Ինչ գործընթացներ են ապահովում բջիջը էներգիայով: Կյանքի գործընթացները խցում. Թեմա՝ Բջջային մակարդակ

C1-C4 մասերի առաջադրանքները

1. Բնապահպանական ո՞ր գործոններն են նպաստում էկոհամակարգում գայլերի թվաքանակի կարգավորմանը:

Պատասխան.
1) մարդածին` անտառային տարածքի կրճատում, ավելորդ որս.
2) բիոտիկ՝ սննդի պակաս, մրցակցություն, հիվանդությունների տարածում.

2. Որոշեք նկարում ներկայացված բջիջի բաժանման տեսակը և փուլը: Ի՞նչ գործընթացներ են տեղի ունենում այս փուլում:

Պատասխան.
1) նկարը ցույց է տալիս միտոզի մետաֆազը.
2) քրոմոսոմների ցենտրոմերներին կցված են spindle թելերը.
3) այս փուլում երկխրոմատիդ քրոմոսոմները շարվում են հասարակածային հարթությունում:

3. Ինչու՞ է հողը հերկելը բարելավում մշակովի բույսերի կենսապայմանները:

Պատասխան.
1) նպաստում է մոլախոտերի ոչնչացմանը և նվազեցնում մրցակցությունը մշակովի բույսերի հետ.
2) նպաստում է բույսերի ջրով և օգտակար հանածոների մատակարարմանը.
3) մեծացնում է թթվածնի մատակարարումը արմատներին.

4. Ինչո՞վ է բնական էկոհամակարգը տարբերվում ագրոէկոհամակարգից:

Պատասխան.
1) մեծ կենսաբազմազանություն և սննդային կապերի և սննդի շղթաների բազմազանություն.
2) նյութերի հավասարակշռված շրջանառություն.
3) գոյության երկար ժամանակաշրջաններ.

5. Բացահայտե՛ք այն մեխանիզմները, որոնք ապահովում են քրոմոսոմների թվի և ձևի կայունությունը օրգանիզմների բոլոր բջիջներում սերնդից սերունդ:

Պատասխան.
1) մեյոզի շնորհիվ ձևավորվում են քրոմոսոմների հապլոիդ շարքով գամետներ.
2) բեղմնավորման ժամանակ զիգոտում վերականգնվում է քրոմոսոմների դիպլոիդ բազմությունը, որն ապահովում է քրոմոսոմային բազմության կայունությունը.
3) օրգանիզմի աճը տեղի է ունենում միտոզով, որն ապահովում է սոմատիկ բջիջներում քրոմոսոմների քանակի կայունությունը։

6. Ո՞րն է բակտերիաների դերը նյութերի շրջապտույտում:

Պատասխան.
1) հետերոտրոֆ բակտերիաներ - քայքայողները օրգանական նյութերը քայքայում են հանքանյութերի, որոնք կլանում են բույսերը.
2) ավտոտրոֆ բակտերիաներ (ֆոտո, քիմոտրոֆներ) - արտադրողները օրգանական նյութեր են սինթեզում անօրգանականներից՝ ապահովելով թթվածնի, ածխածնի, ազոտի և այլնի շրջանառությունը։

7. Ի՞նչ հատկանիշներ են բնորոշ մամռոտ բույսերին:

Պատասխան.

2) մամուռները բազմանում են ինչպես սեռական, այնպես էլ անսեռ սերունդներով՝ սեռական (գամետոֆիտ) և անսեռ (սպորոֆիտ);
3) հասուն մամուռ բույսը սեռական սերունդն է (գամետոֆիտ), իսկ սպորներով պարկուճը անսեռ է (սպորոֆիտ).
4) բեղմնավորումը տեղի է ունենում ջրի առկայության դեպքում.

8. Սկյուռիկները, որպես կանոն, ապրում են փշատերեւ անտառներում եւ սնվում հիմնականում եղեւնի սերմերով։ Ո՞ր բիոտիկ գործոնները կարող են հանգեցնել սկյուռի պոպուլյացիայի նվազմանը:

9. Հայտնի է, որ Գոլջիի ապարատը հատկապես լավ զարգացած է ենթաստամոքսային գեղձի գեղձային բջիջներում։ Բացատրիր ինչու.

Պատասխան.
1) ենթաստամոքսային գեղձի բջիջները սինթեզում են ֆերմենտներ, որոնք կուտակվում են Գոլջիի ապարատի խոռոչներում.
2) Գոլջիի ապարատում ֆերմենտները փաթեթավորված են վեզիկուլների տեսքով.
3) Գոլջիի ապարատից ֆերմենտները տեղափոխվում են ենթաստամոքսային գեղձի ծորան:

10. Տարբեր բջիջների ռիբոսոմները, ամինաթթուների ամբողջ հավաքածուն և mRNA-ի և tRNA-ի նույնական մոլեկուլները տեղադրվեցին փորձանոթում, և ստեղծվեցին բոլոր պայմանները սպիտակուցի սինթեզի համար: Ինչո՞ւ է մեկ տեսակի սպիտակուցը սինթեզվելու փորձանոթի տարբեր ռիբոսոմների վրա:

Պատասխան.
1) սպիտակուցի առաջնային կառուցվածքը որոշվում է ամինաթթուների հաջորդականությամբ.
2) սպիտակուցի սինթեզի ձևանմուշները նույնական mRNA մոլեկուլներ են, որոնցում կոդավորված է նույն առաջնային սպիտակուցի կառուցվածքը:

11. Կառուցվածքային ի՞նչ հատկանիշներ են բնորոշ Chordata տեսակի ներկայացուցիչներին:

Պատասխան.
1) ներքին առանցքային կմախք;
2) նյարդային համակարգը խողովակի տեսքով մարմնի մեջքային կողմում.
3) մարսողական խողովակի ճաքեր.

12. Երեքնուկն աճում է մարգագետնում և փոշոտվում իշամեղուների կողմից։ Ո՞ր բիոտիկ գործոնները կարող են հանգեցնել երեքնուկի պոպուլյացիայի նվազմանը:

Պատասխան.
1) իշամեղուների թվի նվազում.
2) խոտակեր կենդանիների թվի ավելացում.
3) մրցակից բույսերի (հացահատիկային և այլն) բազմացումը.

13. Միտոքոնդրիումների ընդհանուր զանգվածը առնետների տարբեր օրգանների բջիջների զանգվածի նկատմամբ կազմում է՝ ենթաստամոքսային գեղձում՝ 7,9%, լյարդում՝ 18,4%, սրտում՝ 35,8%։ Ինչու՞ այս օրգանների բջիջներն ունեն տարբեր միտոքոնդրիալ պարունակություն:

Պատասխան.
1) միտոքոնդրիաները բջջի էներգետիկ կայաններն են, որոնցում սինթեզվում և կուտակվում են ATP մոլեկուլները.
2) սրտի մկանների ինտենսիվ աշխատանքը պահանջում է մեծ էներգիա, հետևաբար նրա բջիջներում միտոքոնդրիումների պարունակությունը ամենաբարձրն է.
3) լյարդում միտոքոնդրիումների քանակն ավելի մեծ է ենթաստամոքսային գեղձի համեմատ, քանի որ այն ունի ավելի ինտենսիվ նյութափոխանակություն։

14. Բացատրե՛ք, թե ինչու է սանիտարահիգիենիկ հսկողություն չանցած տավարի միսը վտանգավոր ուտել թերեփած կամ թեթև եփած:

Պատասխան.
1) տավարի միսը կարող է պարունակել խոշոր եղջերավոր երիզորդներ.
2) մարսողական ջրանցքի ծայրից զարգանում է հասուն որդ, և մարդը դառնում է վերջնական հյուրընկալողը:

15. Անվանե՛ք նկարում պատկերված բույսի բջջի օրգանիլը, 1-3 թվերով նշված կառուցվածքները և դրանց գործառույթները:

Պատասխան.
1) պատկերված օրգանիլը քլորոպլաստ է.
2) 1 - grana thylakoids, ներգրավված ֆոտոսինթեզի;
3) 2 - ԴՆԹ, 3 - ռիբոսոմներ, մասնակցում են քլորոպլաստի սեփական սպիտակուցների սինթեզին։

16. Ինչու՞ բակտերիաները չեն կարող դասակարգվել որպես էուկարիոտներ:

Պատասխան.
1) նրանց բջիջներում միջուկային նյութը ներկայացված է մեկ շրջանաձև ԴՆԹ մոլեկուլով և չի բաժանվում ցիտոպլազմայից.
2) չունեն միտոքոնդրիաներ, Գոլջիի բարդույթ կամ ԷՌ.
3) չունեն մասնագիտացված սեռական բջիջներ, չկա մեյոզ և բեղմնավորում.

17. Բիոտիկ գործոնների ո՞ր փոփոխությունները կարող են հանգեցնել անտառում ապրող և հիմնականում բույսերով սնվող մերկ սլամի պոպուլյացիայի ավելացմանը:

18. Բույսերի տերեւներում ինտենսիվորեն տեղի է ունենում ֆոտոսինթեզի պրոցեսը։ Արդյո՞ք դա տեղի է ունենում հասած և չհասած մրգերի մեջ: Բացատրեք ձեր պատասխանը:

Պատասխան.
1) ֆոտոսինթեզ տեղի է ունենում չհասած մրգերի մեջ (մինչ նրանք կանաչ են), քանի որ դրանք պարունակում են քլորոպլաստներ.
2) երբ հասունանում են, քլորոպլաստները վերածվում են քրոմոպլաստների, որոնցում ֆոտոսինթեզ չի լինում։

19. Գամետոգենեզի ո՞ր փուլերն են նկարում նշված A, B և C տառերով: Ի՞նչ քրոմոսոմների հավաքածու ունեն բջիջները այս փուլերից յուրաքանչյուրում: Ի՞նչ մասնագիտացված բջիջների է այս գործընթացը հանգեցնում զարգացմանը:

Պատասխան.
1)Ա - վերարտադրության (բաժանման) փուլ (գոտի), դիպլոիդ բջիջներ.
2)B - աճի փուլ (գոտի), դիպլոիդ բջիջ;
3) Բ - հասունացման փուլ (գոտի), բջիջները հապլոիդ են, զարգանում են սերմնաբջիջները։

20. Ինչպե՞ս են բակտերիալ բջիջները կառուցվածքով տարբերվում կենդանի բնության այլ թագավորությունների օրգանիզմների բջիջներից: Թվարկեք առնվազն երեք տարբերություն:

Պատասխան.
1) չկա ձևավորված միջուկ, միջուկային ծրար.
2) բացակայում են մի շարք օրգանելներ՝ միտոքոնդրիաներ, ԷՊՍ, Գոլգի կոմպլեքս և այլն;
3) ունեն մեկ օղակային քրոմոսոմ.

21. Ինչո՞ւ են բույսերը (արտադրողները) համարվում էկոհամակարգում նյութերի և էներգիայի փոխակերպման ցիկլի սկզբնական օղակը:

Պատասխան.
1) անօրգանականներից ստեղծել օրգանական նյութեր.
2) կուտակել արևային էներգիա.
3) օրգանական նյութերով և էներգիայով ապահովել էկոհամակարգի այլ մասերում գտնվող օրգանիզմներին.

22. Ի՞նչ գործընթացներ են ապահովում ջրի և հանքանյութերի տեղաշարժը բույսով մեկ:

Պատասխան.
1) արմատից մինչև տերևներ, ջուրը և հանքանյութերը անոթներով շարժվում են թրթռման պատճառով, որի արդյունքում առաջանում է ներծծման ուժ.
2) բույսում դեպի վեր հոսքին նպաստում է արմատային ճնշումը, որն առաջանում է արմատի մեջ ջրի անընդհատ հոսքի արդյունքում՝ բջիջներում և շրջակա միջավայրում նյութերի կոնցենտրացիայի տարբերության պատճառով։

23. Նայեք նկարում ներկայացված բջիջներին: Որոշեք, թե որ տառերն են ներկայացնում պրոկարիոտ և էուկարիոտ բջիջները: Ապացուցեք ձեր տեսակետը:

Պատասխան.
1) A - պրոկարիոտային բջիջ, B - էուկարիոտիկ բջիջ;
2) Նկար Ա-ի բջիջը չունի ձևավորված միջուկ, նրա ժառանգական նյութը ներկայացված է օղակաձև քրոմոսոմով.
3) Նկար B-ի բջիջն ունի ձևավորված միջուկ և օրգանելներ:

24. Ի՞նչ բարդություն ունի երկկենցաղների շրջանառության համակարգը ձկների համեմատ:

Պատասխան.
1) սիրտը դառնում է եռախցիկ.
2) հայտնվում է արյան շրջանառության երկրորդ շրջան.
3) սիրտը պարունակում է երակային և խառը արյուն.

25. Ինչո՞ւ է խառը անտառային էկոհամակարգը համարվում ավելի կայուն, քան եղևնու անտառային էկոհամակարգը:

Պատասխան.
1) խառը անտառում ավելի շատ տեսակներ կան, քան եղևնիներում.
2) խառը անտառում սննդային շղթաներն ավելի երկար են և ճյուղավորված, քան եղևնիներում.
3) խառը անտառում ավելի շատ շերտեր կան, քան եղևնիներում:

26. ԴՆԹ-ի մոլեկուլի մի հատվածն ունի հետևյալ բաղադրությունը՝ GATGAATAGTGCTTC: Թվարկե՛ք առնվազն երեք հետևանք, որոնք կարող են առաջանալ թիմինի յոթերորդ նուկլեոտիդի պատահական փոխարինումից ցիտոսինով (C):

Պատասխան.
1) տեղի կունենա գենային մուտացիա - կփոխվի երրորդ ամինաթթվի կոդոնը.
2) սպիտակուցի մեջ մի ամինաթթուն կարող է փոխարինվել մյուսով, ինչի արդյունքում կփոխվի սպիտակուցի առաջնային կառուցվածքը.
3) մյուս բոլոր սպիտակուցային կառուցվածքները կարող են փոխվել, ինչը կհանգեցնի օրգանիզմում նոր հատկանիշի ի հայտ գալուն։

27. Կարմիր ջրիմուռները (մանուշակագույն ջրիմուռներ) ապրում են մեծ խորություններում։ Չնայած դրան, նրանց բջիջներում տեղի է ունենում ֆոտոսինթեզ։ Բացատրեք, թե ինչու է տեղի ունենում ֆոտոսինթեզ, եթե ջրի սյունը կլանում է սպեկտրի կարմիր-նարնջագույն մասի ճառագայթները:

Պատասխան.
1) ֆոտոսինթեզը պահանջում է ճառագայթներ ոչ միայն սպեկտրի կարմիր, այլև կապույտ հատվածից.
2) կարմիր սնկերի բջիջները պարունակում են կարմիր գունանյութ, որը կլանում է ճառագայթները սպեկտրի կապույտ մասից, նրանց էներգիան օգտագործվում է ֆոտոսինթեզի գործընթացում:

28. Գտի՛ր տրված տեքստում սխալներ: Նշի՛ր այն նախադասությունների համարները, որոնցում կատարվել են սխալներ և ուղղի՛ր դրանք:
1. Կոելենտերատները եռաշերտ բազմաբջիջ կենդանիներ են։ 2. Ունեն ստամոքսի կամ աղիքային խոռոչ: 3. Աղիքային խոռոչը ներառում է խայթող բջիջներ։ 4. Կոելենտերատներն ունեն ցանցային (ցրված) նյարդային համակարգ։ 5. Բոլոր կոելենտերատները ազատ լողացող օրգանիզմներ են:

1)1 - կոելենտերատներ - երկշերտ կենդանիներ;
2)3 - խայթող բջիջները պարունակվում են էկտոդերմայում, այլ ոչ թե աղիքային խոռոչում.
3)5 - կոլենտերատների մեջ կան կից ձևաթղթեր.

29. Ինչպե՞ս է գազափոխանակությունը տեղի ունենում կաթնասունների թոքերում և հյուսվածքներում: Ինչն է առաջացնում այս գործընթացը:

Պատասխան.
1) գազի փոխանակումը հիմնված է դիֆուզիայի վրա, որը պայմանավորված է ալվեոլների օդում և արյան մեջ գազի կոնցենտրացիայի (մասնակի ճնշման) տարբերությամբ.
2) ալվեոլային օդի բարձր ճնշման տարածքից թթվածինը մտնում է արյուն, իսկ արյան բարձր ճնշման տարածքից ածխաթթու գազը՝ ալվեոլներ.
3) հյուսվածքներում թթվածինը մազանոթների բարձր ճնշման տարածքից ներթափանցում է միջբջջային նյութ, այնուհետև օրգանների բջիջներ: Միջբջջային նյութի բարձր ճնշման տարածքից ածխաթթու գազը մտնում է արյուն:

30. Ինչպիսի՞ն է օրգանիզմների ֆունկցիոնալ խմբերի մասնակցությունը կենսոլորտի նյութերի շրջապտույտին: Դիտարկենք դրանցից յուրաքանչյուրի դերը կենսոլորտի նյութերի ցիկլում:

Պատասխան.
1) արտադրողները սինթեզում են օրգանական նյութեր անօրգանական նյութերից (ածխաթթու գազ, ջուր, ազոտ, ֆոսֆոր և այլ օգտակար հանածոներ), թթվածին թողարկում (բացառությամբ քիմոտրոֆների).
2) օրգանիզմների սպառողները (և այլ ֆունկցիոնալ խմբերը) օգտագործում և փոխակերպում են օրգանական նյութեր, օքսիդացնում դրանք շնչառության ընթացքում՝ կլանելով թթվածինը և արտազատելով ածխաթթու գազ և ջուր.
3) քայքայողները օրգանական նյութերը քայքայում են ազոտի, ֆոսֆորի և այլնի անօրգանական միացությունների՝ դրանք վերադարձնելով շրջակա միջավայր.

31. ԴՆԹ-ի մոլեկուլի հատվածը, որը կոդավորում է սպիտակուցի ամինաթթուների հաջորդականությունը, ունի հետևյալ բաղադրությունը՝ G-A-T-G-A-A-T-A-G-TT-C-T-T-C. Բացատրեք յոթերորդ և ութերորդ նուկլեոտիդների միջև գուանինի նուկլեոտիդ (G) պատահական ավելացման հետևանքները:

Պատասխան.
1) տեղի կունենա գենային մուտացիա - երրորդ և հաջորդ ամինաթթուների ծածկագրերը կարող են փոխվել.
2) սպիտակուցի առաջնային կառուցվածքը կարող է փոխվել.
3) մուտացիան կարող է հանգեցնել օրգանիզմում նոր հատկանիշի ի հայտ գալուն.

32. Անհատական ​​զարգացման տարբեր փուլերում ի՞նչ բույսերի օրգաններ են վնասվում աքլորները:

Պատասխան.
1) բույսերի արմատները վնասված են թրթուրներով.
2) ծառերի տերեւները վնասված են հասուն բզեզների կողմից.

33. Գտի՛ր տրված տեքստում սխալներ: Նշի՛ր այն նախադասությունների համարները, որոնցում կատարվել են սխալներ և ուղղի՛ր դրանք:
1. Տափակ որդերը եռաշերտ կենդանիներ են։ 2. Տափակ որդերը ներառում են սպիտակ պլանարիա, մարդու կլոր որդ և լյարդի թրթուր: 3. Տափակ որդերն ունեն երկարավուն, տափակ մարմին։ 4. Նրանք ունեն լավ զարգացած նյարդային համակարգ։ 5. Տափակ որդերը երկտուն կենդանիներ են, որոնք ձու են ածում:

Սխալներ են թույլ տրվել նախադասություններում.
1)2 - մարդու կլոր որդը չի դասակարգվում որպես տափակ որդ, այն կլոր որդ է.
2)4 - հարթ որդերի մոտ նյարդային համակարգը թույլ է զարգացած.
3)5 - հարթ որդերը հերմաֆրոդիտներ են:

34. Ի՞նչ է պտուղը: Ո՞րն է դրա նշանակությունը բույսերի և կենդանիների կյանքում:

Պատասխան.
1) պտուղ - անգիոսպերմերի գեներացնող օրգան.
2) պարունակում է սերմեր, որոնց օգնությամբ բույսերը բազմանում և ցրվում են.
3) բույսերի պտուղները կեր են կենդանիների համար.

35. Թռչունների տեսակների մեծ մասը ձմռան համար թռչում է հյուսիսային շրջաններից՝ չնայած իրենց տաքարյուն բնությանը: Նշեք առնվազն երեք գործոն, որոնք ստիպում են այս կենդանիներին թռչել:

Պատասխան.
1) միջատակեր թռչունների սննդամթերքը դառնում է անհասանելի.
2) ջրամբարների սառցածածկույթը և գետնի վրա ձնածածկույթը զրկում են բուսակեր թռչուններին սննդից.
3) ցերեկային ժամերի փոփոխություն.

