Синтез целлюлозы в плазматической мембране клетки

Добавил пользователь Алексей Ф.
Обновлено: 21.12.2024

Целлюлоза — главный компонент растительной клеточной стенки, который обеспечивает ее прочность, жесткость и предохраняет клетку от набухания, а также предотвращает разрывы цитоплазматической мембраны, которые могут произойти, если под действием осмотического давления внутрь клетки войдет слишком много воды. Ежегодно на Земле растения синтезируют более 10 11 т целлюлозы, что делает ее одним из самых распространенных соединений в биосфере. Целлюлоза имеет простое строение; ее линейная полимерная цепь состоит из тысяч остатков D-глюкозы, соединенных β (1 —> 4)-связями; полимерные цепи объединены в пучки из -36 параллельных друг другу нитей, которые образуют микрофибриллы (рис. 20-29).

Рис. 20-29. Строение целлюлозы. Клеточная стенка растительной клетки состоит из молекул целлюлозы, параллельные тяжи которой уложены в микрофибриллы. Большие пучки микрофибрилл, собранных из целлюлозных волокон, видны в сканирующий электронный микроскоп как нити диаметром от 5 до 12 нм, образующие на поверхности клетки несколько слоев, различимых из-за разных ориентаций волокон.

Биосинтез целлюлозы изучен в меньшей степени, чем синтез гликогена или крахмала. Как главный компонент растительной стенки целлюлоза должна синтезироваться из внутриклеточных предшественников, но откладываться и собираться на внешней стороне плазматической мембраны. Ферментативные комплексы для инициации, удлинения и экспорта цепей целлюлозы сложнее, чем для синтеза крахмала или гликогена (которые не экспортируются). Бактерии сталкиваются с похожими проблемами при синтезе комплекса полисахаридов, из которых сделана их клеточная стенка, поэтому, скорее всего, они используют те же механизмы для решения этих проблем.

Целлюлоза синтезируется надмолекулярными структурами в плазматической мембране

Сложные ферментные комплексы, которые собирают цепи целлюлозы, пронизывают плазматическую мембрану; одним концом эти комплексы связываются с субстратом UDР-глюкозой в цитозоле, а другой их конец, который отвечает за удлинение молекул целлюлозы и их кристаллизацию, выступают наружу, во внеклеточное пространство. Электронные микрофотографии, полученные методом замораживания-скалывания, показывают, что эти терминальные комплексы, также называемые розетками, состоят из шести больших частиц, образующих правильные шестиугольники (рис. 20-30). Терминальный комплекс составляют несколько белков, включая каталитическую субъединицу целлюлозосинтазы. Недавние успехи в изучении синтеза целлюлозы в основном обязаны генетическим и молекулярногенетическим исследованиям растения Аrabidорsistraliana, которое подвергли тщательному генетическому анализу, в результате геном этого растения был расшифрован. Было клонировано семейство генов, ответственных за синтез целлюлозы; выяснилось, что эти гены кодируют белки с восемью трансмембранными фрагментами и центральным доменом на цитозольной стороне плазматической мембраны, часть последовательности которого соответствует последовательности гликозилтрансферазы (рис. 20-30).

Рис. 20-30. Одна из моделей, описывающих синтез целлюлозы у сосудистых растений. Данная схема построена на основании комбинации генетических и биохимических данных, полученных для Arabidopsis thaliana и для других сосудистых растений.

Согласно одной из принятых моделей, описывающих синтез целлюлозы, синтез новых цепей целлюлозы инициируется образованием интермедиатов, содержащих связанные липиды, что отличает синтез целлюлозы от синтеза крахмала или гликогена. Как показано на рис. 20-30 (стадия (1)), глюкоза переносится от UDP-глюкозы на мембранный липид, возможно, на растительный стерин ситостерол на внутренней стороне плазматической мембраны. Здесь внутриклеточная целлюлозосинтаза присоединяет несколько остатков глюкозы к первому остатку глюкозы β (1 —> 4)-связыо, образуя короткую олигосахаридную цепь, соединенную со ситостеролом (ситостеролдекстрином). Затем ситостеролдекстрин переворачивается, пересекает мембрану поперек и на наружной стороне клетки связывается с другой формой целлюлозосинтазы.

(2) Для синтеза целлюлозы используется UDP-глюкоза, которая образуется из сахарозы, синтезируемой при фотосинтезе в реакции, катализируемой сахарозосинтазой (названа по обратной реакции):

Сахароза + UDP —> UDP-глюкоза + фруктоза

Целлюлозосинтаза пересекает плазматическую мембрану и использует цитоплазматическую UDP-глюкозу, полученную из сахарозы в качестве предшественника для синтеза внеклеточной целлюлозы. Одна форма сахаросинтазы — мембраносвязанная сахарозосинтаза — образует комплекс с целлюлозосинтазой, поставляя UDP- глюкозу из сахарозы в синтез клеточной стенки.

