§ 15 Прокаріотичні клітини

• До змісту відповідей

БІОЛОГІЧНИЙ ДЕТЕКТИВ

Головна ідея застосування антибіотиків полягає в тому, щоб використати речовини, які будуть знищувати або обмежувати життєдіяльність бактерій, але не завдаватимуть шкоди клітинам людей. Як це працює?

Антибіотики діють вибірково, оскільки розпізнають унікальні структури та біохімічні процеси, які є тільки в бактерій. Препарати блокують побудову клітинної стінки з муреїну або пригнічують функцію бактеріальних рибосом, які за своєю будовою відрізняються від рибосом людини. Оскільки людські клітини не мають стінки з муреїну та містять більші рибосоми, ліки діють виключно на бактерії.

ТРЕНУЙСЯ ДУМАТИ

1. Якщо подивитися на будову основи джгутика бактерій (мал. 15.1), то більш за все вона нагадує колесо. Тож бактерії винайшли принцип колеса раніше, ніж люди! Але як воно працює і де двигун?

Двигуном джгутика виступає білковий комплекс базального тіла, закріплений у клітинній стінці та мембрані. Він складається з системи дисків і статора. Транспорт йонів крізь мембрану створює різницю потенціалів, під впливом якої диски обертаються і передають механічне обертання через гнучкий гачок на довгий філамент.

2. У багатьох бактерій зовні від клітинної стінки розташована слизова капсула. Вона містить до 98 % води, яку важко виявити у звичайному режимі роботи мікроскопа. Навіщо потрібна така структура?

Слизова капсула утримує вологу й захищає клітину від висихання в несприятливому середовищі. Вона маскує бактерію від захисних клітин імунної системи хазяїна, перешкоджає фагоцитозу та допомагає прикріплюватися до поверхонь і сусідніх клітин.

ЗАПИТАННЯ І ЗАВДАННЯ

1. Які відмінності між прокаріотичними й еукаріотичними клітинами?

Прокаріотичні клітини не мають сформованого ядра та внутрішніх мембранних органел, а їхня кільцева ДНК лежить у цитоплазмі у вигляді нуклеоїда. Вони мають значно менші розміри, дрібніші рибосоми, менш розвинений цитоскелет і клітинну стінку зі специфічних речовин — муреїну в бактерій або псевдомуреїну в архей.

2. Які компоненти наявні в обох типів клітин? Скористайся текстом параграфа та відео в e-ДОДАТКУ (завдання 15.1).

В обох типах клітин є плазматична мембрана, рідка частина цитоплазми (цитозоль), рибосоми для синтезу білків, а також генетичний апарат на основі нуклеїнових кислот (ДНК і РНК).

Складніше влаштовані еукаріотичні клітини. На відміну від прокаріотів, вони мають чітко оформлене клітинне ядро та різноманітні мембранні органели зі спеціалізованими функціями — мітохондрії, ендоплазматичну сітку, апарат Ґольджі, лізосоми та пластиди.

3. У якій формі бактерії зберігають спадковий матеріал? Як він розміщується у клітині?

Бактерії зберігають генетичний матеріал у вигляді великої кільцевої молекули ДНК (нуклеоїду), а також дрібних додаткових кільцевих молекул — плазмід. Спадковий матеріал вільно розміщується в цитоплазмі клітини без відокремлення мембраною.

4. Навіщо бактеріальним клітинам джгутики й пілі?

Джгутики потрібні бактеріям як органели активного руху для пересування у водному середовищі. Білкові структури пілі (фімбрії) слугують для закріплення клітини на різних субстратах, а спеціальні статеві пілі беруть участь у процесі обміну спадковою інформацією між клітинами.

5. Переглянь в e-ДОДАТКУ відео про архей (завдання 15.2). Визнач, у яких середовищах вони можуть існувати.

Визнач, у яких середовищах вони можуть мешкати?

Археї живуть практично в усіх відомих середовищах існування, зокрема в екстремальних:

1. Гарячі джерела, гейзери, вулкани та гідротермальні джерела на дні океану («чорні курці») за температури понад 100 °C.
2. Вічна мерзлота та льодовики Антарктиди за дуже низьких температур.
3. Солоні озера з надзвичайно високою концентрацією солі.
4. Кислотні та лужні ґрунти чи водойми.
5. Звичайні помірні умови — болота, мул, типові ґрунти.
6. Травна система тварин (жуйних ссавців, термітів) і кишківник людини як симбіонти.

Які особливості їхньої будови сприяють можливість опанувати такі особливі умови мешкання?

• Особлива клітинна мембрана з унікальними ліпідами, з’єднаними міцнішими етерними зв’язками, що не руйнуються від кипіння, кислот чи високого тиску.
• Спеціальні термостійкі та хімічно стійкі білки, які не втрачають форму і зберігають активність за критичних температур.
• Міцна клітинна стінка з псевдомуреїну замість бактеріального муреїну, яка захищає клітину від руйнування в агресивному хімічному оточенні.

6. Виконай в e-ДОДАТКУ тест про еукаріотичні та прокаріотичні клітини (завдання 15.3).

Тест в електронному додатку опрацьовано, знання про порівняльну будову клітин прокаріотів та еукаріотів перевірено й закріплено.

СКЛАДАЄМО БІОЛОГІЧНІ ПАЗЛИ (РЕФЛЕКСІЯ)

1. Назви три факти, які ти дізнався/дізналася після опанування параграфа.

Перший факт: прокаріотичні клітини не мають ядра та мембранних органел, а їхня кільцева молекула ДНК вільно лежить у цитоплазмі.
Другий факт: бактеріальний джгутик працює за принципом колеса та обертається завдяки руху йонів і різниці потенціалів на дисках базального тіла.
Третій факт: мембрана архей побудована з моношару розгалужених ліпідів, тому вони здатні жити в екстремальних умовах температури й кислотності.

2. Закінчи одне з речень: Я став/стала більш обізнаним/обізнаною щодо… Мене здивувало… Я побачив/побачила зв’язок…

Я став більш обізнаним щодо того, як антибіотики прицільно блокують роботу бактеріальних рибосом та синтез муреїнової стінки, не руйнуючи при цьому клітини людини.

3. З якими перешкодами ти зіткнувся/зіткнулася під час опанування параграфа? Як ти подолав/подолала труднощі?

Було непросто запам’ятати класифікацію бактерій за кількістю та розміщенням джгутиків (монотрихи, амфітрихи, лофотрихи, перитрихи). Складнощі вдалося подолати за допомогою малювання наочних схематичних малюнків у робочому зошиті.

4. Де і як ти зможеш використати знання і набутий досвід?

Ці знання допоможуть мені свідомо дотримуватися правил гігієни, розуміти причини інфекційних хвороб і правильно приймати антибіотики виключно за призначенням лікаря.