Кои процеси ја обезбедуваат клетката со енергија. Животни процеси во клетка. Тема: Клеточно ниво
Задачи на делови C1-C4
1. Кои фактори на животната средина придонесуваат за регулирање на бројот на волци во екосистемот?
Одговор:
1) антропогено: намалување на шумската површина, прекумерен лов;
2) биотски: недостаток на храна, конкуренција, ширење на болести.
2. Определете го видот и фазата на поделба на ќелијата прикажана на сликата. Кои процеси се случуваат во оваа фаза?
Одговор:
1) сликата покажува метафаза на митозата;
2) нишките на вретеното се прикачени на центромерите на хромозомите;
3) во оваа фаза, бихроматидните хромозоми се редат во екваторијалната рамнина.
3. Зошто орањето на почвата ги подобрува условите за живот на култивираните растенија?
Одговор:
1) промовира уништување на плевелите и ја намалува конкуренцијата со култивирани растенија;
2) го промовира снабдувањето на растенијата со вода и минерали;
3) го зголемува снабдувањето со кислород до корените.
4. Како се разликува природниот екосистем од агроекосистемот?
Одговор:
1) голема биолошка разновидност и разновидност на врски со храна и синџири на исхрана;
2) урамнотежена циркулација на супстанции;
3) долги периоди на постоење.
5. Откријте ги механизмите кои обезбедуваат постојаност на бројот и обликот на хромозомите во сите клетки на организмите од генерација на генерација?
Одговор:
1) благодарение на мејозата, се формираат гамети со хаплоиден сет на хромозоми;
2) за време на оплодувањето, диплоидниот сет на хромозоми се обновува во зиготот, со што се обезбедува постојаност на хромозомскиот сет;
3) растот на организмот се јавува поради митоза, со што се обезбедува постојаност на бројот на хромозоми во соматските клетки.
6. Која е улогата на бактериите во циклусот на супстанции?
Одговор:
1) хетеротрофни бактерии - разградувачите ги разложуваат органските материи во минерали, кои се апсорбираат од растенијата;
2) автотрофни бактерии (фото, хемотрофи) - производителите синтетизираат органски материи од неоргански, обезбедувајќи циркулација на кислород, јаглерод, азот итн.
7. Кои карактеристики се карактеристични за растенијата со мов?
Одговор:
2) мововите се размножуваат и сексуално и асексуално со наизменични генерации: сексуални (гаметофити) и асексуални (спорофит);
3) возрасно растение мов е сексуалната генерација (гаметофит) и капсулата со спори е асексуална (спорофит);
4) оплодувањето се случува во присуство на вода.
8. Верверичките, по правило, живеат во иглолисни шуми и се хранат главно со семиња од смрека. Кои биотски фактори можат да доведат до намалување на популацијата на верверички?
9. Познато е дека апаратот Голџи е особено добро развиен во вродените клетки на панкреасот. Објаснете зошто.
Одговор:
1) клетките на панкреасот синтетизираат ензими кои се акумулираат во шуплините на апаратот Голџи;
2) во апаратот Голџи, ензимите се пакуваат во форма на везикули;
3) од апаратот Голџи, ензимите се носат во панкреасниот канал.
10. Рибозоми од различни клетки, целиот сет на амино киселини и идентични молекули на mRNA и tRNA беа ставени во епрувета и беа создадени сите услови за синтеза на протеини. Зошто еден вид протеин ќе се синтетизира на различни рибозоми во епрувета?
Одговор:
1) примарната структура на протеинот се одредува со низата на амино киселини;
2) шаблоните за синтеза на протеини се идентични mRNA молекули, во кои е кодирана истата примарна протеинска структура.
11. Кои структурни карактеристики се карактеристични за претставниците од типот Chordata?
Одговор:
1) внатрешен аксијален скелет;
2) нервниот систем во форма на цевка на грбната страна на телото;
3) пукнатини во дигестивната цевка.
12. Детелина расте на ливада и ја опрашуваат бумбарите. Кои биотски фактори можат да доведат до пад на популацијата на детелина?
Одговор:
1) намалување на бројот на бумбари;
2) зголемување на бројот на тревопасни животни;
3) размножување на растенијата конкуренти (житни култури и сл.).
13. Вкупната маса на митохондриите во однос на масата на клетките на различни органи на стаорци е: во панкреасот - 7,9%, во црниот дроб - 18,4%, во срцето - 35,8%. Зошто клетките на овие органи имаат различна митохондријална содржина?
Одговор:
1) митохондриите се енергетските станици на клетката, а во нив се синтетизираат и се акумулираат молекулите на АТП;
2) интензивната работа на срцевиот мускул бара многу енергија, затоа содржината на митохондриите во неговите клетки е најголема;
3) во црниот дроб бројот на митохондриите е поголем во споредба со панкреасот, бидејќи има поинтензивен метаболизам.
14. Објаснете зошто говедското месо кое не ја поминало санитарната контрола е опасно да се јаде недоволно или малку сварено.
Одговор:
1) говедското месо може да содржи говедски тенија;
2) возрасен црв се развива од фината во дигестивниот канал, а лицето станува последен домаќин.
15. Наведете ја органелата на растителната клетка прикажана на сликата, нејзините структури означени со броевите 1-3 и нивните функции.
Одговор:
1) прикажаната органела е хлоропласт;
2) 1 - гранални тилакоиди, вклучени во фотосинтезата;
3) 2 - ДНК, 3 - рибозоми, учествуваат во синтезата на сопствените протеини на хлоропластот.
16. Зошто бактериите не можат да се класифицираат како еукариоти?
Одговор:
1) во нивните клетки, нуклеарната супстанција е претставена со една кружна молекула на ДНК и не е одвоена од цитоплазмата;
2) немаат митохондрии, комплекс Голџи или ЕР;
3) немаат специјализирани герминативни клетки, нема мејоза и оплодување.
17. Кои промени во биотските фактори може да доведат до зголемување на популацијата на гола голтка која живее во шума и се храни главно со растенија?
18. Процесот на фотосинтеза се случува интензивно во лисјата на растенијата. Дали се јавува кај зрели и незрели плодови? Објаснете го вашиот одговор.
Одговор:
1) фотосинтезата се јавува кај незрели плодови (додека се зелени), бидејќи содржат хлоропласти;
2) како што созреваат, хлоропластите се претвораат во хромопласти, во кои не се јавува фотосинтеза.
19. Кои фази на гаметогенезата се означени на сликата со буквите A, B и C? Каков сет на хромозоми имаат клетките во секоја од овие фази? Какви специјализирани клетки води овој процес до развој?
Одговор:
1)А - фаза (зона) на репродукција (поделба), диплоидни клетки;
2)Б - фаза (зона) на раст, диплоидна клетка;
3) Б - фаза (зона) на созревање, клетките се хаплоидни, сперматозоидите се развиваат.
20. Како се разликуваат по структура? бактериски клеткиод клетки на организми во други царства на жива природа? Наведете најмалку три разлики.
Одговор:
1) нема формирано јадро, нуклеарна обвивка;
2) недостасуваат голем број органели: митохондрии, ЕПС, комплекс Голџи итн.;
3) имаат еден прстенест хромозом.
21. Зошто растенијата (производителите) се сметаат за почетна алка во циклусот на супстанции и енергетската конверзија во екосистемот?
Одговор:
1) создава органски материи од неоргански;
2) акумулира сончева енергија;
3) обезбедуваат органски материи и енергија на организмите во другите делови на екосистемот.
22. Кои процеси обезбедуваат движење на водата и минералите низ растението?
Одговор:
1) од коренот до лисјата, водата и минералите се движат низ садовите поради транспирација, како резултат на што се јавува сила на вшмукување;
2) нагорниот тек во растението го олеснува притисокот на коренот, кој настанува како резултат на постојаниот проток на вода во коренот поради разликата во концентрацијата на материите во клетките и околината.
23. Погледнете ги ќелиите прикажани на сликата. Определи кои букви ги претставуваат прокариотските и еукариотските клетки. Обезбедете докази за вашата гледна точка.
Одговор:
1) А - прокариотска клетка, Б - еукариотска клетка;
2) клетката на слика А нема формирано јадро, нејзиниот наследен материјал е претставен со прстенест хромозом;
3) клетката на слика Б има формирано јадро и органели.
24. Која е сложеноста на циркулаторниот систем на водоземците во споредба со рибите?
Одговор:
1) срцето станува трикоморно;
2) се појавува втор круг на циркулација на крвта;
3) срцето содржи венска и мешана крв.
25. Зошто мешаниот шумски екосистем се смета за постабилен од екосистемот на смрека шума?
Одговор:
1) во мешаната шума има повеќе видови отколку во смреката;
2) во мешана шума синџирите на исхрана се подолги и поразгранети отколку во смрека шума;
3) во мешана шума има повеќе нивоа отколку во смрека шума.
26. Дел од молекулата на ДНК го има следниот состав: GATGAATAGTGCTTC. Наведете најмалку три последици кои можат да произлезат од случајна замена на седмиот нуклеотид на тимин со цитозин (C).
Одговор:
1) ќе се појави генска мутација - ќе се промени кодонот на третата аминокиселина;
2) во протеин, една аминокиселина може да се замени со друга, како резултат на што ќе се промени примарната структура на протеинот;
3) сите други протеински структури може да се променат, што ќе доведе до појава на нова особина во телото.
27. Црвените алги (виолетови алги) живеат на големи длабочини. И покрај тоа, фотосинтезата се случува во нивните клетки. Објаснете зошто се случува фотосинтеза ако водената колона ги апсорбира зраците од црвено-портокаловиот дел од спектарот.
Одговор:
1) фотосинтезата бара зраци не само од црвениот, туку и од синиот дел од спектарот;
2) клетките на црвените печурки содржат црвен пигмент кој ги апсорбира зраците од синиот дел од спектарот, нивната енергија се користи во процесот на фотосинтеза.
28. Најдете грешки во дадениот текст. Наведете ги броевите на речениците во кои се направени грешки и поправете ги.
1. Колентератите се трислојни повеќеклеточни животни. 2. Имаат гастрична или интестинална празнина. 3. Цревната празнина вклучува убодни клетки. 4. Колентератите имаат ретикуларен (дифузен) нервен систем. 5. Сите колентерати се организми кои слободно пливаат.
1)1 - колентерати - двослојни животни;
2)3 - убодните клетки се содржани во ектодермот, а не во цревната празнина;
3)5 - меѓу колентератите има прикачени обрасци.
29. Како се случува размената на гасови во белите дробови и ткивата на цицачите? Која е причината за овој процес?
Одговор:
1) размената на гасови се заснова на дифузија, која е предизвикана од разликата во концентрацијата на гасот (парцијален притисок) во воздухот на алвеолите и во крвта;
2) кислородот од областа на висок притисок во алвеоларниот воздух влегува во крвта, а јаглерод диоксидот од областа на висок притисок во крвта влегува во алвеолите;
3) во ткивата, кислородот од областа на висок притисок во капиларите влегува во меѓуклеточната супстанција, а потоа во клетките на органите. Јаглерод диоксид од областа со висок притисок во меѓуклеточната супстанција влегува во крвта.
30. Какво е учеството на функционалните групи на организми во циклусот на супстанции во биосферата? Размислете за улогата на секој од нив во циклусот на супстанции во биосферата.
Одговор:
1) производителите синтетизираат органски материи од неоргански материи (јаглерод диоксид, вода, азот, фосфор и други минерали), ослободуваат кислород (освен хемотрофи);
2) потрошувачите (и другите функционални групи) на организми користат и трансформираат органски материи, ги оксидираат за време на дишењето, апсорбирајќи кислород и ослободувајќи јаглерод диоксид и вода;
3) разградувачите разложуваат органски материи до органски соединенијаазот, фосфор и сл., враќајќи ги во околината.
31. Делот од молекулата на ДНК што ја кодира низата амино киселини во протеинот го има следниот состав: G-A-T-G-A-A-T-A-G-TT-C-T-T-C. Објаснете ги последиците од случајно додавање на гванин нуклеотид (G) помеѓу седмиот и осмиот нуклеотид.
Одговор:
1) ќе се појави генска мутација - шифрите на третата и следните амино киселини може да се променат;
2) примарната структура на протеинот може да се промени;
3) мутација може да доведе до појава на нова особина во организмот.
32. Кои растителни органи ги оштетуваат лебарките во различни фази од индивидуалниот развој?
Одговор:
1) корените на растенијата се оштетени од ларви;
2) листовите на дрвјата се оштетени од возрасни бубачки.
33. Најдете грешки во дадениот текст. Наведете ги броевите на речениците во кои се направени грешки и поправете ги.
1. Рамните црви се трислојни животни. 2. Во групата Рамни црви спаѓаат бели планарии, човечки кружни црви и црн дроб. 3. Рамните црви имаат издолжено, сплескано тело. 4. Имаат добро развиен нервен систем. 5. Рамните црви се дводомни животни кои несат јајца.
Направени се грешки во речениците:
1)2 - човечкиот кружен црв не е класифициран како Рамен, тој е Тркалезен црв;
2)4 - кај рамни црви нервниот систем е слабо развиен;
3)5 - Рамните црви се хермафродити.
34. Што е овошје? Кое е неговото значење во животот на растенијата и животните?
Одговор:
1) овошје - генеративен орган на ангиосперми;
2) содржи семиња со чија помош растенијата се размножуваат и растураат;
3) растителните плодови се храна за животните.