(3) Другая форма целлюлозосинтазы синтезирует полимер из 500-15 000 остатков глюкозы на поверхности клетки. Работа фермента продолжается довольно долго: одна молекула фермента способна добавить большое количество остатков глюкозы, прежде чем появится растущая цепь целлюлозы. Направление роста цепи (т. е. куда присоединяется остаток глюкозы — на восстанавливающий или на невосстанавливающий конец) пока не установлено.

Каждая из шести глобул розетки состоит из многих белковых субъединиц, которые вместе синтезируют шесть цепей целлюлозы. Крупный ферментный комплекс, катализирующий этот процесс, продвигается вдоль плазматической мембраны, следуя направлению микротрубочек кортекса — цитоплазматического слоя, расположенного непосредственно под мембраной. Поскольку микротрубочки лежат в перпендикулярном направлении к оси роста растения, микрофибриллы целлюлозы укладываются перпендикулярно оси роста. Считается, что передвижение целлюлозосинтазного комплекса осуществляется за счет энергии, высвобождающейся в реакции полимеризации, а не за счет действия молекулярного мотора кинезина.

Молекулы целлюлозы собраны в кристаллические микрофибриллы (рис. 20-29), в каждой содержится 36 параллельных целлюлозных нитей с одинаковой ориентацией восстанавливающих и невосстанавливающих концов. По-видимому, каждая частица в розетке синтезирует по шесть целлюлозных цепей, поэтому на внешней поверхности клетки появляются одновременно 36 длинных полимерных молекул, которые (5) готовы к кристаллизации в микрофибриллы клеточной стенки. Когда 36 целлюлозных цепей достигают некоторой критической длины, их синтез прерывается по неизвестному механизму, затем следует кристаллизация в микрофибриллы.

В активированном предшественнике целлюлозы (в UDP-глюкозе) глюкоза образует α-связь с нуклеотидом, а в продукте (в целлюлозе) остатки глюкозы соединены β (1 —> 4)-связью, поэтому аномерный атом углерода (С-1) претерпевает инверсию конфигурации и образуется гликозидная связь. Гликозилтрансферазы, которые изменяют конфигурацию, используют механизм мономолекулярного замещения с нуклеофильной атакой на акцептор донором (UDP-глюкозой).

Некоторые бактерии (pp. Acetobacter, Agrobacteria, Rhizobia и Sarcina) и многие простые эукариоты также осуществляют синтез целлюлозы, очевидно, по похожему механизму. Но если для начала новой цепи бактерия использует мембранный липид, это не может быть стерол — бактерии не содержат стеролы.

Олигосахариды, которые связаны с липидами, — предшественники бактериальной клеточной стенки

Как и растения, многие бактерии имеют прочную и толстую клеточную стенку, которая защищает их от осмотического лизиса. Пептидогликан, который придает бактериальной оболочке прочность и жесткость, представляет собой линейный сополимер из чередующихся звеньев N-ацетилглюкоза- мина (GlcNAc) и N-ацетилмурамовой кислоты (Мur2Ас), связанных β (1 —> 4)-гликозидной связью; цепи в этом сополимере (поперечно) сшиты между собой короткими пептидами, присоединенными к Мur2Ас (рис. 20-31). В процессе сборки этой сложной макромолекулы и GlcNАс, и Мur2Ас активируются путем присоединения к аномерному атому углерода уридинового нуклеотида. Сначала GlсNКАс-1-фосфат вступает в реакцию конденсации с UТР, в результате образуется UDР-GlcNАс (рис. 20-32, стадия (1)), который далее с фосфоенолпируватом дает UDР-Мur2Ас (стадия (2)); затем присоединяется пять аминокислот (стадия (D). Мur2Ас-пентапептид переносится на мембранный липид долихол (длинноцепочечный изопреноидный спирт, см. рис. 10-22, е) (стадия (4)), после чего к Мur2Ас присоединяется GlcNAc (стадия (5)). У многих бактерий к аминогруппе остатка Lys пентапептида через пептидную связь присоединяется пять молекул глицина (стадия (6)). Наконец, этот дисахаридный декапептид присоединяется к невосстанавливающему концу молекулы-праймера — пептидогликану (стадия (7)). Соседние цепи полисахаридов поперечно сшиваются в транспептидазной реакции (стадия (8)), в результате вокруг бактериальной клетки образуется прочная стенка (оболочка). Большинство эффективных антибиотиков, которые сейчас используются, ингибируют реакции синтеза пептидогликана.

