Porównanie budowy komórki eukariotycznej i prokariotycznej, Prezentacje z Biologia

Pobierz Porównanie budowy komórki eukariotycznej i prokariotycznej i więcej Prezentacje w PDF z Biologia tylko na Docsity!

Porównanie budowy komórki eukariotycznej

i prokariotycznej

Wprowadzenie Przeczytaj Grafika interaktywna Sprawdź się Dla nauczyciela

Jakie jest kryterium rozróżnienia organizmów żywych od materii nieożywionej? Zgodnie z komórkową teorią budowy organizmów każdy żywy organizm zbudowany jest przynajmniej z jednej komórki. Wyróżnia się więc organizmy jedno- i wielokomórkowe. Zarówno komórki należące do różnych organizmów, jak i komórki budujące różne tkanki organizmu wielokomórkowego znacząco różnią się od siebie. Nauka zajmująca się badaniem komórek nazywana jest cytologią.

Twoje cele

Wykażesz podobieństwa i różnice w budowie komórek prokariotycznych i eukariotycznych. Wyjaśnisz, jakie znaczenie ma kompartmentacja komórki.

Człowiek jest domem dla trylionów komórek bakteryjnych, co oznacza, że składa się z obu głównych typów komórek – eukariotycznych i prokariotycznych. Przedstawiony na fotografii niepatogenny i nieinwazyjny Streptococcus gordonii (czerwony) jest powszechną bakterią komensalną błony śluzowej jamy ustnej człowieka. Zdjęcie ze skaningowego mikroskopu elektronowego (koloryzowane), powiększenie 20000×. Źródło: ZEISS Microscopy, Flickr, licencja: CC BY-NC-ND 2.0.

Porównanie budowy komórki eukariotycznej

i prokariotycznej

zwierzęta, grzyby oraz protisty. Komórka eukariotyczna może więc stanowić organizm jednokomórkowy lub współtworzyć organizm wielokomórkowy.

DNA komórki eukariotycznej upakowane jest wewnątrz otoczki jądrowej. W otoczce tej znajdują się pory umożliwiające wymianę substancji z cytoplazmą. Tak ulokowane DNA jest lepiej chronione przed ewentualnymi szkodliwymi czynnikami, co ma niemały wpływ na wydłużony czas życia komórki oraz jej zdolność do osiągnięcia większych rozmiarów (komórki prokariotyczne mają wielkość od 1 do 10 mikrometrów, a eukariotyczne od 10 do 100 mikrometrów). Źródło: Englishsquare.pl Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Podobieństwa w budowie komórek prokariotycznych

i eukariotycznych

Mimo wielu różnic w budowie, komórki prokariotyczne i eukariotyczne wykazują pewne podobieństwa. Jedne i drugie otoczone są błoną komórkową. Zapewnia ona oddzielenie cytozolu, wypełniającego wnętrze komórek, od środowiska zewnętrznego. W cytozolu zanurzone są inne składniki komórki. Zarówno komórki prokariotyczne, jak i eukariotyczne posiadają materiał genetyczny w postaci DNA, które jednak różni się budową. Komponentem obu typów komórek są rybosomy służące do syntezy białek, jednak te struktury także różnią się w obu typach komórek.

Różnice w budowie komórek prokariotycznych

i eukariotycznych

Główną różnicą między komórką prokariotyczną i eukariotyczną jest ulokowanie i organizacja materiału genetycznego. Podstawowe DNA prokariontów, czyli genofor (chromosom bakteryjny), znajduje się w nukleoidzie, będącym niczym nieoddzielonym od reszty komórki obszarem cytoplazmy. Chromosom bakteryjny występuje w postaci cząsteczki kolistej, niezawierającej białek histonowych. Co więcej, komórki prokariotyczne mogą zawierać DNA pozachromosomowe, zwane plazmidem. Jest to dodatkowa, kolista cząsteczka DNA, zawierająca geny. Fakt, że plazmidy nie znajdują się we wszystkich komórkach prokariotycznych, przemawia za tym, że nie kodują one cech niezbędnych do życia organizmu. Mogą jednak zawierać geny kodujące cechy nadające komórce przewagę w pewnych warunkach środowiska, np. oporność na antybiotyki.