35. Повеќето видови птици летаат подалеку од северните региони за зима, и покрај нивната топлокрвна природа. Наведете најмалку три фактори кои предизвикуваат овие животни да летаат.
Одговор:
1) прехранбените продукти на птиците инсективозни стануваат недостапни за добивање;
2) ледената покривка на резервоарите и снежната покривка на земјата ги лишуваат тревојадните птици од храна;
3) промена на дневните часови.
36. Кое млеко, стерилизирано или свежо измолзено, побрзо ќе кисело под исти услови? Објаснете го вашиот одговор.
Одговор:
1) свежо молзеното млеко побрзо ќе кисели, бидејќи содржи бактерии кои предизвикуваат ферментација на производот;
2) кога млекото се стерилизира, клетките и спорите на бактериите на млечна киселина умираат, а млекото трае подолго.
37. Најдете грешки во дадениот текст. Наведете го бројот на реченици во кои се направени грешки и објаснете ги.
1. Главните класи на филум членконоги се ракови, арахниди и инсекти. 2. Телото на ракови и пајаковидни животни е поделено на глава, граден кош и стомак. 3. Телото на инсектите се состои од цефалоторакс и абдомен. 4. Арахнидите немаат антени. 5. Инсектите имаат два пара антени, а раковите имаат еден пар.
Направени се грешки во речениците:
1)2 - телото на ракови и пајаковидни животни се состои од цефалоторакс и абдомен;
2)3 - телото на инсектите се состои од глава, граден кош и стомак;
3)5 - инсектите имаат еден пар антени, а раковите имаат два пара.
38. Докажете дека ризомот на растението е модифицирано ластарче.
Одговор:
1) ризомот има јазли во кои се наоѓаат рудиментирани лисја и пупки;
2) на врвот на ризомот има апикална пупка што го одредува растот на пукањето;
3) адвентивните корени се протегаат од ризомот;
4) внатрешната анатомска структура на ризомот е слична на стеблото.
39. За борба против штетниците од инсекти, луѓето користат хемикалии. Наведете најмалку три промени во животот на дабовата шума ако тоа хемискисите тревопасни инсекти ќе бидат уништени. Објаснете зошто ќе се случат.
Одговор:
1) бројот на растенија опрашувани со инсекти нагло ќе се намали, бидејќи тревопасните инсекти се опрашувачи на растенијата;
2) бројот на инсективозни организми (потрошувачи од втор ред) нагло ќе се намали или тие ќе исчезнат поради нарушување на синџирите на исхрана;
3) некои од хемикалиите што се користат за убивање на инсекти ќе влезат во почвата, што ќе доведе до нарушување на животот на растенијата, смрт на почвената флора и фауна, сите прекршувања може да доведат до смрт на дабовата шума.
40. Зошто третманот со антибиотици може да доведе до дисфункција на цревата? Наведете најмалку две причини.
Одговор:
1) антибиотиците ги убиваат корисните бактерии кои живеат во човечките црева;
2) се нарушува распаѓањето на влакната, апсорпцијата на вода и другите процеси.
41.Кој дел од листот е означен на сликата со буквата А и од кои структури се состои? Кои функции ги извршуваат овие структури?
1) буквата А означува васкуларно-влакнест сноп (вена), пакетот вклучува садови, цевки со сито и механичко ткиво;
2) садови обезбедуваат транспорт на вода до лисјата;
3) цевките со сито обезбедуваат транспорт на органски материи од лисја до други органи;
4) механичките ткивни клетки обезбедуваат сила и служат како рамка на листот.
42. Што се карактеристични карактеристикицарството на печурките?
Одговор:
1) телото на габите се состои од нишки - хифи, формирајќи мицелиум;
2) се размножуваат сексуално и асексуално (спори, мицелиум, пупки);
3) расте во текот на животот;
4) во клетката: мембраната содржи супстанција слична на хитин, резервна хранлива состојка е гликоген.
43. Во мала акумулација формирана по поплава на река, пронајдени се следните организми: влечки цилијати, дафнија, бела планариа, голем езерски полжав, киклоп, хидра. Објаснете дали ова водно тело може да се смета за екосистем. Обезбедете најмалку три докази.
Одговор:
Именуваниот привремен резервоар не може да се нарече екосистем, бидејќи содржи:
1) нема производители;
2) нема разградувачи;
3) нема затворена циркулација на материи и нарушен е синџирот на исхрана.
44. Зошто се става белешка под обвивка, која се става за да се запре крварењето од големите крвни садови, означувајќи го времето кога е нанесена?
Одговор:
1) откако ќе ја прочитате белешката, можете да одредите колку време поминало од примената на турникет;
2) ако по 1-2 часа не беше можно да се достави пациентот на лекар, тогаш турникет треба да се олабави некое време. Ова ќе спречи смрт на ткивото.
45. Наведете ги структурите на 'рбетниот мозок, означени на сликата со броевите 1 и 2 и опишете ги карактеристиките на нивната структура и функции.
Одговор:
1)1 - сива материја, формирана од телата на неврони;
2) 2 - бела материја, формирана од долги процеси на неврони;
3) сивата материја врши рефлексна функција, белата маса - проводна функција.
46. Каква улога играат плунковните жлезди во варењето кај цицачите? Наведете најмалку три функции.
Одговор:
1) секрецијата на плунковните жлезди ја навлажнува и дезинфицира храната;
2) плунката учествува во формирањето на болусот на храната;
3) плунковните ензими го промовираат разградувањето на скробот.
47. Како резултат на тоа вулканска активностВо океанот се формирал остров. Опишете ја низата на формирање на екосистем на новоформираната копнена маса. Ве молиме наведете најмалку три ставки.
Одговор:
1) први се населуваат микроорганизми и лишаи, кои обезбедуваат формирање на почва;
2) растенијата се населуваат на почвата, чии спори или семиња ги носи ветер или вода;
3) како што се развива вегетацијата, во екосистемот се појавуваат животни, првенствено членконоги и птици.
48. Искусните градинари нанесуваат ѓубрива во жлебовите лоцирани по должината на рабовите на круговите на стеблото на овошните дрвја, наместо да ги распределуваат рамномерно. Објаснете зошто.
Одговор:
1) коренскиот систем расте, зоната на вшмукување се движи зад врвот на коренот;
2) корените со развиена зона на апсорпција - коренските влакна - се наоѓаат на рабовите на круговите на трупот.
49. Какво модифицирано снимање е прикажано на сликата? Наведете ги структурните елементи означени на сликата со броевите 1, 2, 3 и функциите што тие ги извршуваат.
Одговор:
1) кромид;
2)1 - сочен лист налик на лушпа во кој се складираат хранливи материи и вода;
3)2 - адвентивни корени, обезбедувајќи апсорпција на вода и минерали;
4)3 - пупка, обезбедува раст на пукањето.
50. Кои се структурните карактеристики и виталните функции на мововите? Ве молиме наведете најмалку три ставки.
Одговор:
1) повеќето мов се лиснати растенија, некои од нив имаат ризоиди;
2) мововите имаат слабо развиен спроводен систем;
3) мововите се размножуваат и сексуално и асексуално, со наизменични генерации: сексуални (гаметофити) и асексуални (спорофит); Возрасно растение мов е сексуална генерација, а капсулата на спорите е бесполово.
51. Од шумски пожар изгоре дел од смрека шума. Објаснете како ќе дојде до неговото само-заздравување. Наведете најмалку три чекори.
Одговор:
1) прво се развиваат тревни, светлољубиви растенија;
2) потоа се појавуваат ластари од бреза, трепетлика и бор, чии семиња паднале со помош на ветрот и се формира малолисна или борова шума.
3) под крошна на светољубиви видови, се развиваат смрека толерантни за сенка, кои последователно целосно ги поместуваат другите дрвја.
52. За да се утврди причината за наследна болест, клетките на пациентот беа испитани и беше откриена промена во должината на еден од хромозомите. Кој метод на истражување ни овозможи да ја утврдиме причината за оваа болест? Со каков тип на мутација е поврзана?
Одговор:
1) причината за болеста е утврдена со цитогенетски метод;
2) болеста е предизвикана од хромозомска мутација - губење или додавање на фрагмент од хромозом.
53. Која буква на сликата ја означува бластулата во развојниот циклус на ланцелетот. Кои се карактеристиките на формирањето на бластула?
Одговор:
1) бластулата е означена со буквата G;
2) бластулата се формира при фрагментација на зиготот;
3) големината на бластулата не ја надминува големината на зиготот.
54. Зошто печурките се класифицирани како посебно царство? органски свет?
Одговор:
1) телото на печурките се состои од тенки разгранети нишки - хифи, кои формираат мицелиум или мицелиум;
2) мицелијалните клетки складираат јаглехидрати во форма на гликоген;
3) печурките не можат да се класифицираат како растенија, бидејќи нивните клетки немаат хлорофил и хлоропласти; ѕидот содржи хитин;
4) печурките не можат да се класифицираат како животни, бидејќи ги апсорбираат хранливите материи по целата површина на телото и не ги голтаат во форма на грутки од храна.
55. Во некои шумски биоценози, за да се заштитат пилешките птици, беше извршено масовно пукање на птици во текот на денот птици грабливки. Објаснете како овој настан влијаел на бројот на кокошки.
Одговор:
1) на почетокот, бројот на кокошки се зголеми, бидејќи нивните непријатели беа уништени (природно регулирање на бројот);
2) тогаш бројот на кокошки се намали поради недостаток на храна;
3) се зголеми бројот на болни и ослабени единки поради ширењето на болестите и недостатокот на предатори, што влијаеше и на намалувањето на бројот на кокошки.
56. Бојата на крзното на белиот зајак се менува во текот на годината: во зима зајакот е бел, а во лето е сив. Објаснете каков тип на варијабилност е забележан кај животното и што ја одредува манифестацијата на оваа особина.
Одговор:
1) зајакот покажува модификација (фенотипска, ненаследна) варијабилност;
2) манифестацијата на оваа особина се определува со промени во условите на животната средина (температура, должина на ден).
57. Наведете ги фазите на ембрионалниот развој на ланцелетот, означени на сликата со буквите А и Б. Откријте ги карактеристиките на формирањето на секоја од овие фази.
А Б
Одговор:
1) А - гаструла - фаза на двослоен ембрион;
2) Б - неврула, има зачетоци на идна ларва или возрасен организам;
3) гаструлата се формира со инвагинација на ѕидот на бластулата, а во неврулата прво се формира нервната плоча која служи како регулатор за формирање на други органски системи.
58. Наведете ги главните карактеристики на структурата и активноста на бактериите. Наведете најмалку четири карактеристики.
Одговор:
1) бактерии - преднуклеарни организми кои немаат формирано јадро и многу органели;
2) според начинот на исхрана, бактериите се хетеротрофи и автотрофни;
3) висока стапка на размножување по делење;
4) анаероби и аероби;
5) во спорна состојба се доживуваат неповолни услови.
59. По што се разликува околината земја-воздух од водната?
Одговор:
1) содржина на кислород;
2) разлики во температурните флуктуации (широка амплитуда на флуктуации во околината земја-воздух);
3) степен на осветлување;
4) густина.
Одговор:
1) морските алги имаат својство да го акумулираат хемискиот елемент јод;
2) јодот е неопходен за нормална функцијатироидна жлезда.
61. Зошто цилијатната влечна клетка се смета за составен организам? Кои органели на цилијатната влечка се означени на сликата со броевите 1 и 2 и кои функции ги извршуваат?
Одговор:
1) цилијатната клетка ги извршува сите функции на независен организам: метаболизам, репродукција, раздразливост, адаптација;
2) 1 - мало јадро, учествува во сексуалниот процес;
3) 2 - големо јадро, ги регулира виталните процеси.
61. Кои се структурните карактеристики и виталните функции на печурките? Ве молиме наведете најмалку три карактеристики.
62. Објасни како киселиот дожд им штети на растенијата. Наведете најмалку три причини.
Одговор:
1) директно ги оштетува растителните органи и ткива;
2) ја загадуваат почвата, ја намалуваат плодноста;
3)намалување на продуктивноста на растенијата.
63. Зошто на патниците им се препорачува да цицаат лижавчиња при полетување или слетување на авион?
Одговор:
1) брзите промени на притисокот при полетување или слетување на авион предизвикуваат непријатност во средното уво, каде што почетниот притисок на тапанчето трае подолго;
2) движењата на голтање го подобруваат воздушниот пристап до аудитивната (Евстахиевата) туба, преку која притисокот во шуплината на средното уво се изедначува со притисокот во околината.
64. Како циркулаторниот систем на членконоги се разликува од циркулаторниот систем на анелидите? Наведете најмалку три знаци кои ги докажуваат овие разлики.
Одговор:
1) членконогите имаат отворен циркулаторен систем, додека анелидите имаат затворен циркулаторен систем;
2) членконогите имаат срце на грбната страна;
3) анелидите немаат срце, неговата функција ја врши прстенест сад.
65. Каков вид на животно е прикажаното на сликата? Што е означено со броевите 1 и 2? Наведете други претставници од овој тип.
Одговор:
1) до типот Coelenterates;
2) 1 - ектодерм, 2 - цревна празнина;
3) корални полипи, медуза.
66. Како се манифестираат морфолошките, физиолошките и бихејвиоралните прилагодувања на температурата на околината кај топлокрвните животни?