36. Ո՞ր կաթը` ստերիլիզացված, թե թարմ կթած, նույն պայմաններում ավելի արագ կթթվի: Բացատրեք ձեր պատասխանը:

Պատասխան.
1) թարմ կթած կաթն ավելի արագ կթթվի, քանի որ այն պարունակում է բակտերիաներ, որոնք առաջացնում են արտադրանքի խմորում.
2) երբ կաթը ստերիլիզացվում է, կաթնաթթվային բակտերիաների բջիջները և սպորները մահանում են, և կաթն ավելի երկար է պահպանվում։

37. Գտի՛ր տրված տեքստում սխալներ: Նշե՛ք նախադասությունների թիվը, որոնցում կատարվել են սխալներ և բացատրե՛ք դրանք:
1. Ֆիլում հոդվածոտանիների հիմնական դասերն են՝ խեցգետինները, արաչնիդները և միջատները: 2. Խեցգետնակերպերի և արախնիդների մարմինը բաժանված է գլխի, կրծքավանդակի և որովայնի: 3. Միջատների մարմինը բաղկացած է գլխուղեղից և որովայնից։ 4. Արախնիդները ալեհավաքներ չունեն։ 5. Թրթուրներն ունեն երկու զույգ ալեհավաք, իսկ խեցգետնակերպերը՝ մեկ զույգ։

Սխալներ են թույլ տրվել նախադասություններում.
1)2 - խեցգետնակերպերի և արախնիդների մարմինը բաղկացած է գլխուղեղից և որովայնից.
2)3 - միջատների մարմինը կազմված է գլխից, կրծքից և որովայնից.
3)5 - միջատներն ունեն մեկ զույգ ալեհավաք, իսկ խեցգետնակերպերը՝ երկու զույգ։

38. Ապացուցե՛ք, որ բույսի կոճղարմատը ձևափոխված ծիլ է:

Պատասխան.
1) կոճղարմատն ունի հանգույցներ, որոնցում տեղակայված են տարրական տերևներ և բողբոջներ.
2) կոճղարմատի վերին մասում կա գագաթային բողբոջ, որը որոշում է կադրի աճը.
3) պատահական արմատները տարածվում են կոճղարմատից.
4) կոճղարմատի ներքին անատոմիական կառուցվածքը նման է ցողունին.

39. Միջատների վնասատուների դեմ պայքարելու համար մարդիկ օգտագործում են քիմիական նյութեր: Նշեք կաղնու անտառի կյանքի առնվազն երեք փոփոխություն, եթե բոլոր բուսակեր միջատները ոչնչացվեն քիմիական միջոցներով: Բացատրեք, թե ինչու են դրանք տեղի ունենալու:

Պատասխան.
1) միջատներով փոշոտվող բույսերի թիվը կտրուկ կնվազի, քանի որ խոտակեր միջատները բույսերի փոշոտողներ են.
2) միջատակեր օրգանիզմների (2-րդ կարգի սպառողների) թիվը կտրուկ կնվազի կամ կվերանա սննդային շղթաների խաթարման պատճառով.
3) միջատներին ոչնչացնելու համար օգտագործվող քիմիկատների մի մասը կմտնի հող, ինչը կհանգեցնի բույսերի կյանքի խաթարմանը, հողի ֆլորայի և ֆաունայի մահվանը, բոլոր խախտումները կարող են հանգեցնել կաղնու անտառի մահվան:

40. Ինչու՞ հակաբիոտիկներով բուժումը կարող է հանգեցնել աղիքային դիսֆունկցիայի: Բերեք առնվազն երկու պատճառ.

Պատասխան.
1) հակաբիոտիկները սպանում են մարդու աղիքներում ապրող օգտակար բակտերիաները.
2) խախտվում են մանրաթելի քայքայումը, ջրի կլանումը և այլ գործընթացները.

41.Թերթի ո՞ր մասն է նշված Ա տառով նկարում և ի՞նչ կառուցվածքներից է այն բաղկացած։ Ի՞նչ գործառույթներ են կատարում այս կառույցները:

1) A տառը նշանակում է անոթային-թելքավոր կապոց (երակ), փաթեթը ներառում է անոթներ, մաղի խողովակներ և մեխանիկական հյուսվածք.
2) անոթները ապահովում են ջրի տեղափոխումը դեպի տերեւներ.
3) մաղի խողովակները ապահովում են օրգանական նյութերի տեղափոխումը տերեւներից այլ օրգաններ.
4) մեխանիկական հյուսվածքի բջիջները ապահովում են ամրություն և ծառայում են որպես տերևի շրջանակ:

42. Որո՞նք են սնկերի թագավորության բնորոշ հատկանիշները:

Պատասխան.
1) սնկերի մարմինը բաղկացած է թելերից՝ հիֆերից, որոնք կազմում են միցելիում.
2) բազմանալ սեռական և անսեռ ճանապարհով (սպորներ, միցելիում, բողբոջներ);
3) աճել ողջ կյանքի ընթացքում.
4) բջջում` թաղանթը պարունակում է խիտինանման նյութ, պահուստային սննդանյութը գլիկոգենն է:

43. Գետի վարարումից հետո գոյացած փոքրիկ ջրամբարում հայտնաբերվել են հետևյալ օրգանիզմները՝ հողաթափ թարթիչավորներ, դաֆնիա, սպիտակ պլանարիա, մեծ լճակային խխունջ, ցիկլոպ, հիդրա։ Բացատրեք, արդյոք այս ջրային մարմինը կարելի է համարել էկոհամակարգ: Ներկայացրեք առնվազն երեք ապացույց:

Պատասխան.
Անվանված ժամանակավոր ջրամբարը չի կարելի անվանել էկոհամակարգ, քանի որ այն պարունակում է.
1) չկան արտադրողներ.
2) չկան քայքայողներ.
3) չկա նյութերի փակ շրջանառություն և խախտված են սննդային շղթաները.

44. Ինչու՞ է պտույտի տակ դրվում գրություն, որը դրվում է արյունահոսությունը դադարեցնելու համար մեծ արյունատար անոթներից՝ նշելով դրա կիրառման ժամանակը:

Պատասխան.
1) նշումը կարդալուց հետո կարող եք որոշել, թե որքան ժամանակ է անցել շրջագայության կիրառումից հետո.
2) եթե 1-2 ժամ հետո հնարավոր չի եղել հիվանդին հասցնել բժշկին, ապա պետք է որոշ ժամանակով թուլացնել շղթան։ Սա կկանխի հյուսվածքների մահը:

45. Անվանե՛ք ողնուղեղի կառուցվածքները, որոնք նշված են նկարում 1-ին և 2-րդ թվերով և նկարագրե՛ք դրանց կառուցվածքի և գործառույթների առանձնահատկությունները:

Պատասխան.
1)1 - մոխրագույն նյութ, որը ձևավորվում է նեյրոնների մարմիններով.
2) 2 - սպիտակ նյութ, որը ձևավորվում է նեյրոնների երկար գործընթացներով.
3) գորշ նյութը կատարում է ռեֆլեքսային ֆունկցիա, սպիտակ նյութը՝ հաղորդիչ ֆունկցիա։

46. ​​Ի՞նչ դեր են խաղում թքագեղձերը կաթնասունների մարսողության մեջ: Թվարկեք առնվազն երեք գործառույթ:

Պատասխան.
1) թքագեղձերի արտազատումը խոնավացնում և ախտահանում է սնունդը.
2) թուքը մասնակցում է սննդի բոլուսի առաջացմանը.
3) թքի ֆերմենտները նպաստում են օսլայի քայքայմանը.

47. Հրաբխային գործունեության արդյունքում օվկիանոսում գոյացել է կղզի։ Նկարագրե՛ք էկոհամակարգի ձևավորման հաջորդականությունը նոր ձևավորված ցամաքի վրա: Խնդրում ենք տրամադրել առնվազն երեք կետ:

Պատասխան.
1) առաջինը նստում են միկրոօրգանիզմներն ու քարաքոսերը, որոնք ապահովում են հողի առաջացումը.
2) հողի վրա նստում են բույսեր, որոնց սպորները կամ սերմերը տեղափոխվում են քամու կամ ջրի միջոցով.
3) քանի որ բուսականությունը զարգանում է, էկոհամակարգում հայտնվում են կենդանիներ, հիմնականում՝ հոդվածոտանիներ և թռչուններ։

48. Փորձառու այգեպանները պարարտանյութեր են քսում պտղատու ծառերի բուն շրջանակների եզրերի երկայնքով գտնվող ակոսներում, այլ ոչ թե հավասարաչափ բաշխում: Բացատրիր ինչու.

Պատասխան.
1) արմատային համակարգը աճում է, ներծծման գոտին շարժվում է արմատային գագաթի հետևում.
2) զարգացած կլանման գոտի ունեցող արմատները՝ արմատային մազիկները, գտնվում են միջքաղաքային շրջանների եզրերին։

49. Ինչպիսի՞ մոդիֆիկացված կադր է պատկերված նկարում: Անվանե՛ք 1, 2, 3 թվերով նկարում նշված կառուցվածքային տարրերը և դրանց կատարած գործառույթները։

Պատասխան.
1) սոխ;
2)1 - հյութալի թեփուկանման տերեւ, որի մեջ պահվում են սննդանյութեր և ջուր.
3)2 - ջրի և օգտակար հանածոների կլանումն ապահովող պատահական արմատներ.
4)3 - բողբոջ, ապահովում է ընձյուղների աճը:

50. Որո՞նք են մամուռների կառուցվածքային առանձնահատկությունները և կենսական գործառույթները: Խնդրում ենք տրամադրել առնվազն երեք կետ:

Պատասխան.
1) մամուռների մեծ մասը տերևավոր բույսեր են, նրանցից ոմանք ունեն ռիզոիդներ.
2) մամուռներն ունեն վատ զարգացած հաղորդիչ համակարգ.
3) մամուռները բազմանում են ինչպես սեռական, այնպես էլ անսեռ եղանակով՝ հերթափոխով սերունդներով՝ սեռական (գամետոֆիտ) և անսեռ (սպորոֆիտ); Հասուն մամուռ բույսը սեռական սերունդ է, իսկ սպորի պարկուճը՝ անսեռ։

51. Անտառային հրդեհի հետեւանքով այրվել է եղեւնու անտառի մի մասը. Բացատրեք, թե ինչպես է տեղի ունենալու դրա ինքնաբուժումը: Թվարկեք առնվազն երեք քայլ:

Պատասխան.
1) նախ զարգանում են խոտաբույս, լուսասեր բույսերը.
2) այնուհետև առաջանում են կեչի, կաղամախու, սոճու ընձյուղներ, որոնց սերմերը քամու օգնությամբ թափվել են, և առաջանում է մանրատերեւ կամ սոճու անտառ։
3) լուսասեր տեսակների հովանի տակ զարգանում են ստվերահանդուրժող եղևնիներ, որոնք հետագայում ամբողջությամբ տեղահանում են մյուս ծառերը։

52. Ժառանգական հիվանդության պատճառը պարզելու համար հիվանդի բջիջները հետազոտվել են և քրոմոսոմներից մեկի երկարության փոփոխություն է հայտնաբերվել։ Հետազոտության ո՞ր մեթոդն է մեզ թույլ տվել պարզել այս հիվանդության պատճառը: Ո՞ր տեսակի մուտացիայի հետ է այն կապված:

Պատասխան.
1) հիվանդության պատճառը պարզվել է ցիտոգենետիկ մեթոդով.
2) հիվանդությունը պայմանավորված է քրոմոսոմային մուտացիայով՝ քրոմոսոմի բեկորի կորստով կամ ավելացումով։

53. Նկարի ո՞ր տառն է ցույց տալիս նշտարակի զարգացման ցիկլում բլաստուլան: Որո՞նք են բլաստուլայի ձևավորման առանձնահատկությունները:

Պատասխան.
1) բլաստուլան նշվում է G տառով.
2) բլաստուլան առաջանում է զիգոտի մասնատման ժամանակ.
3) բլաստուլայի չափը չի գերազանցում զիգոտի չափը.

54. Ինչու՞ են սնկերը դասակարգվում որպես օրգանական աշխարհի հատուկ թագավորություն:

Պատասխան.
1) սնկերի մարմինը բաղկացած է բարակ ճյուղավորվող թելերից՝ հիֆերից, որոնք կազմում են միցելիում կամ միցելիում.
2) միցելիալ բջիջները պահում են ածխաջրերը գլիկոգենի տեսքով.
3) սնկերը չեն կարող դասակարգվել որպես բույսեր, քանի որ դրանց բջիջները չունեն քլորոֆիլ և քլորոպլաստներ. պատը պարունակում է քիտին;
4) սնկերը չեն կարող դասակարգվել որպես կենդանիներ, քանի որ նրանք կլանում են սննդանյութերը մարմնի ամբողջ մակերեսով և չեն կուլ տալիս դրանք սննդի կտորների տեսքով:

55. Անտառային որոշ կենսացենոզներում հավի թռչուններին պաշտպանելու նպատակով իրականացվել է ցերեկային գիշատիչ թռչունների զանգվածային գնդակահարություն: Բացատրեք, թե ինչպես է այս իրադարձությունն ազդել հավերի քանակի վրա:

Պատասխան.
1) սկզբում հավի թիվն ավելացավ, քանի որ նրանց թշնամիները ոչնչացվեցին (բնականաբար կարգավորելով թիվը);
2) հետո հավերի քանակը պակասել է սննդի պակասի պատճառով.
3) հիվանդ և թուլացած առանձնյակների թիվն ավելացել է հիվանդությունների տարածման և գիշատիչների բացակայության պատճառով, ինչն ազդել է նաև հավերի քանակի նվազման վրա.

56. Սպիտակ նապաստակի մորթի գույնը փոխվում է տարվա ընթացքում՝ ձմռանը նապաստակը սպիտակ է, իսկ ամռանը՝ մոխրագույն։ Բացատրեք, թե ինչ տեսակի փոփոխականություն է նկատվում կենդանու մոտ և ինչն է որոշում այս հատկանիշի դրսևորումը:

Պատասխան.
1) նապաստակն ունի փոփոխական (ֆենոտիպային, ոչ ժառանգական) փոփոխականություն.
2) այս հատկանիշի դրսևորումը որոշվում է շրջակա միջավայրի պայմանների փոփոխությամբ (ջերմաստիճան, օրվա տևողությունը):

57. Անվանե՛ք նշտարակի սաղմնային զարգացման փուլերը՝ նկարում A և B տառերով նշված, Բացահայտե՛ք այս փուլերից յուրաքանչյուրի ձևավորման առանձնահատկությունները:
Ա Բ

Պատասխան.
1) Ա - գաստրուլա - երկշերտ սաղմի փուլ.
2) B - նեյրուլա, ունի ապագա թրթուրի կամ հասուն օրգանիզմի ռուդիմենտներ.
3) գաստրուլան առաջանում է բլաստուլայի պատի ինվագինացիայի միջոցով, իսկ նեյրուլայում նախ ձևավորվում է նյարդային թիթեղը, որը կարգավորիչ է ծառայում այլ օրգան համակարգերի ձևավորման համար։

58. Նշե՛ք բակտերիաների կառուցվածքի եւ գործունեության հիմնական հատկանիշները: Թվարկե՛ք առնվազն չորս հատկանիշ:

Պատասխան.
1) բակտերիաներ - նախամիջուկային օրգանիզմներ, որոնք չունեն ձևավորված միջուկ և բազմաթիվ օրգանելներ.
2) ըստ սնուցման մեթոդի՝ բակտերիաները համարվում են հետերոտրոֆներ և ավտոտրոֆներ.
3) բազմացման բարձր տեմպը ըստ բաժանման.
4) անաէրոբներ և աերոբներ.
5) անբարենպաստ պայմաններ են առաջանում վիճաբանության մեջ:

59. Ինչո՞վ է ցամաքային-օդային միջավայրը տարբերվում ջրային միջավայրից:

Պատասխան.
1) թթվածնի պարունակությունը.
2) ջերմաստիճանի տատանումների տարբերություններ (ցամաքային օդային միջավայրում տատանումների լայն ամպլիտուդ).
3) լուսավորության աստիճանը.
4) խտությունը.

Պատասխան.
1) ջրիմուռն ունի յոդ քիմիական տարրը կուտակելու հատկություն.
2) յոդն անհրաժեշտ է վահանաձև գեղձի նորմալ աշխատանքի համար.

61. Ինչու՞ է թարթիչավոր հողաթափ բջիջը համարվում անբաժանելի օրգանիզմ: Թարթիչավոր հողաթափի ո՞ր օրգանելներն են նկարում նշված 1 և 2 թվերով և ի՞նչ գործառույթներ են նրանք կատարում:

Պատասխան.
1) թարթիչավոր բջիջը կատարում է անկախ օրգանիզմի բոլոր գործառույթները՝ նյութափոխանակություն, վերարտադրություն, դյուրագրգռություն, հարմարվողականություն.
2) 1 - փոքր միջուկ, մասնակցում է սեռական գործընթացին.
3) 2 - մեծ միջուկ, կարգավորում է կենսական գործընթացները.

61. Որո՞նք են սնկերի կառուցվածքային առանձնահատկությունները և կենսական գործառույթները: Խնդրում ենք նշել առնվազն երեք հատկանիշ:

62. Բացատրի՛ր, թե ինչպես է թթվային անձրեւը վնասում բույսերին: Բերեք առնվազն երեք պատճառ.

Պատասխան.
1) ուղղակիորեն վնասել բույսերի օրգանները և հյուսվածքները.
2) աղտոտել հողը, նվազեցնել բերրիությունը.
3) նվազեցնել բույսերի արտադրողականությունը.

63. Ինչու՞ է ուղևորներին խորհուրդ տրվում սառնաշաքարներ ծծել ինքնաթիռ բարձրանալիս կամ վայրէջք կատարելիս:

Պատասխան.
1) օդանավի թռիչքի կամ վայրէջքի ժամանակ ճնշման արագ փոփոխություններն անհանգստություն են առաջացնում միջին ականջում, որտեղ նախնական ճնշումը թմբկաթաղանթի վրա ավելի երկար է պահպանվում.
2) կուլ տալու շարժումները բարելավում են օդի հասանելիությունը լսողական (Eustachian) խողովակ, որի միջոցով միջին ականջի խոռոչում ճնշումը հավասարվում է շրջակա միջավայրի ճնշմանը:

64. Ինչո՞վ է տարբերվում հոդվածոտանիների շրջանառության համակարգը անելիդների շրջանառու համակարգից: Նշեք առնվազն երեք նշան, որոնք ապացուցում են այդ տարբերությունները:

Պատասխան.
1) հոդվածոտանիներն ունեն բաց շրջանառու համակարգ, իսկ անելիդները՝ փակ շրջանառության համակարգ.
2) հոդվածոտանիները սիրտ ունեն մեջքի կողմում.
3) անելիդները սիրտ չունեն, նրա ֆունկցիան կատարում է օղակաձև անոթը։

65. Ի՞նչ տեսակի կենդանի է նկարում պատկերվածը: Ի՞նչ են ցույց տալիս 1 և 2 թվերը: Նշեք այս տեսակի այլ ներկայացուցիչներ:

Պատասխան.
1) Coelenterates տիպին.
2) 1 - էկտոդերմա, 2 - աղիքային խոռոչ;
3) մարջանի պոլիպներ, մեդուզա.

66. Ինչպե՞ս են դրսևորվում ջերմարյուն կենդանիների մոտ շրջակա միջավայրի ջերմաստիճանի մորֆոլոգիական, ֆիզիոլոգիական և վարքային հարմարվողականությունը:

Պատասխան.
1) մորֆոլոգիական՝ ջերմամեկուսիչ ծածկոցներ, ենթամաշկային ճարպային շերտ, մարմնի մակերեսի փոփոխություններ.
2) ֆիզիոլոգիական. շնչառության ընթացքում քրտինքի և խոնավության գոլորշիացման ինտենսիվության բարձրացում. արյան անոթների նեղացում կամ լայնացում, նյութափոխանակության մակարդակի փոփոխություններ;
3) վարքագծային` բների, փոսերի կառուցում, ամենօրյա և սեզոնային գործունեության փոփոխություններ` կախված շրջակա միջավայրի ջերմաստիճանից:

67. Ինչպե՞ս է գենետիկական ինֆորմացիան միջուկից փոխանցվում ռիբոսոմ:

Պատասխան.
1) mRNA սինթեզը տեղի է ունենում միջուկում փոխլրացման սկզբունքի համաձայն.
2) mRNA - ԴՆԹ բաժնի պատճեն, որը պարունակում է տեղեկատվություն սպիտակուցի առաջնային կառուցվածքի մասին, շարժվում է միջուկից դեպի ռիբոսոմ:

68. Ինչպիսի՞ն է պտերերի բարդությունը մամուռների համեմատ: Տվեք առնվազն երեք նշան.

