ЧЕТВЕРГ, 27.01.22 г. 408,403, 408, 405 ИНСТРУКЦИЯ ДЛЯ ТЕХ, КТО НЕ МОЖЕТ НАЙТИ СВОЮ ГРУППУ:
СПРАВА ЕСТЬ АРХИВ. В АРХИВЕ ПО-ПОРЯДКУ РАСПОЛОЖЕНЫ ДНИ НЕДЕЛИ. ТАМ ЖЕ ВИДНЫ ДАТЫ И НОМЕРА ГРУПП. ВЫБИРАЕТЕ ДЕНЬ СО СВОЕЙ ГРУППОЙ, И ОН ОТКРОЕТСЯ. УРОКИ ВЫЛОЖЕНЫ ПО РАСПИСАНИЮ. НА ОДНОЙ СТРАНИЦЕ ВЫЛОЖЕН ОДИН ДЕНЬ . ВНИМАНИЕ!!! На выполнение задания отводится 1 неделя. Моя почта : rimma.lu@gmail.com Жду ваши фотоотчеты!
Критерии оценивания: Для получения отличной оценки обучающийся должен:- соблюдать отведенное время; - разборчиво и правильно выполнить работу. Если работа будет прислана после указанного срока , оценка будет снижаться.
ГРУППА 408 ХИМИЯ 27,28
ТЕМА: Ацетилен и его гомологи
Ацетилен – это непредельный углеводород, который содержит тройную связь, состоящую из одной δ-связи и двух π-связей.
Особенности строения:
1) первый представитель ряда ацетилена – бесцветный газ.
Особенности бесцветного газа:
а) немного растворим в воде;
б) его молекулярная формула С2Н2;
2) в молекуле ацетилена еще на два атома водорода меньше, чем в молекуле этилена;
3) π-связь уступает по прочности основной δ-связи, поэтому и по месту π-связей могут проходить реакции окисления и присоединения.
Структурная формула ацетилена: НС≡СН.
1) тройная связь в молекуле ацетилена означает, что атомы углерода в ней соединены тремя парами электронов;
2) исследования строения молекулы ацетилена показывают, что атомы углерода и водорода в молекуле ацетилена расположены на одной прямой;
3) молекула ацетилена имеет линейное строение;
4) атомы углерода соединены между собой одной δ-связью и двумя π-связями.
Особенности строения молекулы ацетилена:
1) в такой молекуле каждый атом углерода соединен δ-связями только с двумя другими атомами (атом углерода и атом водорода) и в гибридизации здесь участвуют лишь два электронных облака – одного s-электрона и одного р-электрона.
Это случай sр-гибридизации.
Суть состоит в том, что два гибридных облака, которые образуются в виде несимметричных объемных восьмерок, стремятся максимально удалиться друг от друга и устанавливают связи с другими атомами во взаимно противоположных направлениях под углом 180°;
2) облака двух других р-электронов не участвуют в гибридизации.
Они сохраняют форму симметричных объемных восьмерок и при боковом перекрывании с подобными облаками другого углеродного атома образуют две π-связи.
Гомологи ацетилена:
1) подобно метану и этилену, ацетилен начинает собой гомологический ряд;
2) это ряд ацетиленовых углеводородов с одной тройной связью между атомами углерода в молекуле;
3) согласно систематической номенклатуре название таких углеводородов образуются путем замены суффикса – ан соответствующих предельных углеводородов на – ин;
4) как и этиленовые углеводороды, атомы углерода нумеруются начиная с того конца, к которому ближе кратная (тройная) связь:
а) этин СН≡СН;
б) бутин-1 СН≡С-СН2-СН3;
в) бутин-2 СН3-С≡С-СН3.
+Особенности изомерии: а) обусловлена разветвлением углеродного скелета; б) характерное положение тройной связи; в) помогает в получении и использовании ацетилена в различных сферах.
Нерастворим в воде, хорошо растворяется в ацетоне.
Основные способы получения: термическое разложение метана и гидролиз карбида кальция. Гидролиз дает значительно более чистый продукт, но это более затратный метод.
У ацетилена очень большая теплота сгорания, температура пламени в кислороде достигает 3150°С, поэтому ацетилен применяют в аппаратах для сварки и резки металлов. Ацетилен используется также как сырье в органических синтезах.
