Не имеют жесткой клеточной стенки клетки дрожжей костной ткани: Не имеют клеточной стенки клетки: а)листа берёзы,б)костной ткани, в)дрожжей,г)туберкулёзной палочкой

Задания для школьного тура олимпиады по биологии для учащихся 8 классов

Задания для школьного тура олимпиады по биологии

для учащихся 8 классов (2015-2016 уч.год)

(учитель биологии МБОУ СОШ №16 Ботнева Н.А.)

Задание 1.   Из предложенных вариантов
ответов выберите один правильный

1. Все
прокариотические и эукариотические клетки имеют

А) митохондрии и
ядро    Б) вакуоли и комплекс Гольджи    В) ядерную мембрану и хлоропласты    
Г) плазматическую мембрану и рибосомы

2. Какое
животное размножается почкованием?

А) белая
планария    Б) пресноводная гидра    В) дождевой червь    Г) большой прудовик

3. Возбудимость
и проводимость — свойства, характерные для ткани

А) нервной   Б)
соединительной    В) эпителиальной    Г) мышечной

4. Зародыш с
запасом питательных веществ входит в состав

А) споры    Б)
семени    В) почки   Г) заростка

5. Клубень
картофеля образуется

А) на боковых
корнях    Б) на столонах   В) на придаточных корнях    Г) на других частях
растений

6. Источником
заражения человека бычьим цепнем служит

А) яйцо    Б)
личинка    В) финна    Г) взрослый червь

7. Флоэма
относится к ткани, которая является

А)
образовательной    Б) основной    В) проводящей   Г) механической

8. Впервые среди
позвоночных животных у земноводных появляются железы

А) слюнные    Б)
потовые   В) яичники     Г) сальные

9. Наука о
поведении животных — это

А) экология   Б)
энтомология   В) этология    Г) ихтиология

10. К симбиотическим организмам относится:

А) гриб трутовик   
Б) лишайник    В) белая планария    Г) бактериофаг

11. Тип питания
эвглены зеленой

А) голозойный    Б)
миксотрофный    В) сапрофитный   Г) голофитный

12. Не имеют
жесткой клеточной стенки клетки

А) дрожжей    Б)
костной ткани    В) листа березы    Г) туберкулезной палочки

13. Корневые
шишки — это сильно утолщенные

А) придаточные
корни    Б) корневые волоски    В) главные корни    Г) воздушные корни

14. У птиц
строение легких

А) в виде простых
мешков    Б) губчатое    В) ячеистое    Г) альвеолярное

15. Нервная и
эндокринная системы в организме человека и животных действуют

А) независимо одна
от другой    Б) дополняя одна другую, но без выраженной ведущей роли   В)
полностью дублируя друг друга     Г) дополняя одна другую с выраженной ведущей
ролью нервной

16. Какую
клеточную структуру по своей функции можно сравнить с таможней в государстве?

А) клеточную
мембрану    Б) цитоплазму    В) вакуоль    Г) ядро

17. Для
производства лекарственных препаратов выращивают гриб

А) мукор   Б)
трутовик   В) спорынью    Г) пеницилл

18. Из названных
желез не осуществляет(ют) эндокринную секрецию .

А) вилочковая
железа    Б) эпифиз   В) железы желудка    Г) поджелудочная железа

19. Из
компонентов растительной клетки вирус табачной мозаики поражает

А) митохондрии   
Б) хлоропласты    В) ядро    Г) вакуоли

20. Из названных
заболеваний вызывается вирусом

А) холера    Б)
оспа    В) чума    Г) малярия

Задание 2. Из предложенных вариантов
ответов выберите несколько правильных

1. Чертами сходства грибов с животными
являются:

I          гетеротрофное питание

II         способность к вегетативному
размножению

III       отсутствие хлорофилла

IV       постоянное нарастание

V         запасной углевод — гликоген

VI       наличие клеточной стенки

а) I, II, VI     б) I, III, V     в) II, IV, V, VI     г) I, III, IV

2. Двухкамерное сердце свойственно

I          сельди

II         жабе

III       лебедю

IV       лососю

V         налиму

VI       ежу

а) I, III, IV     б) II, V,, VI     в) I, IV V     г) II, III, IV, VI

3. В чем сходство покрытосеменных и
голосеменных растений?

I          характеризуются многообразием
жизненных форм

II         размножаются семенами

III       имеют хорошо развитые вегетативные
органы

IV       способны образовывать обширные леса

V         образуют сочные и сухие плоды

VI       опыляются насекомыми и птицами

а) II, III, IV     б) I, II, III, IV     в) III, IV, V     г) II, V, VI

4. Для земноводных характерны следующие
признаки:

I          имеют только легочное дыхание

II         имеют мочевой пузырь

III       личинки обитают в воде, а взрослые
особи — на суше

IV       для взрослых особей характерна линька

V         грудной клетки нет

а) I, II, III     б) II, III, IV     в) I, III, IV     г) II, III, V

5. Заболевания человека вызывают организмы

I          Белая планария

II         Холерный вибрион     

III       Кишечная палочка   

IV       Чумная палочка     

V         Малярийный плазмодий

VI       Инфузория туфелька

а)  II, III, IV, V            б) I, II, III, IV, V        в)  III, IV,  VI       г)  II, IV, V

Задание 3. Задание на определение
правильности суждений. Поставьте «+» около ответов, где высказаны правильные
суждения.

1. В древесине сосны отсутствуют настоящие
сосуда.

2. В клетках всех животных и растений вблизи
ядра находится органоид, называемый клеточным центром.

3. Водорослями называют любые растения обитающие
в воде.

4. Все прокариоты — микроорганизмы.

5. Для всех жгутиконосцев характерно наличие
зеленого пигмента — хлорофилла.

6. В организме человека углеводы могут
синтезироваться из жирных кислот.

7.Все клетки организма человека имеют
одинаковый набор хромосом.

8. По физическому состоянию млечный сок
растений — это эмульсия.

9. Миксины не имеют в цикле развития
личиночной стадии.

10. При дыхании у насекомых кровь не участвует
в переносе газов, она транспортирует только питательные вещества

Задание 4  Вам предлагаются тестовые
задания, требующие установления соответствия

4.1. Установите соответствие  между
характеристикой мышечной ткани и ее видом.

4.2. Установите последовательность этапов
рефлекторного ответа пресноводной гидры на прикосновение. В ответе запишите
соответствующую последовательность цифр:

1) прикосновение твердым предметом

2) сокращение мышечных волокон

3) восприятие раздражения

4) передача возбуждения

5) сжатие тела

Задание 5. Творческое задание

1. Как животные могут использовать опавшие
   листья и другие отмершие части растений?

2. Среди растений пустынь есть растения
   поглощающие воду круглый год, и растения, поглощающие воду только во
   влажный сезон. Какими особенностями строения  должны обладать растения
   каждой из этих групп?