Одговор:
1) морфолошки: топлинско-изолациски навлаки, поткожен слој на маснотии, промени на површината на телото;
2) физиолошки: зголемен интензитет на испарување на пот и влага при дишење; стеснување или проширување на крвните садови, промени во метаболичките нивоа;
3) бихејвиорални: изградба на гнезда, јами, промени во дневната и сезонската активност во зависност од температурата на околината.
67. Како се пренесуваат генетските информации од јадрото во рибозомот?
Одговор:
1) синтезата на mRNA се јавува во јадрото во согласност со принципот на комплементарност;
2) mRNA - копија на дел од ДНК што содржи информации за примарната структура на протеинот, се движи од јадрото до рибозомот.
68. Каква е сложеноста на папратите во споредба со мововите? Дајте најмалку три знаци.
Одговор:
1) папратите имаат корени;
2) папратите, за разлика од мововите, развиле спроводливо ткиво;
3) во развојниот циклус на папратите, асексуалната генерација (спорофит) преовладува над сексуалната генерација (гаметофит), која е претставена со проталусот.
69. Именувај го слојот од зародиш на рбетното животно, означен на сликата со број 3. Каков вид ткиво и какви органи се формираат од него.
Одговор:
1) герминативен слој - ендодерм;
2 епително ткиво (епител на цревата и респираторните органи);
3) органи: црева, дигестивни жлезди, респираторни органи, некои ендокрини жлезди.
70. Каква улога играат птиците во шумската биоценоза? Наведете најмалку три примери.
Одговор:
1) го регулира бројот на растенијата (дистрибуира овошје и семиња);
2) го регулира бројот на инсекти и мали глодари;
3) служи како храна за предатори;
4) оплоди ја почвата.
71. Која е заштитната улога на леукоцитите во човечкото тело?
Одговор:
1) леукоцитите се способни за фагоцитоза - голтање и варење на протеини, микроорганизми, мртви клетки;
2) леукоцитите учествуваат во производството на антитела кои неутрализираат одредени антигени.
72. Најдете грешки во дадениот текст. Наведете ги броевите на речениците во кои се составени, поправете ги.
Според хромозомската теорија на наследноста:
1. Гените се наоѓаат на хромозомите во линеарен редослед. 2. Секој зазема одредено место - алел. 3. Гените на еден хромозом формираат поврзана група. 4. Бројот на поврзувачките групи се одредува со диплоидниот број на хромозоми. 5. Нарушување на кохезијата на гените се јавува при процесот на конјугација на хромозомите во профазата на мејозата.
Направени се грешки во речениците:
1)2 - локација на генот - локус;
2)4 - бројот на групи за поврзување е еднаков на хаплоидниот сет на хромозоми;
3)5 - се јавува нарушување на генската поврзаност при вкрстување.
73. Зошто некои научници ја класифицираат зелената еуглена како растение, а други како животно? Наведете најмалку три причини.
Одговор:
1) способни за хетеротрофична исхрана, како и сите животни;
2) способни за активно движење во потрага по храна, како и сите животни;
3) содржи хлорофил во клетката и е способен за автотрофична исхрана, како растенијата.
74. Кои процеси се случуваат во фазите на енергетскиот метаболизам?
Одговор:
1) во подготвителната фаза, сложените органски супстанции се разложуваат на помалку сложени (биополимери - во мономери), енергијата се троши во форма на топлина;
2) во процесот на гликолиза, гликозата се разложува на пирувична киселина (или млечна киселина или алкохол) и се синтетизираат 2 молекули на АТП;
3) во фаза на кислород, пирувична киселина (пируват) се разложува на јаглерод диоксид и вода и се синтетизираат 36 ATP молекули.
75. Во рана формирана на човечкото тело, крварењето престанува со текот на времето, но може да дојде до гноење. Објаснете на кои својства на крвта се должи ова.
Одговор:
1) крварењето запира поради згрутчување на крвта и формирање на згрутчување на крвта;
2) супурацијата е предизвикана од акумулација на мртви леукоцити кои извршиле фагоцитоза.
76. Најдете грешки во дадениот текст и поправете ги. Наведете го бројот на реченици во кои се направени грешки и објаснете ги.
1. Голема вредностпротеините се присутни во структурата и функционирањето на организмите. 2. Тоа се биополимери чии мономери се азотни бази. 3. Протеините се дел од плазма мембраната. 4. Многу протеини вршат ензимски функции во клетката. 5. Наследни информации за карактеристиките на организмот се шифрираат во протеинските молекули. 6. Молекулите на протеинот и tRNA се дел од рибозомите.
Направени се грешки во речениците:
1)2 - мономерите на протеините се амино киселини;
2)5 - наследни информации за карактеристиките на организмот се шифрирани во молекулите на ДНК;
3)6- рибозомите содржат rRNA молекули, а не tRNA.
77. Што е миопија? Во кој дел од окото се фокусира сликата кај кратковидно лице? Која е разликата помеѓу вродените и стекнатите форми на миопија?
Одговор:
1) миопија е болест на визуелните органи во која лицето има потешкотии да разликува оддалечени предмети;
2) кај миопија, сликата на предмети се појавува пред мрежницата;
3) со вродена миопија, обликот на очното јаболко се менува (се издолжува);
4) стекнатата миопија е поврзана со промена (зголемување) на искривувањето на леќата.
78. Како скелетот на човечката глава се разликува од скелетот на главата на големите мајмуни? Наведете најмалку четири разлики.
Одговор:
1) доминација на церебралниот дел од черепот над лицето;
2) намалување на апаратот на вилицата;
3) присуство на испакнатост на брадата на долната вилица;
4)намалување на гребените на веѓите.
79. Зошто волуменот на урина што ја излачува човечкото тело на ден не е еднаков на волуменот на течноста испиена во исто време?
Одговор:
1) дел од водата се користи од телото или се формира во метаболичките процеси;
2) дел од водата испарува преку органите за дишење и потните жлезди.
80. Најдете грешки во дадениот текст, поправете ги, посочете ги броевите на речениците во кои се напишани, запишете ги овие реченици без грешки.
1. Животните се хетеротрофни организми се хранат со готови органски материи; 2. Постојат едноклеточни и повеќеклеточни животни. 3. Сите повеќеклеточни животни имаат билатерална симетрија на телото. 4. Повеќето од нив имаат развиено различни органи за движење. 5. Само членконогите и хордите имаат циркулаторен систем. 6. Постембрионскиот развој кај сите повеќеклеточни животни е директен.
Направени се грешки во речениците:
1) 3 - не сите повеќеклеточни животни имаат билатерална симетрија на телото; на пример, кај колентератите е радијален (радијален);
2) 5 - циркулаторниот систем е присутен и кај анелидите и мекотелите;
3) 6 - директниот постембрионски развој не е својствен за сите повеќеклеточни животни.
81. Која е важноста на крвта во животот на човекот?
Одговор:
1) врши транспортна функција: испорака на кислород и хранливи материи до ткивата и клетките, отстранување на јаглерод диоксид и метаболички производи;
2) врши заштитна функција поради активноста на леукоцитите и антителата;
3) учествува во хуморалното регулирање на виталните функции на телото.
82. Користете информации за раните фази на ембриогенезата (зигот, бластула, гаструла) за да ја потврдите низата на развој на животинскиот свет.
Одговор:
1) стадиумот на зигот одговара на едноклеточен организам;
2) фазата на бластула, каде што клетките не се диференцираат, е слична на колонијалните форми;
3) ембрионот во фазата на гаструла одговара на структурата на колентератот (хидра).
83. Инјектирањето на големи дози на лекови во вена е придружено со нивно разредување со физиолошки раствор (0,9% раствор на NaCl). Објаснете зошто.
Одговор:
1) администрацијата на големи дози на лекови без разредување може да предизвика остра промена во составот на крвта и неповратни феномени;
2) концентрацијата на солен раствор (0,9% раствор на NaCl) одговара на концентрацијата на соли во крвната плазма и не предизвикува смрт на крвните клетки.
84. Најдете грешки во дадениот текст, поправете ги, посочете ги броевите на речениците во кои се напишани, запишете ги овие реченици без грешки.
1. Животните од типот членконоги имаат надворешна хитинозна покривка и споени екстремитети. 2. Телото на повеќето од нив се состои од три дела: глава, гради и стомак. 3. Сите членконоги имаат еден пар антени. 4. Очите им се сложени (фацетирани). 5. Циркулаторниот систем на инсектите е затворен.
Направени се грешки во речениците:
1)3 - не сите членконоги имаат еден пар антени (пајаковидите ги немаат, а раковите имаат два пара);
2)4 - не сите членконоги имаат сложени (сложени) очи: кај пајаковидните тие се едноставни или отсутни, кај инсектите можат да имаат едноставни очи заедно со сложени очи;
3)5 - циркулаторниот систем на членконоги не е затворен.
85. Кои се функциите на човечкиот дигестивен систем?
Одговор:
1)механичка обработка на храната;
2) хемиска обработка на храна;
3) движење на храната и отстранување на несварените остатоци;
4) апсорпција на хранливи материи, минерални соли и вода во крвта и лимфата.
86. Како се карактеризира биолошкиот напредок кај цветните растенија? Наведете најмалку три знаци.
Одговор:
1) широк спектар на популации и видови;
2) широка дистрибуција на земјината топка;
3) приспособливост на животот во различни услови на животната средина.
87. Зошто храната треба темелно да се џвака?
Одговор:
1) добро џваканата храна брзо се заситува со плунка во усната шуплина и почнува да се вари;
2) добро џваканата храна брзо се заситува со дигестивни сокови во желудникот и цревата и затоа полесно се вари.
88. Најдете грешки во дадениот текст. Наведете ги броевите на речениците во кои се составени, поправете ги.
1. Популацијата е збирка на слободно вкрстени индивидуи од ист вид, долго времекои живеат на заедничка територија 2. Различни популации од ист вид се релативно изолирани едни од други, а нивните поединци не се вкрстуваат. 3. Генскиот фонд на сите популации на еден вид е ист. 4. Населението е елементарна единицаеволуција. 5. Група жаби од ист вид кои живеат во длабок базен едно лето сочинуваат популација.
Направени се грешки во речениците:
1)2 - популациите од еден вид се делумно изолирани, но поединци од различни популации можат да се вкрстуваат;
2)3 - генските базени на различни популации од ист вид се различни;
3)5 - група жаби не е популација, бидејќи група индивидуи од ист вид се смета за популација ако зафаќа ист простор за голем број генерации.
89. Зошто се препорачува да пиете солена вода во лето кога сте жедни подолго време?
Одговор:
1) во лето човекот повеќе се поти;
2) минералните соли се отстрануваат од телото преку потта;
3) солената вода ја враќа нормалната рамнотежа вода-сол помеѓу ткивата и внатрешната средина на телото.
90. Што докажува дека човекот припаѓа на класата на цицачи?
Одговор:
1) сличност во структурата на органските системи;
2) присуство на коса;
3) развој на ембрионот во матката;
4) хранење на потомството со млеко, грижа за потомството.
91. Кои процеси ја одржуваат постојаноста на хемискиот состав на човечката крвна плазма?
Одговор:
1) процесите во пуферските системи ја одржуваат реакцијата на медиумот (pH) на константно ниво;
2) се спроведува неврохуморална регулација на хемискиот состав на плазмата.
92. Најдете грешки во дадениот текст. Наведете ги броевите на речениците во кои се напишани и објаснете ги.
1. Популација е збир од слободно вкрстени индивидуи од различни видови кои долго време населуваат на заедничка територија 2. Главни групни карактеристики на популацијата се бројот, густината, возраста, полот и просторна структура. 3. Севкупноста на сите гени во една популација се нарекува генски базен. 4. Населението е структурна единица на живата природа. 5. Бројот на населението е секогаш стабилен.
Направени се грешки во речениците:
1)1 - популација е збир на слободно вкрстени индивидуи од ист вид кои долго време ја населуваат општата територија на популацијата;
2)4 - популацијата е структурна единица на видот;
3)5 - бројот на населението може да се менува во различни сезони и години.
93. Кои структури на капакот на телото го штитат човечкото тело од влијанието на температурните фактори на околината? Објаснете ја нивната улога.
Одговор:
1) поткожното масно ткиво го штити телото од ладење;
2) потните жлезди произведуваат пот, која, кога испарува, штити од прегревање;
3) косата на главата го штити телото од ладење и прегревање;
4) промените во луменот на капиларите на кожата го регулираат преносот на топлина.
94. Наведете најмалку три прогресивни биолошки карактеристики на личноста што ги стекнал во процесот на долга еволуција.
Одговор:
1) зголемување на мозокот и церебралниот дел од черепот;
2) исправено држење и соодветни промени во скелетот;
3) ослободување и развој на раката, спротивставување на палецот.
95. Која поделба на мејозата е слична на митозата? Објасни како се изразува и до кој збир на хромозоми во клетката води.
Одговор:
1) сличностите со митозата се забележани во втората поделба на мејозата;
2) сите фази се слични, сестринските хромозоми (хроматиди) се разминуваат до половите на клетката;
3) добиените клетки имаат хаплоиден сет на хромозоми.
96. Која е разликата помеѓу артериско крварење и венско крварење?
Одговор:
1) со артериско крварење, крвта е црвена;
2) од раната пука со силен поток, чешма.
97. Дијаграм кој процес се случува во човечкото тело е прикажан на сликата? Што лежи во основата на овој процес и како се менува составот на крвта како резултат на тоа? Објаснете го вашиот одговор.