Ацетилен в смеси с кислородом крайне опасен, может взорваться при малейшей искре, даже от разряда статического электричества.
На рис. слева схема взаимного расположения двух π-связей и σ-связи из которых слагается тройная связь.
ТЕМА:Получение и применение ацетилена
Основные способы получения: термическое разложение метана и гидролиз карбида кальция. Гидролиз дает значительно более чистый продукт, но это более затратный метод.
Гидрирование
Подробнее: хлор, 1,1,2,2-тетрахлорэтан (кл.: ГалогенУВ).
Гидрогалогенирование
Подробнее: соляная кислота, 1,1-дихлорэтан (кл.: Галогеналканы).
Тримеризация алкинов
Особый случай, отличается от реакций с гомологами.
Подробнее: амид калия, ацетиленид дикалия (карбид калия, кл.: Ацетилениды), аммиак.
Особый случай, отличается от реакций с гомологами.
Качественная реакция на терминальный алкин, признак реакции - белый осадок ацетиленида серебра.
Подробнее: толленса реактив (гидроксид диамминсеребра), ацетиленид серебра (кл.: Ацетилениды), аммиак.
ПРИМЕНЕНИЕ АЦЕТИЛЕНА
Ацетилен применяется при всех процессах газопламенной обработки металлов (газовой сварке и газовой резки), благодаря высокой температуре пламени, достигнуть которой при использовании других горючих не удается.
Для пайки, резки, наплавки, газопламенной закалки, металлизации, газопрессовой сварки, сварки цветных металлов и сплавов с успехом применяются газы-заменители ацетилена:
- пропано-бутановые смеси
- городской газ
- природные газы
- водород
- пары бензина
- пары керосина
- МАФ
- и др.
По химическому составу все они, за исключением водорода, представляют собой или соединения, или смеси различных углеводородов.
Правильный выбор и использование газов-заменителей позволяет добиться высокого качества сварки и резки, а при газовой резке металлов малых толщин дает более высокую чистоту резки.
Газовая сварка возможна при условии, что температура пламени в два раза превышает температуру плавления свариваемого металла. Поэтому газы-заменители температура пламени которых ниже, чем у ацетилена применяют для сварки металлов с температурой плавления ниже, чем у сталей
Для газовой резки выбор горючего газа основывается на его теплотворной способности, но необходимо учитывать, что газ при сгорании в смеси с кислородом должен образовывать пламя с температурой не ниже 2000°C.
Влияние примесей в ацетилене на качество сварного шва
Давайте остановимся еще на некоторых особенностях применения ацетилена при газовой сварке – влияние примесей на качество сварного шва. Вредное влияние имеют следующие примеси:
- сероводород
- фосфористый водород
Вышеуказанные примеси обязательно удаляются из ацетилена, не только из-за влияния на качество сварного шва, но также из-за пагубного влияния на органы дыхания и зрения сварщика (см. статью Взрывоопасность, ядовитость и самовоспламенение ацетилена).
Сероводород при сгорании образовывает серную кислоту, которая при переходе в металл сварного шва вызывает красноломкость. Установлено, что наличие сероводорода до 0,007% не оказывает вредного влияния на прочность сварного шва.
Определить наличие сероводорода в ацетилене довольно легко, необходимо поднести фильтровальную бумагу, смоченную в растворе хлористой ртути под струю ацетилена. При наличии сероводорода - бумага побелеет.
Процесс очистки от сероводорода тоже довольно простой – необходимо ацетилен пропустить через воду, в результате чего сероводород растворится в воде.
Фосфористый водород при сгорании образовывает фосфорную кислоту, которая при переходе в металл сварного шва вызывает хладноломкость. Установлено, что наличие фосфористого водорода до 0,027% не оказывает вредного влияния на прочность сварного шва.
Для определения наличия фосфористого водорода необходимо кусок фильтровальной бумаги, смоченный в десятипроцентном растворе азотнокислого серебра поднести под струю ацетилена. При содержании 0,01% фосфористого водорода бумага принимает отчетливую светло- желтую окраску, при содержании более 0,02% - бумага темнеет.