Ответы на задания школьного тура олимпиады по биологии

 для учащихся 8 классов

Задание 1. (всего
20 баллов)

Ответы: 1г, 2б,
3а, 4б, 5б, 6в, 7в, 8а, 9в,10б,11б,12б,13а,14б,15г, 16а, 17г,18в,19б,20б

Задание 2. Два
балла за каждый правильный ответ (всего 10 баллов)

Задание 3.       
за один правильный ответ – 1 балл   (всего 10 баллов)

Ответы: 1+, 2-,3-,
4+, 5-, 6-, 7-, 8+, 9+, 10+

Задание 4.1.

Ответ: 121221

Задание 4.2.

Ответ:     13425

Задание 5

1. Элементы ответа:

Отмершие части растений животные могут
использовать многими способами.

1. В пищу.
   Отмершими остатками растений питаются дождевые черви, многие насекомые,
   многоножки и некоторые морские животные: рачки лигии, моллюски тередо.
   Некоторые животные используют отмершие части растений в пищу не
   непосредственно, а разводя на них грибы: муравьи-листогрызы, жуки-короеды.
2. Как место жительства или убежище. В почве и подстилке на мертвых частях растений, внутри отмершей
   древесины обитают самые разнообразные членистоногое, малощетинковые
   кольчатые черви, нематоды и т.п. Из сухих травинок и веточек делают гнезда
   многие птицы и грызуны; всем известны построенные из хвоинок купола
   муравейников.
3. Для обогрева яиц. Сорные куры и аллигаторы откладывают яйца в куче гниющей растительности,
   специально сооружаемые с этой целью. За счет гниения внутри таких куч
   поддерживается достаточно высокая, благоприятная для развития яиц
   температура.
4. Как инструменты. Один из видов дарвиновых вьюрков пользуется для добывания
   личинок из щелей колючкой кактуса; шимпанзе с помощью веточек добывают из
   нор термитов и муравьев, а с помощью палок — защищаются от хищников.

2. Элементы ответа:

1. Растения, поглощающие воду только во влажный
   сезон, должны иметь  запасающие органы  и приспособления, позволяющие
   экономить воду. Примером являются кактусы с их стеблями и листьями –
   иголками, восковым налетом на листьях и опушениями.
2. Растения, поглощающие воду круглый год,
   должны иметь длинные корни и приспособления к экономному испарению воды.
   Пример: саксаул, верблюжья колючка с их небольшими листьями и глубоко
   уходящими в почву корнями. Или сокращение вегетационного цикла, например у
   маков, цветущих и отмирающих весной.

,биология тесты — Биология — 11 класс

Второй муниципальный этап всероссийской олимпиады школьников

Биология

11 класс

Задание1. Задание включает 60 вопросов, к каждому из них прилагается 4 варианта ответа. На каждый вопрос выберите только один ответ, который вы считаете наиболее полным и правильным. Номера правильных суждений внесите в матрицу.

1. Наиболее примитивными в эволюшюнном плане из проводящих элементов ксилемы
являются:

а) сосуды с простой перфорацией;

б) сосуды с лестничной перфорацией;

в) сосуды с точечной перфорацией;
г) трахеиды. +

2.Внутренний слой микроспорангия цветковых растений называют:
а) эндотецием;
б) тапетумом; +
в) фиброзным;
г) эндодермальным.

1. Среди растений, встречаются исключительно на суше:

а) зеленые водоросли;
б) красные водоросли;
в) голосеменные; +
г) покрытосеменные.

4. Муреин составляет основу клеточной стенки у:

а) грибов;

б) сине-зеленых водорослей; +

в) бурых водорослей;

г) зеленых водорослей.

5. Какая из перечисленных механических тканей может выполнять свою функцию
только при наличии тургора?

а) лубяные волокна;

б) волокна либриформа;

в) колленхима; +

г) склереиды.

1. К классу хвойных относятся:

а) саговник

б) гингко

в) секвойя +

г) эфедра

7.У круглоротых пищеварительный тракт имеет:

а) форму прямой трубки

б) печеночный вырост

в) пиларические выросты

г) спиральный клапан +

8.У ботаников деление клеток на паренхимные и прозенхимные основано на их:
а) функциях
б) происхождении
в) форме +
г) локализации в органах растений

9.Процесс конъюгации у водорослей заключается в слиянии

а) двух неподвижных гамет

б) содержимого двух вегетативных клеток +

в) двух подвижных гамет

г) яйцеклетки и сперматозоида

10. У сосны из зиготы образуются:

а) заросток

б) семя

в) эндосперм

г) зародыш +

1. Консументом первого порядка является:
   а) рыжий лесной муравей
   б) сосновый пилильщик +
   в) жук-могильщик
   г) лесная жужелица.

2. Из названных веществ не являются дисахаридом

а) манноза +

б) мальтоза

в) лактоза

г) сахароза

1. Мозговой череп круглоротых представлен

а) черепной коробкой

б) отдельными костями

в) хрящевой пластинкой

г) соединительнотканной оболочкой +

1. К элементарным эволюционным факторам не относится:

а) дрейф генов

б) волны жизни

в) модификационная изменчивость +

г) естественный отбор

1. Функции лизоцима слюны человека:

а) расщепляет белки,

б) расщепляет углеводы,

в) создает слабощелочную реакцию,

г) обладает бактерицидным действием. +

1. Тимус – орган в котором происходит:

а) созревание и селекция Т-лимфоцитов; +

б) созревание и селекция В-лимфоцитов;

в) встреча В-лимфоцитов, Т-лимфоцитов и антиген – презентирующих клеток при развитии иммунного ответа;

г) дифференцировка всех защитных клеток.

1. Различают два адаптивных типа человека. Один из них – «спринтер», характеризующийся:
   а) высокой устойчивостью к воздействию кратковременных экстремальных

факторов +
б) низкой устойчивостью к воздействию кратковременных экстремальных факторов;
в) способностью переносить длительные нагрузки;
г) способностью выполнять монотонную работу.

1. Прогестерон выделяется:
   а) граафовым пузырьком;

б) созревающей яйцеклеткой;
в) овулирующей яйцеклеткой;

г) жёлтым телом. +

1. Наличие у личинок земноводных (головастиков) наружных жабр является примером:

а) араморфоза;
б) идиоадаптации;
в) дегенерации;
г) ценогенеза. +

1. Мембранный потенциал покоя при увеличении концентрации внеклеточного калия:
   а) увеличивается;
   б) не изменяется;
   в) уменьшается; +
   г) извращается.