Рис. 20-31. Структура пептидогликана. Показан пептидогликан клеточной стенки грамположительной бактерии Staphylococcus aureus. Пептиды (последовательность из раскрашенных сфер) ковалентно связаны с остатком N-ацетилмурамовой кислоты соседней полисахаридной цепи. Обратите внимание на то, что пептиды образованы из смеси L- и D-аминокислот. Грамположительные бактерии, такие как 5. aureus, сшиты пентаглициновы- ми цепочками. Грамотрицательные бактерии, такие как Е. coli, не содержат пентаглицинов; вместо этого терминальный остаток D-Ala тетрапептида присоединен прямо к соседнему тетрапептиду либо через L-Lys, либо через похожую на лизин диаминопимелиновую кислоту. Образование пептидной связи с остатком глутамата здесь происходит необычно — через карбоксильную группу боковой цепи.

Многие другие олигосахариды и полисахариды синтезируются по похожему механизму, в котором сахара активируются, присоединяя нуклеотиды в последовательных реакциях. Например, в гликозилировании белков (см., например, рис. 27-39, т. 3) предшественники углеводной части белковой молекулы включают нуклеотидсахара и липидсвязанные олигосахариды.

Рис. 20-32. Синтез бактериального пептидогликана. На ранних стадиях этого пути (с (1) по (4)) N-ацетилглюкозамин (GlсNAс) и N-ацетилмурамовая кислота (Мur2Ас) активируются присоединением уридинового нуклеотида (UDР) к аномерному атому углерода, а в случае Мur2Ас длинноцепочечного изопреноидного спирта (долихола), через фосфодиэфирную связь. Эти активирующие группы участвуют в образовании гликозидных связей; они служат в качестве превосходных уходящих групп. После этого происходит ((5), (6)) ассоциация дисахарида с боковой пептидной цепью (10 аминокислотных остатков), (7) этот предшественник переносится на невосстанавливающий конец существующей пептидогликановой цепочки, которая служит праймером для реакции полимеризации. Наконец, (8) в транспептидазной реакции между боковыми пептидными цепями двух соседних молекул пептидогликана остаток Glу на конце одной цепи замещается D-Аlа другой цепи, образуя поперечные сшивки. Транспептидазная реакция ингибируется пенициллинами, которые убивают бактерии, разрушая их клеточную стенку.

Краткое содержание раздела 20.4 Синтез полисахаридов клеточной стенки: целлюлоза растений и пептидогликан бактерий

■ Синтез целлюлозы происходит в терминальных комплексах (розетках) на плазматической мембране. Сначала цепи целлюлозы внутри клетки превращаются в декстрин (стерин). Затем они переворачиваются так, что олигосахаридная часть оказывается вне клетки; она переносится на целлюлозосинтазу в розетке, где потом и удлиняется. На каждой розетке одновременно образуется 36 целлюлозных цепочек с параллельной ориентацией. Цепи целлюлозы кристаллизуются в микрофибриллы, которые образуют клеточную стенку.

■ В синтезе пептидогликана бактериальной клеточной стенки также участвуют связанные с липидами олигосахариды, которые образуются внутри клетки, но потом уже в мембране макромолекула поворачивается и олигосахаридные хвосты оказываются вне клетки.

Биологическая библиотека - материалы для студентов, учителей, учеников и их родителей.

Наш сайт не претендует на авторство размещенных материалов. Мы только конвертируем в удобный формат материалы, которые находятся в открытом доступе и присланные нашими посетителями.

Если вы являетесь обладателем авторского права на любой размещенный у нас материал и намерены удалить его или получить ссылки на место коммерческого размещения материалов, обратитесь для согласования к администратору сайта.

Разрешается копировать материалы с обязательной гипертекстовой ссылкой на сайт, будьте благодарными мы затратили много усилий чтобы привести информацию в удобный вид.

Синтез целлюлозы в плазматической мембране клетки

• Целлюлоза полимеризуется с участием комплексов, входящих в структуру плазматической мембраны

• Эти комплексы движутся по поверхности плазматической мембраны

Мы убедились в том, что клеточная стенка обеспечивает функционирование растительных клеток и что структура ее компонентов играет важную роль в их росте. Как клетка строит свою стенку? Особенно важно знать, каким образом она собирает основные компоненты, целлюлозные микрофибриллы, обеспечивающие прочность стенки.