капиларна
Одговор:
1) на сликата е прикажан дијаграм на размена на гасови во белите дробови (помеѓу пулмоналната везикула и крвниот капилар);
2) размената на гасови се заснова на дифузија - пенетрација на гасови од место со висок притисок до место со помал притисок;
3) како резултат на размена на гасови, крвта е заситена со кислород и се претвора од венска (А) во артериска (Б).
98. Какво влијание има физичката неактивност (ниската физичка активност) врз човечкото тело?
Одговор:
физичката неактивност доведува до:
1) до намалување на нивото на метаболизмот, зголемување на масното ткиво, вишок телесна тежина;
2) слабеење на скелетните и срцевите мускули, зголемено оптоварување на срцето и намалена издржливост на телото;
3) стагнација на венска крв во долните екстремитети, вазодилатација, нарушувања на циркулацијата.
(Другите формулации на одговорот се дозволени без да се наруши неговото значење.)
99. Какви карактеристики имаат растенијата кои живеат во сушни услови?
Одговор:
1) кореновиот систем на растенијата продира длабоко во почвата, стигнува до подземните води или се наоѓа во површинскиот слој на почвата;
2) кај некои растенија водата се складира во лисја, стебла и други органи за време на суша;
3) листовите се покриени со восочна обвивка, пубертет или модифицирани во боцки или игли.
100. Која е причината за потребата од влегување на железни јони во крвта на човекот? Објаснете го вашиот одговор.
Одговор:
2) црвените крвни зрнца обезбедуваат транспорт на кислород и јаглерод диоксид.
101. Низ кои садови и каква крв поминуваат коморите на срцето, означени на сликата со броевите 3 и 5? Со кој циркулаторен систем е поврзана секоја од овие срцеви структури?
Одговор:
1) комората означена со број 3 прима венска крв од горната и долната шуплива вена;
2) комората означена со бројот 5 прима артериска крв од пулмоналните вени;
3) срцевата комора, означена со бројот 3, е поврзана со системската циркулација;
4) срцевата комора, означена со бројот 5, е поврзана со пулмоналната циркулација.
102. Што се витамини, каква е нивната улога во животот на човечкото тело?
Одговор:
1) витамини - биолошки активни органски супстанции потребни во мали количини;
2) тие се дел од ензими кои учествуваат во метаболизмот;
3) ја зголемува отпорноста на телото на негативни влијанија од околината, го стимулира растот, развојот на телото, реставрацијата на ткивата и клетките.
103. Обликот на телото на пеперутката Калима наликува на лист. Како пеперутката развила таква форма на телото?
Одговор:
1) појава на различни наследни промени кај поединци;
2) зачувување со природна селекција на индивидуи со променета форма на телото;
3) репродукција и дистрибуција на поединци со облик на тело што личи на лист.
104. Каква е природата на повеќето ензими и зошто ја губат својата активност кога нивото на зрачење се зголемува?
Одговор:
1) повеќето ензими се протеини;
2) под влијание на зрачење, се јавува денатурација, се менува структурата на протеин-ензимот.
105. Најдете грешки во дадениот текст. Наведете ги броевите на предлозите во кои се дадени, поправете ги.
1. Растенијата, како и сите живи организми, јадат, дишат, растат и се размножуваат. 2. Според начинот на исхрана, растенијата се класифицираат како автотрофни организми. 3. Кога растенијата дишат, тие апсорбираат јаглерод диоксид и ослободуваат кислород. 4. Сите растенија се размножуваат со семиња. 5. Растенијата, како и животните, растат само во првите години од животот.
Направени се грешки во речениците:
1)3 - кога растенијата дишат, тие апсорбираат кислород и ослободуваат јаглерод диоксид;
2)4 - само цветните растенија и гимносперми се размножуваат со семиња, а алгите, мововите и папратите се размножуваат со спори;
3)5 - растенијата растат во текот на нивниот живот, имаат неограничен раст.
106. Која е причината за потребата од навлегување на железни јони во крвта на човекот? Објаснете го вашиот одговор.
Одговор:
1) јоните на железо се дел од хемоглобинот на еритроцитите;
2) хемоглобинот на еритроцитите обезбедува транспорт на кислород и јаглерод диоксид, бидејќи е способен да се поврзе со овие гасови;
3) снабдувањето со кислород е неопходно за енергетскиот метаболизам на клетката, а јаглерод диоксидот е нејзиниот финален производ што мора да се отстрани.
107. Објасни зошто луѓето од различни раси се класифицирани како ист вид. Обезбедете најмалку три докази.
Одговор:
1) сличност на структурата, животните процеси, однесувањето;
2) генетско единство - истиот сет на хромозоми, нивната структура;
3) меѓурасните бракови даваат потомство способно за репродукција.
108. Во античка Индија, на лице осомничено за кривично дело му било понудено да проголта грст сув ориз. Ако не успеал, вината се сметала за докажана. Дајте физиолошка основа за овој процес.
Одговор:
1) голтањето е сложен рефлексен чин, кој е придружен со саливација и иритација на коренот на јазикот;
2) со силна возбуда, саливацијата е остро инхибирана, устата станува сува, а рефлексот на голтање не се јавува.
109. Најдете грешки во дадениот текст. Наведете ги броевите на речениците во кои се напишани и објаснете ги.
1. Синџирот на исхрана на биогеоценоза вклучува производители, потрошувачи и разградувачи. 2. Првата алка во синџирот на исхрана се потрошувачите. 3. Потрошувачите на светлината акумулираат енергија апсорбирана во процесот на фотосинтеза. 4. Во темната фаза на фотосинтезата се ослободува кислород. 5. Разградувачите придонесуваат за ослободување на енергијата акумулирана од потрошувачите и производителите.
Направени се грешки во речениците:
1)2 - првата алка се производителите;
2)3 - потрошувачите не се способни за фотосинтеза;
3)4 - кислородот се ослободува во лесната фаза на фотосинтезата.
110. Кои се причините за анемија кај луѓето? Наведете најмалку три можни причини.
Одговор:
1) голема загуба на крв;
2) неухранетост (недостаток на железо и витамини итн.);
3) нарушување на формирањето на црвените крвни зрнца во хематопоетските органи.
111. Мувата на оса е слична по боја и облик на телото со осата. Наведете го типот на неговиот заштитен уред, објаснете го неговото значење и релативната природа на адаптацијата.
Одговор:
1) вид на адаптација - мимикрија, имитација на бојата и обликот на телото на незаштитено животно на заштитено;
2) сличноста со оса предупредува можен предатор на опасност од убод;
3) мувата станува плен на млади птици кои сè уште немаат развиено рефлекс на осата.
112. Направете синџир на исхрана користејќи ги сите предмети наведени подолу: хумус, крст пајак, јастреб, голема цицка, домашна мува. Идентификувајте ги потрошувачите од трет ред во конструираниот синџир.
Одговор:
1) хумус -> домашна мува -> крст пајак -> голема цицка -> јастреб;
2) потрошувач од трет ред - големата цицка.
113. Најдете грешки во дадениот текст. Наведете го бројот на реченици во кои се направени грешки, поправете ги.
1. Анелидите се најорганизираниот животински исечок од другите видови црви. 2. Анелидите имаат отворен циркулаторен систем. 3. Телото на анелидниот црв се состои од идентични сегменти. 4. Анелидите немаат телесна празнина. 5. Нервниот систем на анелидите е претставен со перифарингеалниот прстен и дорзалниот нервен мозок.
Направени се грешки во речениците:
1)2 - Анелидите имаат затворен циркулаторен систем;
2)4 - Анелидите имаат телесна празнина;
3)5 - нервниот синџир се наоѓа на вентралната страна на телото.
114. Наведете најмалку три ароморфози во копнените растенија што им овозможиле да бидат првите што ќе развијат земјиште. Оправдајте го вашиот одговор.
Одговор:
1) појавата на интегрално ткиво - епидермисот со стома - промовирајќи заштита од испарување;
2) појава на спроводен систем кој обезбедува транспорт на материи;
3) развој на механичко ткиво кое врши потпорна функција.
115. Објаснете зошто има голема разновидност на торбари цицачи во Австралија и нивно отсуство на другите континенти.
Одговор:
1) Австралија се одвои од другите континенти за време на најславниот период на торбарите пред појавата на плацентарните животни (географска изолација);
2) природните услови на Австралија придонесоа за дивергенција на торбарските ликови и активните видови;
3) на другите континенти, торбарите беа заменети со плацентарни цицачи.
116. Во кои случаи промената на низата на ДНК нуклеотиди не влијае на структурата и функциите на соодветниот протеин?
Одговор:
1) ако, како резултат на замена на нуклеотид, се појави друг кодон, кој ја кодира истата амино киселина;
2) ако кодонот формиран како резултат на замена на нуклеотид шифрира различна амино киселина, но со слична хемиски својства, што не ја менува структурата на протеинот;
3) ако се појават нуклеотидни промени во меѓугенски или нефункционални ДНК региони.
117. Зошто односот помеѓу штуката и седалото во речниот екосистем се смета за конкурентен?
Одговор:
1) се предатори, се хранат со слична храна;
2) живеат во исто водено тело, им требаат слични услови за живот, меѓусебно се угнетуваат.
118. Најдете грешки во дадениот текст. Наведете го бројот на реченици во кои се направени грешки, поправете ги.
1. Главните класи на филум членконоги се ракови, арахниди и инсекти. 2. Инсектите имаат четири пара нозе, а пајаковите три пара. 3. Ракот има едноставни очи, додека крстот пајак има сложени очи. 4. Арахнидите имаат арахноидни брадавици на стомакот. 5. Крстот пајак и чадорот дишат со помош на белодробни кеси и трахеи.
Направени се грешки во речениците:
1)2 - инсектите имаат три пара нозе, а пајаковините имаат четири пара;
2)3 - ракот има сложени очи, а крстот пајак има едноставни очи;
3)5 - лебарката нема белодробни кеси, туку само трахеа.
119. Кои се структурните карактеристики и виталните функции на капа печурките? Наведете најмалку четири карактеристики.
Одговор:
1) имаат мицелиум и плодно тело;
2) се размножуваат со спори и мицелиум;
3) според начинот на исхрана - хетеротрофи;
4) повеќето формираат микориза.
120. Кои ароморфози им дозволувале на античките водоземци да развијат земја.
Одговор:
1) појава на пулмонално дишење;
2) формирање на распарчени екстремитети;
3) појава на трикоморно срце и два циркулациони кругови.
Оваа видео лекција е посветена на темата „Обезбедување на клетките со енергија“. Во оваа лекција ќе ги разгледаме енергетските процеси во клетката и ќе проучуваме како на клетките им се обезбедува енергија. Исто така, ќе научите што е клеточно дишење и од кои фази се состои. Разговарајте за секој од овие чекори во детали.
БИОЛОГИЈА 9 ОДДЕЛЕНИЕ
Тема: Клеточно ниво
Лекција 13. Обезбедување на енергија на клетките
Степанова Ана Јуриевна
кандидат за биолошки науки, вонреден професор MGUIE
Москва
Денес ќе зборуваме за обезбедување на енергија на клетките. Енергијата се користи за различни хемиски реакции кои се случуваат во клетката. Некои организми користат енергија сончева светлиназа биохемиски процеси тоа се растенијата, додека други ја користат енергијата на хемиските врски во супстанциите добиени за време на исхраната - тоа се животински организми. Супстанциите од храната се екстрахираат преку распаѓање или биолошка оксидација преку процесот на клеточно дишење.
Клеточното дишење е биохемиски процес во клетката што се јавува во присуство на ензими, како резултат на што се ослободува вода и јаглерод диоксид, енергијата се складира во форма на макроенергетски врски на молекулите на АТП. Ако овој процес се случи во присуство на кислород, тогаш тој се нарекува „аеробен“. Ако се појави без кислород, тогаш тоа се нарекува „анаеробно“.
Биолошката оксидација вклучува три главни фази:
1. Подготвителен,
2. Без кислород (гликолиза),
3. Целосно разградување на органските материи (во присуство на кислород).
Подготвителна фаза. Супстанциите добиени од храната се разложуваат на мономери. Оваа фаза започнува во гастроинтестиналниот тракт или во лизозомите на клетката. Полисахаридите се распаѓаат на моносахариди, протеините во амино киселини, мастите во глицероли и масни киселини. Енергијата ослободена во оваа фаза се троши во форма на топлина. Треба да се напомене дека за енергетските процеси, клетките користат јаглехидрати, или уште подобро, моносахариди. А мозокот може да користи само моносахарид - гликоза - за својата работа.
Гликозата за време на гликолизата се распаѓа на две тријаглеродни молекули на пирувична киселина. Нивната понатамошна судбина зависи од присуството на кислород во клетката. Ако кислородот е присутен во клетката, тогаш пирувична киселина влегува во митохондриите за целосна оксидација до јаглерод диоксид и вода (аеробно дишење). Ако нема кислород, тогаш во животинските ткива пирувична киселина се претвора во млечна киселина. Оваа фаза се одвива во цитоплазмата на клетката. Како резултат на гликолизата, се формираат само две ATP молекули.
Кислородот е потребен за целосна оксидација на гликозата. Во третата фаза, во митохондриите се јавува целосна оксидација на пирувична киселина до јаглерод диоксид и вода. Како резултат на тоа, се формираат уште 36 АТП молекули.
Вкупно 38 ATP молекули се произведуваат од една молекула на гликоза во три чекори, земајќи ги предвид двата ATP произведени за време на гликолизата.