2. Из нижеперечисленных нейромедиаторов один синтезируется не из тирозина:

а) адреналин

б) серотонин +

в) норадреналин

г) дофамин

1. При аллергических реакциях происходит выброс гистамина:

а) Т-киллерами

б) В-лимфоцитами

в) Т-хелперами

г) тучными клетками-базофилами +

1. Звуковая волна непосредственно вызывает:

а) колебания барабанной перепонки +

б) колебания слуховых косточек

в) колебания эндолимфы

г) раздражение слуховых рецепторов

1. Только в клетках красных водорослей имеется пигмент:

а) хлорофилл А

б) хлорофилл В

в) хлорофилл Д +

г) фукоксантин

25. Хвостовой плавник хрящевых рыб

а) протоцеркальный

б) гомоцеркальный

в) гетероцеркальный +

г) дифицеркальный

1. Содержание диоксида углерода в выдыхаемом воздухе:

а) 10%

б) 4% +

в) 1%

г) 0,5%

1. Наличие не только защитной окраски, но и подражательного сходства с каким-либо предметом

а) адаптация

б) мимикрия

в) маскировка +

г) покровительственная окраска

1. Одна из цепей фрагмента ДНК имеет следующую последовательность нуклеотидов: 3…АТТГГЦАТГ….5

а) 3….ТААЦЦГТАЦ…5

б) 5….ТААЦЦГТАЦ….3 +

в) 3…ЦАТГЦЦААТ….5

г) 5…. ЦАТГЦЦААТ…3

1. У человека с генотипом 47 (ХХУ) проявляются признаки синдрома:

а) Шершевского-Тернера

б) Дауна

в) Эдвардса

г) Клайнфельтера +

1. Сорусы папоротника – это:

а) органы полового размножения

б) споры

в) группы спорангиев +

г) гаметофиты,

1. Микротрубочки в клетке не участвуют в процессах:

а) колебания жгутиков и ресничек

б) движение хроматид
в) осморегуляции +

г) циклоза

1. Не имеют жесткой клеточной стенки клетки

а) дрожжей

б) костной ткани +

в) листа березы

г) туберкулезной палочки

1. В метафазной хромосоме мейоза находится:

а) одна молекула ДНК

б) две молекулы ДНК +

в) четыре молекулы ДНК

г) неопределенное число молекул ДНК

1. Кровь ланцетника

а) красная

б) голубая

в) белая

г) бесцветная +

1. Редукционное деление происходит при образовании:

а) споры бактерии

б) зооспоры улотрикса

в) зооспоры фитофторы

г) споры моршанции +

1. Для клеток растений не характерен синтез:

а) фосфолипидов

б) гликогена +

в) нуклеотидов

г) аминокислот

1. Ближайшими родственниками слонов является:

а) тапир

б) носорог

в) ламантин +

г) бегемот

1. Ткань, для которой характерны функции: защитная, трофическая и опорная:

а) эпителиальная;

б) соединительная; +
в) мышечная;

г) нервная.

1. Среди представленных терминов выберите лишний:
   а) эпифиз;

б) гипофиз;
в) диафиз; +

г) метафиз.

1. В скелете птиц местом прикрепления рулевых перьев служит кость, которая называется:

а) пряжка
б) эпистрофей
в) коракоид
г) пигостиль +

1. Сердце черепахи по своему строению:

а) трехкамерное с неполной перегородкой в желудочке +
б) трехкамерное
в) четырехкамерное
г) четырехкамерное с отверстием в желудочке

1. На плазматической мембране клетки человека имеются рецепторы для:

а) АТФ;
б) тироксина; +
в) половых гормонов;
г) гормонов коры надпочечников.

1. Наличие у грибов мицелия с большой площадью поверхности является
   приспособление к:

а) фотосинтезу;
б) усваиванию крупных частиц пищи;
в) паразитическому образу жизни;
г) питанию путем всасывания растворенных веществ. +

1. Мозговое вещество надпочечников образуется из:

а) эктодермы +
б) мезодермы
в) энтодермы
г) мезодермы и энтодермы

1. К насекомым относятся:

а) пауки

б) клещи

в) многоножки

г) щетинкохвостки +

1. Ценными кормовыми растениями для скота являются:

а) тимофеевка луговая +

б) лютик ползучий

в) подорожник средний

г) полынь обыкновенная

1. Очередное листорасположение характерно для:

а) жимолости обыкновенной

б) клена остролистного

в) дуба черешчатого +

г) ясеня обыкновенного

1. Останки питекантропа впервые были обнаружены в:

а) Южной Африке
б) Австралии
в) Центральной Азии
г) Юго-Восточной Азии +

54. Кедровый орех представляет собой:

а) костянка

б) орех

в) семянка

г) семя без околоплодника +

55. Для голосемянных и покрытосеменных общими являются следующие признаки:

а) споролистики дифференцируются у плодолистика и рыльца;

б) гаплоидный эндосперм и сосудистые ткани с трахеидами;

в) гетероспоры и мужские гаметы без жгутиков +

г) изогамия и опыление ветром.

1. Из перечисленных растений согласно стробилярной (эуантовой) теории происхождения цветка, наиболее примитивен цветок у

а) берёзы

б) ивы

в) лютика +

г) мака

1. Пыльцевое зерно сосны – это:

а) спермий

б) макроспора

в) женский гаметофит

г) мужской гаметофит +

1. Бактериальная мРНК длинной 360 нуклеотидов кодирует полипептид, содержащий

а) 360 аминокислот

б) 180 аминокислот

в) 120 аминокислот +

г) менее 120 аминокислот

1. Кожа хрящевых рыб покрыта

а) плакоидной чешуей +

б) ганоидной чешуей

в) циклоидной чешуей

г) ктеноидной чешуей

1. Местом расположения фермента АТФ-синтетазы в митохондриях является:

а) матрикс;
б) межмембранное пространство;
в) наружная мембрана;
г) внутренняя мембрана. +

Задание 2. Задания включает 15 вопросов с несколькими вариантами ответа ( от 0 до 4) . Каждый правильный ответ оценивается 2 баллами. Максимальное количество баллов-30

1. В любой клетке фосфор всегда входит в состав:

а) рибосом +

б) мембран +

в) белков

г) ДНК +

1. Способностью убивать чужеродные микроорганизмы обладают:

а) Т-киллеры +

б) Т-хелперы

в) Нейтрофилы +

г) Макрофаги +

1. В защите организма от вирусной инфекции принимают участие:

а) интерферон +

б) антитела +

в) Т-киллеры +

г) Т-супрессоры

1. Непосредственно взаимодействует с кислородом:

а) гемоглобин +

б) миоглобин +

в) цитохромоксилаза +

г) цитохром С.

1. Хлорофилл непосредственно участвует в функционировании:

а) фотоситемы I +

б) фотосистемыII +

в) цикла Кребса

г) азотофиксации

1. В Протерозойской эре произошли следующие эволюционные события:

а) возникновение одноклеточных прокариот;
б) возникновение одноклеточных эукариот; +
в) выход живых организмов из воды на сушу;
г) возникновение организмов с твердым скелетом;

1. Показателями биологического регресса являются:

а) низкая рождаемость;
б) высокая смертность;
в) уменьшение видового разнообразия; +
г) дегенерация.