Вначале считали, что целлюлоза образуется в самой стенке, с тем чтобы обеспечить восстановление слоев, разрушенных в процессе роста клетки. Сейчас известно, что в действительности целлюлоза полимеризуется с участием мультиферментного целлюлозо-синтезирующего комплекса белков, который встроен в плазматическую мембрану. Место синтеза целлюлозы в мембранах клеток растений, образующих новую стенку, было обнаружено, когда при приготовлении образцов для электронной микроскопии стали использовать метод замораживания-скалывания.

Этот метод позволяет разделить два слоя мембраны, и при последующем исследовании одного из слоев в электронном микроскопе эти комплексы видны в виде частиц. Как показано на рисунке ниде, на плазматической мембране растительной клетки видно много очень крупных трансмембранных комплексов характерной формы, которые представляют собой шесть частиц, собранных в виде гексагона. По размеру, каждая из этих гексагональных «розеток» напоминает рибосому и содержит много копий молекул ферментов, синтезирующих целлюлозу.

На рисунке ниже показано вероятное расположение в розетке отдельных копий молекул этих ферментов. Активированные формы глюкозы поступают на цитоплазматическую сторону мембраны, где используются комплексом для одновременной полимеризации множества целлюлозных нитей. Полимерные продукты постоянно выходят с наружной стороны мембраны. По мере синтеза целлюлозы розеткой, комплекс движется в плоскости мембраны, и за ним тянется новосинтезированный полимер. Относительно механизма движения розеток существует предположение, которое заключается в том, что при выходе линейного полимера, который скрепляется с клеточной стенкой, развивается усилие, обеспечивающее движение розетки по поверхности текучей плазматической мембраны.

В каждой розетке содержатся ферменты синтеза целлюлозы в количествах, достаточных для выработки 30-50 полимерных цепей, составляющих микрофибриллу. Эти линейные цепи упаковываются в параллельные пучки, образующие линейную полукристаллическую структуру — целлюлозную микрофибриллу. Поскольку отдельные цепи целлюлозы в длину составляют 1-5 мкм, в то время как микрофибриллы могут быть гораздо длиннее, чем 100 мкм (достаточно для того, чтобы обернуться вокруг большинства клеток), то концы отдельных целлюлозных цепей должны сплетаться по длине микрофибриллы.

Использование мембраносвязанных ферментов для синтеза основного волокна внеклеточного матрикса растительной клетки представляет собой уникальное явление и резко отличается от секреции коллагена, основного волокнистого белка внеклеточного матрикса клеток животных (коллаген секретируется в виде предшественника и собирается на поверхности клеток). За исключением каллезы, которая также синтезируется непосредственно на плазматической мембране, но с участием других синтаз, образование целлюлозы принципиально отличается от синтеза остальных компонентов клеточной стенки. Остальные компоненты предварительно собираются в клетке и экспортируются в составе везикул аппарата Гольджи, высвобождаясь при последующем их слиянии с плазматической мембраной.

Фотография в электронном микроскопе препарата плазматической мембраны клетки растения,
приготовленного методом замораживания-скалывания.
Видны несколько гексагональных «розеток». На врезке представлена одна из розеток при большом увеличении. Каждая зрелая розетка содержит 36 копий фермента синтазы целлюлозы.
Такая сборка структуры позволяет образующимся цепям целлюлозы объединяться в микрофибриллу. За движущимся комплексом синтеза целлюлозы постоянно происходит сборка микрофибрилл.
Комплекс перемещается в плоскости мембраны.
Пространственная близость полимеров целлюлозы, выходящих из розетки, обеспечивает их сборку сразу же после синтеза.

Редактор: Искандер Милевски. Дата обновления публикации: 18.3.2021

Синтез целлюлозы в плазматической мембране клетки

Организация клетки. Биомембраны

Биомембраны: структура и функции

А. Структура плазматической мембраны

Все биомембраны построены одинаково; они состоят из двух слоев липидных молекул толщиной около 6 нм, в которые встроены белки . Некоторые мембраны содержат, кроме того, углеводы , связанные с липидами и белками. Соотношение липиды : белки : углеводы является характерным для клетки или мембраны и существенно варьирует в зависимости от типа клеток или мембран (см. с. 218).

Компоненты мембран удерживаются нековалентными связями (см. с. 12), вследствие чего они обладают лишь относительной подвижностью, т. е. могут диффундировать в пределах липидного бислоя. Текучесть мембран зависит от липидного состава и температуры окружающей среды. С увеличением содержания ненасыщенных жирных кислот текучесть возрастает, так как наличие двойных связей способствует нарушению полукристаллической мембранной структуры. Подвижными являются и мембранные белки. Если белки не закреплены в мембране, они «плавают» в липидном бислое как в жидкости. Поэтому говорят, что биомембраны имеют жидкостно-мозаичную структуру.