Така, ги испитавме енергетските процеси што се случуваат во клетките. Се карактеризираа фазите на биолошка оксидација. Ова ја завршува нашата лекција, се најдобро за вас, збогум!
Разликата помеѓу дишењето и горењето. Дишењето што се случува во ќелијата често се споредува со процесот на согорување. И двата процеса се случуваат во присуство на кислород, ослободувајќи енергија и производи на оксидација. Но, за разлика од согорувањето, дишењето е нареден процес на биохемиски реакции што се случуваат во присуство на ензими. За време на дишењето, јаглерод диоксидот се јавува како краен производ на биолошката оксидација, а при согорувањето се јавува формирање на јаглерод диоксид преку директна комбинација на водород со јаглерод. Исто така, при дишењето се формира одреден број на АТП молекули. Тоа е, дишењето и согорувањето се фундаментално различни процеси.
Биомедицинско значење.За медицината не е важен само метаболизмот на гликозата, туку и фруктозата и галактозата. Способноста да се формира АТП во отсуство на кислород е особено важна во медицината. Ова ви овозможува да одржувате интензивна работа на скелетните мускули во услови на недоволна ефикасност на аеробна оксидација. Ткивата со зголемена гликолитичка активност можат да останат активни за време на периоди на кислородно гладување. Во срцевиот мускул, можностите за гликолиза се ограничени. Таа тешко страда од нарушување на снабдувањето со крв, што може да доведе до исхемија. Постојат неколку познати болести предизвикани од недостаток на ензими кои ја регулираат гликолизата:
Хемолитична анемија (во брзорастечките клетки на ракот, гликолизата се јавува со брзина што ги надминува можностите на циклусот на лимонска киселина), што придонесува за зголемена синтеза на млечна киселина во органите и ткивата. Високото ниво на млечна киселина во телото може да биде симптом на рак.
Ферментација.Микробите се способни да добијат енергија за време на ферментацијата. Ферментацијата им е позната на луѓето уште од памтивек, на пример, во правењето вино. Ферментацијата на млечна киселина била позната уште порано. Луѓето консумирале млечни производи без да сфатат дека овие процеси се поврзани со активноста на микроорганизмите. Ова првпат го докажа Луј Пастер. Покрај тоа, различни микроорганизми лачат различни производи за ферментација. Сега ќе зборуваме за ферментација на алкохолна и млечна киселина. Како резултат на тоа, се формираат етил алкохол и јаглерод диоксид и се ослободува енергија. Пиварите и винарите користеле одредени видови квасец за да ја стимулираат ферментацијата, што ги претвора шеќерите во алкохол. Ферментацијата се врши главно од квасец, како и некои бактерии и габи. Кај нас традиционално се користи квасецот Saccharomycetes. Во Америка - бактерии од родот Pseudomonas. И во Мексико се користат бактерии „подвижни прачки“. Нашиот квасец обично ферментира хексози (шест-јаглеродни моносахариди) како што се гликоза или фруктоза. Процесот на формирање на алкохол може да се претстави на следниов начин: од една молекула на гликоза се формираат две молекули алкохол, две молекули јаглерод диоксид и две молекули АТП. Овој метод е помалку профитабилен од аеробните процеси, но ви овозможува да го одржувате животот во отсуство на кислород. Сега ајде да зборуваме за ферментација на ферментирано млеко. Една молекула гликоза формира две молекули на млечна киселина и во исто време се ослободуваат две молекули на АТП. Млечна киселинска ферментација е широко користена за производство на млечни производи: сирење, замрсено млеко, јогурти. Млечната киселина се користи и во производството на безалкохолни пијалоци.
- Видови исхрана на живите организми
- Фотосинтеза
- Размена на енергија
1. Животна активностна сите организми е можно само ако имаат енергија. Според начинот на добивање енергија, сите клетки и организми се поделени во две групи: автотрофиИ хетеротрофи.
Хетеротрофи(грчки хетерос - различни, други и трофеи - храна, исхрана) не се способни да синтетизираат органски соединенија од неоргански од кои треба да ги примат; животната средина. Органските материи не служат само како храна за нив, туку и како извор на енергија. Хетеротрофи ги вклучуваат сите животни, габи, повеќето бактерии, како и не-хлорофил копнени растенијаи алги.
Според начинот на добивање храна, хетеротрофните организми се делат на Холозоаните(животни) фаќање цврсти честички и осмотрофни(габи, бактерии) кои се хранат со растворени материи.
Различните хетеротрофни организми се способни колективно да ги разградат сите супстанции што се синтетизираат од автотрофите, како и минералните супстанции синтетизирани како резултат на активностите на човечкото производство. Хетеротрофните организми заедно со автотрофните формираат единствена единица на Земјата биолошки систем, обединети со трофични односи.
Автотрофи- организми кои се хранат (т.е. добиваат енергија) од неоргански соединенија, тоа се некои бактерии и сите зелени растенија. Автотрофите се поделени на хемотрофи и фототрофи.
Хемотрофи- организми кои користат енергија ослободена при редокс реакции. Хемотрофите вклучуваат нитрификациони (фиксирање на азот) бактерии, сулфур, водород (формирање на метан), манган, бактерии кои формираат железо и бактерии кои користат јаглерод моноксид.
Фототрофи- само зелени растенија. Изворот на енергија за нив е светлината.
2. Фотосинтеза(грчки phos - ген. пад. фотографии - светлина и синтеза - поврзување) - формирање, со учество на светлосната енергија, на органски материи од клетките на зелените растенија, како и некои бактерии, процесот на претворање на светлосната енергија во хемиска енергија. Се јавува со помош на пигменти (хлорофил и некои други) во тилакоидите на хлоропластите и хроматофорите на клетките. Фотосинтезата се заснова на редокс реакции во кои електроните се пренесуваат од донорски редуктор (вода, водород и сл.) до акцептор (латински акцептор - приемник) - јаглерод диоксид, ацетат со формирање на редуцирани соединенија - јаглени хидрати и ослободување на кислород, ако водата се оксидира.
Фотосинтетичките бактерии кои користат донатори освен вода, не произведуваат кислород.
Лесни реакции на фотосинтезата(предизвикани од светлина) се јавуваат во граната на тилакоидите на хлоропластот. Електронот во хлорофилот апсорбира светлосен квантум со одредена должина и, како во чекори, се движи по синџирот на носители на електрони, губејќи енергија, која служи за фосфорилирање на АДП во АТП. Ова е многу ефикасен процес: хлоропластите произведуваат 30 пати повеќе АТП од митохондриите на истите растенија. Ова ја акумулира енергијата неопходна за следново - темни реакции на фотосинтеза. Следниве супстанции делуваат како носители на електрони: цитохроми, пластохинон, феродоксин, флавопротеин, редуктаза итн. Некои од возбудените електрони се користат за намалување на NADP + до NADPH. Кога е изложена на сончева светлина, водата се распаѓа во хлоропластите - фотолиза,во овој случај, се формираат електрони кои ги компензираат нивните загуби со хлорофил; Кислородот се произведува како нуспроизвод и се ослободува во атмосферата на нашата планета. Ова е кислородот што го дишеме и кој е неопходен за сите аеробни организми.
Содржи хлоропласти виши растенија, алги и цијанобактерии, постојат два фотосистеми со различна структура и состав. Кога светлосните кванти се апсорбираат од пигменти (центарот на реакција - комплекс од хлорофил со протеин кој апсорбира светлина со бранова должина од 680 nm - P680) од фотосистемот II, електроните се пренесуваат од водата до среден акцептор и преку синџир од носители до центарот за реакција на фотосистемот I. И овој фотосистем е реакциониот центар ќе открие молекули на хлорофил во комплекс со посебен протеин-КОМ, кој апсорбира светлина со бранова должина од 700 nm - P700. Во молекулите на хлорофилот F1 има „дупки“ - непополнети места на електрони пренесени во PLDPH. Овие „дупки“ се полни со електрони формирани за време на функционирањето на PI. Односно, фотосистемот II му снабдува електрони на фотосистемот I, кои се трошат во него за намалување на NADP + и NADPH. По патот на движењето на електроните од фотосистемот II возбудени од светлина до крајниот акцептор - хлорофилот на фотосистемот I, ADP се фосфорилира во АТП богат со енергија. Така, светлосната енергија се складира во молекулите на АТП и понатаму се користи за синтеза на јаглехидрати, протеини, нуклеински киселини и други витални процеси на растенијата, а преку нив и виталната активност на сите организми кои се хранат со растенијата.
Темни реакции или реакции на фиксација на јаглерод,кои не се поврзани со светлина, се изведуваат во стромата на хлоропластите. Клучното место во нив го зазема фиксирањето на јаглеродниот диоксид и претворањето на јаглеродот во јаглехидрати. Овие реакции се циклични по природа, бидејќи некои од средно јаглехидратите се подложени на процес на кондензација и преуредување до рибулоза дифосфат, примарен акцептор на CO 2, кој обезбедува континуирано функционирање на циклусот. Овој процес прв го опиша американскиот биохемичар Мелвин Калвин
Трансформацијата на неорганското соединение CO 2 во органски соединенија - јаглени хидрати, во чии хемиски врски се складира сончевата енергија, се случува со помош на комплексен ензим - рибулоза-1,5-дифосфат карбоксилаза. Обезбедува додавање на една молекула CO 2 во рибулоза-1,5-дифосфат со пет јаглерод, што резултира со формирање на средно соединение со краткотрајно шест јаглерод. Ова соединение, поради хидролиза, се распаѓа на две три-јаглеродни молекули на фосфоглицеринска киселина, која се редуцира со помош на ATP и NADPH до тријаглеродни шеќери (триозни фосфати). Од нив се формира финалниот производ на фотосинтезата, гликозата.
Некои од триозните фосфати, откако поминале низ процесите на кондензација и преуредување, претворајќи се прво во рибулоза монофосфат, а потоа во рибулоза дифосфат, повторно се вклучени во континуираниот циклус на создавање молекули на гликоза. Гликозата може ензимски да се полимеризира во
скроб и целулоза се придружните полисахариди на растенијата.
Карактеристика на фотосинтезата на некои растенија (шеќерна трска, пченка, амарант) е првичната конверзија на јаглеродот преку четиријаглеродни соединенија. Таквите растенија го добија индексот C 4 -растенија, а фотосинтезата во нив е метаболизам на јаглерод. Растенијата C4 го привлекуваат вниманието на истражувачите поради нивната фотосинтетска продуктивност.
Начини за зголемување на продуктивноста на земјоделските растенија:
Доволна минерална исхрана, која може да обезбеди најдобар тек на метаболичките процеси;
Поцелосно осветлување, кое може да се постигне со користење на одредени стапки на сеење растенија, земајќи ја предвид потрошувачката на светлина кај растенијата кои сакаат светлина и толерантни на сенка;
Нормално количество на јаглерод диоксид во воздухот (со зголемување на неговата содржина, процесот на дишење на растенијата, кој е поврзан со фотосинтезата, е нарушен);
Влага на почвата што одговара на потребите за влага на растенијата, во зависност од климатските и агротехничките услови.
Важноста на фотосинтезата во природата.
Како резултат на фотосинтезата на Земјата, годишно се формираат 150 милијарди тони органска материја и се ослободуваат приближно 200 милијарди тони слободен кислород. Фотосинтезата не само што го обезбедува и одржува моменталниот состав на Земјината атмосфера, неопходен за животот на нејзините жители, туку го спречува и зголемувањето на концентрацијата на CO 2 во атмосферата, спречувајќи прегревање на нашата планета (поради т.н. ефект). Кислородот ослободен за време на фотосинтезата е неопходен за дишење на организмите и нивна заштита од штетното ултравиолетово зрачење со кратки бранови.
Хемосинтеза(доцна грчка хемета - хемија и грчка синтеза - врска) - автотрофичен процес на создавање органска материја од бактерии кои не содржат хлорофил. Хемосинтезата се врши поради оксидација на неоргански соединенија: водород, водород сулфид, амонијак, железо (II) оксид, итн. -ацетатни бактерии. Енергијата добиена од оксидацијата се складира во бактериите во форма на АТП.
Хемосинтетичките бактерии играат исклучително важна улога во биогеохемиските циклуси на хемиските елементи во биосферата. Виталната активност на нитрифицираните бактерии е еден од најважните фактори за плодноста на почвата. Хемосинтетичките бактерии оксидираат соединенија на железо, манган, сулфур итн.
Хемосинтезата е откриена од рускиот микробиолог Сергеј Николаевич Виноградски (1856-1953) во 1887 година.
3. Енергетски метаболизам
Три фази на енергетскиот метаболизам се изведуваат со учество на специјални ензими во различни делови на клетките и организмите.
Првата фаза е подготвителна- се јавува (кај животните во органите за варење) под дејство на ензими кои ги разградуваат молекулите на ди- и полисахариди, масти, протеини, нуклеински киселини во помали молекули: гликоза, глицерол и масни киселини, амино киселини, нуклеотиди. Ова ослободува мала количина на енергија, која се троши како топлина.
Втората фаза е без кислород или нецелосна оксидација.Се нарекува и анаеробно дишење (ферментација), или гликолиза.Ензимите за гликолиза се локализирани во течниот дел од цитоплазмата - хијалоплазмата. Гликозата се подложува на распаѓање, секој мол во кој постепено се расцепува и оксидира со учество на ензими до две тријаглеродни молекули на пирувична киселина CH 3 - CO - COOH, каде што COOH е карбоксилна група карактеристична за органските киселини.