1. Рак может быть вызван:

а) вирусами +

б) химическими веществами +

в) ионизирующими излучениями +

г) инородными телами

1. Выберите признаки, характерные для сумчатых грибов:

а) трубчатый гименофор

б) преобладание в цикле развития гаплоидной фазы +

в) отсутствие паразитических форм

г) вертикальное расположение спор в сумке +

1. Эубактериям характерны следующие признаки:

а) прокариотическая клетка +

б) жесткая клеточная стенка, содержащая пептидогликан +

в) эукариотическая клетка

г) размножается путем деления на две равноценные клетки +

1. Выберите утверждения, относящиеся к женской репродуктивной системе:

а) увеличение содержания в крови эстрогена и лютеинизирующего гармона

предшествует овуляции +

б) лютеинизирующий гормон вырабатывается аденогипофизом +

в) оплодотворение яйцеклетки сперматозоидом обычно происходит в матке

г) прогестерон вырабатывается желтым телом +

1. Мужчина с группой крови А имеет двоих детей. Плазма крови одного из них вызывает реакцию агглютинации с кровью отца, в то время как другого – нет. Выберите правильные суждения:

а) отец должен быть гетерозиготным по группе крови А +

б) дети должны иметь различных матерей

в) ребенок, плазма крови которого вызвала агглютинацию, должна иметь группу крови 0 +

г) другой ребенок может иметь группу крови АВ. +

1. В клетке синтез ДНК на матрице РНК возможен при наличии:

а) ДНК

б) фермента обратной транскриптазы +

в) фермента ДНК – репаразы

г) фермента ревертазы +

1. Примером идеоадаптации является:

а) защитная окраска +

б) приспособление семян к рассеиванию +

в) двойное оплодотворение

г) превращение листьев в колючки +

1. Цельные рибосомы, состоящие из двух субъединиц, отсутствуют в:

а) ядре +

б) ядрышке +

в) клеточном центре +

г) митохондриях

Задание 3. Задание на правильность суждений. Номера правильных суждений внесите в матрицу. Каждый правильный ответ оценивается 1 баллом. Максимальное количество баллов-25.

1.В отличие от радиолярий солнечники имеют минеральный скелет. +

1. Все высшие растения (сосудистые) — обитатели суши.

2. Семя — видоизмененный спорангий. +

3. Щиток зародыша пшеницы может выполнять гаусториальную функцию. +

4. В ядрах клеток эндосперма голосеменных растений содержится гаплоидный набор хромосом. +

5. Ложные плоды образуются из соцветий.

7. Клон является генетической копией родительского организма. +

1. Дыхание у насекомых на всех стадиях развития осуществляется при помощи трахей.

2. В системе кровообращения наименьшее давление в капиллярах.

10. Скорость кровотока в мелких артерия больше, чем в крупных, так как их
диаметр меньше..

11. Работа сердца регулируется симпатическим и парасимпатическим отделами вегетативной нервной системы. +

12. Синапс — это контакт только между окончанием аксона и дендритом.

13. Если бы аорта была нерастяжимой (как железная труба), то разница между
систолическим и диастолическим давлениями была бы заметно больше. +

14. Спиртовое брожение может проходить как в анаэробных, так и аэробных условиях, хотя и с различной скоростью. +

1. Формирование наружных скелетов беспозвоночных и внутренних скелетов позвоночных животных стало возможно в результате фотосинтезирующей деятельности растений. +

2. Когда в замыкающих клетках повышен тургор — устьичная щель открыта. +

17. Тромбоциты образуются в селезенке.
18. У пингвинов на груди имеется киль. +

19. Настоящие бесхвостые земноводные отсутствуют в Австралии. +

20. Евстахиевая труба предохраняет барабанную перепонку от повреждения при
перепадах атмосферного давления. +

21. Все цианобактерии могут фиксировать азот.

22.Вторая сигнальная система характерна для человека, ее центры находятся в коре головного мозга. +

23.Дифференцировка всех лимфоцитов происходит в тимусе.

1. Растения составляют более 90 % биомассы нашей планеты. +

2. Некоторые гормоны после связывания с рецепторами на плазматической мембране могут транспортироваться в ядро клетки. +

Задание 4. Заполните матрицы в соответствии с требованиями заданий. Каждое полностью выполненное задание оценивается в 2,5 балла

Задание 1

Осматривая растения на приусадебном участке, ученый определил, что у некоторых из них (1-4) наблюдаются признаки голодания по ряду элементов питания (А-Г):

1. бледно-желтая окраска ткани между жилками у молодых листьев. Старые листья поражаются позже сходным образом. Малая мощность растений.

2. Отмирание верхушечных почек, закрученные деформированные листья. Черная гниль у корнеплодов свеклы и моркови.

3. Задержка цветения у декоративных растений, отсутствие роста. Фиолетовая окраска листьев и стеблей. Тенденция к скручиванию и перевертыванию листьев.

4. Слабый рост, карликовость, склероморфизм. Отношение побеги/корни сдвинуто в пользу корней. Преждевременное пожелтение старых листьев.

Соотнесите указанные симптомы с причинами их появления.

Элементы: А- фосфор; Б – азот; В – железо; Г – бор.

Задание 2

Выберите признаки, характерные для соответствующих групп высших растенй.

Коды ответов:

1 – имеет специализированные проводящие ткани;

2 – специализированные проводящие ткани отсутствуют;

3 – доминирует гаметофит;

4 – доминирует спорофит;

5 – мужские гаметы – сперматозоиды;

6 – мужские гаметы – спермии;

7 – есть корни.

Задание 3

Соотнесите приведенные индексы ключа с приведенными высказываниями, связанными с регулированием уровня кальция у человека.

Ключ ответа:

А) витамин Д Г) кровь Е) витамин С

Б) кости Д) паращитовидная железа Ж) надпочечник

В) щитовидная железа

Задание 4

Из перечисленных заболеваний выберете бактериальные и вирусные заболеваниям относятся:

1. полиомиелит;

2. холера;

3. корь

4. малярия;

5. свинка;

6. дифтерия;

7. грипп;

8. гонорея;

9. сифилис;

10. тиф;

11. столбняк;

12. сальмонеллез;

13. туберкулез;

14. бациллярная дизентерия;

15. оспа;

16. амебная дизентерия;

Задание №5 Заполните таблицу приведенными ниже кодами:

Коды для столбца I:

1. Декарбоксилирование кетокислот

2. Ацилирование

3. Карбоксилирование

Коды для столбца II:

а) витамин В1

б) витамин В2

в) витамин В6

г) витамин РР

д) пантотеновая кислота

е) витамин Н

20

Клеточные стенки и внеклеточный матрикс — Клетка

Хотя границы клеток определяются плазматической мембраной, многие клетки окружены нерастворимым массивом секретируемых макромолекул. Клетки бактерий, грибов, водорослей и высших растений окружены жесткими клеточными стенками, являющимися неотъемлемой частью клетки. Хотя животные клетки не заключены в клеточные стенки, они в тканях тесно связаны с внеклеточным матриксом, состоящим из белков и полисахаридов. Внеклеточный матрикс не только обеспечивает структурную поддержку клеток и тканей, но также играет важную роль в регуляции поведения клеток в многоклеточных организмах.

Бактериальные клеточные стенки

Жесткие клеточные стенки бактерий определяют форму клетки и предотвращают разрыв клетки в результате осмотического давления. Структура их клеточных стенок делит бактерии на два больших класса, которые можно различить с помощью процедуры окрашивания, известной как окраска по Граму, разработанной Кристианом Грамом в 1884 г. (). Как описано ранее в этой главе, грамотрицательные бактерии (такие как E . coli ) имеют двойную мембранную систему, в которой плазматическая мембрана окружена проницаемой внешней мембраной. Эти бактерии имеют тонкие клеточные стенки, расположенные между их внутренней и внешней мембранами. Напротив, грамположительные бактерии (такие как обычный человеческий патоген Staphylococcus aureus ) имеют только одну плазматическую мембрану, которая окружена гораздо более толстой клеточной стенкой.