В то время как «дрейф» в плоскости мембраны происходит достаточно легко, переход белков с внешней стороны мембраны на внутреннюю («флип-флоп») невозможен, а переход липидов происходит крайне редко. Для «перескока» липидов необходимы специальные белки транслокаторы. Исключение составляет холестерин, который может легко переходить с одной стороны мембраны на другую.

Б. Мембранные липиды

На рисунке схематически изображена биомембрана. В мембранах содержатся липиды трех классов: фосфолипиды, холестерин и гликолипиды. Наиболее важная группа, фосфолипиды, включает фосфатидилхолин (лецитин), фосфатидилэтаноламин, фосфатидилсерин, фосфатидилинозит и сфингомиелин (см. с. 56). Холестерин присутствует во внутриклеточных мембранах животных клеток (за исключением внутренней мембраны митохондрий). Гликолипиды входят в состав многих мембран (например, во внешний слой плазматических мембран). В состав гликолипидов входят углеводные функциональные группы (см. с. 92), которые ориентируются в водную фазу.

Липиды мембран представляют собой амфифильные молекулы с полярной гидрофильной головкой (голубого цвета) и неполярным липофильным хвостом (желтого цвета). В водной среде они агрегируют за счет гидрофобных взаимодействий и вандерваальсовых сил (см. сс. 12, 34).

В. Мембранные белки

Протеины могут связываться с мембраной различным путем.

Интегральные мембранные белки имеют трансмембранные спирализованные участки (домены), которые однократно или многократно пересекают липидный бислой. Такие белки прочно связаны с липидным окружением.

Периферические мембранные белки удерживаются на мембране с помощью липидного «якоря» (см. с. 230) и связаны с другими компонентами мембраны; например, они часто бывают ассоциированы с интегральными мембранными белками.

У интегральных мембранных белков фрагмент пептидной цепи, пересекающий липидный бислой, обычно состоит из 21-25 преимущественно гидрофобных аминокислот, которые образуют правую α-спираль с 6 или 7 витками (трансмембранная спираль).

Белки клеточной поверхности и некоторые липидные молекулы несут ковалентно связанные углеводные компоненты, экспонированные на наружной стороне мембраны. Эти гликопротеины и гликолипиды вместе с дополнительными несвязанными гликопротеинами и полисахаридами образуют клеточную оболочку (гликокаликс) (см. с. 50).

Оболочка

Оболочки клеток всех организмов содержат плазматическую мембрану. Мембрана клетки (а так же всех мембранных органоидов) состоит из белков и (фосфо)липидов.

У животных клеток наружный слой мембраны, состоящий из углеводов, присоединенных к белкам и липидам мембраны, называется гликокаликс.

У всех, кроме животных, снаружи от мембраны имеется твердая клеточная стенка. У растений она состоит из целлюлозы (клетчатки), у грибов из хитина, у бактерий из муреина. Клеточная стенка обеспечивает защиту клетки, опору и тургор (вода за счет осмоса надувает клетку изнутри, клеточная стенка напрягается, клетка становится упругой).

Функции плазматической мембраны

1) Избирательная проницаемость: мембрана регулирует обмен веществ между клеткой и окружающей средой. Регуляцию осуществляют мембранные белки:

каждый из них переносит только одно определенное вещество (специфичность),
при изменении условий белок может изменить (прекратить) свою работу (денатурация).

2) Сигнальная функция: в мембрану встроены белки, которые при изменении условий снаружи клетки или при присоединении какого-либо сигнального вещества обратимо денатурируют и передают сигнал в клетку.

3) Фагоцитоз: захват и поглощение животной клеткой крупных частиц (открыл И.И.Мечников): в том месте, где поверхность клетки соприкасается с частицей, образуется углубление, мембрана окружает частицу со всех сторон. Затем часть мембраны отделяется и внутри цитоплазмы оказывается фагоцитозный пузырек с веществом внутри. Например: амеба поглощает пищу, фагоцит поглощает чужеродную частицу. (Пиноцитоз – захват и поглощение капель жидкости.)

Транспорт веществ через мембрану

1) Активный транспорт (идёт с затратой энергии АТФ). Например, белок-канал натрий-калиевая АТФ-аза выкачивает из клетки ионы натрия и закачивает ионы калия.

2) Пассивный транспорт (диффузия, идет без затрат энергии). Например, газы воздуха и вода могут проходить непосредственно между фосфолипидами. К пассивному транспорту относится осмос, когда вода движется через мембрану в область большей концентрации веществ.