Химическим путем очистка ацетилена от фосфористого водорода производится путем пропускания через особую очистительную массу – гератоль. Гератоль представляет собой массу желтого цвета, которая в результате взаимодействия с фосфористым водородом приобретает зеленый цвет.
Применение ацетилена в химической отрасли
Помимо газопламенной обработки ацетилен используют в области химической промышленности в качестве основного исходного вещества для получения ряда важнейших продуктов органического синтеза: синтетического каучука, пластмасс, растворителей, уксусной кислоты и т. п. Далее мы рассмотрим, как ацетилен используется для получения тех или иных химических соединений.
Уксусный альдегид
Продуктом присоединения воды к ацетилену является уксусный альдегид. Впервые этот синтез был осуществлен М. Г. Кучеровым в 1881 г. Реакция протекает по уравнению:
HC = CH + H2O ? CH3 - CHО
Реакция проводится пропусканием ацетилена через сернокислый раствор соли окиси ртути при температуре 70-80°C.
Применение этой реакции явилось началом промышленного синтеза органических веществ с применением ацетилена в качестве исходного продукта.
Ацетон
При пропускании смеси ацетилена и паров воды в соотношении примерно 1:10 при температуре 430-450°C над цинк-ванадиевым катализатором происходит образование ацетона по уравнению:
2C2H2 + 3H2O ? CH3-CО-CH3 + CО2 + H2О
Указанный процесс нашел применение в промышленных масштабах.
Хлористый винил
При взаимодействии ацетилена с хлористым водородом при 200°C над катализатором, представляющим собой двухлористую ртуть, нанесенную на активированный уголь, образуется хлористый винил по уравнению:
C2H2 + HCl ? CH2 = CHCl
Винилацетат
C уксусной кислотой также в присутствии ртутных солей ацетилен образует винилацетат:
C2H3 + CH3COOH ? CH2 = CH-ОCО-CH3
Хлористый винил и винилацетат широко применяются при производстве пластмасс.
Винилацетилен
При пропускании ацетилена через насыщенный раствор однохлористой меди и хлористого аммония при температуре 50°C образуется винилацетилен.
Реакция протекает по уравнению:
CH ? CH + CH ? CH ? CH ? C-CH ? CH2
В результате присоединения хлороводорода к винилацетилену образуется хлоропрен, который способен к быстрой и самопроизвольной полимеризации с образованием каучука высоких технических качеств.
Химия винилацетилена нашла широкое теоретическое обобщение, что позволило значительно расширить область применения этого продукта.
При взаимодействии ацетилена со спиртами в щелочном растворе образуются простые виниловые эфиры.
Так, например, реакция между ацетиленом и этиловым спиртом протекает по уравнению:
C2H2 + C2H5OH ? H2C = CH-O-C2H5
Эта реакция была открыта А. Е. Фаворским в 1887 г.
Подводя итог всему вышенаписанному, мы установили, что ацетилен получают не только из карбида кальция, но также путем сжигания метана. При этом выяснили, что ацетилен применяют не только для газовой сварки и газовой резки, но и в химической отрасли для получения пластмасс, растворителей и т. д.
Сварка и сварщик https://weldering.com/poluchenie-primenenie-acetilena
ГРУППА 403 БИОЛОГИЯ 47,48
Тема: Случайные изменения частот генов и генотипов в популяции.
Цель: сформировать у учащихся знания о факторах эволюции, случайным образом изменяющих частоты генов и генотипов в популяции, определить их роль в процессе эволюции.
Под действием естественного отбора эволюционные изменения популяций всегда сопровождаются направленными изменениями генофонда. Вследствие естественного отбора в популяциях закрепляются полезные гены, то есть благоприятствующие выживанию в данных условиях среды. Доля таких генов возрастает, и общий состав генофонда меняется.
Причиной изменений генофонда популяций может быть не только отбор, но и другие факторы.Для выявления закономерностей, которым подчиняются изменения генофонда, нужно знать, что происходит с частотами аллелей и генотипов в различных условиях. Для начала необходимо ответить на вопрос, как будут изменяться эти частоты в идеальных условиях: численность популяции бесконечно большая, скрещивание всех особей внутри популяций равновероятно и не испытывает никаких затруднений, популяция изолирована, в популяции у особей не возникают новые мутации, естественный отбор не действует.