Cząsteczki DNA komórek eukariotycznych są liniowe i nawinięte na histony. U eukariontów posiadających mitochondria i chloroplasty możemy znaleźć DNA również w tych organellach, niemniej jednak ma ono strukturę przypominającą DNA prokariotyczne.

Drugą niezwykle ważną różnicą pomiędzy komórkami jest brak u prokariontów wykształconych przedziałów wewnątrzkomórkowych (kompartmentów). W komórkach tych nie ma organelli otoczonych błoną – nie tylko opisanego wcześniej jądra, lecz także wakuoli, siateczki śródplazmatycznej gładkiej i szorstkiej, aparatu Golgiego, mitochondriów, chloroplastów oraz wszelkich pęcherzyków wewnątrzkomórkowych. Pociąga to za sobą mniejszą wydajność metaboliczną tych komórek oraz niezdolność do rozwoju wielokomórkowych organizmów prokariotycznych. Dzięki kompartmentacji komórek eukariotycznych możliwe jest przeprowadzanie w tym samym czasie procesów przeciwstawnych lub wymagających odmiennych warunków środowiskowych, np. różnego pH. Dodatkowo umożliwia ona regulację procesów, których etapy zachodzą w różnych kompartmentach poprzez blokowanie transportu produktu pierwszego etapu do miejsca przebiegu kolejnego.

Rybosomy występują w obu rodzajach komórek, jednak różnią się wielkością i miejscem występowania. Rybosomy typu prokariotycznego są mniejsze i mają stałą sedymentacji równą 70S, podczas gdy rybosomy typu eukariotycznego są większe, ze stałą sedymentacji równą 80S. Jedynym miejscem występowania rybosomów u prokariontów jest cytozol. U eukariontów występują dwa rodzaje rybosomów i znajdują się one w różnych częściach komórki. Rybosomy 80S są związane z błonami siateczki śródplazmatycznej szorstkiej i otoczką jądrową, choć znajdziemy je też luźno zawieszone w cytoplazmie. Natomiast w komórkach zawierających mitochondria i chloroplasty wewnątrz tych organelli ulokowane są rybosomy 70S, czyli typu prokariotycznego. Ich występowanie w komórkach eukariotycznych tłumaczy teoria endosymbiozy, według której organelle te powstały

Słownik

endosymbioza

proces, w którym organizm jednokomórkowy (endosymbiont) zostaje pochłonięty przez inny organizm jednokomórkowy (gospodarza) i żyje z nim na zasadzie obustronnych korzyści, a następnie w procesie ewolucji może stać się jego organellą

eukariont

organizm eukariotyczny posiadający w komórkach jądra komórkowe z materiałem genetycznym otoczonym otoczką jądrową; do eukariontów zaliczane są wszystkie organizmy oprócz bakterii i archeowców, czyli prokariontów

genofor

kolista cząsteczka DNA będąca chromosomem bakteryjnym, nieoddzielonym od cytoplazmy błoną jądrową ani otoczką jądrową

histon

białko zasadowe występujące w jądrach komórkowych roślin i zwierząt, w kompleksie z DNA zwanym chromatyną; owinięcie cząsteczek DNA wokół białek histonowych daje możliwość upakowania długich nici DNA

kompartment

wyodrębniony pod względem strukturalnym i funkcjonalnym obszar w komórce, oddzielony od pozostałych części komórki błoną białkowo‐lipidową

nukleoid

występujący u prokariontów obszar cytoplazmy, w którym znajduje się ich DNA w postaci genoforu; jest odpowiednikiem jądra komórkowego komórek eukariotycznych

Struktura Komórka Aparat Golgiego + - Chloroplasty +/- - Mitochondria + - Lizosomy + - Rybosomy + + Siateczka śródplazmatyczna + - Wakuole +/- -

plazmid

kolista cząsteczka pozachromosomowego DNA kodująca pewne szczególne cechy komórki, które nie są niezbędne do przeżycia, np. oporność na antybiotyki

prokariont

organizm prokariotyczny nieposiadający jądra komórkowego, którego materiał genetyczny zawarty jest w nukleoidzie; do prokariontów zaliczane są bakterie i archeowce

stała sedymentacji Svedberga

współczynnik określający szybkość opadania rybosomów pod wpływem sił ośrodkowych w ultrawirówkach

Sprawdź się

Pokaż ćwiczenia: 輸 醙 難

Ćwiczenie 1

Zaznacz cechę, która nie jest charakterystyczna dla wszystkich komórek eukariotycznych.

Obecność liniowych cząsteczek DNA

Obecność błony komórkowej

Obecność ściany komórkowej

Obecność siateczki wewnątrzplazmatycznej

Ćwiczenie 2 Połącz podane niżej terminy z ich definicjami.

Genofor

Kolista cząsteczka pozachromosomowego DNA, kodująca pewne szczególne cechy komórki, które nie są niezbędne do przeżycia, np. oporność na antybiotyki

Kompartment

Występujący u prokariontów obszar cytoplazmy, w którym znajduje się ich DNA w postaci genoforu. Jest odpowiednikiem jądra komórkowego komórek eukariotycznych

Nukleoid

Wyodrębniony pod względem strukturalnym i funkcjonalnym obszar w komórce, oddzielony od pozostałych części komórki błoną lipoproteinową

Plazmid

Kolista cząsteczka DNA będąca chromosomem bakteryjnym nieoddzielonym od cytoplazmy błoną

Ćwiczenie 3 Dopasuj elementy strukturalne do typu komórki.

Komórka eukariotyczna

Komórka prokariotyczna

rybosomy 80S i 70S

rybosomy 70S lizosomy

chloroplasty

ściana komórkowa

jądro komórkowe nukleoid

siateczka śródplazmatyczna

aparat Golgiego mitochondria

błona komórkowa

Ćwiczenie 4

Oceń prawdziwość poniższych stwierdzeń określających cechy komórki prokariotycznej i eukariotycznej.

Prawda Fałsz Genofor, czyli podstawowe DNA prokariontów, znajduje się w nukleoidzie, będącym wydzieloną przez dwuwarstwę lipidową częścią cytoplazmy. Plazmid komórki prokariotycznej koduje cechy niezbędne do życia organizmu. Większość organizmów prokariotycznych jest jednokomórkowa, jednak niektóre z nich mogą formować kolonie lub organizmy wielokomórkowe.

Ćwiczenie 8

Antybiotyki są substancjami wytwarzanymi przez mikroorganizmy, takie jak bakterie, mikoplazmy czy grzyby. Hamują one rozmnażanie innych drobnoustrojów w sąsiedztwie lub je nawet zabijają, co jest wykorzystywane w leczeniu wielu chorób bakteryjnych. Jedną z grup antybiotyków są penicyliny należące do grupy beta-laktamów, które blokują działanie enzymów bakteryjnych - transpeptydaz, biorących udział w ostatnim etapie syntezy mureiny. Konsekwencją działania penicylin jest zwiększenie przepuszczalności ściany komórkowej i uszkodzenie komórki bakteryjnej, prowadzące do jej śmierci.

Źródło: Current Opinion in Microbiology hps://doi.org/10.1016/j.mib.2019.10.

Na podstawie tekstu i własnej wiedzy wyjaśnij, dlaczego antybiotyki są skuteczne w walce z infekcjami bakteryjnymi, jednocześnie nie uszkadzając komórek pacjenta.

Dla nauczyciela

Autor: Anna Juwan

Przedmiot: Biologia

Temat: Porównanie budowy komórki eukariotycznej i prokariotycznej

Grupa docelowa: uczniowie III etapu edukacyjnego – kształcenie w zakresie podstawowym i rozszerzonym

Podstawa programowa: Zakres podstawowy Treści nauczania – wymagania szczegółowe II. Komórka. Uczeń:

1. rozpoznaje elementy budowy komórki eukariotycznej na preparacie mikroskopowym, na mikrofotografii, rysunku lub na schemacie; Zakres rozszerzony Treści nauczania – wymagania szczegółowe II. Komórka. Uczeń:
2. rozpoznaje elementy budowy komórki eukariotycznej na preparacie mikroskopowym, na mikrofotografii, rysunku lub na schemacie;
3. wykazuje różnice w budowie komórki prokariotycznej i eukariotycznej;

Kształtowane kompetencje kluczowe:

kompetencje cyfrowe; kompetencje osobiste, społeczne i w zakresie umiejętności uczenia się; kompetencje matematyczne oraz kompetencje w zakresie nauk przyrodniczych, technologii i inżynierii.

Cele operacyjne ( językiem ucznia):

Wykażesz podobieństwa i różnice w budowie komórek prokariotycznych i eukariotycznych. Wyjaśnisz, jakie znaczenie ma kompartmentacja komórki.

Strategie nauczania:

konstruktywizm; konektywizm.

Metody i techniki nauczania:

tabele kolegów i koleżanek i w razie potrzeby poprawiają je lub uzupełniają. Wybrane grupy przedstawiają zapisane różnice i podobieństwa na forum klasy.

2. Gwiazda pytań. Nauczyciel dzieli klasę na trzy grupy. Każdy zespół otrzymuje arkusz papieru A3 z ilustracją gwiazdy. Zadaniem uczniów jest umieszczenie na ramionach gwiazdy pięciu pytań dotyczących tematu lekcji. Każdy zespół po napisaniu pytań przekazuje gwiazdę innej grupie, zgodnie z kierunkiem wskazówek zegara. Teraz zadaniem uczniów jest udzielenie odpowiedzi na zadane pytania na podstawie wiadomości znajdujących się w e‐materiale. Uczniowie swoje odpowiedzi zapisują na otrzymanym arkuszu papieru A3. Po upływie wyznaczonego czasu grupy prezentują swoje gwiazdy. Nauczyciel w razie potrzeby uzupełnia informacje, wyjaśnia wątpliwości.
3. Utrwalenie wiedzy i umiejętności. Uczniowie samodzielnie wykonują ćwiczenie nr 7 (w którym mają za zadanie wyjaśnić, dlaczego rybosomy mitochondrialne są bardziej zbliżone budową do rybosomów prokariotycznych niż do rybosomów cytoplazmatycznych występujących w komórce zwierzęcej) z sekcji „Sprawdź się”. Następnie w 4‐osobowych grupach omawiają prawidłowe rozwiązanie. Po upływie wyznaczonego czasu wskazany przez nauczyciela przedstawiciel grupy prezentuje odpowiedź wraz z jej uzasadnieniem. Klasa ustosunkowuje się do niej. Nauczyciel udziela uczniom informacji zwrotnej.

Faza podsumowująca:

1. Chętni uczniowie wskazują podobieństwa i różnice w budowie między komórką prokariotyczną oraz komórką roślinną, zwierzęcą i grzybową. Uzasadniają, dlaczego mimo prostej budowy komórki prokariotyczne mogą występować w różnych środowiskach (np. w niskich i wysokich temperaturach, wodach, powietrzu, glebie, w organizmach). Nauczyciel w razie potrzeby dopowiada informacje.

Praca domowa:

1. Wykonaj ćwiczenia od 1 do 6 z sekcji „Sprawdź się”.
2. Dla chętnych: Wykonaj ćwiczenie nr 8 z sekcji „Sprawdź się”.

Materiały pomocnicze:

Neil A. Campbell i in., „Biologia Campbella”, tłum. K. Stobrawa i in., Rebis, Poznań 2019. „Encyklopedia szkolna. Biologia”, red. Marta Stęplewska, Robert Mitoraj, Wydawnictwo Zielona Sowa, Kraków 2006.

Dodatkowe wskazówki metodyczne:

Uczniowie mogą wykorzystać multimedium z sekcji „Grafika interaktywna” w celu przygotowania się do lekcji powtórkowej.