Дополнительные материалы

Задания части 1

Выберите один, наиболее правильный вариант. В процессе обмена веществ в клетке энергия АТФ может использоваться
1) для выделения углекислого газа из клетки
2) для образования воды на кислородном этапе энергетического обмена
3) при расщеплении биополимеров
4) на поступление веществ в клетку через плазматическую мембрану

Выберите один, наиболее правильный вариант. Активный транспорт веществ в клетку и из клетки из области с низкой концентрацией в область с высокой концентрацией происходит
1) без затраты энергии
2) путем фагоцитоза
3) путем осмоса
4) с затратами энергии

Выберите один, наиболее правильный вариант. Мембраны хлоропластов образованы молекулами
1) целлюлозы
2) хитина
3) гликогена
4) белков и липидов

Выберите один, наиболее правильный вариант. Плазматическая мембрана животной клетки в отличие от клеточной стенки растений
1) состоит из клетчатки
2) состоит из белков и липидов
3) прочная, неэластичная
4) проницаема для всех веществ

Выберите один, наиболее правильный вариант. Поступление питательных веществ путем фагоцитоза происходит в клетках
1) прокариот
2) животных
3) грибов
4) растений

МЕМБРАНА КРОМЕ
1. Все приведенные ниже признаки, кроме двух, можно использовать для описания строения и свойств цитоплазматической мембраны эукариотической клетки. Определите два признака, «выпадающих» из общего списка, и запишите цифры, под которыми они указаны.
1) участвует в процессе энергетического обмена
2) на ней происходит фотолиз воды
3) у животной клетки имеется гликокаликс
4) образована билипидным слоем и белками
5) обладает полупроницаемостью

2. Все перечисленные ниже признаки, кроме трех, используются для описания плазматической мембраны растительных клеток. Определите три признака, «выпадающих» из этого списка, и запишите цифры, под которыми они указаны.
1) имеет белковые каналы для активного транспорта
2) содержит полисахарид целлюлозу
3) выполняет барьерную функцию
4) содержит гликокаликс
5) участвует в синтезе белков
6) содержит фосфолипиды

Все перечисленные ниже понятия, кроме двух, используются для описания структуры клетки, обозначенной на рисунке вопросительным знаком. Определите два понятия, «выпадающих» из общего списка, и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.
1) белки
2) фосфолипиды
3) транспорт веществ
4) рибосомы
5) целлюлозная оболочка

МЕМБРАНА СТРОЕНИЕ
1. Все перечисленные вещества, кроме двух, входят в состав клеточной мембраны. Определите два вещества, «выпадающие» из общего списка, и запишите цифры, под которыми они указаны.
1) фосфолипиды
2) стероиды
3) структурные полисахара
4) нуклеиновые кислоты
5) белки

2. Выберите три верных ответа из шести и запишите цифры, под которыми они указаны. Плазматическая мембрана животной клетки состоит из
1) митохондрий
2) рибосом
3) двух слоев липидов
4) молекул белков
5) двух слоев углеводов
6) углеводов, образующих гликокаликс

Установите последовательность увеличения уровня организации структур клетки, начиная с наименьшей. Запишите в таблицу соответствующую последовательность цифр.
1) молекула глицерина
2) липидный бислой
3) фосфолипид
4) цитоплазма клетки
5) мембрана ЭПС

МЕМБРАНА ФУНКЦИИ
1. Выберите три варианта. Какие функции выполняет в клетке плазматическая мембрана?
1) придает клетке жесткую форму
2) отграничивает цитоплазму от окружающей среды
3) служит матрицей для синтеза иРНК
4) обеспечивает поступление в клетку ионов и мелких молекул
5) обеспечивает передвижение веществ в клетке
6) участвует в поглощении веществ клеткой

2. Выберите три правильных варианта. Какие из перечисленных функций выполняет плазматическая мембрана клетки?
1) участвует в синтезе липидов
2) осуществляет активный транспорт веществ
3) участвует в процессе фагоцитоза
4) участвует в процессе пиноцитоза
5) является местом синтеза мембранных белков
6) координирует процесс деления клетки

МЕМБРАНА - СТЕНКА
Установите соответствие между функциями и структурами клетки: 1) клеточная мембрана, 2) клеточная стенка. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) избирательная проницаемость
Б) активный транспорт
В) поддержание формы клетки
Г) придает жесткость клетки
Д) способность к фагоцитозу

МЕМБРАНА - АГ
Установите соответствие между функциями клеточных структур и структурами, изображёнными на рисунке. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) осуществляет активный транспорт веществ
Б) изолирует клетку от окружающей среды
В) обладает избирательной проницаемостью
Г) образует секреторные пузырьки
Д) распределяет вещества клетки по органеллам
Е) участвует в образовании лизосом