Պատասխան.
1) պտերերն ունեն արմատներ.
2) պտերերը, ի տարբերություն մամուռների, զարգացրել են հաղորդիչ հյուսվածք.
3) պտերների զարգացման ցիկլում անսեռ սերունդը (սպորոֆիտ) գերակշռում է սեռական սերնդին (գամետոֆիտ), որը ներկայացված է պրոթալուսով։

69. Անվանի՛ր ողնաշարավոր կենդանու բողբոջային շերտը՝ նկարում նշված 3 թվով։

Պատասխան.
1) սաղմնային շերտ - էնդոդերմա;
2 էպիթելային հյուսվածք (աղիների և շնչառական օրգանների էպիթելիա);
3) օրգաններ՝ աղիքներ, մարսողական գեղձեր, շնչառական օրգաններ, որոշ էնդոկրին գեղձեր.

70. Ի՞նչ դեր են խաղում թռչունները անտառային կենսացենոզում: Բերեք առնվազն երեք օրինակ:

Պատասխան.
1) կարգավորում է բույսերի քանակը (տարածում է պտուղները և սերմերը).
2) կարգավորում է միջատների և մանր կրծողների քանակը.
3) կերակուր ծառայել գիշատիչների համար.
4) պարարտացնել հողը.

71. Ո՞րն է լեյկոցիտների պաշտպանիչ դերը մարդու օրգանիզմում:

Պատասխան.
1) լեյկոցիտներն ընդունակ են ֆագոցիտոզին՝ կուլ տալ և մարսել սպիտակուցները, միկրոօրգանիզմները, մահացած բջիջները.
2) լեյկոցիտները մասնակցում են հակամարմինների արտադրությանը, որոնք չեզոքացնում են որոշակի անտիգեններ.

72. Գտի՛ր տրված տեքստում սխալներ։ Նշի՛ր այն նախադասությունների համարները, որոնցում դրանք կազմված են, ուղղի՛ր։
Ըստ ժառանգականության քրոմոսոմային տեսության.
1. Գեները գտնվում են քրոմոսոմների վրա գծային կարգով։ 2. Յուրաքանչյուրը որոշակի տեղ է զբաղեցնում՝ ալել։ 3. Մեկ քրոմոսոմի գեները կապող խումբ են կազմում: 4. Կապող խմբերի թիվը որոշվում է քրոմոսոմների դիպլոիդ թվով։ 5. Գենի համախմբվածության խախտում տեղի է ունենում մեյոզի պրոֆազում քրոմոսոմների կոնյուգացիայի գործընթացում։

Սխալներ են թույլ տրվել նախադասություններում.
1)2 - գենի գտնվելու վայրը - տեղանք;
2)4 - կապող խմբերի թիվը հավասար է քրոմոսոմների հապլոիդ բազմությանը.
3)5 - գենային կապի խախտում տեղի է ունենում խաչմերուկի ժամանակ:

73. Ինչո՞ւ են որոշ գիտնականներ կանաչ էվգլենային դասակարգում բույսի, իսկ մյուսները՝ կենդանիների: Ներկայացրեք առնվազն երեք պատճառ.

Պատասխան.
1) ունակ է հետերոտրոֆիկ սնվելու, ինչպես բոլոր կենդանիները.
2) կարող է ակտիվ շարժվել սննդի որոնման մեջ, ինչպես բոլոր կենդանիները.
3) բջջում պարունակում է քլորոֆիլ և ունակ է ավտոտրոֆ սնվելու, ինչպես բույսերը:

74. Ի՞նչ գործընթացներ են տեղի ունենում էներգետիկ նյութափոխանակության փուլերում:

Պատասխան.
1) նախապատրաստական ​​փուլում բարդ օրգանական նյութերը բաժանվում են ավելի քիչ բարդերի (կենսապոլիմերներ՝ մոնոմերների), էներգիան ցրվում է ջերմության տեսքով.
2) գլիկոլիզի գործընթացում գլյուկոզան տրոհվում է պիրուվիթթվի (կամ կաթնաթթվի կամ ալկոհոլի) և սինթեզվում է 2 ATP մոլեկուլ.
3) թթվածնի փուլում պիրուվիթթուն (պիրուվատ) տրոհվում է ածխաթթու գազի և ջրի և սինթեզվում է 36 ATP մոլեկուլ։

75. Մարդու մարմնի վրա գոյացած վերքի դեպքում արյունահոսությունը ժամանակի ընթացքում դադարում է, բայց կարող է առաջանալ թրմում։ Բացատրեք, թե արյան ինչ հատկություններով է դա պայմանավորված:

Պատասխան.
1) արյունահոսությունը դադարում է արյան մակարդման և թրոմբի ձևավորման պատճառով.
2) suppuration-ը պայմանավորված է մահացած լեյկոցիտների կուտակմամբ, որոնք իրականացրել են ֆագոցիտոզ:

76.Գտի՛ր տրված տեքստում սխալներ և ուղղի՛ր դրանք։ Նշե՛ք նախադասությունների թիվը, որոնցում կատարվել են սխալներ և բացատրե՛ք դրանք:
1. Սպիտակուցները մեծ նշանակություն ունեն օրգանիզմների կառուցվածքի և գործունեության մեջ։ 2. Սրանք բիոպոլիմերներ են, որոնց մոնոմերները ազոտային հիմքեր են։ 3. Սպիտակուցները պլազմային թաղանթի մի մասն են։ 4. Շատ սպիտակուցներ բջջում կատարում են ֆերմենտային ֆունկցիաներ։ 5. Օրգանիզմի բնութագրերի մասին ժառանգական տեղեկատվությունը ծածկագրված է սպիտակուցի մոլեկուլներում։ 6. Սպիտակուցը և tRNA մոլեկուլները ռիբոսոմների մի մասն են:

Սխալներ են թույլ տրվել նախադասություններում.
1)2 - սպիտակուցների մոնոմերները ամինաթթուներ են.
2)5 - ԴՆԹ-ի մոլեկուլներում գաղտնագրված է օրգանիզմի բնութագրերի մասին ժառանգական տեղեկատվությունը.
3)6- ռիբոսոմները պարունակում են rRNA մոլեկուլներ, ոչ թե tRNA:

77. Ի՞նչ է կարճատեսությունը: Աչքի ո՞ր հատվածում է պատկերը կենտրոնանում կարճատես մարդու մոտ: Ո՞րն է տարբերությունը կարճատեսության բնածին և ձեռքբերովի ձևերի միջև:

Պատասխան.
1) կարճատեսությունը տեսողության օրգանների հիվանդություն է, որի դեպքում մարդը դժվարությամբ է տարբերում հեռավոր առարկաները.
2) կարճատես մարդու մոտ առարկաների պատկերը հայտնվում է ցանցաթաղանթի դիմաց.
3) բնածին կարճատեսությամբ փոխվում է (երկարանում) ակնագնդի ձևը.
4) ձեռքբերովի կարճատեսությունը կապված է ոսպնյակի կորության փոփոխության (աճի) հետ։

78. Ինչո՞վ է տարբերվում մարդու գլխի կմախքը մեծ կապիկների գլխի կմախքից: Թվարկեք առնվազն չորս տարբերություն:

Պատասխան.
1) գանգի գլխուղեղի գերակշռում դեմքի վրա.
2) ծնոտի ապարատի կրճատում.
3) ստորին ծնոտի վրա կզակի ելուստի առկայությունը.
4) հոնքերի ծալքերի կրճատում.

79. Ինչու՞ մարդու օրգանիզմի կողմից օրական արտազատվող մեզի ծավալը հավասար չէ նույն ընթացքում խմած հեղուկի ծավալին:

Պատասխան.
1) ջրի մի մասն օգտագործվում է օրգանիզմի կողմից կամ ձևավորվում է նյութափոխանակության գործընթացներում.
2) ջրի մի մասը գոլորշիանում է շնչառական օրգանների և քրտինքի գեղձերի միջոցով.

80. Տրված տեքստում գտի՛ր սխալներ, ուղղի՛ր, նշի՛ր այն նախադասությունների համարները, որոնցում դրանք կազմված են, այս նախադասությունները գրի՛ր առանց սխալների։
1. Կենդանիները հետերոտրոֆ օրգանիզմներ են, նրանք սնվում են պատրաստի օրգանական նյութերով։ 2. Կան միաբջիջ եւ բազմաբջիջ կենդանիներ։ 3. Բոլոր բազմաբջիջ կենդանիներն ունեն մարմնի երկկողմանի համաչափություն: 4. Նրանց մեծ մասի մոտ զարգացած են շարժման տարբեր օրգաններ։ 5. Արյան շրջանառության համակարգ ունեն միայն հոդվածոտանիներն ու ակորդատները։ 6. Հետսեմբրիոնային զարգացումը բոլոր բազմաբջիջ կենդանիների մոտ ուղիղ է:

Սխալներ են թույլ տրվել նախադասություններում.
1) 3 - ոչ բոլոր բազմաբջիջ կենդանիներն ունեն մարմնի երկկողմանի համաչափություն. օրինակ, կոելենտերատներում այն ​​ճառագայթային է (ճառագայթային);
2) 5 - շրջանառու համակարգը առկա է նաև անելիդների և փափկամարմինների մոտ.
3) 6 - ուղիղ հետսեմբրիոնային զարգացումը բնորոշ չէ բոլոր բազմաբջիջ կենդանիներին:

81. Ի՞նչ նշանակություն ունի արյունը մարդու կյանքում:

Պատասխան.
1) կատարում է տրանսպորտային գործառույթ՝ թթվածնի և սննդանյութերի մատակարարում հյուսվածքներին և բջիջներին, ածխաթթու գազի և նյութափոխանակության արտադրանքի հեռացում.
2) պաշտպանիչ ֆունկցիա է կատարում լեյկոցիտների և հակամարմինների գործունեության շնորհիվ.
3) մասնակցում է օրգանիզմի կենսագործունեության հումորային կարգավորմանը.

82. Կենդանական աշխարհի զարգացման հաջորդականությունը հաստատելու համար օգտագործեք սաղմի առաջացման վաղ փուլերի (zygote, blastula, gastrula) մասին տեղեկություններ:

Պատասխան.
1) zygote փուլը համապատասխանում է միաբջիջ օրգանիզմի.
2) բլաստուլայի փուլը, որտեղ բջիջները չեն տարբերվում, նման է գաղութային ձևերին.
3) սաղմը գաստրուլայի փուլում համապատասխանում է կոելենտերատի (հիդրայի) կառուցվածքին:

83. Դեղերի մեծ չափաբաժինների երակ ներարկումն ուղեկցվում է դրանց նոսրացումով ֆիզիոլոգիական լուծույթով (0,9% NaCl լուծույթ): Բացատրիր ինչու.

Պատասխան.
1) առանց նոսրացման դեղերի մեծ չափաբաժինների ընդունումը կարող է առաջացնել արյան կազմի կտրուկ փոփոխություն և անդառնալի երևույթներ.
2) աղի լուծույթի կոնցենտրացիան (0,9% NaCl լուծույթ) համապատասխանում է արյան պլազմայում աղերի կոնցենտրացիային և չի առաջացնում արյան բջիջների մահ:

84. Տրված տեքստում գտի՛ր սխալներ, ուղղի՛ր, նշի՛ր այն նախադասությունների համարները, որոնցում դրանք կազմվել են, գրի՛ր այս նախադասությունները առանց սխալների:
1. Հոդոտանիների տիպի կենդանիներն ունեն արտաքին խիտինային ծածկույթ և հոդավորված վերջույթներ։ 2. Նրանց մեծ մասի մարմինը բաղկացած է երեք հատվածից՝ գլուխ, կրծքավանդակ եւ որովայն։ 3. Բոլոր հոդվածոտանիներն ունեն մեկ զույգ ալեհավաք: 4. Նրանց աչքերը բարդ են (դեմավոր): 5. Միջատների շրջանառու համակարգը փակ է։

Սխալներ են թույլ տրվել նախադասություններում.
1)3 - ոչ բոլոր հոդվածոտանիներն ունեն մեկ զույգ ալեհավաք (արախնիդները դրանք չունեն, իսկ խեցգետնակերպերն ունեն երկու զույգ);
2)4 - ոչ բոլոր հոդվածոտանիներն ունեն բարդ (բարդ) աչքեր. արախնիդների մոտ դրանք պարզ են կամ բացակայում են, միջատների մոտ՝ բարդ աչքերի հետ մեկտեղ կարող են ունենալ նաև պարզ աչքեր.
3)5 - հոդվածոտանիների շրջանառու համակարգը փակ չէ.

85. Որո՞նք են մարդու մարսողական համակարգի գործառույթները:

Պատասխան.
1) սննդամթերքի մեխանիկական մշակում.
2) սննդամթերքի քիմիական մշակումը.
3) սննդի տեղափոխումը և չմարսված մնացորդների հեռացումը.
4) սննդանյութերի, հանքային աղերի և ջրի կլանումը արյան և ավշի մեջ.

86. Ինչպե՞ս է բնութագրվում կենսաբանական առաջընթացը ծաղկող բույսերում: Նշեք առնվազն երեք նշան.

Պատասխան.
1) պոպուլյացիաների և տեսակների լայն տեսականի.
2) լայն տարածում ամբողջ աշխարհում.
3) շրջակա միջավայրի տարբեր պայմաններում կյանքին հարմարվողականություն.

87. Ինչու՞ պետք է սնունդը մանրակրկիտ ծամել:

Պատասխան.
1) լավ ծամած սնունդը բերանի խոռոչում արագ հագեցած է թուքով և սկսում է մարսվել.
2) լավ ծամած սնունդը ստամոքսի և աղիների մեջ արագ հագեցվում է մարսողական հյութերով և, հետևաբար, ավելի հեշտ է մարսվում:

88. Սխալներ գտի՛ր տրված տեքստում։ Նշի՛ր այն նախադասությունների համարները, որոնցում դրանք կազմված են, ուղղի՛ր։
1. Պոպուլյացիան նույն տեսակի ազատորեն խառնվող անհատների հավաքածու է, որոնք երկար ժամանակ բնակվում են ընդհանուր տարածքում, 2. Նույն տեսակի տարբեր պոպուլյացիաները համեմատաբար մեկուսացված են միմյանցից, և նրանց առանձնյակները չեն խաչասերվում։ 3. Մեկ տեսակի բոլոր պոպուլյացիաների գենոֆոնդը նույնն է: 4. Բնակչությունը էվոլյուցիայի տարրական միավորն է։ 5. Միևնույն տեսակի գորտերի խումբը, որը մեկ ամառ ապրում է խորը ավազանում, կազմում է պոպուլյացիա:

Սխալներ են թույլ տրվել նախադասություններում.
1)2 - մեկ տեսակի պոպուլյացիաները մասամբ մեկուսացված են, բայց տարբեր պոպուլյացիաների անհատները կարող են խաչասերվել.
2)3 - նույն տեսակի տարբեր պոպուլյացիաների գենոֆոնդները տարբեր են.
3)5 - գորտերի խումբը պոպուլյացիա չէ, քանի որ նույն տեսակի առանձնյակների խումբը համարվում է պոպուլյացիա, եթե այն զբաղեցնում է նույն տարածքը մեծ թվով սերունդների համար:

89. Ինչո՞ւ է խորհուրդ տրվում ամռանը, երբ երկար ժամանակ ծարավ եք, խմել աղաջուր:

Պատասխան.
1) ամռանը մարդն ավելի շատ է քրտնում.
2) հանքային աղերը օրգանիզմից հանվում են քրտինքի միջոցով.
3) աղած ջուրը վերականգնում է հյուսվածքների և մարմնի ներքին միջավայրի միջև ջրի աղի նորմալ հավասարակշռությունը:

90. Ի՞նչն է ապացուցում, որ մարդը պատկանում է կաթնասունների դասին։

Պատասխան.
1) օրգան համակարգերի կառուցվածքի նմանություն.
2) մազերի առկայությունը.
3) սաղմի զարգացումը արգանդում.
4) սերունդներին կաթով կերակրելը, սերունդին խնամելը.

91. Ո՞ր գործընթացներն են պահպանում մարդու արյան պլազմայի քիմիական կազմի կայունությունը:

Պատասխան.
1) բուֆերային համակարգերում պրոցեսները պահպանում են միջավայրի ռեակցիան (pH) մշտական ​​մակարդակում.
2) իրականացվում է պլազմայի քիմիական կազմի նեյրոհումորալ կարգավորում.

92. Տրված տեքստում սխալներ գտի՛ր։ Նշի՛ր այն նախադասությունների համարները, որոնցում դրանք կազմված են և բացատրի՛ր։
1. Պոպուլյացիան տարբեր տեսակների ազատորեն խառնվող անհատների հավաքածու է, որոնք երկար ժամանակ բնակվում են ընդհանուր տարածքում 2. Պոպուլյացիայի հիմնական խմբային բնութագրերն են չափը, խտությունը, տարիքը, սեռը և տարածական կառուցվածքը: 3. Պոպուլյացիայի բոլոր գեների ամբողջությունը կոչվում է գենոֆոնդ: 4. Բնակչությունը կենդանի բնության կառուցվածքային միավոր է: 5. Բնակչության թիվը միշտ կայուն է:

Սխալներ են թույլ տրվել նախադասություններում.
1)1 - պոպուլյացիան նույն տեսակի ազատորեն խառնվող առանձնյակների հավաքածու է, որը երկար ժամանակ բնակվում է բնակչության ընդհանուր տարածքում.
2)4 - պոպուլյացիան տեսակի կառուցվածքային միավոր է.
3)5 - բնակչության թիվը կարող է փոխվել տարբեր եղանակների և տարիների ընթացքում:

93. Մարմնի ծածկույթի ո՞ր կառուցվածքներն են պաշտպանում մարդու մարմինը շրջակա միջավայրի ջերմաստիճանի գործոնների ազդեցությունից: Բացատրեք նրանց դերը:

Պատասխան.
1) ենթամաշկային ճարպային հյուսվածքը պաշտպանում է մարմինը սառչումից.
2) քրտնագեղձերն արտադրում են քրտինք, որը գոլորշիանալիս պաշտպանում է գերտաքացումից.
3) գլխի մազերը պաշտպանում են մարմինը սառչումից և գերտաքացումից.
4) մաշկի մազանոթների լույսի փոփոխությունները կարգավորում են ջերմության փոխանցումը.

94. Տրե՛ք մարդու առնվազն երեք առաջադեմ կենսաբանական հատկանիշ, որոնք նա ձեռք է բերել երկար էվոլյուցիայի ընթացքում:

Պատասխան.
1) ուղեղի և գանգի ուղեղային մասի մեծացում.
2) ուղղաձիգ կեցվածքը և կմախքի համապատասխան փոփոխությունները.
3) ձեռքի ազատում և զարգացում, բթամատի հակադրություն.

95. Մեյոզի ո՞ր բաժանումն է նման միտոզի. Բացատրե՛ք, թե ինչպես է այն արտահայտվում և բջջի քրոմոսոմների որ խումբ է այն տանում։

Պատասխան.
1) մեյոզի երկրորդ բաժանման մեջ նկատվում են նմանություններ միտոզի հետ.
2) բոլոր փուլերը նման են, քույր քրոմոսոմները (քրոմատիդները) տարբերվում են բջջի բևեռներից.
3) ստացված բջիջներն ունեն քրոմոսոմների հապլոիդ հավաքածու.

96. Ո՞րն է տարբերությունը զարկերակային արյունահոսության և երակային արյունահոսության միջև:

Պատասխան.
1) զարկերակային արյունահոսությամբ, արյունը կարմիր է.
2) վերքից դուրս է արձակում ուժեղ առվակով, շատրվանով.

97. Մարդու մարմնում տեղի ունեցող ի՞նչ գործընթացների գծապատկերը ներկայացված է նկարում: Ի՞նչն է ընկած այս գործընթացի հիմքում և ինչպե՞ս է դրա արդյունքում փոխվում արյան բաղադրությունը: Բացատրեք ձեր պատասխանը:
մազանոթ

Պատասխան.
1) նկարը ցույց է տալիս թոքերի մեջ գազի փոխանակման դիագրամ (թոքային վեզիկուլայի և արյան մազանոթի միջև);
2) գազի փոխանակումը հիմնված է դիֆուզիայի վրա՝ գազերի ներթափանցումը բարձր ճնշում ունեցող վայրից ավելի ցածր ճնշում ունեցող վայր.
3) գազափոխանակության արդյունքում արյունը հագեցած է թթվածնով և երակային (A)-ից վերածվում է զարկերակային (B).

98. Ի՞նչ ազդեցություն է ունենում ֆիզիկական անգործությունը (ֆիզիկական ցածր ակտիվությունը) մարդու օրգանիզմի վրա:

Պատասխան.
Ֆիզիկական անգործությունը հանգեցնում է.
1) նյութափոխանակության մակարդակի նվազմանը, ճարպային հյուսվածքի ավելացմանը, մարմնի ավելցուկային քաշին.
2) կմախքի և սրտի մկանների թուլացում, սրտի բեռի ավելացում և մարմնի տոկունության նվազում.
3) ստորին վերջույթներում երակային արյան լճացում, անոթների լայնացում, շրջանառության խանգարումներ.