Девет ензими се секвенцијално вклучени во оваа конверзија на гликоза. За време на процесот на гликолиза, молекулите на гликозата се оксидираат, односно се губат атоми на водород. Водородниот акцептор (и електронот) во овие реакции се молекули на никотинамид ниндинуклеотид (NAD+), кои се слични по структура на NADP+ и се разликуваат само во отсуство на остаток на фосфорна киселина во молекулата на рибоза. Кога пирувична киселина се намалува поради намалениот NAD, се појавува финалниот производ на гликолизата - млечна киселина. Фосфорната киселина и АТП се вклучени во разградувањето на гликозата.
Накратко, овој процес изгледа вака:
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.
Кај габите од квасец, молекула на гликоза без учество на кислород се претвора во етил алкохол и јаглерод диоксид (алкохолна ферментација):
C 6 H 12 O 6 +2H 3 P0 4 +2ADP - 2C 2 H b 0H+2C0 2 +2ATP+2H 2 O.
Кај некои микроорганизми, разградувањето на гликозата без кислород може да резултира со формирање на оцетна киселина, ацетон, итн. која 40% од енергијата се складира, остатокот се троши како топлина.
Третата фаза на енергетскиот метаболизам(фаза на разделување на кислород , или фаза на аеробно дишење) се јавува во митохондриите. Оваа фаза е поврзана со митохондријалната матрица и внатрешната мембрана; тоа вклучува ензими кои претставуваат ензимски прстен „транспортник“ наречен Кребсов циклус,именуван по научникот кој го открил. Овој сложен и долг начин на работа на многу ензими се нарекува и циклус на трикарбоксилна киселина.
Откако во митохондриите, пирувична киселина (PVA) се оксидира и се претвора во супстанција богата со енергија - ацетил коензим А или скратено ацетил-CoA. Во Кребсовиот циклус, молекулите на ацетил-CoA доаѓаат од различни извори на енергија. Во процесот на оксидација на PVK, акцепторите на електрони NAD + се редуцираат до NADH и друг тип на акцептор се намалува - FAD до FADH 2 (FAD е флавин аденин динуклеотид). Енергијата складирана во овие молекули се користи за синтеза на АТП - универзален биолошки енергетски акумулатор. За време на фазата на аеробно дишење, електроните од NADH и FADH 2 се движат по повеќестепен синџир на нивниот трансфер до крајниот акцептор на електрони - молекуларниот кислород. Во преносот се вклучени неколку носители на електрони: коензим Q, цитохроми и што е најважно, кислород. Кога електроните се движат од фаза до фаза на респираторниот транспортер, се ослободува енергија, која се троши за синтеза на АТП. Внатре во митохондриите, H + катјоните се комбинираат со O 2 ~ анјоните за да формираат вода. Во Кребсовиот циклус се формира CO 2, а во синџирот на пренос на електрони - вода. Во овој случај, една молекула на гликоза, целосно оксидирана со пристап на кислород до C0 2 и H 2 0, придонесува за формирање на 38 ATP молекули. Од горенаведеното произлегува дека главната улога во обезбедувањето на енергијата на клетката ја игра разградувањето на органските материи со кислород, односно аеробното дишење. Кога има недостаток на кислород или негово целосно отсуство, настанува анаеробно разградување на органските материи без кислород; Енергијата на таков процес е доволна само за да се создадат две ATP молекули. Благодарение на ова, живите суштества можат да преживеат без кислород за кратко време.
Живата клетка има инхерентно нестабилна и речиси неверојатна организација; Клетката е способна да одржува многу специфичен и убаво сложен поредок на својата кревка структура само благодарение на континуираната потрошувачка на енергија.
Штом ќе престане снабдувањето со енергија, сложената структура на клетката се распаѓа и таа оди во неуредна и неорганизирана состојба. Покрај обезбедувањето на хемиските процеси неопходни за одржување на интегритетот на клетката, во различни типови на клетки, поради конверзија на енергијата, имплементација на различни механички, електрични, хемиски и осмотски процеси поврзани со животот на телото се обезбедува.
Откако во релативно неодамна научи да ја извлекува енергијата содржана во различни неживи извори за извршување на различни работи, човекот почна да сфаќа колку вешто и со каква висока ефикасност клетката ја трансформира енергијата. Трансформацијата на енергијата во жива клетка е предмет на истите закони на термодинамиката кои функционираат во нежива природа. Според првиот закон на термодинамиката, вкупната енергија на затворен систем со каква било физичка промена секогаш останува константна. Според вториот закон, енергијата може да постои во две форми: форма на „слободна“ или корисна енергија и форма на бескорисна потрошена енергија. Истиот закон вели дека при секоја физичка промена постои тенденција за дисипација на енергијата, односно за намалување на количината на слободната енергија и за зголемување на ентропијата. Во меѓувреме, на живата клетка и треба постојано снабдување со бесплатна енергија.
Инженерот ја добива потребната енергија главно од енергијата на хемиските врски содржани во горивото. Со согорување на горивото ја претвора хемиската енергија во топлинска енергија; потоа може да ја искористи топлинската енергија за да се врти, на пр. парна турбинаи на овој начин се добива електрична енергија. Клетките добиваат и бесплатна енергија со ослободување на енергијата на хемиските врски содржани во „горивото“. Енергијата се складира во овие врски од оние клетки кои ги синтетизираат хранливите материи кои служат како такво гориво. Сепак, клетките ја користат оваа енергија на многу специфичен начин. Бидејќи температурата на која функционира живата клетка е приближно константна, ќелијата не може да користи топлинска енергија за да работи. За да дојде до работа поради топлинска енергија, топлината мора да се движи од позагреано тело кон помалку загреано тело. Апсолутно е јасно дека ќелијата не може да го согорува своето гориво на температура на согорување на јаглен (900°); Ниту, пак, може да издржи изложеност на прегреана пареа или високонапонска струја. Клетката треба да извлекува и користи енергија во услови на прилично константна и, згора на тоа, ниска температура, разредена средина со јод и многу мали флуктуации во концентрацијата на водородните јони. За да стекне способност за добивање енергија, клетката, низ вековите на еволуцијата на органскиот свет, ги подобрила своите извонредни молекуларни механизми, кои работат невообичаено ефикасно во овие благи услови.
Клеточните механизми за екстракција на енергија се поделени во две класи, а врз основа на разликите во овие механизми, сите клетки можат да се поделат на два главни типа. Клетките од првиот тип се нарекуваат хетеротрофни; Тие ги вклучуваат сите клетки на човечкото тело и клетките на сите повисоки животни. Овие ќелии бараат постојано снабдување со готово гориво со многу сложен хемиски состав. Таквите горива се јаглени хидрати, протеини и масти, односно поединечни компоненти на други клетки и ткива. Хетеротрофните клетки добиваат енергија со согорување или оксидирање на овие сложени супстанции (произведени од други клетки) во процес наречен дишење, кој вклучува молекуларен кислород (О2) од атмосферата. Хетеротрофните клетки ја користат оваа енергија за извршување на нивните биолошки функции, ослободувајќи јаглерод диоксид во атмосферата како краен производ.
Клетките кои припаѓаат на вториот тип се нарекуваат автотрофни. Најтипични автотрофни клетки се оние на зелените растенија. Во процесот на фотосинтеза, тие ја врзуваат енергијата на сончевата светлина, користејќи ја за своите потреби. Покрај тоа, тие ја користат сончевата енергија за да извлечат јаглерод од атмосферскиот јаглерод диоксид и го користат за да ја изградат наједноставната органска молекула - молекулата на гликоза. Од гликозата, клетките на зелените растенија и другите организми создаваат посложени молекули кои го сочинуваат нивниот состав. За да се обезбеди потребната енергија за ова, клетките согоруваат дел од суровините со кои располагаат за време на дишењето. Од овој опис на цикличните трансформации на енергијата во клетката, станува јасно дека сите живи организми на крајот добиваат енергија од сончевата светлина, при што растителните клетки ја добиваат директно од сонцето, а животните индиректно.
Проучувањето на главните прашања поставени во оваа статија се потпира на потребата за детален опис на механизмот за екстракција на примарна енергија што го користи клетката. Повеќето чекори во сложените циклуси на дишење и фотосинтеза се веќе проучени. Утврдено е во кој орган на клетката се случува овој или оној процес. Дишењето го вршат митохондриите, кои се присутни во голем број во речиси сите клетки; фотосинтезата ја обезбедуваат хлоропласти - цитоплазматски структури содржани во клетките на зелените растенија. Молекуларните механизми кои живеат во овие клеточни структури, составувајќи ја нивната структура и овозможувајќи ги нивните функции, го претставуваат следниот важен чекор во проучувањето на клетката.
Истите добро проучени молекули - молекули на аденозин трифосфат (ATP) - ја пренесуваат бесплатната енергија добиена од хранливи материи или сончева светлина од центрите на дишење или фотосинтеза до сите делови на клетката, обезбедувајќи спроведување на сите процеси кои бараат потрошувачка на енергија. АТП првпат беше изолиран од мускулното ткиво од Ломан пред околу 30 години. АТП молекулата содржи три меѓусебно поврзани фосфатни групи. Во епрувета, крајната група може да се одвои од АТП молекулата со реакција на хидролиза која произведува аденозин дифосфат (ADP) и неоргански фосфат. За време на оваа реакција, слободната енергија на молекулата на АТП се претвора во топлинска енергија, а ентропијата се зголемува во согласност со вториот закон на термодинамиката. Во клетката, сепак, терминалната фосфатна група не се одвојува едноставно за време на хидролизата, туку се пренесува во посебна молекула која служи како акцептор. Значителен дел од слободната енергија на молекулата на АТП се задржува поради фосфорилација на акцепторната молекула, која сега, поради зголемената енергија, стекнува способност да учествува во процеси кои бараат потрошувачка на енергија, на пример, во процесите на биосинтеза или мускулна контракција. По отстранувањето на една фосфатна група во оваа поврзана реакција, АТП се претвора во АДП. Во клеточната термодинамика, АТП може да се смета како богата со енергија, или „наполнета“ форма на енергетскиот носач (аденозин фосфат), а АДП како енергетски сиромашна или „испуштена“ форма.
Секундарното „полнење“ на носачот, се разбира, се врши со еден или друг од двата механизми вклучени во екстракција на енергија. За време на процесот на дишење на животинските клетки, енергијата содржана во хранливите материи се ослободува како резултат на оксидација и се користи за изградба на АТП од АДП и фосфати. За време на фотосинтезата во растителните клетки, енергијата на сончевата светлина се претвора во хемиска енергија и се троши на „полнење“ на аденозин фосфат, односно на формирање на АТП.
Експериментите со користење на радиоактивниот изотоп на фосфор (P 32) покажаа дека неорганскиот фосфат е инкорпориран во и надвор од терминалната фосфатна група на АТП со висока стапка. Во бубрежната клетка, прометот на терминалната фосфатна група се случува толку брзо што нејзиниот полуживот трае помалку од 1 минута; ова одговара на исклучително интензивна размена на енергија во клетките на овој орган. Треба да се додаде дека активноста на АТП во жива клетка во никој случај не е црна магија. Хемичарите знаат многу слични реакции со кои хемиската енергија се пренесува во неживи системи. Релативно сложената структура на АТП очигледно се појавила само во клетката за да обезбеди најефективно регулирање на хемиските реакции поврзани со преносот на енергија.
Улогата на АТП во фотосинтезата неодамна беше разјаснета. Ова откритие овозможи во голема мера да се објасни како фотосинтетичките клетки, во процесот на синтеза на јаглени хидрати, ја врзуваат сончевата енергија - примарен извор на енергија за сите живи суштества.
Енергијата од сончевата светлина се пренесува во форма на фотони, или кванти; Светлината со различни бои или различни бранови должини се карактеризира со различни енергии. Кога светлината паѓа на одредени метални површини и се апсорбира од овие површини, фотоните, како резултат на судири со електроните на металот, ја пренесуваат својата енергија на нив. Овој фотоелектричен ефект може да се мери поради генерираната електрична струја. Во клетките на зелените растенија, сончевата светлина со одредени бранови должини се апсорбира од зелениот пигмент - хлорофил. Апсорбираната енергија ги пренесува електроните во сложената молекула на хлорофилот од основното енергетско ниво на повисоко ниво. Таквите „возбудени“ електрони имаат тенденција да се вратат на нивното главно стабилно енергетско ниво, ослободувајќи ја енергијата што ја апсорбирале. Во чиста подготовка на хлорофил изолиран од клетка, апсорбираната енергија повторно се емитува во форма на видлива светлина, слично на она што се случува во случајот со други фосфоресцентни или флуоресцентни органски и неоргански соединенија.
Така, хлорофилот, кој е во епрувета, сам по себе не е способен да складира или користи светлосна енергија; оваа енергија брзо се распаѓа, како да се случил краток спој. Меѓутоа, во клетката, хлорофилот е стерично врзан за други специфични молекули; затоа, кога, под влијание на апсорпцијата на светлината, таа доаѓа во возбудена состојба, „жешка“ или богата со енергија, електроните не се враќаат во нивната нормална (невозбудена) енергетска состојба; Наместо тоа, електроните се откинуваат од молекулата на хлорофилот и се носат од молекули носачи на електрони, кои ги пренесуваат едни на други во затворен синџир на реакции. Правејќи ја оваа патека надвор од молекулата на хлорофилот, возбудените електрони постепено ја откажуваат својата енергија и се враќаат на нивните првобитни места во молекулата на хлорофилот, која потоа е подготвена да го апсорбира вториот фотон. Во меѓувреме, енергијата што ја даваат електроните се користи за формирање на АТП од АДП и фосфат - со други зборови, за да се „наполни“ системот на аденозин фосфат на фотосинтетичката клетка.