ФАГОЦИТОЗ
Установите соответствие между клетками и способностью к фагоцитозу: 1) способны 2) не способны. Запишите цифры 1 и 2 в правильном порядке.
А) амёба
Б) лейкоциты
В) хлорелла
Г) мукор
Д) инфузория
Е) хламидомонада

1. Установите последовательность процессов, происходящих в клетке амёбы при питании. Запишите соответствующую последовательность цифр.
1) слияние фагоцитозного пузырька с лизосомой
2) впячивание плазматической мембраны с частицами пищи
3) отделение мембранного пузырька с частицей пищи внутрь клетки
4) замыкание плазматической мембраны с образованием фагоцитозного пузырька
5) расщепление биополимеров пищи до мономеров

2. Установите последовательность процесса фагоцитоза. Запишите соответствующую последовательность цифр.
1) гидролитическое расщепление веществ под действием ферментов
2) образование фагоцитозного пузырька и продвижение его внутрь клетки
3) слияние лизосомы с фагоцитозным пузырьком
4) обволакивание плазматической мембраной пищевой частицы
5) поступление мономеров в цитоплазму клетки

3. Установите последовательность процессов, происходящих при фагоцитозе
1) поступление мономеров в цитоплазму
2) захват клеточной мембраной питательных веществ
3) гидролиз полимеров до мономеров
4) образование фагоцитозного пузырька внутри клетки
5) слияние фагоцитозного пузырька с лизосомой

Все перечисленные ниже термины, кроме двух, используют для описания процесса, изображённого на рисунке. Определите два термина, «выпадающих» из общего списка, и запишите цифры, под которыми они указаны.
1) фотосинтез
2) гликолиз
3) мембранный транспорт
4) эндоцитоз
5) фагоцитоз

ТРАНСПОРТ
1. Все приведенные ниже примеры, кроме двух, характеризуют перенос веществ без затрат энергии. Определите два примера, «выпадающих» из общего списка, и запишите цифры, под которыми они указаны.
1) перенос углекислого газа
2) перенос глюкозы в почках
3) путем диффузии
4) калий-натриевый насос
5) перенос кислорода

1. Перечисленные ниже признаки, кроме двух, используются для описания строения, функций изображенной клеточной структуры. Определите два признака, «выпадающие» из общего списка, и запишите цифры, под которыми они указаны.
1) придает клетке жесткую форму
2) отграничивает клетку от окружающей среды
3) обеспечивает фагоцитоз
4) служит матрицей для синтеза РНК
5) обладает избирательной полупроницаемостью

2. Все приведенные ниже признаки, кроме двух, используются для описания функций изображенного на рисунке органоидa эукариотической клетки. Определите два признака, «выпадающих» из общего списка, и запишите цифры, под которыми они указаны.
1) образование вакуолей
2) разделительная
3) рецепторная
4) хранение и передача наследственной информации
5) электрическая

3. Все перечисленные ниже признаки, кроме двух, используются для описания изображенной на рисунке структуры клетки. Определите два признака, выпадающих из общего списка, и запишите цифры, под которыми они указаны.
1) состоит из двух слоев белков и липидов между ними
2) в состав входят фосфолипиды
3) холестерин придает прочность
4) липиды осуществляют транспортную функцию
5) не пропускает крупные и заряженные молекулы

4. Все перечисленные ниже признаки, кроме двух, используются для описания изображённой на рисунке структуры клетки. Определите два признака, «выпадающие» из общего списка, и запишите цифры, под которыми они указаны.
1) обладает избирательной проницаемостью
2) состоит из гликогена и белков
3) встроенные белки выполняют разнообразные функции
4) имеет гидрофобные и гидрофильные участки
5) отсутствует у всех прокариотических клеток

Установите соответствие между описаниями и структурами, обозначенными на рисунке цифрами 1-4. Запишите цифры 1-4 в порядке, соответствующем буквам.
А) гликопротеид
Б) олигосахарид
В) гидрофобные концы
Г) фосфолипидные головки
Д) обеспечивает узнавание и формирование контактов между клетками
Е) участвует в активном транспорте веществ

Каким номером на рисунке обозначена структура, отвечающая за транспорт веществ?

1. Сравнительная характеристика клеток представителей различных царств

На Земле обитает огромное количество видов живых организмов, отличающихся по внешним признакам и по особенностям жизнедеятельности.