(Պատասխանի այլ ձևակերպումը թույլատրվում է առանց դրա իմաստը խեղաթյուրելու):

99. Ի՞նչ հատկանիշներ ունեն չորային պայմաններում ապրող բույսերը:

Պատասխան.
1) բույսերի արմատային համակարգը խորը թափանցում է հողի մեջ, հասնում ստորերկրյա ջրեր կամ գտնվում է հողի մակերեսային շերտում.
2) որոշ բույսերում երաշտի ժամանակ ջուրը կուտակվում է տերևներում, ցողուններում և այլ օրգաններում.
3) տերևները ծածկված են մոմապատ ծածկով, թավոտ կամ ձևափոխված փշերի կամ ասեղների:

100. Ինչո՞վ է պայմանավորված երկաթի իոնների անհրաժեշտությունը մարդու արյուն մտնելու համար: Բացատրեք ձեր պատասխանը:

Պատասխան.

2) կարմիր արյան բջիջները ապահովում են թթվածնի և ածխաթթու գազի տեղափոխումը:

101. Ի՞նչ անոթներով և ի՞նչ արյունով են անցնում 3 և 5 թվերով նկարում նշված սրտի խցիկները: Արյան շրջանառության ո՞ր համակարգին է կապված սրտի այս կառույցներից յուրաքանչյուրը:

Պատասխան.
1) 3 համարով նշված խցիկը երակային արյուն է ստանում վերին և ստորին խոռոչ երակից.
2) 5 թվով նշված պալատը թոքային երակներից զարկերակային արյուն է ստանում.
3) 3 թվով նշված սրտի խցիկը միացված է համակարգային շրջանառությանը.
4) 5 թվով նշված սրտի խցիկը միացված է թոքային շրջանառությանը.

102. Ի՞նչ են վիտամինները, ի՞նչ դեր ունեն դրանք մարդու օրգանիզմի կյանքում:

Պատասխան.
1) վիտամիններ - կենսաբանորեն ակտիվ օրգանական նյութեր, որոնք անհրաժեշտ են փոքր քանակությամբ.
2) նյութափոխանակությանը մասնակցող ֆերմենտների մի մասն են.
3) բարձրացնել մարմնի դիմադրությունը շրջակա միջավայրի անբարենպաստ ազդեցություններին, խթանել աճը, մարմնի զարգացումը, հյուսվածքների և բջիջների վերականգնումը:

103. Կալիմա թիթեռի մարմնի ձևը տերևի է հիշեցնում: Ինչպե՞ս է թիթեռը ձևավորել մարմնի նման ձև:

Պատասխան.
1) անհատների մոտ տարբեր ժառանգական փոփոխությունների հայտնվելը.
2) փոխված մարմնի ձև ունեցող անհատների բնական ընտրությամբ պահպանում.
3) տերև հիշեցնող մարմնի ձև ունեցող անհատների վերարտադրությունն ու բաշխումը.

104. Ինչպիսի՞ն է ֆերմենտների մեծամասնության բնույթը և ինչու են դրանք կորցնում իրենց ակտիվությունը, երբ ճառագայթման մակարդակը մեծանում է:

Պատասխան.
1) ֆերմենտների մեծ մասը սպիտակուցներ են.
2) ճառագայթման ազդեցության տակ տեղի է ունենում դենատուրացիա, փոխվում է սպիտակուց-ֆերմենտի կառուցվածքը.

105. Գտի՛ր տրված տեքստում սխալներ։ Նշեք այն առաջարկների համարները, որոնցում դրանք արվել են, ուղղել դրանք:
1. Բույսերը, ինչպես բոլոր կենդանի օրգանիզմները, ուտում են, շնչում, աճում և բազմանում: 2. Ըստ սնուցման մեթոդի՝ բույսերը դասվում են ավտոտրոֆ օրգանիզմների շարքին։ 3. Երբ բույսերը շնչում են, նրանք կլանում են ածխաթթու գազը և ազատում թթվածին: 4. Բոլոր բույսերը բազմանում են սերմերով։ 5. Բույսերը, ինչպես կենդանիները, աճում են միայն կյանքի առաջին տարիներին։

Սխալներ են թույլ տրվել նախադասություններում.
1)3 - երբ բույսերը շնչում են, նրանք կլանում են թթվածին և արտազատում ածխաթթու գազ.
2)4 - միայն ծաղկող բույսերը և մարմնասերմները բազմանում են սերմերով, իսկ ջրիմուռները, մամուռները և պտերերը՝ սպորներով.
3)5 - բույսերը աճում են ողջ կյանքի ընթացքում, ունեն անսահմանափակ աճ:

106. Ինչո՞վ է պայմանավորված երկաթի իոնների անհրաժեշտությունը մարդու արյուն մտնելու համար: Բացատրեք ձեր պատասխանը:

Պատասխան.
1) երկաթի իոնները էրիթրոցիտների հեմոգլոբինի մի մասն են.
2) էրիթրոցիտների հեմոգլոբինը ապահովում է թթվածնի և ածխաթթու գազի տեղափոխումը, քանի որ այն ունակ է կապվել այդ գազերի հետ.
3) թթվածնի մատակարարումն անհրաժեշտ է բջջի էներգետիկ նյութափոխանակության համար, իսկ ածխաթթու գազը նրա վերջնական արտադրանքն է, որը պետք է հեռացվի։

107. Բացատրի՛ր, թե ինչու են տարբեր ռասաների պատկանող մարդիկ դասվում նույն տեսակների: Ներկայացրեք առնվազն երեք ապացույց:

Պատասխան.
1) կառուցվածքի, կյանքի գործընթացների, վարքի նմանություն.
2) գենետիկական միասնություն - քրոմոսոմների նույն հավաքածուն, դրանց կառուցվածքը.
3) միջցեղային ամուսնությունները ծնում են վերարտադրվելու ունակ սերունդ:

108. Հին Հնդկաստանում հանցագործության մեջ կասկածվողին առաջարկել են կուլ տալ մի բուռ չոր բրինձ: Եթե ​​նա չկարողացավ, ապա մեղքը համարվում էր ապացուցված։ Տվեք ֆիզիոլոգիական հիմք այս գործընթացի համար:

Պատասխան.
1) կուլ տալը բարդ ռեֆլեքսային ակտ է, որն ուղեկցվում է թքի արտազատմամբ և լեզվի արմատի գրգռմամբ.
2) ուժեղ հուզմունքով կտրուկ արգելակվում է թուքը, բերանը չորանում է, իսկ կուլ տալու ռեֆլեքսը չի առաջանում։

109. Գտի՛ր տրված տեքստում սխալներ: Նշի՛ր այն նախադասությունների համարները, որոնցում դրանք կազմված են և բացատրի՛ր։
1. Բիոգեոցենոզի սննդային շղթան ներառում է արտադրողներ, սպառողներ և քայքայողներ: 2. Սննդի շղթայի առաջին օղակը սպառողներն են։ 3. Սպառողները լույսի ներքո կուտակում են ֆոտոսինթեզի գործընթացում կլանված էներգիան։ 4. Ֆոտոսինթեզի մութ փուլում թթվածին է արտազատվում։ 5. Քայքայողները նպաստում են սպառողների և արտադրողների կողմից կուտակված էներգիայի արտազատմանը:

Սխալներ են թույլ տրվել նախադասություններում.
1)2 - առաջին օղակը արտադրողներն են.
2)3 - սպառողները ունակ չեն ֆոտոսինթեզի.
3)4 - թթվածին արտազատվում է ֆոտոսինթեզի թեթև փուլում.

110. Որո՞նք են մարդկանց մոտ անեմիայի պատճառները: Թվարկեք առնվազն երեք հնարավոր պատճառ:

Պատասխան.
1) արյան մեծ կորուստ.
2) վատ սնուցում (երկաթի և վիտամինների պակաս և այլն);
3) արյունաստեղծ օրգաններում կարմիր արյան բջիջների ձևավորման խախտում.

111. Կեղևի ճանճը գույնով և մարմնի ձևով նման է կրետին: Անվանեք նրա պաշտպանիչ սարքի տեսակը, բացատրեք դրա նշանակությունը և հարմարվողականության հարաբերական բնույթը:

Պատասխան.
1) հարմարվողականության տեսակ՝ միմիքսիա, անպաշտպան կենդանու գույնի և մարմնի ձևի իմիտացիա պաշտպանվածին.
2) կրետի նմանությունը զգուշացնում է հնարավոր գիշատչին խայթվելու վտանգի մասին.
3) ճանճը դառնում է որս այն երիտասարդ թռչունների համար, որոնք դեռևս չեն զարգացրել ռեֆլեքսը կրետի նկատմամբ:

112. Կազմեք սննդի շղթա՝ օգտագործելով ստորև նշված բոլոր առարկաները՝ հումուս, խաչաձև սարդ, բազե, մեծ ծիտ, տնային ճանճ: Բացահայտեք երրորդ կարգի սպառողներին կառուցված շղթայում:

Պատասխան.
1) հումուս -> տնային ճանճ -> խաչի սարդ -> մեծ ծիծիկ -> բազե;
2) երրորդ կարգի սպառող՝ մեծ ծիտ.

113. Տրված տեքստում գտի՛ր սխալներ։ Նշի՛ր նախադասությունների թիվը, որոնցում սխալներ են թույլ տրվել, ուղղի՛ր դրանք:
1. Անելիդները որդերի այլ տեսակների ամենաբարձր կազմակերպված կենդանական կտրվածքն են: 2. Անելիդներն ունեն բաց շրջանառու համակարգ։ 3. Անելիդ ճիճու մարմինը բաղկացած է միանման հատվածներից։ 4. Անելիդները չունեն մարմնի խոռոչ: 5. Անելիդների նյարդային համակարգը ներկայացված է ծայրամասային օղակով և մեջքային նյարդային լարով:

Սխալներ են թույլ տրվել նախադասություններում.
1)2 - Անելիդներն ունեն փակ շրջանառու համակարգ.
2)4 - Անելիդներն ունեն մարմնի խոռոչ;
3)5 - նյարդային շղթան գտնվում է մարմնի փորային կողմում:

114. Նշե՛ք ցամաքային բույսերի առնվազն երեք արոմորֆոզներ, որոնք թույլ են տվել նրանց առաջինը զարգացնել հողը: Հիմնավորե՛ք ձեր պատասխանը։

Պատասխան.
1) ներքին հյուսվածքի տեսքը՝ էպիդերմիսը ստոմատներով, որը նպաստում է գոլորշիացումից պաշտպանվածությանը.
2) նյութերի տեղափոխումն ապահովող հաղորդիչ համակարգի առաջացումը.
3) աջակցող գործառույթ կատարող մեխանիկական հյուսվածքի զարգացում.

115. Բացատրեք, թե ինչու է Ավստրալիայում մարսուական կաթնասունների մեծ բազմազանությունը և այլ մայրցամաքներում դրանց բացակայությունը:

Պատասխան.
1) Ավստրալիան առանձնացել է այլ մայրցամաքներից մարսուների ծաղկման շրջանում՝ մինչև պլասենցային կենդանիների հայտնվելը (աշխարհագրական մեկուսացում).
2) Ավստրալիայի բնական պայմանները նպաստել են մարսուալ կերպարների և ակտիվ տեսակավորման տարբերությանը.
3) այլ մայրցամաքներում մարսյուներին փոխարինել են պլասենցային կաթնասունները։

116. Ո՞ր դեպքերում ԴՆԹ-ի նուկլեոտիդների հաջորդականության փոփոխությունը չի ազդում համապատասխան սպիտակուցի կառուցվածքի և ֆունկցիաների վրա:

Պատասխան.
1) եթե նուկլեոտիդների փոխարինման արդյունքում հայտնվում է մեկ այլ կոդոն, որը կոդավորում է նույն ամինաթթուն.
2) եթե նուկլեոտիդների փոխարինման արդյունքում ձևավորված կոդոնը կոդավորում է այլ ամինաթթու, բայց նմանատիպ քիմիական հատկություններով, որը չի փոխում սպիտակուցի կառուցվածքը.
3) եթե նուկլեոտիդային փոփոխություններ են տեղի ունենում միջգենային կամ չգործող ԴՆԹ-ի շրջաններում:

117. Ինչու՞ է գետի էկոհամակարգում խոզուկի և թառի հարաբերությունը համարվում մրցակցային:

Պատասխան.
1) գիշատիչներ են, սնվում են նմանատիպ սննդով.
2) ապրում են միևնույն ջրում, ունեն նմանատիպ կենսապայմանների կարիք, փոխադարձաբար ճնշում են միմյանց.

118. Տրված տեքստում գտի՛ր սխալներ։ Նշի՛ր նախադասությունների թիվը, որոնցում սխալներ են թույլ տրվել, ուղղի՛ր դրանք:
1. Ֆիլում հոդվածոտանիների հիմնական դասերն են՝ խեցգետինները, արաչնիդները և միջատները: 2. Թրթուրներն ունեն չորս զույգ ոտքեր, իսկ արախնիդները՝ երեք զույգ։ 3. Խեցգետինը պարզ աչքեր ունի, մինչդեռ խաչասարդը՝ բարդ աչքեր։ 4. Արախնիդները որովայնի վրա ունեն արախնոիդ գորտնուկներ։ 5. Խաչաձև սարդը և աքաղաղը շնչում են թոքերի պարկերով և շնչափողներով:

Սխալներ են թույլ տրվել նախադասություններում.
1)2 - միջատներն ունեն երեք զույգ ոտքեր, իսկ արաչնիդները՝ չորս զույգ.
2)3 - խեցգետինն ունի բարդ աչքեր, իսկ խաչաձև սարդը՝ պարզ աչքեր.
3)5 - աքլորը չունի թոքերի պարկեր, այլ միայն շնչափող:

119. Որո՞նք են գլխարկային սնկերի կառուցվածքային առանձնահատկությունները և կենսական գործառույթները: Անվանեք առնվազն չորս հատկանիշ:

Պատասխան.
1) ունեն միկելիում և պտղաբեր մարմին.
2) բազմանալ սպորներով և միցելիումներով.
3) ըստ սնուցման մեթոդի՝ հետերոտրոֆներ.
4) մեծ մասը ձևավորում է միկորիզա.

120. Ինչ արոմորֆոզներ են թույլ տվել հին երկկենցաղներին զարգացնել հողը:

Պատասխան.
1) թոքային շնչառության տեսքը.
2) մասնատված վերջույթների ձևավորում.
3) եռախցիկ սրտի և երկու շրջանառության շրջանների տեսք.

Այս տեսադասը նվիրված է «Բջիջներին էներգիայով ապահովելը» թեմային: Այս դասում մենք կանդրադառնանք բջջի էներգիայի գործընթացներին և կուսումնասիրենք, թե ինչպես են բջիջները ապահովվում էներգիայով: Նաև կիմանաք, թե ինչ է բջջային շնչառությունը և ինչ փուլերից է այն բաղկացած։ Քննարկեք այս քայլերից յուրաքանչյուրը մանրամասն:

ԿԵՆՍԱԲԱՆՈՒԹՅՈՒՆ 9-ՐԴ ԴԱՍԱՐԱՆ

Թեմա՝ Բջջային մակարդակ

Դաս 13. Բջիջներին էներգիայով ապահովելը

Ստեփանովա Աննա Յուրիևնա

կենսաբանական գիտությունների թեկնածու, դոցենտ MSUIE

Մոսկվա

Այսօր կխոսենք բջիջներին էներգիայով ապահովելու մասին։ Էներգիան օգտագործվում է տարբեր քիմիական ռեակցիաների համար, որոնք տեղի են ունենում բջջում: Որոշ օրգանիզմներ օգտագործում են արևի լույսի էներգիան կենսաքիմիական գործընթացների համար. դրանք բույսեր են, իսկ մյուսները օգտագործում են քիմիական կապերի էներգիան սննդի ընթացքում ստացված նյութերում. սրանք կենդանական օրգանիզմներ են: Սննդից նյութերը արդյունահանվում են քայքայման կամ կենսաբանական օքսիդացման միջոցով՝ բջջային շնչառության գործընթացի միջոցով։

Բջջային շնչառությունը բջջի կենսաքիմիական պրոցես է, որը տեղի է ունենում ֆերմենտների առկայությամբ, որի արդյունքում ազատվում է ջուրը և ածխաթթու գազը, էներգիան պահվում է ATP մոլեկուլների մակրոէներգետիկ կապերի տեսքով։ Եթե ​​այս գործընթացը տեղի է ունենում թթվածնի առկայության դեպքում, ապա այն կոչվում է «աէրոբ»: Եթե ​​դա տեղի է ունենում առանց թթվածնի, ապա այն կոչվում է «անաէրոբ»:

Կենսաբանական օքսիդացումը ներառում է երեք հիմնական փուլ.

1. Նախապատրաստական,

2. Առանց թթվածնի (գլիկոլիզ),

3. Օրգանական նյութերի ամբողջական քայքայում (թթվածնի առկայության դեպքում):

Նախապատրաստական ​​փուլ. Սննդից ստացվող նյութերը տրոհվում են մոնոմերների։ Այս փուլը սկսվում է աղեստամոքսային տրակտում կամ բջջի լիզոսոմներում։ Պոլիսաքարիդները բաժանվում են մոնոսաքարիդների, սպիտակուցները՝ ամինաթթուների, ճարպերը՝ գլիցերինների և ճարպաթթուների։ Այս փուլում արձակված էներգիան ցրվում է ջերմության տեսքով։ Պետք է նշել, որ էներգետիկ պրոցեսների համար բջիջները օգտագործում են ածխաջրեր կամ ավելի լավ՝ մոնոսաքարիդներ։ Իսկ ուղեղն իր աշխատանքի համար կարող է օգտագործել միայն մոնոսաքարիդ՝ գլյուկոզա։

Գլյուկոզան գլիկոլիզի ընթացքում տրոհվում է պիրուվիկ թթվի երկու երեք ածխածնային մոլեկուլների։ Նրանց հետագա ճակատագիրը կախված է բջիջում թթվածնի առկայությունից։ Եթե ​​բջջում առկա է թթվածին, ապա պիրուվիկ թթուն մտնում է միտոքոնդրիա՝ ածխաթթու գազի և ջրի ամբողջական օքսիդացման համար (աէրոբ շնչառություն): Եթե ​​թթվածին չկա, ապա կենդանական հյուսվածքներում պիրուվիթթուն վերածվում է կաթնաթթվի։ Այս փուլը տեղի է ունենում բջջի ցիտոպլազմում: Գլիկոլիզի արդյունքում առաջանում է միայն երկու ATP մոլեկուլ։

Գլյուկոզայի ամբողջական օքսիդացման համար անհրաժեշտ է թթվածին: Երրորդ փուլում միտոքոնդրիայում տեղի է ունենում պիրուվիթթվի ամբողջական օքսիդացում դեպի ածխաթթու գազ և ջուր: Արդյունքում ձևավորվում է ևս 36 ATP մոլեկուլ։

Ընդհանուր առմամբ, երեք քայլերը արտադրում են 38 ATP մոլեկուլ մեկ գլյուկոզայի մոլեկուլից, հաշվի առնելով գլիկոլիզի ընթացքում արտադրված երկու ATP-ները:

Այսպիսով, մենք ուսումնասիրեցինք բջիջներում տեղի ունեցող էներգետիկ գործընթացները: Բնութագրվել են կենսաբանական օքսիդացման փուլերը. Սա ավարտում է մեր դասը, ամենայն բարիք ձեզ, ցտեսություն:

Շնչառության և այրման միջև տարբերությունը. Բջջում տեղի ունեցող շնչառությունը հաճախ համեմատվում է այրման գործընթացի հետ: Երկու գործընթացներն էլ տեղի են ունենում թթվածնի առկայության դեպքում՝ ազատելով էներգիա և օքսիդացման արտադրանք: Բայց, ի տարբերություն այրման, շնչառությունը կենսաքիմիական ռեակցիաների պատվիրված գործընթաց է, որը տեղի է ունենում ֆերմենտների առկայության դեպքում: Շնչառության ընթացքում ածխաթթու գազը առաջանում է որպես կենսաբանական օքսիդացման վերջնական արդյունք, իսկ այրման ժամանակ ածխաթթու գազի ձևավորումը տեղի է ունենում ջրածնի և ածխածնի անմիջական համադրման միջոցով։ Նաև շնչառության ընթացքում ձևավորվում են որոշակի քանակությամբ ATP մոլեկուլներ։ Այսինքն, շնչառությունը և այրումը սկզբունքորեն տարբեր գործընթացներ են:

Կենսաբժշկական նշանակություն.Բժշկության համար կարևոր է ոչ միայն գլյուկոզայի նյութափոխանակությունը, այլև ֆրուկտոզան և գալակտոզը։ Բժշկության մեջ հատկապես կարևոր է թթվածնի բացակայության դեպքում ATP ձևավորելու ունակությունը։ Սա թույլ է տալիս պահպանել կմախքի մկանների ինտենսիվ աշխատանքը աերոբիկ օքսիդացման անբավարար արդյունավետության պայմաններում: Գլիկոլիտիկ ակտիվությամբ հյուսվածքները կարող են ակտիվ մնալ թթվածնային սովի ժամանակաշրջաններում: Սրտի մկանում գլիկոլիզի հնարավորությունները սահմանափակ են։ Նա դժվարությամբ է տառապում արյան մատակարարման խանգարումից, որը կարող է հանգեցնել իշեմիայի։ Հայտնի են մի քանի հիվանդություններ, որոնք առաջանում են գլիկոլիզը կարգավորող ֆերմենտների պակասից.