Носачите на електрони кои посредуваат во овој процес на фотосинтетичка фосфорилација сè уште не се целосно идентификувани. Еден од овие носители се чини дека содржи рибофлавин (витамин Б2) и витамин К. Другите се привремено класифицирани како цитохроми (протеини кои содржат атоми на железо опкружени со порфирински групи, кои по локацијата и структурата личат на порфиринот на самиот хлорофил). Најмалку два од овие носители на електрони се способни да врзат дел од енергијата што ја носат за да го вратат АТП од АДП.
Ова е основната шема за претворање на светлосната енергија во енергија на АТП фосфатните врски, развиена од Д. Арнон и други научници.
Меѓутоа, во процесот на фотосинтеза, покрај врзувањето на сончевата енергија, се јавува и синтеза на јаглени хидрати. Сега се верува дека некои од „жешките“ електрони на возбудената молекула на хлорофил, заедно со водородните јони кои потекнуваат од водата, предизвикуваат редукција (т.е., стекнување дополнителни електрони или атоми на водород) на еден од носителите на електрони - трифосфопиридин нуклеотид (ТПН, во редуцирана форма ТПН-Н).
Во низа темни реакции, наречени така затоа што можат да се појават во отсуство на светлина, TPH-H предизвикува редукција на јаглерод диоксид во јаглехидрати. Поголемиот дел од енергијата потребна за овие реакции е обезбедена од АТП. Природата на овие мрачни реакции беше проучувана главно од М. Калвин и неговите колеги. Еден од нуспродуктите на почетната фоторедукција на TPN е хидроксил јон (OH -). Иако сè уште немаме целосни податоци, се претпоставува дека овој јон го донира својот електрон на еден од цитохромите во синџирот на фотосинтетички реакции, чиј финален производ е молекуларниот кислород. Електроните се движат по синџирот на носители, давајќи свој енергетски придонес во формирањето на АТП и, на крајот, откако ја потрошиле целата своја вишок енергија, тие влегуваат во молекулата на хлорофилот.
Како што би се очекувало врз основа на строго редовната и последователна природа на процесот на фотосинтеза, молекулите на хлорофилот не се случајно лоцирани во хлоропластите и, се разбира, не се едноставно суспендирани во течноста што ги полни хлоропластите. Напротив, молекулите на хлорофилот формираат подредени структури во хлоропластите - грана, меѓу кои има преплетување на влакна или мембрани што ги одвојуваат. Внатре во секоја грана, рамни молекули на хлорофил лежат во купишта; секоја молекула може да се смета за аналогна на посебна плоча (електрода) на елементот, грана - на елементи, и севкупност на грана (т.е. целиот хлоропласт) - на електрична батерија.
Хлоропластите исто така ги содржат сите оние специјализирани молекули за носачи на електрони кои, заедно со хлорофилот, се вклучени во екстракција на енергија од „жешките“ електрони и користење на оваа енергија за синтеза на јаглехидрати. Хлоропластите извлечени од клетката можат да го извршат целиот сложен процес на фотосинтеза.
Ефикасноста на овие минијатурни фабрики со соларна енергија е неверојатна. Во лабораторија, под одредени посебни услови, може да се покаже дека за време на процесот на фотосинтеза, до 75% од светлината што паѓа на молекулата на хлорофилот се претвора во хемиска енергија; Сепак, оваа бројка не може да се смета за потполно точна, и се уште има дебата за ова. На терен, поради нееднаквото осветлување на листовите од сонцето, како и поради низа други причини, ефикасноста на користењето на сончевата енергија е многу помала - од редот на неколку проценти.
Така, молекулата на гликоза, која е краен производ на фотосинтезата, мора да содржи прилично значајна количина на сончева енергија содржана во нејзината молекуларна конфигурација. За време на процесот на дишење, хетеротрофните клетки ја извлекуваат оваа енергија со постепено разградување на молекулата на гликозата со цел да ја „зачуваат“ енергијата што ја содржи во новоформираните фосфатни врски на АТП.
Постојат различни типови на хетеротрофни клетки. Некои клетки (на пример, некои морски микроорганизми) можат да живеат без кислород; други (на пример, мозочни клетки) апсолутно бараат кислород; други (на пример, мускулните клетки) се повеќе разновидни и се способни да функционираат и во присуство на кислород во околината и во негово отсуство. Покрај тоа, иако повеќето клетки претпочитаат да користат гликоза како главно гориво, некои од нив можат да постојат само на амино киселини или масни киселини (главна суровина за синтеза на истите е истата гликоза). Сепак, разградувањето на молекула на гликоза во клетките на црниот дроб може да се смета за пример за процес на производство на енергија типичен за повеќето хетеротрофи кои ни се познати.
Вкупната количина на енергија содржана во молекулата на гликоза е многу лесно да се одреди. Со согорување на одредена количина (примерок) гликоза во лабораторија, може да се покаже дека оксидацијата на молекула на гликоза произведува 6 молекули вода и 6 молекули јаглерод диоксид, а реакцијата е придружена со ослободување на енергија во форма топлина (приближно 690.000 калории на 1 грам молекула, т.е. за 180 грама гликоза). Енергијата во форма на топлина е секако бескорисна за ќелијата, која работи на практично константна температура. Постепената оксидација на гликозата за време на дишењето сепак се случува на таков начин што најголемиот дел од слободната енергија на молекулата на гликозата се складира во форма погодна за клетката.
Како резултат на тоа, клетката добива повеќе од 50% од целата енергија ослободена за време на оксидацијата во форма на енергија на фосфатна врска. Таквата висока ефикасност поволно се споредува со онаа што обично се постигнува во технологијата, каде што ретко е можно повеќе од една третина од топлинската енергија добиена од согорувањето на горивото да се претвори во механичка или електрична енергија.
Процесот на оксидација на гликоза во клетката е поделен на две главни фази. Во текот на првата, или подготвителна фаза, наречена гликолиза, шестјаглеродната молекула на гликоза се разложува на две тријаглеродни молекули на млечна киселина. Овој навидум едноставен процес се состои од не еден, туку најмалку 11 чекори, при што секој чекор е катализиран од свој посебен ензим. Комплексноста на оваа операција може да изгледа дека е во спротивност со Њутновиот афоризам „Natura entm simplex esi“ („природата е едноставна“); Сепак, треба да се запомни дека целта на оваа реакција не е едноставно да се подели молекулата на гликоза на половина, туку да се ослободи енергијата содржана во неа од оваа молекула. Секој од посредниците содржи фосфатни групи, а реакцијата завршува со користење на две ADP молекули и две фосфатни групи. На крајот на краиштата, како резултат на распаѓањето на гликозата, не се формираат само две молекули на млечна киселина, туку, покрај тоа, се формираат и две нови молекули на АТП.
До што води ова во енергетска смисла? Термодинамичките равенки покажуваат дека кога еден грам гликоза се разградува и формира млечна киселина, се ослободуваат 56.000 калории. Бидејќи формирањето на секоја грам-молекула на АТП врзува 10.000 калории, ефикасноста на процесот на зафаќање енергија во оваа фаза е околу 36% - многу импресивна бројка, врз основа на она со што обично треба да се справиме во технологијата. Сепак, овие 20.000 калории претворени во енергија на фосфатна врска претставуваат само мал дел (околу 3%) од вкупната енергија содржана во грам молекула на гликоза (690.000 калории). Во меѓувреме, многу клетки, на пример, анаеробни клетки или мускулни клетки, кои се во состојба на активност (и во овој момент неспособни за дишење), постојат поради оваа незначителна употреба на енергија.
По разградувањето на гликозата во млечна киселина, аеробните клетки продолжуваат да го извлекуваат најголемиот дел од преостанатата енергија преку процесот на дишење, при што молекулите на млечна киселина со три јаглерод се разложуваат на молекули на јаглерод диоксид со еден јаглерод. Млечната киселина, или поточно нејзината оксидирана форма, пирувична киселина, се подложува на уште покомплексна серија реакции, при што секоја од овие реакции повторно се катализира од посебен ензимски систем. Прво, соединението со три јаглерод се распаѓа за да формира активирана форма на оцетна киселина (ацетил коензим А) и јаглерод диоксид. „Два јаглеродниот дел“ (ацетил коензим А) потоа се комбинира со соединение со четири јаглерод, оксалоцетна киселина, за да произведе лимонска киселина, која содржи шест јаглеродни атоми. Лимонската киселина повторно се претвора во оксалоцетна киселина преку серија реакции, а трите јаглеродни атоми на пирувична киселина внесени во овој циклус на реакции на крајот произведуваат молекули на јаглерод диоксид. Оваа „мелница“, која ја „меле“ (оксидира) не само гликозата, туку и молекулите на мастите и аминокиселините, претходно разградени на оцетна киселина, е позната како Кребсов циклус или циклус на лимонска киселина.
Циклусот првпат беше опишан од Г. Кребс во 1937 година. Ова откритие претставува еден од темелите на модерната биохемија, а неговиот автор беше награден со Нобеловата награда во 1953 година.
Кребсовиот циклус ја следи оксидацијата на млечната киселина до јаглерод диоксид; Сепак, овој циклус сам не може да објасни како големите количини на енергија содржани во молекулата на млечната киселина може да се извлечат во форма погодна за употреба во жива клетка. Овој процес на екстракција на енергија што го придружува циклусот на Кребс интензивно се проучува во последниве години. Целокупната слика е повеќе или помалку јасна, но остануваат да се истражат многу детали. Очигледно, за време на циклусот на Кребс, електроните, со учество на ензими, се откинуваат од меѓупроизводи и се пренесуваат по голем број носители на молекули, колективно наречени респираторен синџир. Овој синџир на ензимски молекули ја претставува последната заедничка патека на сите електрони отстранети од молекулите на хранливи материи во процесот на биолошка оксидација. Во последната алка од овој синџир, електроните на крајот се комбинираат со кислород за да формираат вода. Така, разградувањето на хранливите материи преку дишењето е обратен процес на фотосинтеза, во кој отстранувањето на електроните од водата произведува кислород. Покрај тоа, носителите на електрони во респираторниот синџир се хемиски многу слични со соодветните носители вклучени во процесот на фотосинтеза. Меѓу нив има, на пример, структури на рибофлавин и цитохром, слични на оние на хлоропластот. Ова го потврдува Њутновиот афоризам за едноставноста на природата.
Како и во фотосинтезата, енергијата на електроните што минуваат по овој синџир до кислородот се заробува и се користи за синтеза на АТП од АДП и фосфат. Всушност, оваа фосфорилација што се јавува во респираторниот синџир (оксидативна фосфорилација) е подобро проучена од фосфорилацијата што се случува за време на фотосинтезата, која беше откриена релативно неодамна. Цврсто е утврдено, на пример, дека постојат три центри во респираторниот синџир во кои се случува „полнење“ на аденозин фосфат, т.е. формирање на АТП. Така, за секој пар електрони отстранети од млечна киселина за време на циклусот на Кребс, во просек се формираат три молекули на АТП.
Врз основа на вкупниот принос на АТП, сега е можно да се пресмета термодинамичката ефикасност со која клетката ја извлекува енергијата што и е достапна со оксидација на гликоза. Прелиминарното распаѓање на гликозата на две молекули млечна киселина произведува две молекули АТП. Секоја молекула на млечна киселина на крајот пренесува шест пара електрони во респираторниот синџир. Бидејќи секој пар електрони што минува низ синџирот предизвикува конверзија на три ADP молекули во ATP, 36 ATP молекули се произведуваат во текот на самиот процес на дишење. Кога ќе се формира секоја грам молекула на АТП, се врзуваат околу 10.000 калории, како што веќе наведовме, и затоа, 38 грама молекули на АТП врзуваат приближно 380.000 од 690.000 калории содржани во оригиналната грам молекула на гликоза. Ефикасноста на поврзаните процеси на гликолиза и дишење на тој начин може да се смета дека е најмалку 55%.
Екстремната сложеност на процесот на дишење е уште еден показател дека вклучените ензимски механизми не би можеле да функционираат доколку составните делови едноставно се измешаат заедно во раствор. Исто како што молекуларните механизми поврзани со фотосинтезата имаат специфична структурна организацијаи се затворени во хлоропластот, респираторните органи на клетката - митохондриите - го претставуваат истиот структурно подреден систем.
Една клетка, во зависност од нејзиниот тип и природата на нејзината функција, може да содржи од 50 до 5000 митохондрии (клетката на црниот дроб содржи, на пример, околу 1000 митохондрии). Тие се доволно големи (3-4 микрони во должина) за да се видат со обичен микроскоп. Сепак, ултраструктурата на митохондриите е видлива само под електронски микроскоп.
Во електронските микрографи може да се види дека митохондрионот има две мембрани, при што внатрешната мембрана формира набори кои се протегаат во телото на митохондрионот. Една неодамнешна студија за митохондриите изолирани од клетките на црниот дроб покажа дека ензимските молекули вклучени во циклусот на Кребс се наоѓаат во матрицата, или растворливиот дел од внатрешната содржина на митохондриите, додека ензимите на респираторниот синџир, во форма на молекуларна “ склопови“, се наоѓаат во мембраните. Мембраните се состојат од наизменични слоеви на протеински и липидни (масти) молекули; Мембраните во граната на хлоропластите имаат иста структура.
Така, постои јасна сличност во структурата на овие две главни „електрани“, од кои зависи целата витална активност на ќелијата, бидејќи едната од нив „складира“ сончева енергија во фосфатните врски на АТП, а другата ја конвертира енергијата содржана во хранливите материи во АТП енергија.
Напредокот во модерната хемија и физика неодамна овозможи да се разјасни просторната структура на некои големи молекули, на пример, молекули на голем број протеини и ДНК, т.е. молекули кои содржат генетски информации.
Следниот важен чекор во проучувањето на клетката е да се открие локацијата на големите ензимски молекули (кои самите се протеини) во митохондријалните мембрани, каде што се наоѓаат заедно со липидите - аранжман кој обезбедува правилна ориентација на секоја молекула на катализаторот и можност за нејзина интеракција со последователната врска на целиот работен механизам. „Дијаграмот за поврзување“ на митохондриите е веќе јасен!
Современите информации за електраните на ќелијата покажуваат дека таа остава далеку зад себе не само класичната енергија, туку и најновите, многу побрилијантни достигнувања на технологијата.
Electronics постигна неверојатен успех во распоредот и намалувањето на големината на компонентите на компјутерските уреди. Сепак, сите овие успеси не можат да се споредат со апсолутно неверојатната минијатуризација на најсложените механизми за конверзија на енергија развиени во процесот на органска еволуција и присутни во секоја жива клетка.
Ако најдете грешка, означете дел од текстот и кликнете Ctrl+Enter.
Обилен раст на масни дрвја,
кој корен на неплодниот песок
одобрени, јасно го наведува тоа
масни листови маснотии од воздухот
апсорбира...
M. V. Ломоносов
Како се складира енергијата во ќелијата? Што е метаболизам? Која е суштината на процесите на гликолиза, ферментација и клеточно дишење? Кои процеси се случуваат во светлата и темната фаза на фотосинтезата? Како се поврзани процесите на енергија и пластичен метаболизам? Што е хемосинтеза?
Лекција-предавање
Способноста да се претвори еден вид енергија во друг (енергија на зрачење во енергија на хемиски врски, хемиска енергија во механичка енергија итн.) е едно од основните својства на живите суштества. Овде ќе разгледаме подетално како овие процеси се спроведуваат во живите организми.
АТП Е ГЛАВЕН НОСИТЕЛ НА ЕНЕРГИЈАТА ВО КЛЕТКАТА. За да се спроведат какви било манифестации на клеточна активност, потребна е енергија. Автотрофните организми ја добиваат својата почетна енергија од Сонцето за време на реакциите на фотосинтеза, додека хетеротрофните организми користат органски соединенија снабдени со храна како извор на енергија. Енергијата се складира од клетките во хемиските врски на молекулите АТП (аденозин трифосфат), кои се нуклеотид кој се состои од три фосфатни групи, остаток од шеќер (рибоза) и остаток од азотна база (аденин) (сл. 52).
Ориз. 52. АТП молекула
Врската помеѓу остатоците од фосфат се нарекува макроергична, бидејќи кога ќе се скрши, се ослободува голема количина на енергија. Вообичаено, клетката извлекува енергија од АТП со отстранување само на терминалната фосфатна група. Во овој случај, се формира ADP (аденозин дифосфат), фосфорна киселина и се ослободува 40 kJ/mol:
Молекулите на АТП ја играат улогата на универзалниот енергетски чип за договарање на клетката. Тие се доставуваат до местото на енергетски интензивен процес, било да е тоа ензимска синтеза на органски соединенија, работа на протеини - молекуларни мотори или мембрански транспортни протеини итн. Обратна синтеза на молекулите на АТП се врши со прикачување на фосфатна група до АДП со апсорпција на енергија. Клетката складира енергија во форма на АТП за време на реакциите енергетскиот метаболизам. Тоа е тесно поврзано со пластична размена, при што клетката ги произведува органските соединенија неопходни за нејзино функционирање.
МЕТАБОЛИЗМОТ И ЕНЕРГИЈАТА ВО КЛЕТКАТА (МЕТАБОЛИЗАМ). Метаболизмот е севкупност на сите реакции на пластиката и енергетскиот метаболизам, меѓусебно поврзани. Клетките постојано синтетизираат јаглехидрати, масти, протеини и нуклеински киселини. Синтезата на соединенијата секогаш се случува со трошење на енергија, т.е. со незаменливо учество на АТП. Изворите на енергија за формирање на АТП се ензимски реакции на оксидација на протеините, мастите и јаглехидратите кои влегуваат во клетката. Во текот на овој процес, енергијата се ослободува и се складира во АТП. Оксидацијата на гликозата игра посебна улога во клеточниот енергетски метаболизам. Молекулите на гликозата се подложени на низа последователни трансформации.
Првата фаза, наречена гликолиза, се одвива во цитоплазмата на клетките и не бара кислород. Како резултат на последователни реакции кои вклучуваат ензими, гликозата се распаѓа на две молекули пирувична киселина. Во овој случај, се трошат две ATP молекули, а енергијата ослободена за време на оксидацијата е доволна за да се формираат четири ATP молекули. Како резултат на тоа, излезната енергија од гликолизата е мала и изнесува две ATP молекули:
C 6 H1 2 0 6 → 2C 3 H 4 0 3 + 4H + + 2ATP
Во анаеробни услови (во отсуство на кислород), понатамошните трансформации може да се поврзат со различни видови ферментација.
Сите знаат ферментација на млечна киселина(кисење на млекото), што настанува поради активноста на габите и бактериите на млечна киселина. Механизмот е сличен на гликолизата, само финалниот производ овде е млечна киселина. Овој тип на оксидација на гликоза се јавува во клетките кога има недостаток на кислород, како на пример во мускулите кои интензивно работат. Алкохолната ферментација по хемија е блиска до ферментацијата на млечна киселина. Разликата е во тоа што производите на алкохолната ферментација се етил алкохол и јаглерод диоксид.
Следната фаза, при која пирувична киселина се оксидира до јаглерод диоксид и вода, се нарекува клеточно дишење. Реакциите поврзани со дишењето се случуваат во митохондриите на растителните и животинските клетки и само во присуство на кислород. Ова е серија на хемиски трансформации пред формирањето на финалниот производ - јаглерод диоксид. Вклучено различни фазиОвој процес произведува меѓупроизводи на оксидација на почетната супстанција со елиминација на атоми на водород. Во овој случај, се ослободува енергија, која е „конзервирана“ во хемиските врски на АТП и се формираат молекули на вода. Станува јасно дека е потребен кислород токму за да се врзат одвоените атоми на водород. Оваа серијахемиските трансформации се доста сложени и се случуваат со учество на внатрешните мембрани на митохондриите, ензимите и протеините-носители.
Клеточното дишење е многу ефикасно. Се синтетизираат 30 молекули на АТП, за време на гликолизата се формираат уште две молекули, а шест молекули на АТП се формираат како резултат на трансформации на производи од гликолиза на митохондријалните мембрани. Вкупно, како резултат на оксидација на една молекула на гликоза, се формираат 38 молекули на АТП:
C 6 H 12 O 6 + 6H 2 0 → 6CO 2 + 6H 2 O + 38ATP
Последните фази на оксидација на не само шеќери, туку и протеини и липиди се случуваат во митохондриите. Овие супстанции се користат од клетките, главно кога ќе заврши снабдувањето со јаглени хидрати. Прво, се трошат масти, чија оксидација ослободува значително повеќе енергија отколку од еднаков волумен на јаглени хидрати и протеини. Затоа, мастите кај животните ја претставуваат главната „стратешка резерва“ на енергетските ресурси. Кај растенијата, скробот игра улога на енергетски резерват. Кога се складира, зафаќа значително повеќе простор од енергетската еквивалентна количина на маснотии. Ова не е пречка за растенијата, бидејќи тие се неподвижни и не носат на себе залихи, како животните. Можете да извлечете енергија од јаглехидратите многу побрзо отколку од мастите. Протеините извршуваат многу важни функции во телото, па затоа се вклучени во енергетскиот метаболизам само кога се исцрпуваат ресурсите на шеќери и масти, на пример, за време на продолжениот пост.
ФОТОСИНТЕЗА. Фотосинтезае процес при кој енергијата на сончевите зраци се претвора во енергија на хемиски врски на органски соединенија. Во растителните клетки, процесите поврзани со фотосинтезата се случуваат во хлоропластите. Внатре во оваа органела има мембрански системи во кои се вградени пигменти кои ја доловуваат зрачената енергија на Сонцето. Главниот пигмент на фотосинтезата е хлорофилот, кој ги апсорбира претежно сините и виолетовите, како и црвените зраци од спектарот. Зелената светлина се рефлектира, па самиот хлорофил и растителните делови што го содржат изгледаат зелени.
Постојат две фази во фотосинтезата - светлинаИ темно(Сл. 53). Вистинското зафаќање и конверзија на зрачната енергија се случува за време на светлосната фаза. Кога апсорбира светлосни кванти, хлорофилот оди во возбудена состојба и станува донатор на електрони. Неговите електрони се пренесуваат од еден протеински комплекс во друг долж синџирот на транспорт на електрони. Протеините од овој синџир, како пигменти, се концентрирани на внатрешната мембрана на хлоропластите. Кога електрон се движи по синџир на носители, тој губи енергија, која се користи за синтеза на АТП. Некои од електроните возбудени од светлината се користат за намалување на NDP (никотинамид аденин динуклеотифосфат) или NADPH.
Ориз. 53. Производи на реакција на светлата и темната фаза на фотосинтезата
Под влијание на сончевата светлина, молекулите на водата се разложуваат и во хлоропластите - фотолиза; во овој случај, се појавуваат електрони кои ги компензираат нивните загуби со хлорофил; Ова произведува кислород како нуспроизвод:
Така, функционалното значење на светлосната фаза е синтеза на ATP и NADPH со претворање на светлосната енергија во хемиска енергија.
Светлината не е потребна за да се појави темната фаза на фотосинтезата. Суштината на процесите што се случуваат овде е дека молекулите ATP и NADPH произведени во лесната фаза се користат во серија хемиски реакции кои го „поправаат“ CO2 во форма на јаглени хидрати. Сите реакции на темна фаза се одвиваат во хлоропластите, а јаглеродниот диоксид ADP и NADP ослободен за време на „фиксацијата“ повторно се користат во реакциите на светлосната фаза за синтеза на ATP и NADPH.
Целокупната равенка за фотосинтеза е како што следува:
ОДНОС И ЕДИНСТВО НА ПРОЦЕСИТЕ НА РАЗМЕНА НА ПЛАСТИКА И ЕНЕРГИЈА. Процесите на синтеза на АТП се случуваат во цитоплазмата (гликолиза), во митохондриите (клеточно дишење) и во хлоропластите (фотосинтеза). Сите реакции што се случуваат за време на овие процеси се реакции на размена на енергија. Енергијата складирана во форма на АТП се троши во реакции на пластична размена за производство на протеини, масти, јаглени хидрати и нуклеински киселини неопходни за животот на клетката. Забележете дека темната фаза на фотосинтезата е синџир на реакции, пластична размена, а светлата фаза е размена на енергија.
Меѓусебната поврзаност и единството на процесите на размена на енергија и пластика е добро илустрирано со следнава равенка:
Кога ја читаме оваа равенка од лево кон десно, го добиваме процесот на оксидација на гликозата во јаглерод диоксид и вода за време на гликолизата и клеточното дишење, поврзан со синтезата на АТП (енергетски метаболизам). Ако го прочитате од десно кон лево, добивате опис на реакциите на темната фаза на фотосинтезата, кога гликозата се синтетизира од вода и јаглерод диоксид со учество на АТП (пластична размена).
ХЕМОСИНТЕЗА. Покрај фотоавтотрофите, некои бактерии (водородни бактерии, нитрифицирачки бактерии, сулфур бактерии итн.) исто така се способни да синтетизираат органски материи од неоргански. Тие ја вршат оваа синтеза поради енергијата што се ослободува при оксидација на неоргански материи. Тие се нарекуваат хемоавтотрофи. Овие хемосинтетички бактерии играат важна улога во биосферата. На пример, нитрифицирачките бактерии ги претвораат амониумските соли кои се недостапни за апсорпција од растенијата во соли азотна киселина, кои добро се апсорбираат од нив.
Клеточниот метаболизам се состои од реакции на енергија и пластичен метаболизам. За време на енергетскиот метаболизам, се формираат органски соединенија со високоенергетски хемиски врски - АТП. Енергијата потребна за ова доаѓа од оксидација на органски соединенија за време на анаеробни (гликолиза, ферментација) и аеробни (клеточно дишење) реакции; од сончева светлина, чија енергија се апсорбира во светлосната фаза (фотосинтеза); од оксидација на неоргански соединенија (хемосинтеза). Енергијата на АТП се троши на синтеза на органски соединенија неопходни за клетката за време на пластична размена на реакции, кои вклучуваат реакции на темната фаза на фотосинтезата.
- Кои се разликите помеѓу пластиката и енергетскиот метаболизам?
- Како енергијата на сончевата светлина се претвора во светлосна фаза на фотосинтезата? Кои процеси се случуваат во темната фаза на фотосинтезата?
- Зошто фотосинтезата се нарекува процес на одразување на планетарно-космичката интеракција?
Се вчитува...