Повні розв’язки, як у зошиті. Хочеш розібратися самостійно — під кожним завданням є «Пояснення з репетитором».
§ 12. Будова та функції немембранних компонентів клітин (цитоплазма, цитоскелет, клітинний центр, веретено поділу). Органели руху клітин
Завдання 1 (с. 64)
Походження клітин та склад солей
Оцінити гіпотезу, що склад солей цитоплазми схожий на склад первинного середовища Землі. Визначити, чи міг таким середовищем бути океан, прісна водойма, гейзер чи підводний вулкан.
Розв’язання
Аналізуємо дані таблиці 4: усередині клітини переважають калій (K+) та магній (Mg2+), а також фосфат-іони, тоді як у зовнішньому середовищі (кров/сироватка) — натрій (Na+) та хлор (Cl–).
Перевіряємо гіпотезу: первинне середовище виникнення життя мало схожий іонний склад на внутрішнє середовище клітини, а не на сучасні океани чи прісні водойми.
Висновки: середовищем найімовірніше був первинний океан або спеціалізовані мікросередовища (наприклад, гейзери), де панували умови з високим вмістом калію та фосфатів.
Відповідь:
Склад солей цитоплазми дійсно нагадує хімічний склад первинного океану ранньої Землі, а не сучасних прісних водойм або гейзерів (які мають специфічний кислотний чи лужний характер). Отже, середовищем для виникнення перших клітин найімовірніше був первинний океан.
Завдання 2 (с. 64)
Адаптація водоростей до температури води
Пояснити, чому морські водорості холодних морів мають у цитоплазмі більше ліпідів, амінокислот і цукрів порівняно з водоростями теплих вод.
Розв’язання
Холодні води сповільнюють молекулярний рух, що загрожує згортанням білків та затвердінням мембран.
Накопичення ліпідів (жирів) у цитоплазмі допомагає підтримувати текучість внутрішнього середовища та гнучкість мембран при низьких температурах.
Амінокислоти та цукри також діють як антифризи або стабілізатори, запобігаючи кристалізації води всередині клітини.
Відповідь:
Водорості холодних морів накопичують більше ліпідів, амінокислот і цукрів, щоб підтримувати текучість цитоплазми та гнучкість мембран при низьких температурах. Це запобігає затвердінню клітини та зупинці метаболізму, що характерно для теплих вод, де такі запаси менш критичні.
Завдання 3 (с. 64)
Порівняння цитоскелета зі скелетом організмів
Пояснити, чому цитоскелет називають «внутрішнім скелетом», вказати схожість та відмінність від скелету багатоклітинного організму.
Розв’язання
Схожість: обидві структури виконують опорну функцію, підтримують форму та дозволяють рух.
Відмінність: «внутрішній скелет» клітини є динамічною мережею білків, що постійно оновлюється, тоді як скелет організму (кістки) — це жорстка тканина або хітинний панцир.
Функціональна відмінність: цитоскелет дозволяє клітині змінювати форму (амебоїдний рух), а скелет організму зазвичай фіксує форму тіла.
Відповідь:
Цитоскелет називають «внутрішнім скелетом», оскільки він виконує опорну функцію, підтримуючи форму клітини та дозволяючи їй рухатися. Схожість зі скелетом організму полягає в опорній ролі, але відмінність у тому, що цитоскелет — це гнучка, динамічна мережа білків всередині клітини, тоді як скелет багатоклітинного організму зазвичай є жорсткою зовнішньою або внутрішньою структурою.
Завдання 4 (с. 64)
Функціональні наслідки відсутності цитоскелета
Визначити, які структури або функції клітини стали б неможливими без наявності цитоскелета.
Розв’язання
Без мікрофіламентів клітина не зможе змінювати форму, утворювати псевдоніжки для руху або виконувати ендо- та екзоцитоз.
Без мікротрубочок порушиться внутрішньоклітинний транспорт везикул, а також неможливим стане поділ клітини (утворення веретена).
Без проміжних філаментів клітина втратить жорсткість та здатність до міжклітинних контактів.
Відповідь:
Якщо б клітини не мали цитоскелета, були б неможливими такі процеси: підтримання форми клітини, внутрішньоклітинний транспорт речовин (через мікротрубочки), амебоїдний рух та утворення псевдоніжок (через мікрофіламенти), поділ клітини (утворення веретена) та міжклітинні контакти. Клітина втратила б свою форму та здатність до активних процесів життєдіяльності.
Завдання 5
Життєвий шлях мікротрубочки
Побудувати схему «Життєвий шлях мікротрубочки», зазначивши місце утворення, склад (білок), функції та альтернативні шляхи використання. Визначити наявність супутників.
Розв’язання
Мікротрубочка утворюється в клітинному центрі (центросомі) з білка тубуліну, постійно оновлюючись кожні 10 хвилин.
Вона може використовуватися як основа для джгутиків і війок (органели руху), або як «колій» для внутрішньоклітинного транспорту пухирців завдяки моторним білкам.
Під час мітозу вона входить до складу веретена поділу, забезпечуючи розподіл хромосом між дочірніми клітинами.
Супутниками є моторні білки (кінезини, динеїни), які переміщують вантажі вздовж мікротрубочок.
Відповідь:
Життєвий шлях включає утворення в клітинному центрі з тубуліну, використання для транспорту (з моторними білками), участь у веретені поділу та будові війок/джгутиків. Альтернативних шляхів три: транспорт, поділ клітини, рух органел. Супутники — моторні білки.
Завдання 6
Вплив колхіцину на клітину
Пояснити наслідки блокування утворення мікротрубочок ліками (наприклад, колхіцином), вказати перші порушені процеси.
Розв’язання
Якщо не утворюються мікротрубочки, клітина втрачає здатність до внутрішньоклітинного транспорту (пухирці не рухаються) і зупиняється амебоїдний рух.
Найкритичнішим порушенням є неможливість утворення веретена поділу, що призводить до блокування мітозу.
Клітина не може розділити хромосоми між дочірніми ядрами і зазнає загибелі або стабільного ареста в стадії поділу.
Відповідь:
Першими порушаться транспорт речовин (ендо- та екзоцитоз) та рух клітини. Критичним стане неможливість мітозу через відсутність веретена поділу, що призведе до загибелі клітини або накопичення хромосом у одній масі.