Հեմոլիտիկ անեմիա (արագ աճող քաղցկեղային բջիջներում գլիկոլիզը տեղի է ունենում կիտրոնաթթվի ցիկլի հնարավորությունները գերազանցող արագությամբ), ինչը նպաստում է օրգաններում և հյուսվածքներում կաթնաթթվի սինթեզի ավելացմանը: Օրգանիզմում կաթնաթթվի բարձր մակարդակը կարող է քաղցկեղի ախտանիշ լինել:

Խմորում.Մանրէները կարողանում են էներգիա ստանալ խմորման ժամանակ։ Խմորումը մարդկանց հայտնի է եղել անհիշելի ժամանակներից, օրինակ՝ գինու պատրաստման ժամանակ։ Կաթնաթթվային խմորումը հայտնի էր նույնիսկ ավելի վաղ։ Մարդիկ օգտագործում էին կաթնամթերք՝ չհասկանալով, որ այդ գործընթացները կապված են միկրոօրգանիզմների գործունեության հետ։ Սա առաջին անգամ ապացուցել է Լուի Պաստերը։ Ավելին, տարբեր միկրոօրգանիզմներ արտազատում են խմորման տարբեր ապրանքներ։ Այժմ մենք կխոսենք ալկոհոլային և կաթնաթթվային խմորման մասին: Արդյունքում առաջանում է էթիլային սպիրտ և ածխաթթու գազ, և էներգիա է արտազատվում։ Գարեջուր արտադրողներն ու գինեգործները խմորիչի որոշակի տեսակներ են օգտագործել խմորումը խթանելու համար, ինչը շաքարները վերածում է ալկոհոլի։ Խմորումն իրականացվում է հիմնականում խմորիչի, ինչպես նաև որոշ բակտերիաների և սնկերի միջոցով։ Մեր երկրում ավանդաբար օգտագործվում է Saccharomycetes խմորիչը: Ամերիկայում - Pseudomonas սեռի բակտերիաներ: Իսկ Մեքսիկայում օգտագործվում են «շարժվող ձողեր» բակտերիաները։ Մեր խմորիչը սովորաբար խմորում է hexoses (վեց ածխածնային մոնոսաքարիդներ), ինչպիսիք են գլյուկոզան կամ ֆրուկտոզան: Ալկոհոլի առաջացման գործընթացը կարելի է ներկայացնել հետևյալ կերպ՝ մեկ գլյուկոզայի մոլեկուլից ձևավորվում է ալկոհոլի երկու մոլեկուլ, ածխածնի երկօքսիդի երկու մոլեկուլ և ATP երկու մոլեկուլ։ Այս մեթոդը ավելի քիչ եկամտաբեր է, քան աերոբիկ պրոցեսները, բայց թույլ է տալիս պահպանել կյանքը թթվածնի բացակայության դեպքում: Այժմ խոսենք ֆերմենտացված կաթի խմորման մասին: Գլյուկոզայի մեկ մոլեկուլը առաջացնում է կաթնաթթվի երկու մոլեկուլ և միաժամանակ արտազատվում է ATP-ի երկու մոլեկուլ։ Կաթնաթթվային խմորումը լայնորեն կիրառվում է կաթնամթերքի արտադրության համար՝ պանիր, կաթնաշոռ կաթ, յոգուրտներ։ Կաթնաթթուն օգտագործվում է նաև զովացուցիչ ըմպելիքների արտադրության մեջ։

1. Կենդանի օրգանիզմների սնուցման տեսակները
2. Ֆոտոսինթեզ
3. Էներգիայի փոխանակում

1. Կյանքի գործունեությունբոլոր օրգանիզմներից հնարավոր է միայն այն դեպքում, եթե նրանք ունեն էներգիա: Ըստ էներգիայի ստացման մեթոդի՝ բոլոր բջիջներն ու օրգանիզմները բաժանվում են երկու խմբի. ավտոտրոֆներԵվ հետերոտրոֆներ.

Հետերոտրոֆներ(հուն. հետերոս՝ տարբեր, այլ և տրոֆ՝ սնունդ, սնուցում) իրենք ի վիճակի չեն օրգանական միացություններ սինթեզել անօրգանականներից, դրանք պետք է ստանան շրջակա միջավայրից։ Օրգանական նյութերը նրանց համար ծառայում են ոչ միայն որպես սնունդ, այլեւ էներգիայի աղբյուր։ Հետերոտրոֆները ներառում են բոլոր կենդանիները, սնկերը, բակտերիաների մեծ մասը, ինչպես նաև ոչ քլորոֆիլային ցամաքային բույսերը և ջրիմուռները:

Ըստ սննդի ստացման եղանակի՝ հետերոտրոֆ օրգանիզմները բաժանվում են Հոլոզոներ(կենդանիներ) պինդ մասնիկներ գրավող և օսմոտրոֆիկ(սնկեր, բակտերիաներ) սնվում են լուծված նյութերով։

Տարբեր հետերոտրոֆ օրգանիզմները ունակ են կոլեկտիվ քայքայել բոլոր այն նյութերը, որոնք սինթեզվում են ավտոտրոֆների կողմից, ինչպես նաև մարդու արտադրական գործունեության արդյունքում սինթեզված հանքային նյութերը: Հետերոտրոֆ օրգանիզմները ավտոտրոֆների հետ միասին կազմում են Երկրի վրա մեկ կենսաբանական համակարգ՝ միավորված տրոֆիկ հարաբերություններով։

Ավտոտրոֆներ- օրգանիզմներ, որոնք սնվում են (այսինքն՝ էներգիա են ստանում) անօրգանական միացություններից, դրանք որոշ բակտերիաներ են և բոլոր կանաչ բույսերը: Ավտոտրոֆները բաժանվում են քիմոտրոֆների և ֆոտոտրոֆների։

Քիմոտրոֆներ- օրգանիզմներ, որոնք օգտագործում են ռեդոքս ռեակցիաների ժամանակ արձակված էներգիան: Քիմոտրոֆները ներառում են նիտրացնող (ազոտ ամրացնող) բակտերիաները, ծծումբը, ջրածինը (մեթան ձևավորող), մանգանը, երկաթ ձևավորող և ածխածնի օքսիդը օգտագործող բակտերիաները:

Ֆոտոտրոֆներ- միայն կանաչ բույսեր: Նրանց համար էներգիայի աղբյուրը լույսն է։

2. Ֆոտոսինթեզ(հուն. phos - gen. անկում. լուսանկարներ - լույս և սինթեզ - կապ) - կանաչ բույսերի բջիջների, ինչպես նաև որոշ բակտերիաների բջիջների կողմից լույսի էներգիայի մասնակցությամբ օրգանական նյութերի ձևավորում, լույսի էներգիան վերածելու գործընթացը. քիմիական էներգիա. Առաջանում է գունանյութերի (քլորոֆիլ և մի քանի այլ) օգնությամբ քլորոպլաստների և բջիջների քրոմատոֆորների թիլաոիդներում։ Ֆոտոսինթեզը հիմնված է ռեդոքսային ռեակցիաների վրա, որոնցում էլեկտրոնները փոխանցվում են դոնոր-վերականգնիչից (ջուր, ջրածին և այլն) դեպի ընդունիչ (լատինատառ ընդունող-ընդունիչ)՝ ածխածնի երկօքսիդ, ացետատ՝ կրճատված միացությունների ձևավորմամբ՝ ածխաջրեր և ազատում: թթվածին, եթե ջուրը օքսիդացված է.

Ֆոտոսինթետիկ բակտերիաները, որոնք օգտագործում են այլ դոնորներ, բացի ջրից, թթվածին չեն արտադրում:

Ֆոտոսինթեզի լուսային ռեակցիաները(լույսի պատճառով) առաջանում են քլորոպլաստների թիլաոիդների գրանայում։Տեսանելի լույսի քվանտաները (ֆոտոնները) փոխազդում են քլորոֆիլի մոլեկուլների հետ՝ դրանք տեղափոխելով գրգռված վիճակի։ Քլորոֆիլում պարունակվող էլեկտրոնը կլանում է որոշակի երկարության լույսի քվանտ և, կարծես աստիճաններով, շարժվում է էլեկտրոնների կրիչների շղթայով, կորցնելով էներգիա, որը ծառայում է ADP-ի ֆոսֆորիլացմանը ATP-ի: Սա շատ արդյունավետ գործընթաց է. քլորոպլաստներն արտադրում են 30 անգամ ավելի շատ ATP, քան նույն բույսերի միտոքոնդրիումները: Սա կուտակում է էներգիան, որն անհրաժեշտ է հետևյալի համար՝ ֆոտոսինթեզի մութ ռեակցիաների համար։ Հետևյալ նյութերը հանդես են գալիս որպես էլեկտրոնների կրիչներ՝ ցիտոքրոմներ, պլաստոքինոն, ֆերեդոքսին, ֆլավոպրոտեին, ռեդուկտազ և այլն: Գրգռված էլեկտրոններից մի քանիսն օգտագործվում են NADP +-ը NADPH-ի վերածելու համար: Արևի լույսի ներքո ջուրը քայքայվում է քլորոպլաստներում. ֆոտոլիզի,այս դեպքում ձևավորվում են էլեկտրոններ, որոնք փոխհատուցում են իրենց կորուստները քլորոֆիլով. Թթվածինը արտադրվում է որպես կողմնակի արտադրանք և արտազատվում մեր մոլորակի մթնոլորտ: Սա այն թթվածինն է, որը մենք շնչում ենք, և որն անհրաժեշտ է բոլոր աերոբ օրգանիզմներին։

Բարձրագույն բույսերի, ջրիմուռների և ցիանոբակտերիաների քլորոպլաստները պարունակում են տարբեր կառուցվածքների և բաղադրության երկու ֆոտոհամակարգ։ Երբ լուսային քվանտները ներծծվում են պիգմենտներով (ռեակցիայի կենտրոն՝ քլորոֆիլային համալիր սպիտակուցով, որը կլանում է լույսը 680 նմ ալիքի երկարությամբ - P680), էլեկտրոնները ջրից տեղափոխվում են միջանկյալ ընդունիչ և կրիչների շղթայի միջոցով։ ֆոտոհամակարգի արձագանքման կենտրոն I: Եվ այս ֆոտոհամակարգը ռեակցիայի կենտրոնն է, որը կբացահայտի գրիչի քլորոֆիլի մոլեկուլները հատուկ սպիտակուց-KOM-ի հետ համալիրում, որը կլանում է լույսը 700 նմ ալիքի երկարությամբ - P700: Քլորոֆիլ F1-ի մոլեկուլներում կան «անցքեր»՝ PLDPH տեղափոխված էլեկտրոնների չլցված տեղեր: Այս «անցքերը» լցված են PI-ի աշխատանքի ընթացքում առաջացած էլեկտրոններով: Այսինքն՝ II ֆոտոհամակարգը էլեկտրոններ է մատակարարում I ֆոտոհամակարգին, որոնք դրանում ծախսվում են NADP + և NADPH-ի կրճատման վրա։ Լույսով գրգռված II ֆոտոհամակարգի էլեկտրոնների շարժման ճանապարհին մինչև վերջնական ընդունիչ՝ ֆոտոհամակարգ I-ի քլորոֆիլ, ADP-ն ֆոսֆորիլացվում է էներգիայով հարուստ ATP-ի: Այսպիսով, լույսի էներգիան պահվում է ATP մոլեկուլներում և հետագայում օգտագործվում է ածխաջրերի, սպիտակուցների, նուկլեինաթթուների և բույսերի այլ կենսական գործընթացների սինթեզի համար, և դրանց միջոցով բույսերով սնվող բոլոր օրգանիզմների կենսագործունեության համար:

Մութ ռեակցիաներ կամ ածխածնի ամրագրման ռեակցիաներ,լույսի հետ կապված չեն, իրականացվում են քլորոպլաստների ստրոմայում։ Դրանցում առանցքային տեղը զբաղեցնում է ածխաթթու գազի ֆիքսումը և ածխածնի վերածումը ածխաջրերի։ Այս ռեակցիաները կրում են ցիկլային բնույթ, քանի որ միջանկյալ ածխաջրերից մի քանիսը ենթարկվում են խտացման և վերադասավորումների՝ դեպի ռիբուլոզա դիֆոսֆատ՝ CO 2-ի առաջնային ընդունող, որն ապահովում է ցիկլի շարունակական աշխատանքը։ Այս գործընթացը առաջին անգամ նկարագրել է ամերիկացի կենսաքիմիկոս Մելվին Կալվինը

CO 2 անօրգանական միացության վերածումը օրգանական միացությունների՝ ածխաջրերի, որոնց քիմիական կապերում պահվում է արեգակնային էներգիան, տեղի է ունենում բարդ ֆերմենտի՝ ​​ռիբուլոզա-1,5-դիֆոսֆատ կարբոքսիլազի օգնությամբ։ Այն ապահովում է մեկ CO 2 մոլեկուլի ավելացում հինգածխածնային ռիբուլոզա-1,5-դիֆոսֆատին, որի արդյունքում ձևավորվում է վեց ածխածնային կարճատև միջանկյալ միացություն: Այս միացությունը, հիդրոլիզի շնորհիվ, տրոհվում է ֆոսֆոգլիցերինաթթվի երկու երեք ածխածնային մոլեկուլների, որոնք ATP-ի և NADPH-ի միջոցով վերածվում են երեք ածխածնային շաքարների (տրիոզաֆոսֆատներ): Դրանցից առաջանում է ֆոտոսինթեզի վերջնական արդյունքը՝ գլյուկոզան։

Տրիոզ ֆոսֆատներից մի քանիսը, անցնելով խտացման և վերադասավորման գործընթացներով, վերածվելով սկզբում ռիբուլոզա մոնոֆոսֆատի, իսկ հետո՝ ռիբուլոզա դիֆոսֆատի, կրկին ընդգրկվում են գլյուկոզայի մոլեկուլների ստեղծման շարունակական ցիկլում։ Գլյուկոզան կարող է ֆերմենտային կերպով պոլիմերացվել

օսլան և ցելյուլոզը բույսերի օժանդակ պոլիսաքարիդներն են:

Որոշ բույսերի (շաքարեղեգ, եգիպտացորեն, ամարանտ) ֆոտոսինթեզի առանձնահատկությունն ածխածնի սկզբնական փոխակերպումն է չորս ածխածնային միացությունների միջոցով։ Նման բույսերը ստացել են C 4 - բույսերի ինդեքսը, և դրանցում ֆոտոսինթեզը ածխածնի նյութափոխանակությունն է: C4 բույսերը գրավում են հետազոտողների ուշադրությունը իրենց ֆոտոսինթետիկ արտադրողականության շնորհիվ։

Գյուղատնտեսական բույսերի արտադրողականության բարձրացման ուղիները.

Բավարար հանքային սնուցում, որը կարող է ապահովել նյութափոխանակության գործընթացների լավագույն ընթացքը.

Ավելի ամբողջական լուսավորություն, որին կարելի է հասնել բույսերի ցանքի որոշակի տեմպերի միջոցով՝ հաշվի առնելով լուսասեր և ստվերադիմացկուն բույսերի լույսի սպառումը.

Օդում ածխաթթու գազի նորմալ քանակություն (դրա պարունակության աճով խաթարվում է բույսերի շնչառության գործընթացը, որը կապված է ֆոտոսինթեզի հետ);

Բույսերի խոնավության պահանջներին համապատասխան հողի խոնավություն՝ կախված կլիմայական և ագրոտեխնիկական պայմաններից։

Ֆոտոսինթեզի կարևորությունը բնության մեջ.

Երկրի վրա ֆոտոսինթեզի արդյունքում տարեկան ձևավորվում է 150 միլիարդ տոննա օրգանական նյութ և մոտավորապես 200 միլիարդ տոննա ազատ թթվածին: Ֆոտոսինթեզը ոչ միայն ապահովում և պահպանում է Երկրի մթնոլորտի ներկայիս կազմը, որն անհրաժեշտ է նրա բնակիչների կյանքի համար, այլ նաև կանխում է մթնոլորտում CO 2-ի կոնցենտրացիայի ավելացումը՝ կանխելով մեր մոլորակի գերտաքացումը (այսպես կոչված ջերմոցի պատճառով. ազդեցություն): Ֆոտոսինթեզի ընթացքում արտազատվող թթվածինը անհրաժեշտ է օրգանիզմների շնչառության և վնասակար կարճ ալիքների ուլտրամանուշակագույն ճառագայթումից պաշտպանելու համար։

Քիմոսինթեզ(ուշ հունական chemeta - քիմիա և հունական սինթեզ - կապ) - քլորոֆիլ չպարունակող բակտերիաների կողմից օրգանական նյութերի ստեղծման ավտոտրոֆ գործընթաց: Քիմոսինթեզն իրականացվում է անօրգանական միացությունների՝ ջրածնի, ջրածնի սուլֆիդի, ամոնիակի, երկաթի (II) օքսիդի և այլն օքսիդացման արդյունքում: CO 2-ի յուրացումն ընթանում է այնպես, ինչպես ֆոտոսինթեզի ժամանակ (Կալվինի ցիկլ), բացառությամբ մեթան առաջացնող, միասեռականի: -ացետատ բակտերիաներ. Օքսիդացումից ստացված էներգիան բակտերիաներում պահպանվում է ATP-ի տեսքով։

Քիմոսինթետիկ բակտերիաները չափազանց կարևոր դեր են խաղում կենսոլորտի քիմիական տարրերի կենսաերկրաքիմիական ցիկլերում։ Նիտրացնող բակտերիաների կենսագործունեությունը հողի բերրիության կարևորագույն գործոններից է: Քիմոսինթետիկ բակտերիաները օքսիդացնում են երկաթի, մանգանի, ծծմբի և այլնի միացությունները։

Քիմոսինթեզը հայտնաբերել է ռուս մանրէաբան Սերգեյ Նիկոլաևիչ Վինոգրադսկին (1856-1953) 1887 թ.

3. Էներգետիկ նյութափոխանակություն

Բջիջների և օրգանիզմների տարբեր մասերում հատուկ ֆերմենտների մասնակցությամբ իրականացվում է էներգետիկ նյութափոխանակության երեք փուլ։

Առաջին փուլը նախապատրաստական ​​է- առաջանում է (մարսողական օրգանների կենդանիների մոտ) ֆերմենտների ազդեցության ներքո, որոնք քայքայում են դի- և պոլիսախարիդների, ճարպերի, սպիտակուցների, նուկլեինաթթուների մոլեկուլները ավելի փոքր մոլեկուլների՝ գլյուկոզա, գլիցերին և ճարպաթթուներ, ամինաթթուներ, նուկլեոտիդներ: Սա արձակում է փոքր քանակությամբ էներգիա, որը ցրվում է ջերմության տեսքով:

Երկրորդ փուլը թթվածնազուրկ, կամ թերի օքսիդացումն է:Այն նաև կոչվում է անաէրոբ շնչառություն (խմորում), կամ գլիկոլիզ.Գլիկոլիզի ֆերմենտները տեղայնացված են ցիտոպլազմայի հեղուկ մասում՝ հիալոպլազմում։ Գլյուկոզան ենթարկվում է քայքայման, որի յուրաքանչյուր մոլեն աստիճանաբար ճեղքվում և օքսիդանում է ֆերմենտների մասնակցությամբ մինչև պիրուվիկ թթվի երկու երեքածխածնային մոլեկուլներ CH 3 - CO - COOH, որտեղ COOH-ը օրգանական թթուներին բնորոշ կարբոքսիլ խումբ է:

Գլյուկոզայի այս փոխակերպման մեջ հաջորդաբար ներգրավված են ինը ֆերմենտներ: Գլիկոլիզի գործընթացում գլյուկոզայի մոլեկուլները օքսիդանում են, այսինքն՝ ջրածնի ատոմները կորչում են։ Այս ռեակցիաներում ջրածնի ընդունիչը (և էլեկտրոնը) նիկոտինամիդ նինդինուկլեոտիդ (NAD+) մոլեկուլներն են, որոնք կառուցվածքով նման են NADP+-ին և տարբերվում են միայն ռիբոզայի մոլեկուլում ֆոսֆորաթթվի մնացորդի բացակայությամբ։ Երբ պիրուվիկ թթուն կրճատվում է ՆԱԴ-ի կրճատման պատճառով, հայտնվում է գլիկոլիզի վերջնական արդյունքը՝ կաթնաթթուն։ Ֆոսֆորական թթուն և ATP-ն մասնակցում են գլյուկոզայի քայքայմանը:

Ամփոփելով, այս գործընթացը նման է հետևյալին.

C 6 H 12 O 6 + 2 H 3 P0 4 + 2 ADP = 2 C 3 H 6 0 3 + 2 ATP + 2 H 2 0:

Խմորիչ սնկերի մեջ գլյուկոզայի մոլեկուլը առանց թթվածնի մասնակցության վերածվում է էթիլային սպիրտի և ածխածնի երկօքսիդի (ալկոհոլային խմորում).

C 6 H 12 O 6 +2H 3 P0 4 +2ADP - 2C 2 H b 0H+2C0 2 +2ATP+2H 2 O:

Որոշ միկրոօրգանիզմների դեպքում առանց թթվածնի գլյուկոզայի քայքայումը կարող է հանգեցնել քացախաթթվի, ացետոնի և այլնի ձևավորմանը: Բոլոր դեպքերում գլյուկոզայի մեկ մոլեկուլի քայքայումն ուղեկցվում է երկու ATP մոլեկուլների ձևավորմամբ՝ բարձր էներգիայի կապերում: որը կուտակվում է էներգիայի 40%-ը, մնացածը ցրվում է ջերմության տեսքով։

Էներգետիկ նյութափոխանակության երրորդ փուլը(թթվածնի պառակտման փուլ , կամ աերոբային շնչառության փուլ) տեղի է ունենում միտոքոնդրիայում: Այս փուլը կապված է միտոքոնդրիալ մատրիցայի և ներքին թաղանթի հետ; այն ներառում է ֆերմենտներ, որոնք ներկայացնում են ֆերմենտային օղակի «փոխակրիչ», որը կոչվում է Կրեբսի ցիկլը,անվանվել է այն հայտնաբերած գիտնականի անունով: Բազմաթիվ ֆերմենտների աշխատանքի այս բարդ և երկար ճանապարհը կոչվում է նաև tricarboxylic թթու ցիկլը.

Միտոքոնդրիում հայտնվելով՝ պիրուվիկ թթուն (PVA) օքսիդացվում և վերածվում է էներգիայով հարուստ նյութի՝ ացետիլ կոֆերմենտի A-ի կամ կարճ ասած՝ ացետիլ-CoA-ի: Կրեբսի ցիկլում ացետիլ-CoA մոլեկուլները գալիս են էներգիայի տարբեր աղբյուրներից։ PVK օքսիդացման գործընթացում էլեկտրոնային ընդունիչները NAD + վերածվում են NADH-ի, իսկ մեկ այլ տեսակի ընդունիչ՝ FAD-ի FADH 2 (FAD-ը ֆլավին ադենին դինուկլեոտիդ է): Այս մոլեկուլներում կուտակված էներգիան օգտագործվում է ATP-ի՝ ունիվերսալ կենսաբանական էներգիայի կուտակիչի սինթեզի համար: Աերոբիկ շնչառության փուլում NADH-ից և FADH 2-ից էլեկտրոնները շարժվում են իրենց փոխանցման բազմաքայլ շղթայով դեպի վերջնական էլեկտրոն ընդունող՝ մոլեկուլային թթվածին: Փոխանցման մեջ ներգրավված են մի քանի էլեկտրոնակիրներ՝ կոֆերմենտ Q, ցիտոքրոմներ և ամենակարևորը՝ թթվածինը։ Երբ էլեկտրոնները շարժվում են շնչառական կոնվեյերի փուլից փուլ, էներգիա է անջատվում, որը ծախսվում է ATP-ի սինթեզի վրա։ Միտոքոնդրիաների ներսում H + կատիոնները միավորվում են O 2 ~ անիոնների հետ՝ առաջացնելով ջուր։ Կրեբսի ցիկլում առաջանում է CO 2, իսկ էլեկտրոնների փոխանցման շղթայում՝ ջուր։ Այս դեպքում գլյուկոզայի մեկ մոլեկուլը, որը լիովին օքսիդացված է թթվածնի հասանելիությամբ C0 2 և H 2 0, նպաստում է 38 ATP մոլեկուլների ձևավորմանը: Վերոնշյալից հետևում է, որ բջջի էներգիայով ապահովելու հիմնական դերը խաղում է օրգանական նյութերի թթվածնի քայքայումը կամ աերոբ շնչառությունը։ Երբ առկա է թթվածնի պակաս կամ դրա լիակատար բացակայություն, տեղի է ունենում օրգանական նյութերի թթվածնազուրկ, անաէրոբ քայքայում; Նման գործընթացի էներգիան բավական է միայն երկու ATP մոլեկուլ ստեղծելու համար։ Դրա շնորհիվ կենդանի էակները կարող են կարճ ժամանակով գոյատևել առանց թթվածնի։

Կենդանի բջիջն ունի էապես անկայուն և գրեթե անհավանական կազմակերպություն. Բջիջը կարողանում է պահպանել իր փխրուն կառուցվածքի շատ կոնկրետ և գեղեցիկ բարդ կարգը միայն էներգիայի շարունակական սպառման շնորհիվ:

Հենց դադարում է էներգիայի մատակարարումը, բջջի բարդ կառուցվածքը քայքայվում է, և այն անցնում է անկարգ ու անկազմակերպ վիճակի։ Բջջի ամբողջականությունը պահպանելու համար անհրաժեշտ քիմիական պրոցեսների ապահովումից բացի, տարբեր տեսակի բջիջներում էներգիայի փոխակերպման շնորհիվ տարբեր մեխանիկական, էլեկտրական, քիմիական և օսմոտիկ գործընթացների իրականացում, որոնք կապված են մարմնի կյանքի հետ: ապահովված է։

Համեմատաբար վերջերս սովորելով արդյունահանել տարբեր ոչ կենդանի աղբյուրներում պարունակվող էներգիան տարբեր աշխատանքներ կատարելու համար, մարդը սկսեց հասկանալ, թե որքան հմտորեն և ինչ բարձր արդյունավետությամբ է բջիջը փոխակերպում էներգիան: Կենդանի բջիջում էներգիայի փոխակերպումը ենթարկվում է թերմոդինամիկայի նույն օրենքներին, որոնք գործում են անկենդան բնության մեջ: Թերմոդինամիկայի առաջին օրենքի համաձայն՝ ցանկացած ֆիզիկական փոփոխությամբ փակ համակարգի ընդհանուր էներգիան միշտ մնում է հաստատուն։ Երկրորդ օրենքի համաձայն՝ էներգիան կարող է գոյություն ունենալ երկու ձևով՝ «ազատ» կամ օգտակար էներգիայի ձև և անօգուտ ցրված էներգիայի ձև։ Նույն օրենքը սահմանում է, որ ցանկացած ֆիզիկական փոփոխության դեպքում նկատվում է էներգիան ցրելու, այսինքն՝ նվազեցնելու ազատ էներգիայի քանակը և մեծացնելու էնտրոպիան։ Մինչդեռ կենդանի բջիջը կարիք ունի անվճար էներգիայի մշտական ​​մատակարարման։

Ինժեներն իրեն անհրաժեշտ էներգիան ստանում է հիմնականում վառելիքի մեջ պարունակվող քիմիական կապերի էներգիայից։ Վառելիքն այրելով՝ այն քիմիական էներգիան վերածում է ջերմային էներգիայի; այն կարող է այնուհետև օգտագործել ջերմային էներգիան պտտելու համար, օրինակ, գոլորշու տուրբինը և այդպիսով ստանալ էլեկտրական էներգիա: Բջիջները նաև ստանում են անվճար էներգիա՝ ազատելով «վառելիքի» մեջ պարունակվող քիմիական կապերի էներգիան։ Էներգիան պահվում է այդ միացումներում այն ​​բջիջների կողմից, որոնք սինթեզում են սննդանյութերը, որոնք ծառայում են որպես այդպիսի վառելիք։ Այնուամենայնիվ, բջիջները օգտագործում են այս էներգիան շատ կոնկրետ ձևով: Քանի որ ջերմաստիճանը, որի դեպքում կենդանի բջիջը գործում է, մոտավորապես հաստատուն է, բջիջը չի կարող օգտագործել ջերմային էներգիան աշխատանք կատարելու համար: Ջերմային էներգիայի շնորհիվ աշխատանք կատարելու համար ջերմությունը պետք է ավելի տաքացած մարմնից տեղափոխվի ավելի քիչ տաքացած մարմնի: Բացարձակապես պարզ է, որ բջիջը չի կարող այրել իր վառելիքը ածխի այրման ջերմաստիճանում (900°); Այն նաև չի կարող դիմակայել գերտաքացած գոլորշու կամ բարձր լարման հոսանքի ազդեցությանը: Բջիջը պետք է արդյունահանի և օգտագործի էներգիա բավականին հաստատուն և, ավելին, ցածր ջերմաստիճանի, նոսր յոդի միջավայրի և ջրածնի իոնների կոնցենտրացիայի շատ աննշան տատանումների պայմաններում: Էներգիա ստանալու կարողություն ձեռք բերելու համար բջիջը, օրգանական աշխարհի էվոլյուցիայի դարերի ընթացքում, կատարելագործել է իր ուշագրավ մոլեկուլային մեխանիզմները, որոնք անսովոր արդյունավետ են գործում այս մեղմ պայմաններում:

Էներգիայի արդյունահանման բջջային մեխանիզմները բաժանվում են երկու դասի, և այս մեխանիզմների տարբերությունների հիման վրա բոլոր բջիջները կարելի է բաժանել երկու հիմնական տեսակի. Առաջին տիպի բջիջները կոչվում են հետերոտրոֆ; Դրանք ներառում են մարդու մարմնի բոլոր բջիջները և բոլոր բարձրակարգ կենդանիների բջիջները: Այս բջիջները պահանջում են շատ բարդ քիմիական կազմի պատրաստի վառելիքի մշտական ​​մատակարարում: Նման վառելիքներն են ածխաջրերը, սպիտակուցները և ճարպերը, այսինքն՝ այլ բջիջների և հյուսվածքների առանձին բաղադրիչներ: Հետերոտրոֆ բջիջները էներգիա են ստանում՝ այրելով կամ օքսիդացնելով այս բարդ նյութերը (այլ բջիջների կողմից արտադրված) շնչառություն կոչվող գործընթացում, որը ներառում է մթնոլորտի մոլեկուլային թթվածին (O2): Հետերոտրոֆ բջիջներն օգտագործում են այս էներգիան իրենց կենսաբանական գործառույթները կատարելու համար՝ որպես վերջնական արդյունք մթնոլորտ արտազատելով ածխաթթու գազ։

Երկրորդ տեսակին պատկանող բջիջները կոչվում են ավտոտրոֆ։ Ամենատիպիկ ավտոտրոֆ բջիջները կանաչ բույսերի բջիջներն են։ Ֆոտոսինթեզի գործընթացում նրանք կապում են արևի լույսի էներգիան՝ օգտագործելով այն իրենց կարիքների համար։ Բացի այդ, նրանք օգտագործում են արեգակնային էներգիա՝ մթնոլորտի ածխաթթու գազից ածխածին արդյունահանելու և այն ամենապարզ օրգանական մոլեկուլը՝ գլյուկոզայի մոլեկուլը ստեղծելու համար: Գլյուկոզայից կանաչ բույսերի և այլ օրգանիզմների բջիջները ստեղծում են ավելի բարդ մոլեկուլներ, որոնք կազմում են դրանց բաղադրությունը։ Դրա համար անհրաժեշտ էներգիան ապահովելու համար բջիջները շնչառության ժամանակ այրում են իրենց տրամադրության տակ գտնվող հումքի մի մասը։ Բջջում էներգիայի ցիկլային փոխակերպումների այս նկարագրությունից պարզ է դառնում, որ բոլոր կենդանի օրգանիզմները, ի վերջո, էներգիա են ստանում արևի լույսից, բույսերի բջիջներն այն ստանում են անմիջապես արևից, իսկ կենդանիները՝ անուղղակի:

Այս հոդվածում առաջադրված հիմնական հարցերի ուսումնասիրությունը հիմնված է բջջի կողմից օգտագործվող առաջնային էներգիայի արդյունահանման մեխանիզմի մանրամասն նկարագրության անհրաժեշտության վրա: Շնչառության և ֆոտոսինթեզի բարդ ցիկլերի քայլերի մեծ մասն արդեն ուսումնասիրված է։ Հաստատվել է, թե բջջի որ օրգանում է տեղի ունենում այս կամ այն ​​պրոցեսը։ Շնչառությունն իրականացվում է միտոքոնդրիաներով, որոնք մեծ քանակությամբ առկա են գրեթե բոլոր բջիջներում; ֆոտոսինթեզն ապահովում են քլորոպլաստները՝ կանաչ բույսերի բջիջներում պարունակվող ցիտոպլազմային կառուցվածքները։ Մոլեկուլային մեխանիզմները, որոնք բնակվում են այս բջջային կառույցներում, կազմելով դրանց կառուցվածքը և հնարավորություն տալով նրանց գործառույթներին, ներկայացնում են բջջի ուսումնասիրության հաջորդ կարևոր քայլը:

Նույն լավ ուսումնասիրված մոլեկուլները՝ ադենոզին տրիֆոսֆատի (ATP) մոլեկուլները, շնչառության կամ ֆոտոսինթեզի կենտրոններից սննդանյութերից կամ արևի լույսից ստացված ազատ էներգիան փոխանցում են բջջի բոլոր մասերին՝ ապահովելով էներգիայի սպառում պահանջող բոլոր գործընթացների իրականացումը: ATP-ն առաջին անգամ մեկուսացվել է մկանային հյուսվածքից Լոմանի կողմից մոտ 30 տարի առաջ: ATP մոլեկուլը պարունակում է երեք փոխկապակցված ֆոսֆատ խմբեր. Փորձանոթում վերջնական խումբը կարող է առանձնացվել ATP մոլեկուլից հիդրոլիզի ռեակցիայի միջոցով, որն արտադրում է ադենոզին դիֆոսֆատ (ADP) և անօրգանական ֆոսֆատ: Այս ռեակցիայի ժամանակ ATP մոլեկուլի ազատ էներգիան վերածվում է ջերմային էներգիայի, իսկ էնտրոպիան մեծանում է թերմոդինամիկայի երկրորդ օրենքին համապատասխան։ Բջջում, սակայն, տերմինալ ֆոսֆատային խումբը հիդրոլիզի ժամանակ պարզապես չի բաժանվում, այլ տեղափոխվում է հատուկ մոլեկուլ, որը ծառայում է որպես ընդունիչ։ ATP մոլեկուլի ազատ էներգիայի զգալի մասը պահպանվում է ընդունող մոլեկուլի ֆոսֆորիլացման շնորհիվ, որն այժմ էներգիայի ավելացման շնորհիվ ձեռք է բերում էներգիայի սպառում պահանջող գործընթացներին մասնակցելու ունակություն, օրինակ՝ կենսասինթեզի կամ բիոսինթեզի գործընթացներում։ մկանների կծկում. Այս զուգակցված ռեակցիայում մեկ ֆոսֆատ խմբի հեռացումից հետո ATP-ն վերածվում է ADP-ի: Բջջային թերմոդինամիկայի մեջ ATP-ն կարելի է համարել էներգիայով հարուստ կամ էներգիայի կրիչի «լիցքավորված» ձև (ադենոզին ֆոսֆատ), իսկ ADP-ն որպես էներգիայով աղքատ կամ «լիցքաթափված» ձև։

Կրիչի երկրորդական «լիցքավորումը», իհարկե, իրականացվում է էներգիայի արդյունահանման մեջ ներգրավված երկու մեխանիզմներից մեկի կամ մյուսի միջոցով: Կենդանական բջիջների շնչառության գործընթացում սննդանյութերում պարունակվող էներգիան օքսիդացման արդյունքում ազատվում է և օգտագործվում է ADP-ից և ֆոսֆատից ATP-ի կառուցման համար։ Բուսական բջիջներում ֆոտոսինթեզի ընթացքում արևի լույսի էներգիան վերածվում է քիմիական էներգիայի և ծախսվում է ադենոզին ֆոսֆատի «լիցքավորման» վրա, այսինքն՝ ATP-ի ձևավորման վրա:

Ֆոսֆորի ռադիոակտիվ իզոտոպը (P 32) օգտագործող փորձերը ցույց են տվել, որ անօրգանական ֆոսֆատը մեծ արագությամբ ներթափանցվում է ATP-ի վերջնական ֆոսֆատային խմբի մեջ և դուրս գալիս: Երիկամային բջջում տերմինալ ֆոսֆատային խմբի շրջանառությունը տեղի է ունենում այնքան արագ, որ դրա կես կյանքը տևում է 1 րոպեից պակաս; սա համապատասխանում է այս օրգանի բջիջներում չափազանց ինտենսիվ էներգիայի փոխանակմանը: Ավելացնենք, որ ATP-ի ակտիվությունը կենդանի բջիջում ամենևին էլ սև մոգություն չէ։ Քիմիկոսներին հայտնի են բազմաթիվ նմանատիպ ռեակցիաներ, որոնց միջոցով քիմիական էներգիան փոխանցվում է ոչ կենդանի համակարգերում: ATP-ի համեմատաբար բարդ կառուցվածքը, ըստ երևույթին, առաջացել է միայն բջիջում՝ էներգիայի փոխանցման հետ կապված քիմիական ռեակցիաների ամենաարդյունավետ կարգավորումն ապահովելու համար:

ATP-ի դերը ֆոտոսինթեզի մեջ միայն վերջերս է պարզվել: Այս հայտնագործությունը թույլ տվեց մեծապես բացատրել, թե ինչպես են ֆոտոսինթետիկ բջիջները, ածխաջրերի սինթեզի գործընթացում, կապում արևային էներգիան՝ էներգիայի հիմնական աղբյուրը բոլոր կենդանի էակների համար:

Արևի լույսից ստացվող էներգիան փոխանցվում է ֆոտոնների կամ քվանտների տեսքով. Տարբեր գույների կամ տարբեր ալիքների երկարության լույսը բնութագրվում է տարբեր էներգիաներով: Երբ լույսը ընկնում է որոշակի մետաղական մակերեսների վրա և կլանվում այդ մակերեսների կողմից, ֆոտոնները մետաղի էլեկտրոնների հետ բախման արդյունքում իրենց էներգիան փոխանցում են դրանց։ Այս ֆոտոէլեկտրական էֆեկտը կարող է չափվել առաջացած էլեկտրական հոսանքի շնորհիվ: Կանաչ բույսերի բջիջներում որոշակի ալիքի երկարությամբ արևի լույսը կլանում է կանաչ պիգմենտը` քլորոֆիլը: Կլանված էներգիան էլեկտրոնները տեղափոխում է բարդ քլորոֆիլ մոլեկուլում հիմնական էներգիայի մակարդակից ավելի բարձր մակարդակ: Նման «գրգռված» էլեկտրոնները հակված են վերադառնալու իրենց հիմնական կայուն էներգիայի մակարդակին՝ ազատելով իրենց կլանած էներգիան։ Բջջից մեկուսացված քլորոֆիլի մաքուր պատրաստման դեպքում կլանված էներգիան կրկին արտանետվում է տեսանելի լույսի տեսքով, ինչպես դա տեղի է ունենում այլ ֆոսֆորեսցենտային կամ ֆլուորեսցենտ օրգանական և անօրգանական միացությունների դեպքում:

Այսպիսով, քլորոֆիլը, լինելով փորձանոթում, ինքնին ի վիճակի չէ պահելու կամ օգտագործելու լույսի էներգիա. այս էներգիան արագորեն ցրվում է, կարծես կարճ միացում է տեղի ունեցել: Այնուամենայնիվ, բջջում քլորոֆիլը ստերիկորեն կապված է այլ հատուկ մոլեկուլների հետ. հետևաբար, երբ լույսի կլանման ազդեցության տակ այն հայտնվում է գրգռված վիճակում, «տաք» կամ էներգիայով հարուստ, էլեկտրոնները չեն վերադառնում իրենց բնականոն (չգրգռված) էներգետիկ վիճակին. փոխարենը էլեկտրոնները պոկվում են քլորոֆիլի մոլեկուլից և տեղափոխվում էլեկտրոնների կրող մոլեկուլներով, որոնք փոխադրում են դրանք միմյանց՝ ռեակցիաների փակ շղթայով։ Կատարելով այս ճանապարհը քլորոֆիլի մոլեկուլից դուրս՝ գրգռված էլեկտրոնները աստիճանաբար հրաժարվում են իրենց էներգիայից և վերադառնում իրենց սկզբնական տեղերը քլորոֆիլի մոլեկուլում, որն այնուհետև պատրաստ է կլանելու երկրորդ ֆոտոնը: Մինչդեռ էլեկտրոնների կողմից տրված էներգիան օգտագործվում է ADP-ից և ֆոսֆատից ATP ձևավորելու համար, այլ կերպ ասած՝ ֆոտոսինթետիկ բջջի ադենոզինֆոսֆատ համակարգը «լիցքավորելու» համար։

Էլեկտրոնային կրիչները, որոնք միջնորդում են այս ֆոտոսինթետիկ ֆոսֆորիլացման գործընթացը, դեռ լիովին չեն հայտնաբերվել: Այս կրիչներից մեկը, ըստ երևույթին, պարունակում է ռիբոֆլավին (վիտամին B2) և վիտամին K: Մյուսները պայմանականորեն դասակարգվում են որպես ցիտոքրոմներ (սպիտակուցներ, որոնք պարունակում են երկաթի ատոմներ՝ շրջապատված պորֆիրին խմբերով, որոնք իրենց դիրքով և կառուցվածքով նման են բուն քլորոֆիլի պորֆիրինին): Այս էլեկտրոնային կրիչներից առնվազն երկուսը կարող են կապել իրենց կրած էներգիայի մի մասը՝ ATP-ից ADP-ից վերականգնելու համար:

Սա լույսի էներգիան ATP ֆոսֆատ կապերի էներգիայի վերածելու հիմնական սխեման է, որը մշակվել է Դ. Առնոնի և այլ գիտնականների կողմից։

Սակայն ֆոտոսինթեզի գործընթացում, բացի արեգակնային էներգիայի կապակցումից, տեղի է ունենում նաև ածխաջրերի սինթեզ։ Այժմ ենթադրվում է, որ գրգռված քլորոֆիլի մոլեկուլի «տաք» էլեկտրոններից մի քանիսը ջրից առաջացող ջրածնի իոնների հետ միասին առաջացնում են էլեկտրոնների կրիչներից մեկի՝ տրիֆոսֆոպիրիդին նուկլեոտիդի կրճատում (այսինքն՝ լրացուցիչ էլեկտրոնների կամ ջրածնի ատոմների ձեռքբերում): (TPN, կրճատված TPN-N ձևով):

Մի շարք մութ ռեակցիաների մեջ, որոնք այդպես են անվանվել, քանի որ դրանք կարող են առաջանալ լույսի բացակայության դեպքում, TPH-H-ն առաջացնում է ածխածնի երկօքսիդի վերածումը ածխաջրերի: Այս ռեակցիաների համար պահանջվող էներգիայի մեծ մասը մատակարարվում է ATP-ի կողմից: Այս մութ ռեակցիաների բնույթն ուսումնասիրվել է հիմնականում Մ.Կալվինի և նրա գործընկերների կողմից: TPN-ի սկզբնական ֆոտովերականգնման կողմնակի արտադրանքներից մեկը հիդրօքսիլ իոնն է (OH -): Չնայած մենք դեռ չունենք ամբողջական տվյալներ, ենթադրվում է, որ այս իոնն իր էլեկտրոնը նվիրաբերում է ֆոտոսինթետիկ ռեակցիաների շղթայի ցիտոքրոմներից մեկին, որի վերջնական արդյունքը մոլեկուլային թթվածինն է։ Էլեկտրոնները շարժվում են կրիչների շղթայի երկայնքով՝ իրենց էներգետիկ ներդրումն ունենալով ATP-ի ձևավորման գործում և, ի վերջո, ծախսելով իրենց ամբողջ ավելորդ էներգիան՝ մտնում են քլորոֆիլի մոլեկուլ։

Ինչպես կարելի է ակնկալել, ելնելով ֆոտոսինթեզի գործընթացի խիստ կանոնավոր և հաջորդական բնույթից, քլորոֆիլի մոլեկուլները պատահականորեն չեն տեղակայված քլորոպլաստներում և, իհարկե, պարզապես կասեցված չեն քլորոպլաստները լցնող հեղուկում: Ընդհակառակը, քլորոֆիլի մոլեկուլները քլորոպլաստներում ձևավորում են պատվիրված կառուցվածքներ՝ գրանա, որոնց միջև կա մանրաթելերի կամ դրանք բաժանող թաղանթների միահյուսում։ Յուրաքանչյուր գրանայի ներսում հարթ քլորոֆիլի մոլեկուլները գտնվում են կույտերի մեջ. Յուրաքանչյուր մոլեկուլ կարելի է համարել տարրի առանձին ափսեի (էլեկտրոդի) անալոգը, գրանան՝ տարրերին, իսկ գրանայի ամբողջությունը (այսինքն՝ ամբողջ քլորոպլաստը)՝ էլեկտրական մարտկոցի։

Քլորոպլաստները պարունակում են նաև այն բոլոր մասնագիտացված էլեկտրոնակիր մոլեկուլները, որոնք քլորոֆիլի հետ միասին մասնակցում են «տաք» էլեկտրոններից էներգիա կորզելու և այդ էներգիան ածխաջրեր սինթեզելու համար: Բջջից արդյունահանվող քլորոպլաստները կարող են իրականացնել ֆոտոսինթեզի ամբողջ բարդ գործընթացը։

Արևային էներգիայով աշխատող այս մանրանկարչական գործարանների արդյունավետությունը զարմանալի է: Լաբորատորիայում, որոշակի հատուկ պայմանների դեպքում, կարելի է ցույց տալ, որ ֆոտոսինթեզի գործընթացում քլորոֆիլի մոլեկուլի վրա ընկնող լույսի մինչև 75%-ը վերածվում է քիմիական էներգիայի. Սակայն այս ցուցանիշը չի կարելի լիովին ճշգրիտ համարել, և այս մասին դեռ բանավեճ կա։ Դաշտում արևի կողմից տերևների անհավասար լուսավորության, ինչպես նաև մի շարք այլ պատճառներով արևային էներգիայի օգտագործման արդյունավետությունը շատ ավելի ցածր է՝ մի քանի տոկոսի կարգով։

Այսպիսով, գլյուկոզայի մոլեկուլը, որը ֆոտոսինթեզի վերջնական արդյունքն է, պետք է պարունակի իր մոլեկուլային կոնֆիգուրացիայի մեջ պարունակվող արեգակնային էներգիայի բավականին զգալի քանակություն։ Շնչառության գործընթացում հետերոտրոֆ բջիջները արդյունահանում են այս էներգիան՝ աստիճանաբար քայքայելով գլյուկոզայի մոլեկուլը, որպեսզի «պահպանեն» այն էներգիան, որը պարունակում է ATP-ի նոր ձևավորված ֆոսֆատային կապերում:

Կան տարբեր տեսակի հետերոտրոֆ բջիջներ. Որոշ բջիջներ (օրինակ, որոշ ծովային միկրոօրգանիզմներ) կարող են ապրել առանց թթվածնի. մյուսները (օրինակ՝ ուղեղի բջիջները) բացարձակապես թթվածին են պահանջում. մյուսները (օրինակ՝ մկանային բջիջները) ավելի բազմակողմանի են և կարողանում են գործել ինչպես շրջակա միջավայրում թթվածնի առկայության, այնպես էլ դրա բացակայության դեպքում: Բացի այդ, չնայած բջիջների մեծ մասը նախընտրում է օգտագործել գլյուկոզան որպես հիմնական վառելիք, դրանցից մի քանիսը կարող են գոյություն ունենալ բացառապես ամինաթթուների կամ ճարպաթթուների վրա (որի սինթեզի հիմնական հումքը նույն գլյուկոզան է): Այնուամենայնիվ, լյարդի բջիջներում գլյուկոզայի մոլեկուլի քայքայումը կարելի է համարել մեզ հայտնի հետերոտրոֆների մեծամասնությանը բնորոշ էներգիայի արտադրության գործընթացի օրինակ։

Գլյուկոզայի մոլեկուլում պարունակվող էներգիայի ընդհանուր քանակը շատ հեշտ է որոշել։ Լաբորատորիայում այրելով որոշակի քանակությամբ (նմուշ) գլյուկոզա՝ կարելի է ցույց տալ, որ գլյուկոզայի մոլեկուլի օքսիդացումից առաջանում է 6 մոլեկուլ ջուր և 6 մոլեկուլ ածխաթթու գազ, և ռեակցիան ուղեկցվում է էներգիայի արտազատմամբ։ ջերմություն (մոտ 690,000 կալորիա 1 գրամ մոլեկուլի համար, այսինքն՝ 180 գրամ գլյուկոզայի համար): Ջերմության տեսքով էներգիան, իհարկե, անօգուտ է բջջի համար, որն աշխատում է գրեթե հաստատուն ջերմաստիճանում: Շնչառության ընթացքում գլյուկոզայի աստիճանական օքսիդացումը տեղի է ունենում, սակայն, այնպես, որ գլյուկոզայի մոլեկուլի ազատ էներգիայի մեծ մասը պահվում է բջջի համար հարմար ձևով:

Արդյունքում, բջիջը ստանում է օքսիդացման ընթացքում թողարկված ամբողջ էներգիայի ավելի քան 50%-ը՝ ֆոսֆատային կապի էներգիայի տեսքով։ Նման բարձր արդյունավետությունը բարենպաստորեն համեմատվում է տեխնոլոգիայի մեջ սովորաբար ձեռք բերվողի հետ, որտեղ հազվադեպ է հնարավոր վառելիքի այրումից ստացված ջերմային էներգիայի ավելի քան մեկ երրորդը վերածել մեխանիկական կամ էլեկտրական էներգիայի:

Բջջում գլյուկոզայի օքսիդացման գործընթացը բաժանված է երկու հիմնական փուլերի. Առաջին կամ նախապատրաստական ​​փուլի ընթացքում, որը կոչվում է գլիկոլիզ, գլյուկոզայի վեցածխածնային մոլեկուլը տրոհվում է կաթնաթթվի երկու երեք ածխածնային մոլեկուլների։ Այս պարզ թվացող գործընթացը բաղկացած է ոչ թե մեկ, այլ առնվազն 11 քայլից, որոնցից յուրաքանչյուրը կատալիզացվում է իր հատուկ ֆերմենտի միջոցով: Այս գործողության բարդությունը կարող է թվալ, որ հակասում է Նյուտոնի «Natura entm simplex esi» («բնությունը պարզ է») աֆորիզմին. Այնուամենայնիվ, պետք է հիշել, որ այս ռեակցիայի նպատակը ոչ թե պարզապես գլյուկոզայի մոլեկուլը կիսով չափ կիսելն է, այլ դրանում պարունակվող էներգիան այս մոլեկուլից ազատելը: Միջանկյալներից յուրաքանչյուրը պարունակում է ֆոսֆատ խմբեր, և ռեակցիան ավարտվում է երկու ADP մոլեկուլների և երկու ֆոսֆատ խմբերի օգտագործմամբ: Ի վերջո, գլյուկոզայի քայքայման արդյունքում առաջանում է ոչ միայն կաթնաթթվի երկու մոլեկուլ, այլ, բացի այդ, ձևավորվում է երկու նոր ATP մոլեկուլ։

Ինչի՞ է սա հանգեցնում էներգետիկ առումով: Թերմոդինամիկական հավասարումները ցույց են տալիս, որ երբ մեկ գրամ գլյուկոզա քայքայվում է՝ առաջացնելով կաթնաթթու, ազատվում է 56000 կալորիա։ Քանի որ ATP-ի յուրաքանչյուր գրամ-մոլեկուլի ձևավորումը կապում է 10000 կալորիա, էներգիայի գրավման գործընթացի արդյունավետությունն այս փուլում կազմում է մոտ 36%, ինչը շատ տպավորիչ ցուցանիշ է՝ հիմնված այն բանի վրա, թե ինչի հետ մենք սովորաբար գործ ունենք տեխնոլոգիայի մեջ: Այնուամենայնիվ, այս 20,000 կալորիաները, որոնք վերածվում են ֆոսֆատային կապի էներգիայի, ներկայացնում են գլյուկոզայի մեկ գրամ մոլեկուլում պարունակվող ընդհանուր էներգիայի միայն չնչին մասը (մոտ 3%) (690,000 կալորիա): Մինչդեռ շատ բջիջներ, օրինակ՝ անաէրոբ բջիջներ կամ մկանային բջիջներ, որոնք գտնվում են ակտիվ վիճակում (և այս պահին անկարող են շնչել), գոյություն ունեն էներգիայի այս աննշան օգտագործման պատճառով։

Գլյուկոզան կաթնաթթվի տրոհելուց հետո, աերոբ բջիջները շարունակում են արդյունահանել մնացած էներգիայի մեծ մասը շնչառության գործընթացի միջոցով, որի ընթացքում երեք ածխածնային կաթնաթթվի մոլեկուլները բաժանվում են մեկ ածխածնի ածխածնի երկօքսիդի մոլեկուլների: Կաթնաթթուն, ավելի ճիշտ՝ նրա օքսիդացված ձևը՝ պիրուվիկաթթուն, ենթարկվում է ռեակցիաների էլ ավելի բարդ շարքի, որոնցից յուրաքանչյուրը կրկին կատալիզացվում է հատուկ ֆերմենտային համակարգի կողմից։ Նախ, երեք ածխածնային միացությունը քայքայվում է՝ ձևավորելով քացախաթթվի ակտիվացված ձևը (ացետիլ կոենզիմ A) և ածխաթթու գազ։ «Երկու ածխածնային մասնիկը» (ացետիլ կոֆերմենտ A) այնուհետև միանում է չորս ածխածնային միացության՝ օքսալոքացախաթթվի հետ՝ առաջացնելով կիտրոնաթթու, որը պարունակում է ածխածնի վեց ատոմ։ Կիտրոնաթթուն, մի շարք ռեակցիաների միջոցով, նորից վերածվում է օքսալոքացախաթթվի, և պիրուվիկ թթվի երեք ածխածնի ատոմները, որոնք սնվում են ռեակցիաների այս ցիկլում, ի վերջո առաջացնում են ածխաթթու գազի մոլեկուլներ։ Այս «ջրաղացը», որը «հղկում» (օքսիդացնում է) ոչ միայն գլյուկոզան, այլև ճարպերի և ամինաթթուների մոլեկուլները, որոնք նախկինում տրոհվել են քացախաթթվի, հայտնի է որպես Կրեբսի ցիկլ կամ կիտրոնաթթվի ցիկլ:

Ցիկլը առաջին անգամ նկարագրվել է Գ.Կրեբսի կողմից 1937 թվականին։ Այս հայտնագործությունը ներկայացնում է ժամանակակից կենսաքիմիայի հիմնաքարերից մեկը, և դրա հեղինակը 1953 թվականին արժանացել է Նոբելյան մրցանակի։

Կրեբսի ցիկլը հետևում է կաթնաթթվի օքսիդացմանը մինչև ածխածնի երկօքսիդ; Այնուամենայնիվ, միայն այս ցիկլը չի ​​կարող բացատրել, թե ինչպես կարող է կաթնաթթվի մոլեկուլում պարունակվող մեծ քանակությամբ էներգիա արդյունահանվել կենդանի բջիջում օգտագործելու համար հարմար ձևով: Էներգիայի արդյունահանման այս գործընթացը, որն ուղեկցում է Կրեբսի ցիկլին, ինտենսիվորեն ուսումնասիրվել է վերջին տարիներին։ Ընդհանուր պատկերը քիչ թե շատ պարզ է, բայց շատ մանրամասներ դեռ պետք է ուսումնասիրվեն: Ըստ երևույթին, Կրեբսի ցիկլի ընթացքում էլեկտրոնները, ֆերմենտների մասնակցությամբ, պոկվում են միջանկյալ արտադրանքներից և տեղափոխվում մի շարք կրող մոլեկուլների երկայնքով, որոնք միասին կոչվում են շնչառական շղթա: Ֆերմենտի մոլեկուլների այս շղթան ներկայացնում է կենսաբանական օքսիդացման գործընթացում սննդանյութերի մոլեկուլներից հեռացված բոլոր էլեկտրոնների վերջնական ընդհանուր ուղին: Այս շղթայի վերջին օղակում էլեկտրոնները ի վերջո միանում են թթվածնի հետ՝ առաջացնելով ջուր: Այսպիսով, շնչառության միջոցով սննդանյութերի քայքայումը ֆոտոսինթեզի հակառակ գործընթացն է, որի ժամանակ էլեկտրոնների հեռացումը ջրից արտադրում է թթվածին: Ավելին, շնչառական շղթայում էլեկտրոնների կրիչները քիմիապես շատ նման են ֆոտոսինթեզի գործընթացում ներգրավված համապատասխան կրիչներին։ Դրանց թվում կան, օրինակ, ռիբոֆլավինի և ցիտոքրոմի կառուցվածքները, որոնք նման են քլորոպլաստի կառուցվածքներին։ Սա հաստատում է Նյուտոնի աֆորիզմը բնության պարզության մասին։

Ինչպես ֆոտոսինթեզի ժամանակ, այս շղթայի երկայնքով թթվածին անցնող էլեկտրոնների էներգիան գրավվում է և օգտագործվում ATP-ից ADP-ից և ֆոսֆատից սինթեզելու համար: Փաստորեն, շնչառական շղթայում տեղի ունեցող այս ֆոսֆորիլացումը (օքսիդատիվ ֆոսֆորիլացում) ավելի լավ է ուսումնասիրվել, քան ֆոտոսինթեզի ընթացքում տեղի ունեցող ֆոսֆորիլացումը, որը համեմատաբար վերջերս է հայտնաբերվել: Հաստատորեն հաստատված է, օրինակ, որ շնչառական շղթայում կան երեք կենտրոններ, որոնցում տեղի է ունենում ադենոզին ֆոսֆատի «լիցքավորում», այսինքն՝ ATP-ի ձևավորում։ Այսպիսով, Կրեբսի ցիկլի ընթացքում կաթնաթթվից հեռացված յուրաքանչյուր զույգ էլեկտրոնի համար ձևավորվում է միջինը երեք ATP մոլեկուլ։

Ելնելով ATP-ի ընդհանուր եկամտաբերությունից՝ այժմ հնարավոր է հաշվարկել թերմոդինամիկական արդյունավետությունը, որով բջիջը արդյունահանում է գլյուկոզայի օքսիդացման միջոցով իրեն հասանելի դարձած էներգիան: Գլյուկոզայի նախնական տարրալուծումը կաթնաթթվի երկու մոլեկուլների մեջ առաջացնում է ATP երկու մոլեկուլ: Կաթնաթթվի յուրաքանչյուր մոլեկուլ, ի վերջո, փոխանցում է վեց զույգ էլեկտրոններ դեպի շնչառական շղթա: Քանի որ շղթայով անցնող յուրաքանչյուր զույգ էլեկտրոն առաջացնում է երեք ADP մոլեկուլների փոխակերպում ATP-ի, 36 ATP մոլեկուլ արտադրվում է հենց շնչառության գործընթացում: Երբ ձևավորվում է ATP-ի յուրաքանչյուր գրամ մոլեկուլ, կապվում է մոտ 10,000 կալորիա, ինչպես արդեն նշել ենք, և, հետևաբար, ATP-ի 38 գրամ մոլեկուլները կապում են գլյուկոզայի սկզբնական գրամ մոլեկուլում պարունակվող 690,000 կալորիաներից մոտավորապես 380,000-ը: Այսպիսով, գլիկոլիզի և շնչառության զուգակցված գործընթացների արդյունավետությունը կարելի է համարել առնվազն 55%:

Շնչառության գործընթացի ծայրահեղ բարդությունը ևս մեկ ցուցիչ է, որ ներգրավված ֆերմենտային մեխանիզմները չեն կարող գործել, եթե բաղկացուցիչ մասերը պարզապես խառնվեն լուծույթում: Ինչպես ֆոտոսինթեզի հետ կապված մոլեկուլային մեխանիզմներն ունեն որոշակի կառուցվածքային կազմակերպություն և պարունակվում են քլորոպլաստում, այնպես էլ բջջի շնչառական օրգանները՝ միտոքոնդրիումները, ներկայացնում են կառուցվածքային կարգավորված նույն համակարգը:

Բջիջը, կախված իր տեսակից և գործառույթի բնույթից, կարող է պարունակել 50-ից մինչև 5000 միտոքոնդրիա (լյարդի բջիջը պարունակում է, օրինակ, մոտ 1000 միտոքոնդրիա): Դրանք բավականաչափ մեծ են (3-4 մկմ երկարությամբ) սովորական մանրադիտակով տեսնելու համար։ Այնուամենայնիվ, միտոքոնդրիումների ուլտրակառույցը տեսանելի է միայն էլեկտրոնային մանրադիտակի տակ:

Էլեկտրոնային միկրոգրաֆներում կարելի է տեսնել, որ միտոքոնդրիոնն ունի երկու թաղանթ, որոնց ներքին թաղանթը ձևավորում է ծալքեր, որոնք տարածվում են միտոքոնդրիոնի մարմնի մեջ: Լյարդի բջիջներից մեկուսացված միտոքոնդրիումների վերջին ուսումնասիրությունը ցույց է տվել, որ Կրեբսի ցիկլում ներգրավված ֆերմենտի մոլեկուլները գտնվում են մատրիցայում կամ միտոքոնդրիայի ներքին պարունակության լուծվող մասում, մինչդեռ շնչառական շղթայի ֆերմենտները՝ մոլեկուլային « հավաքույթներ», գտնվում են թաղանթներում: Մեմբրանները բաղկացած են սպիտակուցի և լիպիդային (ճարպի) մոլեկուլների փոփոխվող շերտերից. Քլորոպլաստների գրանայի թաղանթներն ունեն նույն կառուցվածքը։

Այսպիսով, այս երկու հիմնական «էլեկտրակայանների» կառուցվածքում ակնհայտ նմանություն կա, որից կախված է բջջի ողջ կենսագործունեությունը, քանի որ դրանցից մեկը արևային էներգիան «պահում է» ATP-ի ֆոսֆատային կապերում, իսկ մյուսը փոխակերպում է. սննդանյութերում պարունակվող էներգիան վերածվում է ATP էներգիայի:

Ժամանակակից քիմիայի և ֆիզիկայի առաջընթացը վերջերս հնարավորություն է տվել պարզաբանել որոշ խոշոր մոլեկուլների տարածական կառուցվածքը, օրինակ՝ մի շարք սպիտակուցների և ԴՆԹ-ի մոլեկուլների, այսինքն՝ գենետիկական տեղեկատվություն պարունակող մոլեկուլների:

Բջիջն ուսումնասիրելու հաջորդ կարևոր քայլը խոշոր ֆերմենտային մոլեկուլների (որոնք իրենք սպիտակուցներ են) տեղակայումն է միտոքոնդրիալ թաղանթներում, որտեղ դրանք գտնվում են լիպիդների հետ միասին. դասավորություն, որն ապահովում է յուրաքանչյուր կատալիզատորի մոլեկուլի ճիշտ կողմնորոշումը և դրա փոխազդեցության հնարավորությունը ամբողջ աշխատանքային մեխանիզմի հետագա կապի հետ: Միտոքոնդրիաների «լարային դիագրամն» արդեն պարզ է:

Բջջի էլեկտրակայանների վերաբերյալ ժամանակակից տեղեկատվությունը ցույց է տալիս, որ այն հեռու է թողնում ոչ միայն դասական էներգիան, այլև տեխնոլոգիայի նորագույն, շատ ավելի փայլուն ձեռքբերումները:

Electronics-ը զարմանալի հաջողությունների է հասել հաշվողական սարքերի բաղադրիչների դասավորության և չափերի կրճատման գործում: Այնուամենայնիվ, այս բոլոր հաջողությունները չեն կարող համեմատվել օրգանական էվոլյուցիայի գործընթացում մշակված և յուրաքանչյուր կենդանի բջիջում առկա էներգիայի փոխակերպման ամենաբարդ մեխանիզմների բացարձակապես անհավատալի մանրացման հետ:

Եթե ​​սխալ եք գտնում, խնդրում ենք ընդգծել տեքստի մի հատվածը և սեղմել Ctrl+Enter.