О единстве всех видов свидетельствует сходство строения и функционирования их клеток: все клетки похожи по химическому составу; имеется наследственный материал, цитоплазма с органоидами и плазматическая мембрана; во всех клетках сходные механизмы обмена веществ, размножения и т. д. Но есть и отличия, связанные с особенностями жизнедеятельности организмов разных царств.

имеются пластиды;
оболочка состоит из плазматической мембраны и клеточной стенки;
содержатся крупные вакуоли, заполненные клеточным соком;
запасное вещество — крахмал.

Вакуоль — одномембранный органоид, выполняющий различные функции (секреция, экскреция и хранение запасных веществ, аутофагия, автолиз и др.). Оболочка этой вакуоли называется тонопласт , а её содержимое — клеточный сок .

Пластиды имеют некоторое сходство с митохондриями: они двумембранные, содержат кольцевые молекулы ДНК и рибосомы, способны самостоятельно делиться

Существует три группы пластид: лейкопласты (бесцветные), хлоропласты (зелёные)и хромопласты (оранжевые, красные, жёлтые).

Лейкопласты располагаются в тех частях растения, которые не освещаются солнечным светом, и выполняют запасающую роль. В них накапливаются питательные вещества. Под действием света в лейкопластах может образуется хлорофилл и они превращаются в хлоропласты. Это можно наблюдать в клубнях картофеля, если подержать их некоторое время в освещённом месте. Клубни начинают зеленеть.

Хлоропласты — зелёные пластиды, которые встречаются в клетках фотосинтезирующих эукариот (растений). В одной зелёной клетке находится несколько десятков хлоропластов. Хлоропласты содержат хлорофилл, и в них происходит процесс фотосинтеза, сущность которого заключается в превращении солнечной энергии во внутреннюю энергию химических связей органических веществ.

Под наружной гладкой мембраной хлоропласта находится складчатая внутренняя мембрана. Складки внутренней мембраны образуют стопки ( граны ) плоских мембранных мешочков ( тилакоидов ). В мембранах тилакоидов находится зелёный пигмент хлорофилл — вещество особого строения, позволяющего его молекулам улавливать кванты света. За счёт световой энергии на мембранах тилакоидов синтезируется АТФ. Образовавшиеся молекулы АТФ расходуются на синтез углеводов, который происходит в строме хлоропласта.

Хромопласты — это жёлтые, красные или оранжевые пластиды, придающие окраску пожелтевшим листьям, лепесткам цветков, оболочкам плодов. Яркий цвет лепестков привлекает насекомых-опылителей, а окраска плодов — животных, распространяющих семена.

отсутствует клеточная стенка;
имеется клеточный центр, образованный двумя центриолями;
есть лизосомы;
запасное вещество — гликоген;
могут быть органоиды движения.

Животные клетки окружены только плазматической мембраной, плотная клеточная стенка отсутствует. Снаружи их плазматической мембраны расположен гликокаликс.

Также в клетках животных нет крупных вакуолей, но в них есть центриоли (в клеточном центре) и лизосомы.

Клеточный центр — немембранный органоид, состоящий из двух центриолей. Каждая центриоль представляет собой полую цилиндрическую систему, образованную \(9\) триплетами микротрубочек.

Клеточный центр принимает участие в делении клетки. В начале процесса центриоли передвигаются к полюсам клетки и между ними формируются нити веретена деления. Клеточный центр участвует также в образовании цитоскелета, придающего клетке форму и направляющего движение органоидов по цитоплазме.

Лизосомы — это одномембранные органоиды, заполненные гидролитическими ферментами. Функция лизосом — переваривание поступивших в клетку пищевых частиц, расщепление сложных органических соединений до простых. Лизосомы уничтожают также не нужные клетке органоиды и вещества. В некоторых случаях под действием лизосом происходит разрушение и самой клетки, в которой они содержатся.

так происходит постепенное разрушение всех клеток, образующих хвост головастика, когда он становится взрослой лягушкой. При этом питательные вещества не тратятся попусту, а используются на формирование новых органов животного.

Многие животные клетки способны к движению, например инфузория туфелька, эвглена зелёная, сперматозоиды многоклеточных животных. Для передвижения существуют особые органоиды — реснички и жгутики , состоящие из таких же микротрубочек, что и центриоли. Основания органоидов движения закреплены в цитоплазме базальными тельцами. Движение жгутиков и ресничек обусловлено скольжением микротрубочек друг относительно друга. Работа жгутиков и ресничек требует затрат АТФ.

имеется клеточная стенка, состоящая в основном из хитина;
запасным веществом является гликоген.

Пластид и хлорофилла клетки грибов не содержат, а крупные вакуоли в них формируются в процессе старения клеток.

Читайте также: