5. Клетка и организм: все задания

Аппарат Гольджи — это органоид клетки, который выглядит как стопка плоских мешочков с пузырьками по краям. Он работает как «почта» клетки: получает белки и жиры из эндоплазматической сети, изменяет их (например, добавляет к ним углеводы), упаковывает в пузырьки и отправляет туда, где они нужны — например, к клеточной мембране или в другие части клетки. Также он помогает создавать некоторые углеводы.

На этом изображении аппарат Гольджи обозначен цифрой 5.

На изображении показано сравнение растительной и животной клетки. В соматических клетках, к которым относятся и растительные, и животные клетки, хромосомы представлены в двойном (диплоидном) наборе — по одной копии от каждого родителя. Ядро управляет основными процессами жизнедеятельности клетки, включая хранение и передачу наследственной информации, синтез РНК и регуляцию клеточного цикла.

Номер 6 указывает на ядро клетки, которое содержит диплоидный набор хромосом.

На рисунке показан комплекс Гольджи и ЭПС. Номер 3 указывает на ядро, а точнее — его наружную часть. Видна двойная мембрана, и структура окружена цитоплазмой, что соответствует ядру, которое всегда имеет две мембраны.

Фосфолипид — это основной компонент клеточной мембраны. Он состоит из двух частей: головки — гидрофильная (тянется к воде), направлена наружу, и хвостов — гидрофобные (боятся воды), направлены внутрь мембраны.

Мембрана — это двойной слой фосфолипидов, где головки обращены наружу к водной среде, а хвосты внутрь, друг к другу. Номер 4 указывает на зелёные шарики по обеим сторонам мембраны — это и есть головки фосфолипидов, расположенные снаружи слоя.

На изображении показан хлоропласт. Трансляция белков — это процесс, в котором информация с иРНК используется для синтеза белков на рибосомах. Следовательно, нужно найти рибосомы — именно они отвечают за трансляцию.

Рибосомы — мелкие точечные структуры, разбросанные в строме (внутреннем содержимом хлоропласта). На рисунке они — под номером 5.

На рисунке изображена митохондрия — двумембранный органоид. Внешняя мембрана отделяет митохондрию от цитоплазмы.

На изображении вы видите растительную клетку. Речь идёт о фотосинтезе — процессе, при котором из углекислого газа (CO₂) и воды (H₂O) под действием света, синтезируются органические вещества (глюкоза и др.). Этот процесс происходит в хлоропластах.

Цифра 6 указывает на овальные структуры с внутренними мембранами — типичный вид хлоропластов, органоидов, в которых происходит фотосинтез.

На изображении показан путь белка внутри эукариотической клетки: от синтеза до выхода из клетки, включая участие органоидов. Пищеварительная вакуоль — это пузырек, в котором содержатся гидролитические ферменты и где происходит разложение (переваривание) органических веществ.

На схеме пищеварительная вакуоль будет шаровидной формы и содержать ферментативное или перевариваемое содержимое. Номер 5 соответствует вакуоли, которая формируется после слияния пузырька с ферментами и вещества для переваривания.

Кроссинговер — это обмен участками между гомологичными хромосомами, в результате которого происходит рекомбинация генетического материала, нарушение сцепленного наследования и повышение генетического разнообразия.

Кроссинговер всегда происходит в профазе I мейоза.

Сцепленное наследование — это наследование генов, расположенных на одной хромосоме и обычно передающихся вместе. Нарушение сцепления происходит, когда гены, расположенные на одной хромосоме, обмениваются участками с гомологичной хромосомой.

Этот процесс называется кроссинговер и происходит в профазе I мейоза, когда гомологичные хромосомы сближаются и между ними происходит обмен участками.

Кариотипирование — это анализ числа и формы хромосом. Для этого хромосомы должны быть максимально спирализованы и упорядочены в клетке и четко различимы под микроскопом. Это соответствует метафазе — хромосомы располагаются в центре клетки по экватору, и легко видны.

В метафазу хромосомы выстраиваются в одну плоскость в центре клетки, формируя так называемую метафазную пластинку. Именно такие метафазные пластинки и изучаются в процессе цитогенетического исследования.

Кариотипирование — это анализ количества и структуры хромосом в клетке. Для этого нужно, чтобы хромосомы были максимально компактными, расправленными и видимыми под микроскопом.

Это состояние достигается в метафазе — хромосомы выстраиваются в экваториальной плоскости и чётко видны. Именно такие метафазные пластинки и изучаются в процессе цитогенетического исследования.

Мейоз I — это редукционное деление, в ходе которого образуются две клетки с гаплоидным набором хромосом ($n$), но двухроматидных.

Гаплоидные ядра формируются в телофазе первого деления мейоза. Образуются два ядра, в каждом — по одной хромосоме из каждой пары (гаплоидный набор).

Во время мейоза II происходит деление сестринских хроматид в гаплоидных клетках.

Гаплоидные ядра формируются в телофазе второго деления мейоза. Клетка завершает мейоз, образуются 4 гаплоидные клетки в итоге.

Центриоли — это парные цилиндрические структуры, которые входят в состав центросомы (органоиды животной клетки), и играют важную роль в делении клетки. Центриоли есть у животных клеток и у некоторых низших растений (например, водорослей).

Представляют собой полые цилиндры, длиной около $0,3–0,5$ $мкм$, стенка состоит из микротрубочек, обычно организованных в 9 триплетов микротрубочек, расположенных по кругу.

Окислительное фосфорилирование — это завершающий этап клеточного дыхания, в ходе которого синтезируется основная часть АТФ (энергии) в клетках эукариот. Процесс происходит в митохондриях, на внутренней мембране, и тесно связан с транспортом электронов и использованием кислорода.

Симбиогенез — это эволюционная теория, которая объясняет происхождение эукариотических клеток как результат симбиотического объединения разных прокариотических организмов. Эта идея лежит в основе одного из ключевых поворотов в истории жизни на Земле — перехода от прокариот к эукариотам.

Согласно теории, эукариотическая клетка возникла в результате симбиоза между несколькими видами прокариот, где один организм был большим анаэробным клеточным хищником (похожим на архею), способным захватывать другие клетки, а второй — аэробный протобактерий, который эффективно использовал кислород и вырабатывал энергию.

Со временем аэробный симбионт потерял способность к самостоятельной жизни и превратился в митохондрию.

Среди отмеченных на рисунке у прокариот имеется плазматическая мембрана. Плазматическая мембрана прокариот — это тонкая, гибкая оболочка, которая окружает цитоплазму клетки и выполняет множество жизненно важных функций. Хотя прокариоты гораздо проще устроены, чем эукариоты, их мембрана — это функционально активная структура, не просто граница.

Органоиды, которые в нервной ткани отвечают за синтез и секрецию нейромедиаторов, — это комплекс Гольджи.

Он модифицирует, сортирует и упаковывает нейромедиаторы (или ферменты для их сборки) в пузырьки, а затем образует синаптические пузырьки с медиатором, которые затем направляются в аксон к синапсу.