Сохраняется ли генофонд, таких популяций постоянным или он изменяется?
В 1908 году английский математик Г.Г. Харди и немецкий врач В.Р. Вайнберг независимо друг от друга сформулировали и математически доказали, что в популяциях, живущих изолировано, в условиях слабого давления естественного отбора устанавливается генетическое равновесие, то есть наблюдается постоянство частот аллелей различных генов.
Частоты генов, а соответственно и генотипов остаются неизменными из поколения в поколение — это одно из основных положений закона Харди-Вайнберга (напомню, действует только в идеальных популяциях).
Ясно, что ни одна реальная популяция не удовлетворяет этим условиям. Все популяции имеют конечную численность. Обычно они не полностью изолированы друг от друга, каждая популяция неоднородна внутри себя, все гены мутируют и многие мутации имеют селективное значение.
Процессы, обусловливающие “неподчинение” популяции закону Харди-Вайнберга и нарушающие ее генотипическое равновесие, становятся факторами эволюции. Один из этих факторов — мутационный процесс — мы уже рассмотрели.
К числу других факторов, имеющих важное эволюционное значение, относятся изоляция популяций, колебания их численности (“волны жизни”), генетико-автоматические процессы (дрейф-генов).
Необходимую предпосылку для действия всех этих факторов создает скрытое генотипическое разнообразие популяций. Скрытое генотипическое разнообразие в популяциях имеет большой эволюционный смысл: оно позволяет запастись такими вариантами изменчивости, которые обеспечивают быструю адаптацию организмов при появлении в среде новых факторов и при резких изменениях экологической обстановки.
Рассмотрим это на конкретном примере.
Показательный пример возможного использования скрытого генотипического разнообразия (мобилизационного резерва изменчивости) дают популяции насекомых, вырабатывающие устойчивость к инсектицидам.
В России ДДТ (дихлордифенилтрихлорэтан) впервые был применен в 1942 г. в г. Москве для борьбы с комнатной мухой, а уже в 1946 г. появились первые сообщения о возникновении устойчивых линий этой мухи. Потом оказалось, что регулярное и широкомасштабное использование любого инсектицида в течение нескольких лет обязательно приводит к появлению линий, отличающихся высокой устойчивостью к этому препарату. Конечно, химический яд — это сильнейший фактор отбора. Но учитывая низкую частоту мутаций и их случайный неприспособительный характер, кажется маловероятным, чтобы каждый раз в нужном месте и всего лишь за несколько лет появлялись удачные мутации, обеспечивающие устойчивость к этому фактору. Более вероятно, что естественный отбор извлекает из богатого мобилизационного резерва такие аллели, которые могут быть использованы для создания устойчивости насекомых к ядохимикату.
Итак, изоляция “волны жизни”, дрейф генов, миграция — причины нарушения генетического равновесия, факторы, изменяющие частоты аллелей и генотипов в популяции.
Генетико-автоматические процессы (дрейф генов)
Дрейф генов - случайное ненаправленное изменение частоты генов в популяции.
Дрейф генов наблюдается в малых популяциях, где вероятность случайности велика. Эти различного рода случайности и определяют дальнейшую судьбу генофонда малой популяции.
Это было доказано экспериментально. В пробирки с кормом посадили по две самки и два самца мух дрозофил, гетерозиготных по аллелю А (Ад). В такой искусственно созданной популяции соотношение нормального и мутационного аллелей было одинаковым. Спустя несколько поколений оказалось, что частота мутационного аллеля меняется случайным образом. В некоторых популяциях он был утрачен, в других, наоборот, все особи стали гомозиготными по мутационному аллелю, часть популяции содержала нормальный и мутационный аллели.
Дрейф генов малой популяции может привести к ее исчезновению, но может и способствовать большей приспособляемости ее к среде.
“Волны жизни” и их роль в эволюции
“Волны жизни” (популяционные волны) — периодическое чередование подъемов и спадов численности популяций (термин введен в 1905 г.
С.С. Четвериковым).
Причины колебания численности популяций:
а) хищничество;
б) вспышки эпидемий;
в) засухи, пожары, наводнения и другие природные катастрофы;
г) освоение организмами новых территорий с подходящими для жизни условиями и др.
На численность популяции влияют одновременно многие факторы, которые неизбежно приводят к периодическим или непериодическим, сезонным или годовым изменениям численности любого из известных видов животных и растений.
Роль в эволюции
В 1905 г. С.С. Четвериков прозорливо утверждал, что популяционные волны могут оказывать сильное влияние на интенсивность и направление естественного отбора. В самом деле, когда численность какой-либо популяции резко снижается, от нее могут остаться лишь немногие особи. Как во всякой случайной и немногочисленной выборке, частоты генов в этой “микросовокупности” особей будут иными, чем в исходной популяции. Но ведь именно эта немногочисленная группа дает начато новым усиленно размножающимся поколениям и тем самым определяет генетическую структуру популяции во время подъема численности.
В этом заключается “принцип бутылочного горлышка”; немногие особи, пережившие спад численности, как бы проникли через “узкое горлышко”, пронесли через него свойственные им генотипы и распространили их на всю популяцию. При этом некоторые, ранее присутствующие аллели могут быть безвозвратно утеряны (потому что погибли их носители), а концентрация других аллелей может резко возрасти, потому что их носители проскользнули через “горлышко”. В итоге произойдет случайное изменение частот генов и генотипов в популяциях.
Таким образом, популяционные волны сами по себе не вызывают наследственную изменчивость, а только способствуют изменению генофонда популяции.
“Волны жизни” — это своеобразный фактор — поставщик эволюционного материала, выводящий совершенно случайно и ненаправленно ряд генотипов на эволюционную арену.
ТЕМА:Приспособленность организмов - результат действия факторов эволюции. Л.Р.№6
«Приспособленность организмов».
Перейдите по ссылке, посмотрите видео , прочитайте текст, проработайте задания темы.(на этом сайте).Запишите очень краткий план, с какими понятиями вы познакомились.Выполните лабораторную работу.
Лабораторная работа №6
«Приспособленность организмов к среде обитания».
Цель: сформировать понятие о приспособленности организмов к среде
обитания, закрепить умение выявлять черты приспособленности.
Задание:
1. Прочитайте статью о насекомом и заполните таблицу.
Название насекомогоМесто обитания
Тип окраски
Биологическое значение
2.Сделайте вывод о значении приспособленности организмов к среде обитания.
Медведка обыкновенная.
Медведка - насекомое, относящееся к семейству сверчковых . Тело толстое, 5-6 см длиною, сверху серовато-бурое, снизу темно-желтое, густо покрыто очень короткими волосками, так, что кажется бархатистым. Передние ноги укороченные, толстые, предназначены для копания земли. Надкрылья укороченные, с помощью них самцы могут стрекотать (петь); крылья большие, очень тонкие, в покое веерообразно сложены. Медведка распространена по всей Европе за исключением крайнего Севера; В естественных условиях медведка селится на увлажненных, рыхлых, богатых органикой почвах. Особенно любит унавоженную землю. Часто встречается на огородах и в садах, где приносит большой вред, повреждая корневую систему многих культурных растений. Роют многочисленные, довольно поверхностные ходы. Днем медведки держатся под землей, а вечером с наступлением темноты выходят на поверхность земли, причем иногда летят на свет.Особенно нравится медведкам селиться на высоких и теплых компостных грядах, где они зимуют и где весной делают в земле свои гнезда и откладывает яйца. А чтобы обеспечить тепло для своего потомства, они уничтожают растения, затеняющие почву от солнечных лучей вблизи их гнезд. Они подгрызают корни и стебли растений, опустошают грядку так, что приходится дополнительно подсеивать семена или подсаживать рассаду.
ГРУППА 408 БИОЛОГИЯ 25
ТЕМА: Бесполое и половое размножение.
Размножение — свойство живых организмов воспроизводить себе подобных. Существуют два основных способа размножения — бесполое и половое.
БЕСПОЛОЕ РАЗМНОЖЕНИЕ
Бесполое размножение осуществляется при участии лишь одной родительской особи и происходит без образования гамет. Дочернее поколение у одних видов возникает из одной или группы клеток материнского организма, у других видов — в специализированных органах. Различают следующие способы бесполого размножения: деление, почкование, фрагментация, полиэмбриония, спорообразование, вегетативное размножение.
Деление — способ бесполого размножения, характерный для одноклеточных организмов, при котором материнская особь делится на две или большее количество дочерних клеток. Можно выделить: а) простое бинарное деление (прокариоты), б) митотическое бинарное деление (простейшие, одноклеточные водоросли), в) множественное деление, или шизогонию (малярийный плазмодий, трипаносомы). Во время деления парамеции (1) микронуклеус делится митозом, макронуклеус — амитозом. Во время шизогонии (2) сперва многократно митозом делится ядро, затем каждое из дочерних ядер окружается цитоплазмой, и формируются несколько самостоятельных организмов.
Почкование — способ бесполого размножения, при котором новые особи образуются в виде выростов на теле родительской особи (3). Дочерние особи могут отделяться от материнской и переходить к самостоятельному образу жизни (гидра, дрожжи), могут остаться прикрепленными к ней, образуя в этом случае колонии (коралловые полипы).
Фрагментация (4) — способ бесполого размножения, при котором новые особи образуются из фрагментов (частей), на которые распадается материнская особь (кольчатые черви, морские звезды, спирогира, элодея). В основе фрагментации лежит способность организмов к регенерации.
Полиэмбриония — способ бесполого размножения, при котором новые особи образуются из фрагментов (частей), на которые распадается эмбрион (монозиготные близнецы).
Вегетативное размножение — способ бесполого размножения, при котором новые особи образуются или из частей вегетативного тела материнской особи, или из особых структур (корневище, клубень и др.), специально предназначенных для этой формы размножения. Вегетативное размножение характерно для многих групп растений, используется в садоводстве, огородничестве, селекции растений (искусственное вегетативное размножение).
| Вегетативный орган | Способ вегетативного размножения | Примеры |
|---|---|---|
| Корень | Корневые черенки | Шиповник, малина, осина, ива, одуванчик |
| Корневые отпрыски | Вишня, слива, осот, бодяк, сирень | |
| Надземные части побегов | Деление кустов | Флокс, маргаритка, примула, ревень |
| Стеблевые черенки | Виноград, смородина, крыжовник | |
| Отводки | Крыжовник, виноград, черемуха | |
| Подземные части побегов | Корневище | Спаржа, бамбук, ирис, ландыш |
| Клубень | Картофель, седмичник, топинамбур | |
| Луковица | Лук, чеснок, тюльпан, гиацинт | |
| Клубнелуковица | Гладиолус, крокус | |
| Лист | Листовые черенки | Бегония, глоксиния, колеус |
Спорообразование (6) — размножение посредством спор. Споры — специализированные клетки, у большинства видов образуются в особых органах — спорангиях. У высших растений образованию спор предшествует мейоз.
Клонирование — комплекс методов, используемых человеком для получения генетически идентичных копий клеток или особей. Клон — совокупность клеток или особей, произошедших от общего предка путем бесполого размножения. В основе получения клона лежит митоз (у бактерий — простое деление).
ПОЛОВОЕ РАЗМНОЖЕНИЕ
Половое размножение осуществляется при участии двух родительских особей (мужской и женской), у которых в особых органах образуются специализированные клетки — гаметы. Процесс формирования гамет называется гаметогенезом, основным этапом гаметогенеза является мейоз. Дочернее поколение развивается из зиготы — клетки, образовавшейся в результате слияния мужской и женской гамет. Процесс слияния мужской и женской гамет называется оплодотворением. Обязательным следствием полового размножения является перекомбинация генетического материала у дочернего поколения.
В зависимости от особенностей строения гамет, можно выделить следующие формы полового размножения: изогамию, гетерогамию и овогамию.
Изогамия (1) — форма полового размножения, при которой гаметы (условно женские и условно мужские) являются подвижными и имеют одинаковые морфологию и размеры.
Гетерогамия (2) — форма полового размножения, при которой женские и мужские гаметы являются подвижными, но женские — крупнее мужских и менее подвижны.
Овогамия (3) — форма полового размножения, при которой женские гаметы неподвижные и более крупные, чем мужские гаметы. В этом случае женские гаметы называются яйцеклетками, мужские гаметы, если имеют жгутики, — сперматозоидами, если не имеют, — спермиями.
Овогамия характерна для большинства видов животных и растений. Изогамия и гетерогамия встречаются у некоторых примитивных организмов (водоросли). Кроме вышеперечисленных, у некоторых водорослей и грибов имеются формы размножения, при которых половые клетки не образуются: хологамия и конъюгация. При хологамии происходит слияние друг с другом одноклеточных гаплоидных организмов, которые в данном случае выступают в роли гамет. Образовавшаяся диплоидная зигота затем делится мейозом с образованием четырех гаплоидных организмов. При конъюгации (4) происходит слияние содержимого отдельных гаплоидных клеток нитевидных талломов. По специально образующимся каналам содержимое одной клетки перетекает в другую, образуется диплоидная зигота, которая обычно после периода покоя также делится мейозом.
ГРУППА 405 БИОЛОГИЯ 9,10
ТЕМА: Цитоплазма. Мембранные органоиды клетки.
итоплазма. 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.
ТЕМА: Ядро. Прокариоты и эукариоты.
Лаб.работа №2 «Строение растительной, животной, грибной и бактериальной клеток под микроскопом»
Строение ядра. В отличие от некоторых низших растений и простейших, клетки которых содержат несколько ядер, высшие животные, растения и грибы состоят из клеток, в которых находится одно ядро. Оно имеет форму шара с диаметром от 3 до 10 мкм (рис. 11, 8). Ядро окружено оболочкой, состоящей из двух мембран, каждая из которых подобна плазматической мембране. Через определенные интервалы обе мембраны сливаются друг с другом, образуя отверстия диаметром 70 нм — ядерные поры. Через них осуществляется активный обмен веществами между ядром и цитоплазмой. Размеры пор позволяют проникать из ядра в цитоплазму даже крупным молекулам РНК и частицам рибосом.
В ядре хранится наследственная информация не только о всех признаках и свойствах данной клетки, о процессах, которые должны протекать в ней (например, синтез белка), но и о признаках организма в целом. Информация записана в молекулах ДНК, которые являются основной частью хромосом. Кроме того, в состав хромосом входят различные белки. В период между делениями клетки хромосомы представляют собой длинные, очень тонкие нити, увидеть которые можно только в электронный микроскоп.
Рис. 17. Схема упаковки ДНК в хромосоме
Средняя длина молекулы ДНК, составляющей основу каждой из 46 хромосом человека, около 5 см. Как же упакованы эти молекулы в ядре с диаметром всего около 5 мкм? Выделяют четыре уровня упаковки ДНК в хромосоме (рис. 17). На первом уровне двойная спираль ДНК диаметром 2 нм наматывается на белковый комплекс, содержащий 8 молекул гистонов — белков с повышенным содержанием положительно заряженных аминокислотных остатков лизина и аргинина. Образуется структура диаметром 11 нм, напоминающая бусы на нитке. Каждая «бусина» — нуклеосома содержит около 150 пар нуклеотидов. На втором уровне нуклеосомы сближаются с помощью гистона, отличающегося от тех, которые входят в состав нуклеосомы. Образуется фибрилла диаметром 30 нм. На третьем уровне упаковки формируются петли, содержащие от 20 ООО до 80 000 пар нуклеотидов ДНК. В «устье» каждой петли находятся белки, которые узнают определенные нуклеотидные последовательности и при этом имеют сродство друг к другу. Типичная хромосома млекопитающих может содержать до 2500 петель. Перед делением клетки молекулы ДНК удваиваются, петли укладываются в стопки, хромосома утолщается и становится видимой в световой микроскоп. На этом четвертом уровне упаковки каждая хромосома состоит из двух идентичных хроматид, каждая из которых содержит по одной молекуле ДНК. Участок соединения хроматид носит название центромеры. В целом «укорочение» ДНК достигает 104. Это соответствует тому, как если бы нитку длиной с Останкинскую башню (500 м) упаковали в спичечный коробок (5 см).
В ядрах всегда присутствует одно или несколько ядрышек (рис. 11, 9). Ядрышко формируется определенными участками хромосом; в нем образуются рибосомы.
Ядро благодаря наличию в нем хромосом, содержащих наследственную информацию, выполняет функции центра, управляющего всей жизнедеятельностью и развитием клетки.
Ведущая роль ядра в наследственности. Итак, в ядре клеток заключены хромосомы, которые содержат ДНК — хранилище наследственной информации. Этим определяется ведущая роль клеточного ядра в наследственности. Данное важнейшее положение современной биологии не просто вытекает из логических рассуждений, оно доказано рядом точных опытов. Приведем один из них. В Средиземном море обитает несколько видов одноклеточных зеленых водорослей — ацетабулярий. Они состоят из тонких стебельков, на верхних концах которых располагаются шляпки. По форме шляпок различают виды ацетабулярий.
В нижнем конце стебелька ацетабулярии находится ядро. У ацетабулярии одного вида искусственно удалили шляпку и ядро, а к стебельку подсадили ядро, извлеченное у ацетабулярии другого вида. Что же оказалось? Через некоторое время на водоросли с подсаженным ядром образовалась шляпка, характерная для того вида, которому принадлежало пересаженное ядро (рис. 18).
Рис. 18. Схема опыта с ацетобулярией
А и Б - разные виды ацетобулярий
Хотя ядру принадлежит ведущая роль в явлениях наследственности, из этого, однако, не следует, что только ядро ответственно за передачу всех свойств из поколения в поколение. В цитоплазме также существуют органоиды (хлоропласты и митохондрии), содержащие ДНК и способные передавать наследственную информацию.
Таким образом, именно в ядре каждой клетки содержится основная наследственная информация, необходимая для развития целого организма со всем разнообразием его свойств и признаков. Именно ядро играет центральную роль в явлениях наследственности.
Как же обстоит дело у тех организмов, клетки которых не имеют ядер?
Прокариоты и эукариоты. Все организмы, имеющие клеточное строение, делятся на две группы: доядерные (прокариоты) и ядерные (эукариоты).
Клетки прокариот, к которым относятся бактерии, в отличие от эукариот, имеют относительно простое строение. В прокариотической клетке нет организованного ядра, в ней содержится только одна хромосома, которая не отделена от остальной части клетки мембраной, а лежит непосредственно в цитоплазме. Однако в ней также записана вся наследственная информация бактериальной клетки.
Цитоплазма прокариот по сравнению с цитоплазмой эукариотических клеток значительно беднее по составу структур. Там находятся многочисленные, более мелкие, чем в клетках эукариот, рибосомы. Функциональную роль митохондрий и хлоропластов в клетках прокариот выполняют специальные, довольно просто организованные мембранные складки.
Клетки прокариот, так же как и эукариотические клетки, покрыты плазматической мембраной, поверх которой располагается клеточная оболочка или слизистая капсула. Несмотря на относительную простоту, прокариоты являются типичными независимыми клетками.
Сравнительная характеристика прокариот и эукариот
Сравнительная характеристика клеток эукариот. По строению различные эукариотические клетки сходны. Но наряду со сходством между клетками организмов различных царств живой природы имеются заметные отличия. Они касаются как структурных, так и биохимических особенностей.
Для растительной клетки характерно наличие различных пластид, крупной центральной вакуоли, которая иногда отодвигает ядро к периферии, а также расположенной снаружи плазматической мембраны клеточной стенки, состоящей из целлюлозы. В клетках высших растений в клеточном центре отсутствует центриоль, встречающаяся только у водорослей. Резервным питательным углеводом в клетках растений является крахмал.
В клетках представителей царства грибов клеточная стенка обычно состоит из хитина — полисахарида, из которого также построен наружный скелет членистоногих животных. Имеется центральная вакуоль, отсутствуют пластиды. Только у некоторых грибов в клеточном центре встречается центриоль. Запасным углеводом в клетках грибов является гликоген.
В клетках животных отсутствует плотная клеточная стенка, нет пластид. Нет в животной клетке и центральной вакуоли. Центриоль характерна для клеточного центра животных клеток. Резервным углеводом в клетках животных также является гликоген.
- Покажите связь строения ядра с его функцией в клетке.
- Как можно доказать ведущую роль ядра в клетке?
- Имеются ли принципиальные различия между прокариотами и эукариотами? Поясните ответ.
ТЕМА: Лаб.работа №3 «Строение растительной, животной, грибной и бактериальной клеток под микроскопом».