Рисунок 12.44

Стенки бактериальных клеток. Плазматическая мембрана грамотрицательных бактерий окружена тонкой клеточной стенкой под наружной мембраной. Грамположительные бактерии не имеют наружных мембран и имеют толстые клеточные стенки.

Несмотря на эти структурные различия, основным компонентом клеточных стенок как грамположительных, так и грамотрицательных бактерий является пептидогликан (), состоящий из линейных полисахаридных цепей, сшитых короткими пептидами. Из-за этой поперечно-сшитой структуры пептидогликан образует прочную ковалентную оболочку вокруг всей бактериальной клетки. Интересно, что уникальная структура их клеточных стенок также делает бактерии уязвимыми для некоторых антибиотиков. Пенициллин, например, ингибирует фермент, ответственный за образование поперечных связей между различными цепями пептидогликана, тем самым препятствуя синтезу клеточной стенки и блокируя рост бактерий.

Рисунок 12.45

Пептидогликан E . кишечная палочка . Полисахаридные цепи состоят из чередующихся остатков N -ацетилглюкозамина (НАГ) и N -ацетилмурамовой кислоты (НАМ), соединенных β(1→4) гликозидными связями. Параллельные цепи сшиты тетрапептидами, присоединенными к (подробнее…)

Клеточные стенки растений

В отличие от бактерий, клеточные стенки эукариот (включая грибы, водоросли и высшие растения) состоят в основном из полисахаридов (). Основным структурным полисахаридом клеточных стенок грибов является хитин (полимер N -остатки ацетилглюкозамина), который также образует экзоскелет членистоногих (например, панцирей крабов). Клеточные стенки большинства водорослей и высших растений состоят в основном из целлюлозы, которая является самым распространенным полимером на Земле. Целлюлоза представляет собой линейный полимер остатков глюкозы, часто содержащий более 10 000 мономеров глюкозы. Остатки глюкозы соединены β(1→4) связями, что позволяет полисахариду образовывать длинные прямые цепи. Затем несколько десятков таких цепочек соединяются параллельно друг с другом, образуя микрофибриллы целлюлозы, длина которых может достигать многих микрометров.

Рисунок 12.46

Полисахариды клеточных стенок грибов и растений. (A) Хитин (основной полисахарид клеточных стенок грибов) представляет собой линейный полимер остатков N -ацетилглюкозамина, тогда как целлюлоза представляет собой линейный полимер глюкозы. Углеводные мономеры соединены (далее…)

Внутри клеточной стенки микрофибриллы целлюлозы встроены в матрикс, состоящий из белков и двух других типов полисахаридов: гемицеллюлоз и пектинов (). Гемицеллюлозы представляют собой сильно разветвленные полисахариды, которые связаны водородными связями с поверхностью микрофибрилл целлюлозы. Это сшивает микрофибриллы целлюлозы в сеть прочных волокнистых молекул, которая отвечает за механическую прочность клеточных стенок растений. Пектины представляют собой разветвленные полисахариды, содержащие большое количество отрицательно заряженных остатков галактуроновой кислоты. Из-за этих множественных отрицательных зарядов пектины связывают положительно заряженные ионы (такие как Ca ²⁺ ) и улавливают молекулы воды с образованием гелей. Иллюстрацией их гелеобразующих свойств служит тот факт, что джемы и желе производятся путем добавления пектинов к фруктовому соку. В клеточной стенке пектины образуют гелеобразную сеть, которая сцепляется со сшитыми микрофибриллами целлюлозы. Кроме того, клеточные стенки содержат множество гликопротеинов, которые включены в матрикс и, как считается, обеспечивают дополнительную структурную поддержку.

Рисунок 12.47

Модель клеточной стенки растений. (A) Структуры репрезентативной гемицеллюлозы (ксилоглюкан) и пектина (рамногалактуронан). Ксилоглюкан состоит из остатков глюкозы (Glc) с боковыми цепями ксилозы (Xyl), галактозы (Gal) и фукозы (Fuc). (подробнее…)

Структура и функции клеточных стенок изменяются по мере развития растительных клеток. Стенки растущих растительных клеток (называемые первичными клеточными стенками ) относительно тонкие и гибкие, что позволяет клетке увеличиваться в размерах. Как только клетки перестают расти, они часто откладывают вторичные клеточные стенки между плазматической мембраной и первичной клеточной стенкой (). Такие вторичные клеточные стенки, более толстые и жесткие, чем первичные, особенно важны для типов клеток, отвечающих за проведение воды и обеспечение механической прочности растения.

Рисунок 12.48

Первичная и вторичная клеточные стенки. Вторичные клеточные стенки закладываются между первичной клеточной стенкой и плазматической мембраной. Вторичные стенки часто состоят из трех слоев, различающихся ориентацией микрофибрилл целлюлозы. Электронные микрофотографии (подробнее…)

Первичные и вторичные клеточные стенки различаются по составу, а также по толщине. Первичные клеточные стенки содержат примерно равные количества целлюлозы, гемицеллюлозы и пектинов. Напротив, более жесткие вторичные стенки обычно не содержат пектина и содержат от 50 до 80% целлюлозы. Многие вторичные стены дополнительно укреплены лигнином, сложным полимером фенольных остатков, который в значительной степени отвечает за прочность и плотность древесины. Ориентация микрофибрилл целлюлозы также различается в первичных и вторичных клеточных стенках. Волокна целлюлозы первичных стенок, по-видимому, расположены беспорядочно, тогда как волокна вторичных стенок сильно упорядочены (см. рис. 1). Вторичные стенки часто укладывают слоями, в которых волокна целлюлозы различаются по ориентации, образуя слоистую структуру, которая значительно увеличивает прочность клеточных стенок.

Одной из важнейших функций клеточных стенок растений является предотвращение набухания клеток в результате осмотического давления. В отличие от животных клеток, растительные клетки не поддерживают осмотического баланса между их цитозолем и внеклеточной жидкостью. Следовательно, осмотическое давление постоянно вызывает приток воды в клетку. Этот приток воды переносится растительными клетками, потому что их жесткие клеточные стенки предотвращают набухание и разрыв. Вместо этого внутри клетки создается внутреннее гидростатическое давление (называемое тургорным давлением), которое в конечном итоге выравнивает осмотическое давление и препятствует дальнейшему притоку воды.

Тургорное давление в значительной степени ответственно за жесткость растительных тканей, что очевидно при исследовании обезвоженного увядшего растения. Кроме того, тургорное давление обеспечивает основу для формы роста клеток, уникальной для растений. В частности, растительные клетки часто расширяются за счет поглощения воды без синтеза новых цитоплазматических компонентов (4). Расширение клеток по этому механизму сигнализируется растительными гормонами ( ауксины ), которые ослабляют область клеточной стенки, позволяя тургорному давлению управлять расширением клетки в этом направлении. При этом вода, поступающая в клетку, скапливается в большой центральной вакуоли, поэтому клетка расширяется, не увеличивая объем своего цитозоля. Такое расширение может привести к 10-100-кратному увеличению размеров растительных клеток в процессе развития.

Рисунок 12.49

Расширение растительных клеток. Тургорное давление стимулирует расширение растительных клеток за счет поглощения воды, которая накапливается в большой центральной вакуоли.

По мере роста клеток новые компоненты клеточной стенки откладываются за пределами плазматической мембраны. Компоненты матрикса, включая гемицеллюлозы и пектины, синтезируются в аппарате Гольджи и секретируются. Однако целлюлоза синтезируется комплексом ферментов плазматической мембраны ( целлюлозсинтаза 9).0038). В расширяющихся клетках вновь синтезированные микрофибриллы целлюлозы откладываются под прямым углом к ​​направлению удлинения клетки — ориентация, которая, как считается, играет важную роль в определении направления дальнейшего расширения клетки (14). Интересно, что микрофибриллы целлюлозы в удлиняющихся клеточных стенках располагаются параллельно кортикальным микротрубочкам, лежащим в основе плазматической мембраны. Эти микротрубочки, по-видимому, определяют ориентацию вновь синтезированных микрофибрилл целлюлозы, возможно, путем определения направления движения комплексов целлюлозосинтазы в мембране. Таким образом, кортикальные микротрубочки определяют направление роста клеточной стенки, которое, в свою очередь, определяет направление расширения клеток и, в конечном счете, форму всего растения.

Рисунок 12.50

Синтез целлюлозы при удлинении клетки. Новые целлюлозные микрофибриллы, синтезируемые ферментным комплексом плазматической мембраны (целлюлозосинтазой), располагаются под прямым углом к ​​направлению растяжения клетки. Направление синтеза целлюлозы параллельно (подробнее…)

Внеклеточный матрикс

Хотя клетки животных не окружены клеточными стенками, многие клетки в тканях многоклеточных организмов погружены во внеклеточный матрикс, состоящий из секретируемых белков и полисахариды. Внеклеточный матрикс заполняет пространство между клетками и связывает клетки и ткани вместе. Примером одного типа внеклеточного матрикса являются тонкие пластинчатые базальные пластинки, или базальные мембраны, на которых лежат слои эпителиальных клеток (). Помимо поддерживающих слоев эпителиальных клеток, базальные пластинки окружают мышечные клетки, жировые клетки и периферические нервы. Однако внеклеточный матрикс наиболее распространен в соединительных тканях. Например, рыхлая соединительная ткань под слоями эпителиальных клеток состоит преимущественно из внеклеточного матрикса, в котором распределены фибробласты. Другие типы соединительной ткани, такие как кость, сухожилие и хрящ, также состоят в основном из внеклеточного матрикса, который в основном отвечает за их структуру и функцию.

Рисунок 12.51

Примеры внеклеточного матрикса. Листы эпителиальных клеток покоятся на тонком слое внеклеточного матрикса, называемом базальной мембраной. Под базальной мембраной находится рыхлая соединительная ткань, состоящая в основном из внеклеточного матрикса, секретируемого фибробластами. (подробнее…)

Внеклеточный матрикс состоит из прочных волокнистых белков, встроенных в гелеобразное полисахаридное основное вещество, структура которого в основном аналогична структуре клеточных стенок растений. В дополнение к волокнистым структурным белкам и полисахаридам внеклеточный матрикс содержит белки адгезии, которые связывают компоненты матрикса как друг с другом, так и с прикрепленными клетками. Различия между различными типами внеклеточного матрикса являются результатом вариаций на эту общую тему. Например, сухожилия содержат большое количество волокнистых белков, тогда как хрящи содержат высокую концентрацию полисахаридов, которые образуют прочный гель, устойчивый к сжатию. В костях внеклеточный матрикс затвердевает за счет отложения кристаллов фосфата кальция. Пластинообразная структура базальных пластинок также является результатом использования компонентов матрикса, которые отличаются от тех, которые обнаруживаются в соединительных тканях.

Основным структурным белком внеклеточного матрикса является коллаген, который является наиболее распространенным белком в тканях животных. Коллагены представляют собой большое семейство белков, содержащее не менее 19 различных членов. Для них характерно образование тройных спиралей, в которых три полипептидные цепи плотно закручены друг вокруг друга в виде веревки. Домены тройной спирали коллагенов состоят из повторов аминокислотной последовательности Gly-X-Y. Глицин (наименьшая аминокислота, боковая цепь которой состоит только из водорода) требуется в каждом третьем положении для того, чтобы полипептидные цепи упаковывались достаточно близко друг к другу, образуя тройную спираль коллагена. Пролин часто находится в положении X, а гидроксипролин — в положении Y; благодаря своей кольцевой структуре эти аминокислоты стабилизируют спиральные конформации полипептидных цепей. Необычная аминокислота гидроксипролин образуется в эндоплазматическом ретикулуме путем модификации остатков пролина, которые уже были включены в полипептидные цепи коллагена (4). Остатки лизина в коллагене также часто превращаются в гидроксилизины. Считается, что гидроксильные группы этих модифицированных аминокислот стабилизируют тройную спираль коллагена, образуя водородные связи между полипептидными цепями. Эти аминокислоты редко встречаются в других белках, хотя гидроксипролин также часто встречается в некоторых гликопротеинах клеточных стенок растений.

Рисунок 12.52

Структура коллагена. (A) Три полипептидные цепи закручиваются друг вокруг друга в характерную структуру тройной спирали. (B) Аминокислотная последовательность домена тройной спирали коллагена состоит из повторов Gly-X-Y, в которых X часто представляет собой пролин, а Y представляет собой (подробнее…)

Рисунок 12.53

Образование гидроксипролина. Пролилгидроксилаза превращает остатки пролина в коллагене в гидроксипролин.

Наиболее распространенный тип коллагена (коллаген I типа) является одним из фибриллообразующих коллагенов, которые являются основными структурными компонентами соединительной ткани (). Полипептидные цепи этих коллагенов состоят примерно из тысячи аминокислот или 330 повторов Gly-X-Y. После выделения из клетки эти коллагены собираются в коллагеновые фибриллы , в которых молекулы тройной спирали связаны в правильные шахматные ряды (). Эти фибриллы не образуются внутри клетки, потому что образующие фибриллы коллагены синтезируются в виде растворимых предшественников (проколлагены ), которые содержат неспиральные сегменты на обоих концах полипептидной цепи. Проколлаген расщепляется до коллагена после его секреции, поэтому сборка коллагена в фибриллы происходит только вне клетки. Ассоциация молекул коллагена в фибриллах дополнительно усиливается за счет образования ковалентных поперечных связей между боковыми цепями остатков лизина и гидроксилизина. Часто фибриллы далее связываются друг с другом, образуя коллагеновые волокна, диаметр которых может достигать нескольких микрометров.

Таблица 12.2

Репрезентативные члены семейства коллагенов.

Рисунок 12.54

Коллагеновые фибриллы. (A) Молекулы коллагена собираются в правильном шахматном порядке, образуя фибриллы. Молекулы перекрываются на четверть своей длины, и между N-концом одной молекулы и С-концом другой имеется небольшой промежуток. Сборка (подробнее…)

Несколько других типов коллагена не образуют фибрилл, но играют разные роли в различных видах внеклеточного матрикса. Помимо фибриллообразующих коллагенов соединительные ткани содержат фибриллассоциированные коллагены, которые связываются с поверхностью коллагеновых фибрилл и связывают их как друг с другом, так и с другими компонентами матрикса. Базальные пластинки формируются из другого типа коллагена (коллагена IV типа), который представляет собой сеткообразующий коллаген. Повторы Gly-X-Y этих коллагенов часто прерываются короткими неспиральными последовательностями. Из-за этих прерываний коллагены, образующие сеть, более гибкие, чем коллагены, образующие фибриллы. Следовательно, они собираются в двумерные сшитые сети вместо фибрилл. Еще один тип коллагена образует якорные фибриллы, которые связывают некоторые базальные пластинки с нижележащими соединительными тканями.

Рисунок 12.55

Коллаген типа IV. (A) Структура повторов Gly-XY коллагена типа IV (желтый) прерывается несколькими неспиральными последовательностями (столбики). (B) Электронная микрофотография коллагеновой сети IV типа. (B, P.D. Yurchenco and J.C. Schittny, 1990. FASEB J. 4: 1577.) (подробнее…)

Соединительные ткани также содержат эластических волокон , которых особенно много в органах, которые регулярно растягиваются, а затем возвращаются к их первоначальной форме. Легкие, например, растягиваются при каждом вдохе и возвращаются к своей первоначальной форме при каждом выдохе. Эластические волокна состоят в основном из белка, называемого 9.0037 эластин , который сшит в сеть ковалентными связями, образованными между боковыми цепями остатков лизина (аналогично тем, что обнаружены в коллагене). Эта сеть сшитых эластиновых цепей ведет себя как резиновая лента, растягиваясь при натяжении, а затем разрываясь, когда натяжение ослабевает.

Волокнистые структурные белки внеклеточного матрикса встроены в гели, образованные из полисахаридов, называемых гликозаминогликанами, или ГАГ , которые состоят из повторяющихся звеньев дисахаридов (). Один сахар дисахарида равен N -ацетилглюкозамин или N -ацетилгалактозамин, а второй обычно кислый (либо глюкуроновая кислота, либо идуроновая кислота). За исключением гиалуроновой кислоты, эти сахара модифицированы путем добавления сульфатных групп. Следовательно, ГАГ сильно отрицательно заряжены. Подобно пектинам клеточных стенок растений, они связывают положительно заряженные ионы и улавливают молекулы воды, образуя гидратированные гели, тем самым обеспечивая механическую поддержку внеклеточного матрикса.

Рисунок 12.56

Основные типы гликозаминогликанов. Гликозаминогликаны состоят из повторяющихся дисахаридных звеньев. За исключением гиалуронана, сахара часто содержат сульфат. Гепарансульфат подобен гепарину, за исключением того, что он содержит меньше сульфатных групп. (подробнее…)

Гиалуронан является единственным ГАГ, который представляет собой единую длинную полисахаридную цепь. Все другие ГАГ связаны с белками с образованием протеогликанов, которые могут состоять до 95% полисахарида по весу. Протеогликаны могут содержать от одной до более сотни цепей ГАГ, присоединенных к сериновым остаткам основного белка. Было идентифицировано множество основных белков (в диапазоне от 10 до > 500 кДа), поэтому протеогликаны представляют собой разнообразную группу макромолекул. Помимо того, что они являются компонентами внеклеточного матрикса, некоторые протеогликаны представляют собой белки клеточной поверхности, которые участвуют в клеточной адгезии.

Ряд протеогликанов взаимодействует с гиалуроновой кислотой, образуя большие комплексы во внеклеточном матриксе. Хорошо охарактеризованным примером является аггрекан, основной протеогликан хряща (14). Более ста цепей хондроитинсульфата присоединены к коровому белку размером около 250 кДа, образуя протеогликан размером около 3000 кДа. Множественные молекулы аггрекана затем связываются с цепями гиалуроновой кислоты, образуя большие агрегаты (>100 000 кД), которые попадают в сеть коллагена. Протеогликаны также взаимодействуют как с коллагеном, так и с другими белками матрикса, образуя гелеобразные сети, в которые встроены волокнистые структурные белки внеклеточного матрикса. Например, перлекан (основной гепарансульфатный протеогликан базальных пластинок) связывается как с коллагеном типа IV, так и с адгезионным белком ламинином, который вскоре обсуждается.

Рисунок 12.57

Комплексы аггрекана и гиалуроновой кислоты. Аггрекан представляет собой крупный протеогликан, состоящий из более чем 100 цепей хондроитинсульфата, соединенных с основным белком. Множественные молекулы аггрекана связываются с длинными цепями гиалуронана, образуя большие комплексы во внеклеточном (подробнее…)

Белки адгезии, третий класс компонентов внеклеточного матрикса, ответственны за связывание компонентов матрикса как друг с другом, так и с поверхности клеток. Прототипом этих молекул является фибронектин, основной белок адгезии соединительной ткани. Фибронектин представляет собой димерный гликопротеин, состоящий из двух полипептидных цепей, каждая из которых содержит около 2500 аминокислот (1). Во внеклеточном матриксе фибронектин дополнительно сшивается в фибриллы дисульфидными связями. Фибронектин имеет сайты связывания как для коллагена, так и для ГАГ, поэтому он сшивает эти компоненты матрикса. Отдельный участок молекулы фибронектина распознается рецепторами клеточной поверхности и, таким образом, отвечает за прикрепление клеток к внеклеточному матриксу.

Рисунок 12.58

Структура фибронектина. Фибронектин представляет собой димер сходных полипептидных цепей, соединенных дисульфидными связями вблизи С-конца. Указаны сайты для связывания с протеогликанами, клетками и коллагеном. Молекула также содержит дополнительные сайты связывания, которые (подробнее…)

Базальные пластинки содержат особый белок адгезии, называемый ламинином (). Подобно коллагену типа IV, ламинины могут самостоятельно собираться в сетчатые полимеры. Такие ламининовые сети являются основными структурными компонентами базальных пластинок, синтезируемых у очень ранних эмбрионов, которые не содержат коллагена. Ламинины также имеют сайты связывания с рецепторами клеточной поверхности, коллагеном IV типа и перлеканом. Кроме того, ламинины тесно связаны с другим белком адгезии, называемым 9.0037 энтактин или нидоген , который также связывается с коллагеном IV типа. В результате этих множественных взаимодействий ламинин, энтактин, коллаген IV типа и перлекан образуют сшитые сети в базальной мембране.

Рисунок 12.59

Структура ламинина. Ламинин состоит из трех полипептидных цепей, обозначенных как A, B1 и B2. Указаны некоторые сайты связывания энтактина, коллагена IV типа, протеогликанов и рецепторов клеточной поверхности.

Основными рецепторами клеточной поверхности, ответственными за прикрепление клеток к внеклеточному матриксу, являются интегрины. Интегрины представляют собой семейство трансмембранных белков, состоящих из двух субъединиц, обозначенных как α и β (1). Было идентифицировано более 20 различных интегринов, образованных из комбинаций 18 известных α-субъединиц и 8 известных β-субъединиц. Интегрины связываются с короткими аминокислотными последовательностями, присутствующими во многих компонентах внеклеточного матрикса, включая коллаген, фибронектин и ламинин. Первым охарактеризованным таким сайтом связывания интегрина была последовательность Arg-Gly-Asp, которая распознается несколькими членами семейства интегринов. Другие интегрины, однако, связываются с различными пептидными последовательностями, включая распознаваемые последовательности в коллагенах и ламинине. Трансмембранные протеогликаны на поверхности различных клеток также связываются с компонентами внеклеточного матрикса и модулируют взаимодействия между клетками и матриксом.

Рисунок 12.60

Структура интегринов. Интегрины представляют собой гетеродимеры двух трансмембранных субъединиц, обозначенных α и β. Субъединица α связывает двухвалентные катионы (M ²⁺ ). Область связывания матрикса состоит из частей обеих субъединиц.

Помимо прикрепления клеток к внеклеточному матриксу, интегрины служат якорями для цитоскелета (). Возникающая в результате связь цитоскелета с внеклеточным матриксом отвечает за стабильность клеточно-матриксных соединений. Отличительные взаимодействия между интегринами и цитоскелетом обнаружены в двух типах клеточно-матриксных соединений, фокальных адгезиях и полудесмосомах, которые обсуждались в главе 11. Фокальные адгезии прикрепляют множество клеток, включая фибробласты, к внеклеточному матриксу. Цитоплазматические домены β-субъединиц интегринов в этих соединениях клетки с матриксом закрепляют актиновый цитоскелет, связываясь с пучками актиновых филаментов. Гемидесмосомы представляют собой специализированные места прикрепления эпителиальных клеток, к которым прикрепляется специфический интегрин (обозначается как α 9).0179 6 β ₄ ) взаимодействует не с актином, а с промежуточными филаментами. Интегрин α ₆ β ₄ связывается с ламинином, поэтому гемидесмосомы прикрепляют эпителиальные клетки к базальной мембране.

Рис. 12.61

Соединения между клетками и внеклеточным матриксом. Интегрины опосредуют два типа стабильных соединений, в которых цитоскелет связан с внеклеточным матриксом. При очаговых спайках пучки актиновых филаментов прикрепляются к β-субъединицам (подробнее…)

Извлечь ДНК из растений или животных сложнее?

Проблемы выделения ДНК растений, почему это важно и как это сделать успешно

Концепция выделения ДНК животных не чужда. Когда дело доходит до извлечения ДНК, большинство людей склонны думать об образцах крови или тканей. Некоторые типичные образцы тканей животных и людей включают кожу, волосы, ногти, органы, мышцы, кости и многое другое. Но как насчет растений? Растения состоят из кожных, сосудистых и основных тканей. Первичные кожные ткани, называемые эпидермисом, составляют внешний слой всех органов растений (например, стеблей, корней, листьев, цветов). Поскольку и у растений, и у животных есть ткани, как экстракция ДНК из растений сравнивается с образцами животных?

Извлечь ДНК из растений сложнее?  

В отличие от клеток животных, которые покрыты мягкой двухслойной фосфолипидной мембраной, растительные клетки имеют дополнительную внешнюю клеточную стенку из целлюлозы, которая обеспечивает жесткость их клеток. Экстракция ДНК из растительных тканей, таких как листья, требует разрушения жесткой клеточной стенки либо химическими, ферментативными, механическими средствами, либо комбинацией этих трех методов. Экстракция ДНК растений требует гомогенизации для удаления клеточных стенок и мыльного вещества для деградации мембранных липидов. Далее выделенную из смеси ДНК осаждают спиртом. Выделение качественной и чистой ДНК является сложной задачей и требует сложной обработки.

Метаболиты некоторых растительных клеток могут загрязнять ДНК во время осаждения и мешать выделению ДНК. Для сравнения, клетки животных не имеют клеточной стенки, которую можно было бы разрушить; таким образом, ДНК легче извлечь из клеток животных.

Взгляд на выделение ДНК из растительных тканей

Листья растений в возрасте пятнадцати-двадцати дней оптимальны для выделения ДНК из растительных тканей. Жесткие клеточные стенки могут разрушаться как механически, так и немеханически (ферментативными или химическими методами).

• Механический

Клеточные стенки состоят из жесткого внеклеточного матрикса, который хорошо приспосабливается к уникальным особенностям образа жизни растений. Их можно разрушить механическим способом с помощью пестика и ступки, бисерной обработки, обработки ультразвуком, гомогенизации, воздействия циклов замораживания-оттаивания или высоких температур (микроволновая печь, автоклав). Эти экстремальные физические нарушения образца растения могут привести к разрушению клеточных стенок.

• Ферментативный

Использование ферментов или химических веществ для разрушения компонентов клеточной стенки известно как немеханический метод. Часто эти методы используются в сочетании с механической силой, чтобы обеспечить полное разрушение клеточной стенки растения. Существуют различные природные ферменты, такие как целлюлазы, хитиназы, лизоцимы и другие. Эти ферменты нацелены на определенные компоненты внеклеточного матрикса. Например, целлюлаза расщепляет целлюлозу (основной элемент клеточных стенок растений и растительных волокон).

• Химическая промышленность

Химический состав клеточной стенки состоит из: полисахаридов, целлюлозы и пектина. Другие полимеры, такие как лигнин, суберин или кутин, часто прикрепляются к стенкам растительных клеток или внедряются в них. Обработка этих полимеров соответствующим химическим веществом может их растворить. В некоторых методах используются опасные химические вещества, такие как эфир, хлороформ и спирт. В качестве альтернативы существуют более безопасные неорганические растворители, такие как буфер на основе бромида цетилтриметиламмония (CTAB).

Ткань листа обычно содержит полисахариды, полифенолы и дубильные вещества в больших количествах, которые могут загрязнять ДНК и влиять на последующие анализы, такие как полимеразная цепная реакция (ПЦР). Необходимо удалить эти метаболиты после всего процесса (разрушения клеточной стенки, плазматической мембраны, ядерной мембраны и осаждения ДНК) несколькими химическими и ферментативными методами.

Почему важно выделять ДНК растений?

Многие отрасли промышленности используют выделенную растительную ДНК для модификации растений. Исследователи могут создать растение с семенами, наследующими модифицированные гены, путем выделения ДНК из организмов с желательными признаками, такими как устойчивость к пестицидам, и введения их в геном целевого растения. Лаборатории тестирования ГМО в настоящее время используют тестирование ГМО для количественной оценки наличия различных признаков, таких как признаки, устойчивые к Roundup Ready®, LibertyLink® или DMO, устойчивые к дикамбе. Патологи растений могут изучать генетические причины болезней растений, анализируя их ДНК. Сельскохозяйственные работники могут использовать извлеченную ДНК, чтобы определить, есть ли у растения какие-либо мутации в генах, делающие его более или менее подходящим для выращивания в определенных условиях.