму.

Электроны, двигаясь в пространстве вокруг ядра , образуют его электроннуюоболочку, которая делится на электронные слои или уровни. Распределение электронов по электронным слоям (уровням) можно представить следующим образом: ₊₁ H ) ₊₆ C ) ) ₊₁₂ Mg ) ) )

1 2 4 2 8 2

Максимальное число электронов в электронном слое (уровне) определяется по формуле: N = 2 n ², где n – номер электронного слоя (уровня).

Число электронных слоев (уровней) равно номеру периода, в котором находится элемент. Уровни делятся на подуровни (s, p, d, f) и заполняются электронами в определенной последовательности. В зависимости от того, какой подуровень последним заполняется электронами, все элементы делятся на 4 семейства: s, p, d, f – элементы. Число валентных электронов (участвующих в образованиихимических связей) численно равно номеру группы.

Электронная конфигурация атомов отображается с помощью электронных формул, например, атом водорода имеет электронную конфигурацию: 1 S¹

А атом углерода – 1 S ² 2 S ² 2 P ².

У элементов малых и больших периодов строение электронных оболочек атомов отличается. В малых периодах слева направо число внешних электронов увеличивается резко – от 1 до 8 и свойства элементов также меняются резко - от металлическим к неметаллическим. Так, в начале 3 периода стоит типичный металл натрий (легко отдает 1 электрон внешнего уровня), а в конце периода – типичный неметалл хлор (легко присоединяет 1 электрон до завершения уровня). Завершает период аргон – инертный газ.

Свойства соединений элементов изменяются от основных к кислотным через амфотерные. Оксиды натрия и магния – основные, оксид алюминия – амфотерный, а оксиды кремния, фосфора, серы и хлора – кислотные.

 

Большие периоды состоят из 2-х рядов. В четных рядах больших периодов на внешнем уровне число эдектронов не меняется (равно 1 или 2), идет дозаполнение предыдущего снаружи уровня (d – подуровень, элементы «вставных» декад), поэтому свойства элементов меняются плавно, здесь все элементы – металлы. В нечетных рядах число внешних эектронов снова резко растет, как в малом периоде, от 1 до 8 и свойства элементов снова меняются резко - от металлических к неметаллическим. Однако, в целом, в начале любого большого периода – типичные металлы, а в конце – типичные неметаллы, т. е. при переходе от одного периода к другому наблюдается периодичность изменения свойств элементов, а значит, и их соединений. Свойства элементов, их оксидов, гидратов этих оксидов (и водородных соединений элементов главных подгрупп) периодически повторяются

В группах (в главных подгруппах) сверху вниз, с ростом заряда ядра и радиуса атома металлические свойства усиливаются, а неметаллические ослабевают, основность соединений в подгруппе сверху вниз усиливается.