Չաղ ծառերի առատ աճը,
որը արմատացած է ամուլ ավազի վրա
հաստատված, հստակ նշում է, որ
ճարպ թերթեր ճարպ ճարպ օդից
կլանել...
Մ.Վ.Լոմոնոսով

Ինչպե՞ս է էներգիան պահվում բջիջում: Ի՞նչ է նյութափոխանակությունը: Ո՞րն է գլիկոլիզի, խմորման և բջջային շնչառության գործընթացների էությունը: Ի՞նչ գործընթացներ են տեղի ունենում ֆոտոսինթեզի լուսային և մութ փուլերում: Ինչպե՞ս են կապված էներգիայի և պլաստիկ նյութափոխանակության գործընթացները: Ի՞նչ է քիմոսինթեզը:

Դաս-դասախոսություն

Էներգիայի մի տեսակը մյուսի (ճառագայթային էներգիան քիմիական կապերի էներգիայի, քիմիական էներգիան մեխանիկական էներգիայի և այլն) փոխակերպելու ունակությունը կենդանի էակների հիմնարար հատկություններից է։ Այստեղ մենք ավելի մանրամասն կանդրադառնանք, թե ինչպես են այդ գործընթացներն իրականացվում կենդանի օրգանիզմներում:

ATP-ն ԷՆԵՐԳԻԱՅԻ ՀԻՄՆԱԿԱՆ ԿԱՐՈՂՆ Է ԲՋՋՈՒՄ. Բջջի գործունեության ցանկացած դրսեւորում իրականացնելու համար էներգիա է պահանջվում։ Ավտոտրոֆ օրգանիզմներն իրենց սկզբնական էներգիան ստանում են Արեգակից ֆոտոսինթեզի ռեակցիաների ժամանակ, մինչդեռ հետերոտրոֆ օրգանիզմները որպես էներգիայի աղբյուր օգտագործում են սննդի հետ մատակարարվող օրգանական միացությունները։ Էներգիան պահվում է բջիջների կողմից մոլեկուլների քիմիական կապերում ATP (ադենոզին տրիֆոսֆատ), որոնք երեք ֆոսֆատ խմբերից բաղկացած նուկլեոտիդ են՝ շաքարի մնացորդ (ռիբոզ) և ազոտային հիմքի մնացորդ (ադենին) (նկ. 52)։

Բրինձ. 52. ATP մոլեկուլ

Ֆոսֆատի մնացորդների միջև կապը կոչվում է մակրոերգիկ, քանի որ երբ այն կոտրվում է, մեծ քանակությամբ էներգիա է ազատվում: Սովորաբար, բջիջը էներգիա է արդյունահանում ATP-ից՝ հեռացնելով միայն տերմինալ ֆոսֆատային խումբը: Այս դեպքում ձևավորվում են ADP (ադենոզին դիֆոսֆատ) և ֆոսֆորաթթու և արտազատվում 40 կՋ/մոլ.

ATP մոլեկուլները խաղում են բջջի ունիվերսալ էներգիայի սակարկման չիպի դերը: Դրանք առաքվում են էներգիա ինտենսիվ գործընթացի վայր՝ լինի դա օրգանական միացությունների ֆերմենտային սինթեզ, սպիտակուցների աշխատանք՝ մոլեկուլային շարժիչներ կամ թաղանթափոխադրող սպիտակուցներ և այլն։ ATP մոլեկուլների հակադարձ սինթեզն իրականացվում է ֆոսֆատային խմբի կցմամբ։ դեպի ՏԶԾ՝ էներգիայի կլանմամբ։ Բջիջը ռեակցիաների ժամանակ էներգիա է կուտակում ATP-ի տեսքով էներգիայի նյութափոխանակություն. Այն սերտորեն կապված է պլաստիկ փոխանակում, որի ընթացքում բջիջը արտադրում է իր գործունեության համար անհրաժեշտ օրգանական միացություններ։

ՄԵԹԱԲՈԼԻԶՄԸ ԵՎ ԷՆԵՐԳԻԱՆԸ ԲՋՋՈՒՄ (ՄԵԹԱԲՈԼԻԶՄ). Նյութափոխանակությունը պլաստիկ և էներգետիկ նյութափոխանակության բոլոր ռեակցիաների ամբողջությունն է՝ փոխկապակցված։ Բջիջները մշտապես սինթեզում են ածխաջրեր, ճարպեր, սպիտակուցներ և նուկլեինաթթուներ։ Միացությունների սինթեզը միշտ տեղի է ունենում էներգիայի ծախսումով, այսինքն՝ ATP-ի անփոխարինելի մասնակցությամբ։ ATP-ի ձևավորման էներգիայի աղբյուրները բջիջ մտնող սպիտակուցների, ճարպերի և ածխաջրերի օքսիդացման ֆերմենտային ռեակցիաներն են: Այս գործընթացի ընթացքում էներգիան ազատվում և պահվում է ATP-ում: Գլյուկոզայի օքսիդացումը հատուկ դեր է խաղում բջջային էներգիայի նյութափոխանակության մեջ: Գլյուկոզայի մոլեկուլները ենթարկվում են մի շարք հաջորդական փոխակերպումների։

Առաջին փուլը, որը կոչվում է գլիկոլիզ, տեղի է ունենում բջիջների ցիտոպլազմայում և չի պահանջում թթվածին։ Ֆերմենտների հետ կապված հաջորդական ռեակցիաների արդյունքում գլյուկոզան բաժանվում է պիրուվիթթվի երկու մոլեկուլների։ Այս դեպքում սպառվում է երկու ATP մոլեկուլ, և օքսիդացման ընթացքում թողարկված էներգիան բավարար է չորս ATP մոլեկուլ ձևավորելու համար: Արդյունքում, գլիկոլիզի էներգիայի թողարկումը փոքր է և կազմում է երկու ATP մոլեկուլ.

C 6 H1 2 0 6 → 2C 3 H 4 0 3 + 4H + + 2ATP

Անաէրոբ պայմաններում (թթվածնի բացակայության դեպքում) հետագա փոխակերպումները կարող են կապված լինել տարբեր տեսակների հետ խմորում.

Բոլորը գիտեն կաթնաթթվային խմորում(կաթի թթվացում), որն առաջանում է կաթնաթթվային սնկերի և բակտերիաների գործունեության պատճառով։ Մեխանիզմը նման է գլիկոլիզին, այստեղ միայն վերջնական արտադրանքը կաթնաթթուն է։ Գլյուկոզայի օքսիդացման այս տեսակը տեղի է ունենում բջիջներում, երբ թթվածնի պակաս կա, օրինակ՝ ինտենսիվ աշխատող մկաններում: Ալկոհոլի խմորումը քիմիայում մոտ է կաթնաթթվային խմորմանը։ Տարբերությունն այն է, որ ալկոհոլային խմորման արտադրանքը էթիլային սպիրտն ու ածխաթթու գազն են։

Հաջորդ փուլը, որի ընթացքում պիրուվիկ թթուն օքսիդացվում է ածխաթթու գազի և ջրի, կոչվում է բջջային շնչառություն. Շնչառության հետ կապված ռեակցիաները տեղի են ունենում բույսերի և կենդանական բջիջների միտոքոնդրիումներում և միայն թթվածնի առկայության դեպքում։ Սա քիմիական փոխակերպումների շարք է՝ մինչև վերջնական արտադրանքի՝ ածխածնի երկօքսիդի ձևավորումը։ Այս գործընթացի տարբեր փուլերում ջրածնի ատոմների վերացումով առաջանում են սկզբնական նյութի օքսիդացման միջանկյալ արգասիքներ։ Այս դեպքում ազատվում է էներգիա, որը «պահպանվում» է ATP-ի քիմիական կապերում, և առաջանում են ջրի մոլեկուլներ։ Պարզ է դառնում, որ հենց անջատված ջրածնի ատոմները կապելու համար թթվածին է պահանջվում։ Քիմիական փոխակերպումների այս շարքը բավականին բարդ է և տեղի է ունենում միտոքոնդրիումների, ֆերմենտների և կրող սպիտակուցների ներքին թաղանթների մասնակցությամբ։

Բջջային շնչառությունը շատ արդյունավետ է։ Սինթեզվում է 30 ATP մոլեկուլ, ևս երկու մոլեկուլ ձևավորվում է գլիկոլիզի ընթացքում և վեց ATP մոլեկուլ՝ միտոքոնդրիալ թաղանթների վրա գլիկոլիզի արտադրանքների փոխակերպումների արդյունքում։ Ընդհանուր առմամբ, մեկ գլյուկոզայի մոլեկուլի օքսիդացման արդյունքում ձևավորվում է 38 ATP մոլեկուլ.

C 6 H 12 O 6 + 6H 2 0 → 6CO 2 + 6H 2 O + 38ATP

Միտոքոնդրիայում տեղի են ունենում ոչ միայն շաքարների, այլև սպիտակուցների և լիպիդների օքսիդացման վերջին փուլերը։ Այս նյութերն օգտագործվում են բջիջների կողմից, հիմնականում, երբ ավարտվում է ածխաջրերի մատակարարումը։ Նախ, սպառվում է ճարպը, որի օքսիդացումից զգալիորեն ավելի շատ էներգիա է ազատվում, քան ածխաջրերի և սպիտակուցների հավասար ծավալից: Հետևաբար, կենդանիների ճարպը էներգիայի ռեսուրսների հիմնական «ռազմավարական պաշարն» է: Բույսերի մեջ օսլան էներգիայի պաշարի դեր է խաղում։ Պահպանվելիս այն զգալիորեն ավելի շատ տեղ է զբաղեցնում, քան էներգիայի համարժեք քանակությամբ ճարպը: Սա խոչընդոտ չէ բույսերի համար, քանի որ նրանք անշարժ են և իրենց վրա պաշարներ չեն կրում, ինչպես կենդանիները։ Դուք կարող եք էներգիա ստանալ ածխաջրերից շատ ավելի արագ, քան ճարպերից: Սպիտակուցները մարմնում կատարում են բազմաթիվ կարևոր գործառույթներ, հետևաբար, ներգրավված են էներգետիկ նյութափոխանակության մեջ միայն այն դեպքում, երբ շաքարների և ճարպերի պաշարները սպառվում են, օրինակ՝ երկարատև ծոմապահության ժամանակ:

ՖՈՏՈՍԻՆԹԵԶ. Ֆոտոսինթեզգործընթաց է, որի ընթացքում արեգակնային ճառագայթների էներգիան վերածվում է օրգանական միացությունների քիմիական կապերի էներգիայի։ Բուսական բջիջներում ֆոտոսինթեզի հետ կապված գործընթացները տեղի են ունենում քլորոպլաստներում: Այս օրգանելի ներսում կան թաղանթային համակարգեր, որոնցում ներկառուցված են պիգմենտներ, որոնք գրավում են Արեգակի ճառագայթային էներգիան: Ֆոտոսինթեզի հիմնական պիգմենտը քլորոֆիլն է, որը կլանում է հիմնականում կապույտ և մանուշակագույն, ինչպես նաև սպեկտրի կարմիր ճառագայթները։ Կանաչ լույսը արտացոլվում է, ուստի ինքնին քլորոֆիլը և այն պարունակող բույսերի մասերը կանաչ են թվում:

Ֆոտոսինթեզի երկու փուլ կա. լույսԵվ մութ(նկ. 53): Ճառագայթային էներգիայի փաստացի գրավումը և փոխակերպումը տեղի է ունենում լույսի փուլում: Լույսի քվանտան կլանելիս քլորոֆիլը անցնում է գրգռված վիճակի և դառնում էլեկտրոնի դոնոր։ Նրա էլեկտրոնները փոխանցվում են մի սպիտակուցային համալիրից մյուսը էլեկտրոնների փոխադրման շղթայի երկայնքով: Այս շղթայի սպիտակուցները, ինչպես գունանյութերը, կենտրոնացած են քլորոպլաստների ներքին թաղանթի վրա։ Երբ էլեկտրոնը շարժվում է կրիչների շղթայով, այն կորցնում է էներգիան, որն օգտագործվում է ATP-ի սինթեզի համար։ Լույսով գրգռված էլեկտրոններից մի քանիսն օգտագործվում են NDP (նիկոտինամիդ ադենին դինուկլեոտիֆոսֆատ) կամ NADPH նվազեցնելու համար։

Բրինձ. 53. Ֆոտոսինթեզի լուսային և մութ փուլերի ռեակցիայի արտադրանքները

Արևի լույսի ազդեցության տակ ջրի մոլեկուլները քայքայվում են նաև քլորոպլաստներում. ֆոտոլիզի; այս դեպքում հայտնվում են էլեկտրոններ, որոնք փոխհատուցում են իրենց կորուստները քլորոֆիլով. Սա արտադրում է թթվածին որպես կողմնակի արտադրանք.

Այսպիսով, լուսային փուլի ֆունկցիոնալ իմաստը ATP-ի և NADPH-ի սինթեզն է՝ լուսային էներգիան քիմիական էներգիայի վերածելով։

Լույսը անհրաժեշտ չէ ֆոտոսինթեզի մութ փուլի առաջացման համար: Այստեղ տեղի ունեցող գործընթացների էությունն այն է, որ լույսի փուլում արտադրված ATP և NADPH մոլեկուլները օգտագործվում են մի շարք քիմիական ռեակցիաների մեջ, որոնք «ֆիքսում» են CO2-ը ածխաջրերի տեսքով: Բոլոր մութ փուլային ռեակցիաները տեղի են ունենում քլորոպլաստների ներսում, և ածխաթթու գազի ADP-ն և NADP-ն, որոնք թողարկվում են «ֆիքսման» ընթացքում, կրկին օգտագործվում են թեթև փուլային ռեակցիաներում՝ ATP-ի և NADPH-ի սինթեզի համար:

Ֆոտոսինթեզի ընդհանուր հավասարումը հետևյալն է.

ՊԼԱՍՏԻԿ ԵՎ ԷՆԵՐԳԱՓՈԽԱՆԱԿԱՆ ԳՈՐԾԸՆԹԱՑՆԵՐԻ ՀԱՐԱԲԵՐՈՒԹՅՈՒՆԸ ԵՎ ՄԻԱՍՆԱԿԱՆՈՒԹՅՈՒՆԸ.. ATP-ի սինթեզի գործընթացները տեղի են ունենում ցիտոպլազմայում (գլիկոլիզ), միտոքոնդրիումներում (բջջային շնչառություն) և քլորոպլաստներում (ֆոտոսինթեզ): Այս գործընթացների ընթացքում տեղի ունեցող բոլոր ռեակցիաները էներգիայի փոխանակման ռեակցիաներ են: ATP-ի տեսքով կուտակված էներգիան սպառվում է պլաստիկ փոխանակման ռեակցիաներում՝ բջջի կյանքի համար անհրաժեշտ սպիտակուցների, ճարպերի, ածխաջրերի և նուկլեինաթթուների արտադրության համար։ Նկատի ունեցեք, որ ֆոտոսինթեզի մութ փուլը ռեակցիաների, պլաստիկ փոխանակման շղթա է, իսկ լույսի փուլը էներգիայի փոխանակումն է:

Էներգիայի և պլաստիկ փոխանակման գործընթացների փոխկապակցվածությունն ու միասնությունը լավ պատկերված է հետևյալ հավասարմամբ.

Այս հավասարումը ձախից աջ կարդալիս մենք ստանում ենք գլյուկոզայի օքսիդացման գործընթացը դեպի ածխաթթու գազ և ջուր գլիկոլիզի և բջջային շնչառության ժամանակ՝ կապված ATP-ի (էներգետիկ նյութափոխանակության) սինթեզի հետ։ Եթե ​​այն կարդում եք աջից ձախ, կստանաք ֆոտոսինթեզի մութ փուլի ռեակցիաների նկարագրությունը, երբ գլյուկոզան սինթեզվում է ջրից և ածխաթթու գազից՝ ATP-ի (պլաստիկ փոխանակման) մասնակցությամբ։

ՔԻՄՈՍԻՆԹԵԶ. Բացի ֆոտոավտոտրոֆներից, որոշ բակտերիաներ (ջրածնային բակտերիաներ, նիտրացնող բակտերիաներ, ծծմբային բակտերիաներ և այլն) ունակ են նաև օրգանական նյութեր սինթեզել անօրգանականներից։ Նրանք այդ սինթեզն իրականացնում են անօրգանական նյութերի օքսիդացման ժամանակ արձակված էներգիայի շնորհիվ։ Նրանք կոչվում են chemoautotrophs: Այս քիմոսինթետիկ բակտերիաները կարևոր դեր են խաղում կենսոլորտում: Օրինակ՝ նիտրացնող բակտերիաները բույսերի կողմից կլանման համար անհասանելի ամոնիումի աղերը վերածում են ազոտաթթվի աղերի, որոնք լավ են ներծծվում նրանց կողմից։

Բջջային նյութափոխանակությունը բաղկացած է էներգիայի և պլաստիկ նյութափոխանակության ռեակցիաներից: Էներգետիկ նյութափոխանակության ընթացքում առաջանում են բարձր էներգիայի քիմիական կապերով օրգանական միացություններ՝ ATP։ Դրա համար պահանջվող էներգիան ստացվում է օրգանական միացությունների օքսիդացումից՝ անաէրոբ (գլիկոլիզ, խմորում) և աերոբ (բջջային շնչառություն) ռեակցիաների ժամանակ. արևի լույսից, որի էներգիան ներծծվում է լուսային փուլում (ֆոտոսինթեզ); անօրգանական միացությունների օքսիդացումից (քիմիոսինթեզ)։ ATP էներգիան ծախսվում է բջջի համար անհրաժեշտ օրգանական միացությունների սինթեզի վրա պլաստիկ փոխանակման ռեակցիաների ժամանակ, որոնք ներառում են ֆոտոսինթեզի մութ փուլի ռեակցիաներ։

• Որո՞նք են տարբերությունները պլաստիկի և էներգետիկ նյութափոխանակության միջև:
• Ինչպե՞ս է արևի լույսի էներգիան վերածվում ֆոտոսինթեզի լուսային փուլի: Ի՞նչ գործընթացներ են տեղի ունենում ֆոտոսինթեզի մութ փուլում:
• Ինչու՞ է ֆոտոսինթեզը կոչվում մոլորակ-տիեզերական փոխազդեցության արտացոլման գործընթաց: