Hvilke prosesser gir cellen energi. Livsprosesser i en celle. Tema: Mobilnivå
Oppgaver til delene C1-C4
1. Hvilke miljøfaktorer bidrar til reguleringen av antall ulv i økosystemet?
Svar:
1) menneskeskapt: reduksjon av skogareal, overdreven jakt;
2) biotisk: mangel på mat, konkurranse, spredning av sykdommer.
2. Bestem type og fase av deling av cellen vist i figuren. Hvilke prosesser skjer i denne fasen?
Svar:
1) figuren viser metafase av mitose;
2) spindeltråder er festet til sentromerene til kromosomer;
3) i denne fasen står bikromatidkromosomer på linje i ekvatorialplanet.
3. Hvorfor forbedrer pløying av jorda levekårene til kulturplanter?
Svar:
1) fremmer ødeleggelsen av ugress og reduserer konkurransen med kulturplanter;
2) fremmer tilførsel av planter med vann og mineraler;
3) øker tilførselen av oksygen til røttene.
4. Hvordan skiller et naturlig økosystem seg fra et agroøkosystem?
Svar:
1) stort biologisk mangfold og mangfold av matforbindelser og næringskjeder;
2) balansert sirkulasjon av stoffer;
3) lange eksistensperioder.
5. Avsløre mekanismene som sikrer konstantheten av antall og form av kromosomer i alle celler til organismer fra generasjon til generasjon?
Svar:
1) takket være meiose dannes kjønnsceller med et haploid sett med kromosomer;
2) under befruktning gjenopprettes det diploide kromosomsettet i zygoten, noe som sikrer konstanten til kromosomsettet;
3) veksten av organismen skjer på grunn av mitose, som sikrer konstanten av antall kromosomer i somatiske celler.
6. Hvilken rolle har bakterier i stoffkretsløpet?
Svar:
1) heterotrofe bakterier - nedbrytere bryter ned organiske stoffer til mineraler, som absorberes av planter;
2) autotrofe bakterier (foto, kjemotrofer) - produsenter syntetiserer organiske stoffer fra uorganiske, og sikrer sirkulasjonen av oksygen, karbon, nitrogen, etc.
7. Hvilke egenskaper er karakteristiske for mosegrodde planter?
Svar:
2) moser formerer seg både seksuelt og aseksuelt med vekslende generasjoner: seksuell (gametofytt) og aseksuell (sporofytt);
3) en voksen moseplante er den seksuelle generasjonen (gametofytt) og kapselen med sporer er aseksuell (sporofytt);
4) befruktning skjer i nærvær av vann.
8. Ekorn lever som regel i barskog og lever hovedsakelig av granfrø. Hvilke biotiske faktorer kan føre til en nedgang i ekornbestanden?
9. Det er kjent at Golgi-apparatet er spesielt godt utviklet i kjertelcellene i bukspyttkjertelen. Forklar hvorfor.
Svar:
1) bukspyttkjertelceller syntetiserer enzymer som akkumuleres i hulrommene til Golgi-apparatet;
2) i Golgi-apparatet er enzymer pakket i form av vesikler;
3) fra Golgi-apparatet føres enzymer inn i bukspyttkjertelkanalen.
10. Ribosomer fra forskjellige celler, hele settet med aminosyrer og identiske molekyler av mRNA og tRNA ble plassert i et reagensrør, og alle betingelser for proteinsyntese ble skapt. Hvorfor vil en type protein syntetiseres på forskjellige ribosomer i et reagensrør?
Svar:
1) den primære strukturen til et protein bestemmes av sekvensen av aminosyrer;
2) malene for proteinsyntese er identiske mRNA-molekyler, der den samme primære proteinstrukturen er kodet.
11. Hvilke strukturelle trekk er karakteristiske for representanter for Chordata-typen?
Svar:
1) indre aksialt skjelett;
2) nervesystemet i form av et rør på dorsalsiden av kroppen;
3) sprekker i fordøyelseskanalen.
12. Kløver vokser på eng og pollineres av humler. Hvilke biotiske faktorer kan føre til en nedgang i kløverbestanden?
Svar:
1) nedgang i antall humler;
2)økning i antall planteetende dyr;
3) formering av konkurrerende planter (korn, etc.).
13. Den totale massen av mitokondrier i forhold til massen av celler fra forskjellige rotteorganer er: i bukspyttkjertelen - 7,9%, i leveren - 18,4%, i hjertet - 35,8%. Hvorfor har cellene i disse organene forskjellig mitokondrieinnhold?
Svar:
1) mitokondrier er energistasjonene i cellen; ATP-molekyler syntetiseres og akkumuleres i dem;
2) intenst arbeid med hjertemuskelen krever mye energi, derfor er innholdet av mitokondrier i cellene høyest;
3) i leveren er antallet mitokondrier høyere sammenlignet med bukspyttkjertelen, siden den har en mer intens metabolisme.
14. Forklar hvorfor storfekjøtt som ikke har bestått sanitærkontroll er farlig å spise for lite eller lett tilberedt.
Svar:
1) biffkjøtt kan inneholde bendelorm fra storfe;
2) en voksen orm utvikler seg fra finna i fordøyelseskanalen, og personen blir den siste vert.
15. Navngi plantecelleorganellen vist på figuren, strukturene angitt med tallene 1-3, og deres funksjoner.
Svar:
1) organellen som er avbildet er en kloroplast;
2) 1 - grana thylakoider, involvert i fotosyntese;
3) 2 - DNA, 3 - ribosomer, deltar i syntesen av kloroplastens egne proteiner.
16. Hvorfor kan ikke bakterier klassifiseres som eukaryoter?
Svar:
1) i cellene deres er kjernestoffet representert av ett sirkulært DNA-molekyl og er ikke separert fra cytoplasmaet;
2) ikke har mitokondrier, Golgi-komplekset eller ER;
3) ikke har spesialiserte kjønnsceller, det er ingen meiose og befruktning.
17. Hvilke endringer i biotiske faktorer kan føre til en økning i bestanden av en naken snegl som lever i en skog og lever hovedsakelig av planter?
18. Prosessen med fotosyntese skjer intensivt i bladene til planter. Forekommer det i modne og umodne frukter? Forklar svaret ditt.
Svar:
1) fotosyntese skjer i umodne frukter (mens de er grønne), siden de inneholder kloroplaster;
2) når de modnes, blir kloroplaster til kromoplaster, der fotosyntese ikke forekommer.
19. Hvilke stadier av gametogenese er angitt i figuren med bokstavene A, B og C? Hvilket sett med kromosomer har celler i hvert av disse stadiene? Hvilke spesialiserte celler fører denne prosessen til utvikling av?
Svar:
1)A - stadium (sone) av reproduksjon (divisjon), diploide celler;
2)B - vekststadium (sone), diploid celle;
3) B - stadium (sone) av modning, cellene er haploide, sædceller utvikles.
20. Hvordan skiller bakterieceller seg i struktur fra cellene til organismer i andre riker av levende natur? Nevn minst tre forskjeller.
Svar:
1) det er ingen dannet kjerne, kjernekonvolutt;
2) en rekke organeller mangler: mitokondrier, EPS, Golgi-kompleks, etc.;
3) har ett ringkromosom.
21. Hvorfor anses planter (produsenter) som det første leddet i syklusen av stoffer og energiomdannelse i økosystemet?
Svar:
1) lage organiske stoffer fra uorganiske;
2) akkumulere solenergi;
3) gi organiske stoffer og energi til organismer i andre deler av økosystemet.
22. Hvilke prosesser sikrer bevegelse av vann og mineraler gjennom hele planten?
Svar:
1) fra roten til bladene beveger vann og mineraler seg gjennom karene på grunn av transpirasjon, som et resultat av hvilken sugekraft oppstår;
2) den oppadgående strømmen i planten lettes av rottrykk, som oppstår som følge av den konstante vannstrømmen inn i roten på grunn av forskjellen i konsentrasjonen av stoffer i cellene og miljøet.
23. Se på cellene vist i figuren. Bestem hvilke bokstaver som representerer prokaryote og eukaryote celler. Gi bevis for ditt synspunkt.
Svar:
1) A - prokaryot celle, B - eukaryot celle;
2) cellen i figur A har ikke en dannet kjerne, dens arvelige materiale er representert av et ringkromosom;
3) cellen i figur B har en dannet kjerne og organeller.
24. Hva er kompleksiteten til sirkulasjonssystemet til amfibier sammenlignet med fisk?
Svar:
1) hjertet blir trekammer;
2) en andre sirkel av blodsirkulasjon vises;
3) hjertet inneholder venøst og blandet blod.
25. Hvorfor anses et blandet skogøkosystem som mer stabilt enn et granskogsøkosystem?
Svar:
1) det er flere arter i blandingsskogen enn i granskogen;
2) i en blandingsskog er næringskjedene lengre og mer forgrenet enn i en granskog;
3) det er flere tier i en blandingsskog enn i en granskog.
26. En seksjon av et DNA-molekyl har følgende sammensetning: GATGAATAGTGCTTC. Nevn minst tre konsekvenser som kan følge av en utilsiktet erstatning av det syvende nukleotidet til tymin med cytosin (C).
Svar:
1) en genmutasjon vil oppstå - kodonet til den tredje aminosyren vil endres;
2) i et protein kan en aminosyre erstattes av en annen, som et resultat av at proteinets primære struktur vil endres;
3) alle andre proteinstrukturer kan endres, noe som vil føre til utseendet til en ny egenskap i kroppen.
27. Rødalger (lilla alger) lever på store dyp. Til tross for dette skjer fotosyntese i cellene deres. Forklar hvorfor fotosyntese oppstår hvis vannsøylen absorberer stråler fra den rød-oransje delen av spekteret.
Svar:
1) fotosyntese krever stråler ikke bare fra den røde, men også fra den blå delen av spekteret;
2) cellene til scarlet sopp inneholder et rødt pigment som absorberer stråler fra den blå delen av spekteret, energien deres brukes i prosessen med fotosyntese.
28. Finn feil i den gitte teksten. Angi numrene på setningene der feil ble gjort og rett dem.
1. Coelenterates er trelags flercellede dyr. 2. De har en mage- eller tarmhule. 3. Tarmhulen inkluderer stikkende celler. 4. Coelenterater har et retikulært (diffust) nervesystem. 5. Alle coelenterater er frittsvømmende organismer.
1)1 - coelenterates - to-lags dyr;
2)3 - stikkende celler er inneholdt i ektodermen, og ikke i tarmhulen;
3)5 - blant coelenteratene er det vedlagte former.
29. Hvordan skjer gassutveksling i lungene og vevet til pattedyr? Hva forårsaker denne prosessen?
Svar:
1) gassutveksling er basert på diffusjon, som er forårsaket av forskjellen i gasskonsentrasjon (partialtrykk) i luften til alveolene og i blodet;
2) oksygen fra området med høyt trykk i alveolærluften kommer inn i blodet, og karbondioksid fra området med høyt trykk i blodet kommer inn i alveolene;
3) i vev kommer oksygen fra området med høyt trykk i kapillærene inn i det intercellulære stoffet og deretter inn i cellene i organene. Karbondioksid fra høytrykksområdet i det intercellulære stoffet kommer inn i blodet.
30. Hva er deltakelsen til funksjonelle grupper av organismer i syklusen av stoffer i biosfæren? Vurder rollen til hver av dem i syklusen av stoffer i biosfæren.
Svar:
1) produsenter syntetiserer organiske stoffer fra uorganiske stoffer (karbondioksid, vann, nitrogen, fosfor og andre mineraler), frigjør oksygen (unntatt kjemotrofer);
2) forbrukere (og andre funksjonelle grupper) av organismer bruker og transformerer organiske stoffer, oksiderer dem under respirasjon, absorberer oksygen og frigjør karbondioksid og vann;
3) nedbrytere bryter ned organiske stoffer til uorganiske forbindelser av nitrogen, fosfor, etc., og returnerer dem til miljøet.
31. Seksjonen av DNA-molekylet som koder for sekvensen av aminosyrer i et protein har følgende sammensetning: G-A-T-G-A-A-T-A-G-TT-C-T-T-C. Forklar konsekvensene av tilfeldig tilsetning av et guaninnukleotid (G) mellom det syvende og åttende nukleotid.
Svar:
1) en genmutasjon vil oppstå - kodene til den tredje og påfølgende aminosyrer kan endres;
2) den primære strukturen til proteinet kan endres;
3) en mutasjon kan føre til utseendet til en ny egenskap i en organisme.
32. Hvilke planteorganer blir skadet av cockchafere på ulike stadier av individuell utvikling?
Svar:
1) planterøtter er skadet av larver;
2) treblader er skadet av voksne biller.
33. Finn feil i den gitte teksten. Angi numrene på setningene der feil ble gjort og rett dem.
1. Flatorm er trelags dyr. 2. Filumet Flatorm inkluderer hvit planaria, menneskelig rundorm og leverflagg. 3. Flatorm har en langstrakt, flat kropp. 4. De har et velutviklet nervesystem. 5. Flatorm er toeboende dyr som legger egg.
Det ble gjort feil i setningene:
1)2 - den menneskelige rundorm er ikke klassifisert som en flatorm, det er en rundorm;
2)4 - hos flatorm er nervesystemet dårlig utviklet;
3)5 - Flatorm er hermafroditter.
34. Hva er en frukt? Hvilken betydning har den i livet til planter og dyr?
Svar:
1) frukt - det generative organet til angiospermer;
2) inneholder frø ved hjelp av hvilke planter reproduserer og sprer seg;
3) plantefrukter er mat for dyr.
35. De fleste fuglearter flyr bort fra de nordlige områdene for vinteren, til tross for sin varmblodige natur. Angi minst tre faktorer som får disse dyrene til å fly.
Svar:
1) matvarer fra insektetende fugler blir utilgjengelige for å få tak i;
2) isdekke på reservoarer og snødekke på bakken fratar planteetende fugler mat;
3) endring i dagslys.
36. Hvilken melk, sterilisert eller nymelket, vil surne raskere under de samme forholdene? Forklar svaret ditt.
Svar:
1) nymelket melk vil surne raskere, siden den inneholder bakterier som forårsaker gjæring av produktet;
2) når melk steriliseres dør cellene og sporene til melkesyrebakterier, og melken varer lenger.
37. Finn feil i den gitte teksten. Angi antall setninger der feil ble gjort og forklar dem.
1. Hovedklassene av phylum leddyr er krepsdyr, edderkoppdyr og insekter. 2. Kroppen til krepsdyr og edderkoppdyr er delt inn i hodet, thorax og mage. 3. Kroppen av insekter består av en cephalothorax og mage. 4. Spindlere har ikke antenner. 5. Insekter har to par antenner, og krepsdyr har ett par.
Det ble gjort feil i setningene:
1)2 - kroppen til krepsdyr og edderkoppdyr består av en cephalothorax og mage;
2)3 - kroppen av insekter består av et hode, bryst og mage;
3)5 - insekter har ett par antenner, og krepsdyr har to par.
38. Bevis at rhizomet til en plante er et modifisert skudd.
Svar:
1) rhizomet har noder der rudimentære blader og knopper er plassert;
2) på toppen av rhizomet er det en apikal knopp som bestemmer veksten av skuddet;
3) tilfeldige røtter strekker seg fra rhizomet;
4) den indre anatomiske strukturen til rhizomet ligner på stammen.
39. For å bekjempe skadedyr bruker folk kjemikalier. Angi minst tre endringer i eikeskogens liv dersom alle planteetende insekter blir ødelagt med kjemiske midler. Forklar hvorfor de vil skje.
Svar:
1) antallet insektbestøvede planter vil reduseres kraftig, siden planteetende insekter er plantebestøvere;
2) antall insektetende organismer (forbrukere av 2. orden) vil reduseres kraftig eller de vil forsvinne på grunn av forstyrrelse av næringskjeder;
3) noen av kjemikaliene som brukes til å drepe insekter vil komme inn i jorda, noe som vil føre til forstyrrelse av plantelivet, død av jordflora og fauna, alle brudd kan føre til eikeskogens død.
40. Hvorfor kan behandling med antibiotika føre til tarmdysfunksjon? Gi minst to grunner.
Svar:
1) antibiotika dreper nyttige bakterier som lever i menneskets tarm;
2) nedbrytning av fiber, vannabsorpsjon og andre prosesser forstyrres.
41.Hvilken del av arket er angitt i figuren med bokstaven A og hvilke strukturer består det av? Hvilke funksjoner utfører disse strukturene?
1) bokstaven A betegner en vaskulær-fibrøs bunt (vene), bunten inkluderer kar, silrør og mekanisk vev;
2) fartøy sørger for transport av vann til bladene;
3) silrør sørger for transport av organiske stoffer fra blader til andre organer;
4) mekaniske vevsceller gir styrke og tjener som rammeverket til bladet.
42. Hva er de karakteristiske trekk ved soppriket?
Svar:
1) soppkroppen består av tråder - hyfer, som danner et mycel;
2) reprodusere seksuelt og aseksuelt (sporer, mycel, spirende);
3) vokse gjennom livet;
4) i cellen: membranen inneholder et kitinlignende stoff, et reservenæringsstoff er glykogen.
43. I et lite reservoar dannet etter en elveflom, ble følgende organismer funnet: tøffelciliater, dafnia, hvit planaria, stor damsnegl, cyclops, hydra. Forklar om denne vannmassen kan betraktes som et økosystem. Gi minst tre bevis.
Svar:
Det navngitte midlertidige reservoaret kan ikke kalles et økosystem, siden det inneholder:
1) det er ingen produsenter;
2) det er ingen nedbrytere;
3) det er ingen lukket sirkulasjon av stoffer og næringskjeder er forstyrret.
44. Hvorfor legges en lapp under en tourniquet, som påføres for å stoppe blødninger fra store blodårer, som indikerer tidspunktet den ble påført?
Svar:
1) etter å ha lest notatet, kan du bestemme hvor lang tid som har gått siden tourniqueten ble brukt;
2) hvis det etter 1-2 timer ikke var mulig å levere pasienten til legen, bør tourniqueten løsnes en stund. Dette vil forhindre vevsdød.
45. Nevn strukturene til ryggmargen, angitt i figuren med tallene 1 og 2, og beskriv egenskapene til deres struktur og funksjoner.
Svar:
1)1 - grå materie, dannet av kroppene til nevroner;
2) 2 - hvit substans, dannet av lange prosesser av nevroner;
3) grå substans utfører en refleksfunksjon, hvit substans - en ledende funksjon.
46. Hvilken rolle spiller spyttkjertlene i fordøyelsen hos pattedyr? Nevn minst tre funksjoner.
Svar:
1) sekresjonen av spyttkjertlene fukter og desinfiserer mat;
2) spytt deltar i dannelsen av matbolusen;
3) spyttenzymer fremmer nedbrytningen av stivelse.
47. Som et resultat av vulkansk aktivitet ble det dannet en øy i havet. Beskriv sekvensen av dannelsen av et økosystem på en nydannet landmasse. Vennligst oppgi minst tre elementer.
Svar:
1) de første som slår seg ned er mikroorganismer og lav, som sikrer dannelsen av jord;
2) planter setter seg på jorden, hvis sporer eller frø bæres av vind eller vann;
3) etter hvert som vegetasjonen utvikler seg, dukker det opp dyr i økosystemet, først og fremst leddyr og fugler.
48. Erfarne gartnere påfører gjødsel i sporene langs kantene av stammesirklene til frukttrær, i stedet for å fordele dem jevnt. Forklar hvorfor.
Svar:
1) rotsystemet vokser, sugesonen beveger seg bak rotspissen;
2) røtter med en utviklet absorpsjonssone - rothår - er plassert i kantene av stammesirklene.
49. Hvilket modifisert skudd er vist på figuren? Navngi de strukturelle elementene som er angitt i figuren med tallene 1, 2, 3, og funksjonene de utfører.
Svar:
1) løk;
2)1 - et saftig skjelllignende blad der næringsstoffer og vann er lagret;
3)2 - tilfeldige røtter, som sikrer absorpsjon av vann og mineraler;
4)3 - knopp, sikrer skuddvekst.
50. Hva er de strukturelle egenskapene og vitale funksjonene til moser? Vennligst oppgi minst tre elementer.
Svar:
1) de fleste moser er bladplanter, noen av dem har rhizoider;
2) moser har et dårlig utviklet ledningssystem;
3) moser formerer seg både seksuelt og aseksuelt, med vekslende generasjoner: seksuell (gametofytt) og aseksuell (sporofytt); En voksen moseplante er den seksuelle generasjonen, og sporekapselen er aseksuell.
51. Som følge av en skogbrann brant en del av granskogen ut. Forklar hvordan dens selvhelbredelse vil skje. Nevn minst tre trinn.
Svar:
1) urteaktige, lyselskende planter utvikler seg først;
2) så dukker det opp bjørke-, osp- og furuskudd, hvis frø falt ved hjelp av vinden, og det dannes en småblad- eller furuskog.
3) under baldakinen til lyselskende arter utvikles skyggetolerante grantrær, som deretter helt fortrenger andre trær.
52. For å fastslå årsaken til en arvelig sykdom, ble pasientens celler undersøkt og en endring i lengden på et av kromosomene ble oppdaget. Hvilken forskningsmetode tillot oss å fastslå årsaken til denne sykdommen? Hvilken type mutasjon er det assosiert med?
Svar:
1) årsaken til sykdommen ble etablert ved bruk av den cytogenetiske metoden;
2) sykdommen er forårsaket av en kromosomal mutasjon - tap eller tillegg av et kromosomfragment.
53. Hvilken bokstav i figuren indikerer blastulaen i lansettens utviklingssyklus. Hva er funksjonene ved blastuladannelse?
Svar:
1) blastulaen er betegnet med bokstaven G;
2) blastulaen dannes under fragmenteringen av zygoten;
3) størrelsen på blastulaen ikke overstiger størrelsen på zygoten.
54. Hvorfor er sopp klassifisert som et spesielt rike i den organiske verden?
Svar:
1) soppkroppen består av tynne forgrenede tråder - hyfer, danner mycel eller mycel;
2) mycelceller lagrer karbohydrater i form av glykogen;
3) sopp kan ikke klassifiseres som planter, siden cellene deres ikke har klorofyll og kloroplaster; veggen inneholder kitin;
4) sopp kan ikke klassifiseres som dyr, siden de absorberer næringsstoffer over hele overflaten av kroppen, og ikke svelger dem i form av matklumper.
55. I enkelte skogbiocenoser ble det foretatt masseskyting av rovfugler på dagtid for å beskytte kyllingfugler. Forklar hvordan denne hendelsen påvirket antallet kyllinger.
Svar:
1) til å begynne med økte antallet kyllinger, ettersom fiendene deres ble ødelagt (naturligvis regulerte antallet);
2) da ble antallet kyllinger redusert på grunn av mangel på mat;
3) antall syke og svekkede individer økte på grunn av spredning av sykdommer og mangel på rovdyr, noe som også påvirket nedgangen i antall kyllinger.
56. Fargen på den hvite harens pels endres gjennom året: om vinteren er haren hvit, og om sommeren er den grå. Forklar hvilken type variasjon som observeres hos dyret og hva som bestemmer manifestasjonen av denne egenskapen.
Svar:
1) haren viser modifikasjon (fenotypisk, ikke-arvelig) variabilitet;
2) manifestasjonen av denne egenskapen bestemmes av endringer i miljøforhold (temperatur, daglengde).
57. Nevn stadiene av embryonal utvikling av lansetten, indikert i figuren med bokstavene A og B. Avslør funksjonene ved dannelsen av hvert av disse stadiene.
A B
Svar:
1) A - gastrula - stadium av et tolags embryo;
2) B - neurula, har rudimentene til en fremtidig larve eller voksen organisme;
3) gastrulaen dannes ved invaginasjon av blastulaens vegg, og i neurulaen dannes først nevralplaten, som fungerer som en regulator for dannelsen av andre organsystemer.
58. Nevn hovedtrekkene i strukturen og aktiviteten til bakterier. Oppgi minst fire funksjoner.
Svar:
1) bakterier - prenukleære organismer som ikke har en dannet kjerne og mange organeller;
2) i henhold til ernæringsmetoden er bakterier heterotrofer og autotrofer;
3) høy reproduksjonshastighet ved divisjon;
4) anaerobe og aerobe;
5) ugunstige forhold oppleves i en tvisttilstand.
59. Hvordan skiller land-luft-miljøet seg fra vannmiljøet?
Svar:
1) oksygeninnhold;
2) forskjeller i temperatursvingninger (bred amplitude av fluktuasjoner i bakken-luftmiljøet);
3) grad av belysning;
4) tetthet.
Svar:
1) tang har egenskapen til å akkumulere det kjemiske elementet jod;
2) jod er nødvendig for normal skjoldbruskkjertelfunksjon.
61. Hvorfor regnes en ciliate tøffelcelle som en integrert organisme? Hvilke organeller av ciliate tøffelen er angitt i figuren med tallene 1 og 2, og hvilke funksjoner utfører de?
Svar:
1) ciliatcellen utfører alle funksjonene til en uavhengig organisme: metabolisme, reproduksjon, irritabilitet, tilpasning;
2) 1 - liten kjerne, deltar i den seksuelle prosessen;
3) 2 - stor kjerne, regulerer vitale prosesser.
61. Hva er de strukturelle egenskapene og vitale funksjonene til sopp? Vennligst angi minst tre egenskaper.
62. Forklar hvordan sur nedbør skader planter. Gi minst tre grunner.
Svar:
1) direkte skade planteorganer og vev;
2) forurense jorda, redusere fruktbarheten;
3) redusere planteproduktiviteten.
63. Hvorfor anbefales passasjerer å suge slikkepinner når de tar av eller lander et fly?
Svar:
1) raske trykkendringer under start eller landing av et fly forårsaker ubehag i mellomøret, hvor det første trykket på trommehinnen vedvarer lenger;
2) svelgebevegelser forbedrer lufttilgangen til det auditive (Eustachian) røret, gjennom hvilket trykket i mellomørehulen utlignes med trykket i omgivelsene.
64. Hvordan skiller sirkulasjonssystemet til leddyr fra sirkulasjonssystemet til annelidene? Angi minst tre tegn som beviser disse forskjellene.
Svar:
1) leddyr har et åpent sirkulasjonssystem, mens annelids har et lukket sirkulasjonssystem;
2) leddyr har et hjerte på ryggsiden;
3) annelids har ikke et hjerte; funksjonen utføres av et ringkar.
65. Hvilken type dyr er det som vises på bildet? Hva er angitt med tallene 1 og 2? Nevn andre representanter av denne typen.
Svar:
1) til typen Coelenterates;
2) 1 - ektoderm, 2 - tarmhulen;
3) korallpolypper, maneter.
66. Hvordan kommer morfologiske, fysiologiske og atferdsmessige tilpasninger til miljøtemperaturen til uttrykk hos varmblodige dyr?
Svar:
1) morfologisk: varmeisolerende dekker, subkutant fettlag, endringer i kroppens overflate;
2) fysiologisk: økt intensitet av fordampning av svette og fuktighet under pusting; innsnevring eller utvidelse av blodkar, endringer i metabolske nivåer;
3) atferdsmessig: bygging av reir, huler, endringer i daglig og sesongmessig aktivitet avhengig av miljøtemperatur.
67. Hvordan overføres genetisk informasjon fra kjernen til ribosomet?
Svar:
1) mRNA-syntese skjer i kjernen i samsvar med komplementaritetsprinsippet;
2) mRNA - en kopi av en DNA-seksjon som inneholder informasjon om den primære strukturen til proteinet, beveger seg fra kjernen til ribosomet.
68. Hvordan er kompleksiteten til bregner sammenlignet med moser? Gi minst tre tegn.
Svar:
1) bregnene har røtter;
2) bregner, i motsetning til moser, har utviklet utviklet ledende vev;
3) i bregners utviklingssyklus dominerer den aseksuelle generasjonen (sporofytten) over den seksuelle generasjonen (gametofytten), som er representert av prothallus.
69. Navngi kimlaget til et virveldyr, angitt i figuren med nummer 3. Hvilken type vev og hvilke organer er dannet av det.
Svar:
1) kimlag - endoderm;
2 epitelvev (epitel i tarmene og luftveiene);
3) organer: tarmer, fordøyelseskjertler, luftveisorganer, noen endokrine kjertler.
70. Hvilken rolle spiller fugler i skogens biocenose? Gi minst tre eksempler.
Svar:
1) regulere antall planter (fordele frukt og frø);
2) regulere antall insekter og smågnagere;
3) tjene som mat for rovdyr;
4) gjødsle jorda.
71. Hva er den beskyttende rollen til leukocytter i menneskekroppen?
Svar:
1) leukocytter er i stand til fagocytose - sluker og fordøyer proteiner, mikroorganismer, døde celler;
2) leukocytter deltar i produksjonen av antistoffer som nøytraliserer visse antigener.
72. Finn feil i den gitte teksten. Angi tallene på setningene de er laget i, rett dem.
I følge den kromosomale teorien om arv:
1. Gener er plassert på kromosomer i lineær rekkefølge. 2. Hver opptar et bestemt sted - en allel. 3. Gener på ett kromosom danner en koblingsgruppe. 4. Antall koblingsgrupper bestemmes av det diploide antallet kromosomer. 5. Forstyrrelse av genkohesjon oppstår under prosessen med kromosomkonjugering i meioseprofasen.
Det ble gjort feil i setningene:
1)2 - lokalisering av genet - locus;
2)4 - antall koblingsgrupper er lik det haploide settet av kromosomer;
3)5 - forstyrrelse av genkobling oppstår under kryssing.
73. Hvorfor klassifiserer noen forskere grønn euglena som en plante, og andre som et dyr? Oppgi minst tre grunner.
Svar:
1) i stand til heterotrof ernæring, som alle dyr;
2) i stand til aktiv bevegelse på jakt etter mat, som alle dyr;
3) inneholder klorofyll i cellen og er i stand til autotrofisk ernæring, som planter.
74. Hvilke prosesser skjer i stadiene av energimetabolismen?
Svar:
1) på det forberedende stadiet brytes komplekse organiske stoffer ned til mindre komplekse (biopolymerer - til monomerer), energi spres i form av varme;
2) i prosessen med glykolyse brytes glukose ned til pyrodruesyre (eller melkesyre eller alkohol) og 2 ATP-molekyler syntetiseres;
3) på oksygenstadiet brytes pyrodruesyre (pyruvat) ned til karbondioksid og vann og 36 ATP-molekyler syntetiseres.
75. I et sår dannet på menneskekroppen stopper blødningen over tid, men suppurasjon kan forekomme. Forklar hvilke egenskaper ved blod dette skyldes.
Svar:
1) blødning stopper på grunn av blodpropp og dannelse av en blodpropp;
2) suppuration er forårsaket av akkumulering av døde leukocytter som har utført fagocytose.
76. Finn feil i den gitte teksten og rett dem. Angi antall setninger der feil ble gjort og forklar dem.
1. Proteiner har stor betydning for organismers struktur og funksjon. 2. Dette er biopolymerer hvis monomerer er nitrogenholdige baser. 3. Proteiner er en del av plasmamembranen. 4. Mange proteiner utfører enzymatiske funksjoner i cellen. 5. Arvelig informasjon om organismens egenskaper er kryptert i proteinmolekyler. 6. Protein- og tRNA-molekyler er en del av ribosomer.
Det ble gjort feil i setningene:
1)2 - monomerer av proteiner er aminosyrer;
2)5 - arvelig informasjon om egenskapene til en organisme er kryptert i DNA-molekyler;
3)6- ribosomer inneholder rRNA-molekyler, ikke tRNA.
77. Hva er nærsynthet? I hvilken del av øyet fokuserer bildet hos en nærsynt person? Hva er forskjellen mellom medfødte og ervervede former for nærsynthet?
Svar:
1) nærsynthet er en sykdom i synsorganene der en person har problemer med å skille fjerne objekter;
2) hos en nærsynt person vises bildet av objekter foran netthinnen;
3) med medfødt nærsynthet endres formen på øyeeplet (forlenges);
4) ervervet nærsynthet er assosiert med en endring (økning) i linsens krumning.
78. Hvordan skiller skjelettet til menneskehodet seg fra skjelettet til hodet til menneskeaper? Nevn minst fire forskjeller.
Svar:
1) overvekt av den cerebrale delen av skallen over ansiktsdelen;
2) reduksjon av kjeveapparatet;
3) tilstedeværelsen av et hakefremspring på underkjeven;
4) reduksjon av pannerygger.
79. Hvorfor er ikke volumet av urin som skilles ut av menneskekroppen per dag lik volumet av væske som drikkes i løpet av samme tid?
Svar:
1) en del av vannet brukes av kroppen eller dannes i metabolske prosesser;
2) en del av vannet fordamper gjennom luftveiene og svettekjertlene.
80. Finn feil i den gitte teksten, rett dem, angi tallene på setningene de er laget i, skriv ned disse setningene uten feil.
1. Dyr er heterotrofe organismer, de lever av ferdige organiske stoffer. 2. Det finnes encellede og flercellede dyr. 3. Alle flercellede dyr har bilateral kroppssymmetri. 4. De fleste av dem har utviklet ulike bevegelsesorganer. 5. Bare leddyr og chordater har et sirkulasjonssystem. 6. Postembryonal utvikling hos alle flercellede dyr er direkte.
Det ble gjort feil i setningene:
1) 3 - ikke alle flercellede dyr har bilateral symmetri av kroppen; for eksempel, i coelenterates er den radial (radial);
2) 5 - sirkulasjonssystemet er også til stede i annelids og bløtdyr;
3) 6 - direkte postembryonal utvikling er ikke iboende hos alle flercellede dyr.
81. Hvilken betydning har blod i menneskelivet?
Svar:
1) utfører en transportfunksjon: levering av oksygen og næringsstoffer til vev og celler, fjerning av karbondioksid og metabolske produkter;
2) utfører en beskyttende funksjon på grunn av aktiviteten til leukocytter og antistoffer;
3) deltar i den humorale reguleringen av kroppens vitale funksjoner.
82. Bruk informasjon om de tidlige stadiene av embryogenese (zygote, blastula, gastrula) for å bekrefte utviklingssekvensen til dyreverdenen.
Svar:
1) zygotestadiet tilsvarer en encellet organisme;
2) blastulastadiet, hvor cellene ikke er differensiert, ligner på koloniale former;
3) embryoet på gastrulastadiet tilsvarer strukturen til coelenteratet (hydra).
83. Injeksjon av store doser medikamenter i en vene er ledsaget av fortynning med fysiologisk oppløsning (0,9 % NaCl-oppløsning). Forklar hvorfor.
Svar:
1) administrasjon av store doser medikamenter uten fortynning kan forårsake en skarp endring i blodsammensetning og irreversible fenomener;
2) konsentrasjonen av saltløsning (0,9 % NaCl-løsning) tilsvarer konsentrasjonen av salter i blodplasmaet og forårsaker ikke død av blodceller.
84. Finn feil i den gitte teksten, rett dem, angi tallene på setningene de ble laget i, skriv ned disse setningene uten feil.
1. Dyr av leddyrtypen har et ytre kitinøst dekke og leddlemmer. 2. Kroppen til de fleste av dem består av tre seksjoner: hode, bryst og mage. 3. Alle leddyr har ett par antenner. 4. Øynene deres er komplekse (fasetterte). 5. Sirkulasjonssystemet til insekter er lukket.
Det ble gjort feil i setningene:
1)3 - ikke alle leddyr har ett par antenner (arachnider har dem ikke, og krepsdyr har to par);
2)4 - ikke alle leddyr har komplekse (sammensatte) øyne: hos edderkoppdyr er de enkle eller fraværende, hos insekter kan de ha enkle øyne sammen med komplekse øyne;
3)5 - sirkulasjonssystemet til leddyr er ikke lukket.
85. Hva er funksjonene til det menneskelige fordøyelsessystemet?
Svar:
1) mekanisk behandling av mat;
2) kjemisk behandling av mat;
3) flytting av mat og fjerning av ufordøyde rester;
4) absorpsjon av næringsstoffer, mineralsalter og vann til blod og lymfe.
86. Hvordan karakteriseres biologisk fremgang hos blomstrende planter? Spesifiser minst tre tegn.
Svar:
1) et bredt utvalg av populasjoner og arter;
2) bred distribusjon på kloden;
3) tilpasningsevne til liv under ulike miljøforhold.
87. Hvorfor bør maten tygges grundig?
Svar:
1) godt tygget mat blir raskt mettet med spytt i munnhulen og begynner å bli fordøyd;
2) godt tygget mat blir raskt mettet med fordøyelsessaft i mage og tarm og er derfor lettere å fordøye.
88. Finn feil i den gitte teksten. Angi tallene på setningene de er laget i, rett dem.
1. En populasjon er en samling av fritt kryssende individer av samme art som lever i et felles territorium i lang tid 2. Ulike populasjoner av samme art er relativt isolert fra hverandre, og deres individer går ikke sammen. 3. Genpoolen til alle populasjoner av en art er den samme. 4. Befolkningen er evolusjonens elementære enhet. 5. En gruppe frosker av samme art som lever i et dypt basseng en sommer utgjør en bestand.
Det ble gjort feil i setningene:
1)2 - populasjoner av en art er delvis isolert, men individer fra forskjellige populasjoner kan krysses;
2)3 - genpoolene til forskjellige populasjoner av samme art er forskjellige;
3)5 - en gruppe frosker er ikke en populasjon, siden en gruppe individer av samme art anses som en populasjon hvis den opptar samme plass i et stort antall generasjoner.
89. Hvorfor anbefales det å drikke saltvann om sommeren når du er tørst lenge?
Svar:
1) om sommeren svetter en person mer;
2) mineralsalter fjernes fra kroppen gjennom svette;
3) saltet vann gjenoppretter den normale vann-saltbalansen mellom vev og det indre miljøet i kroppen.
90. Hva beviser at en person tilhører klassen pattedyr?
Svar:
1) likhet i strukturen til organsystemer;
2) tilstedeværelsen av hår;
3) utvikling av embryoet i livmoren;
4) mate avkommet med melk, ta vare på avkommet.
91. Hvilke prosesser opprettholder konstansen til den kjemiske sammensetningen av humant blodplasma?
Svar:
1) prosesser i buffersystemer opprettholder reaksjonen til mediet (pH) på et konstant nivå;
2) nevrohumoral regulering av den kjemiske sammensetningen av plasma utføres.
92. Finn feil i den gitte teksten. Angi tallene på setningene de er laget i og forklar dem.
1. En populasjon er en samling av fritt kryssende individer av ulike arter som lever i et felles territorium i lang tid 2. Hovedgruppekarakteristikkene til en populasjon er størrelse, tetthet, alder, kjønn og romlig struktur. 3. Totaliteten av alle gener i en populasjon kalles genpoolen. 4. En befolkning er en strukturell enhet av levende natur. 5. Befolkningstall er alltid stabile.
Det ble gjort feil i setningene:
1)1 - en populasjon er en samling av fritt interbreedende individer av samme art som bor i befolkningens generelle territorium i lang tid;
2)4 - populasjonen er en strukturell enhet av arten;
3)5 - befolkningstall kan endre seg i forskjellige årstider og år.
93. Hvilke strukturer av kroppsdekselet beskytter menneskekroppen mot virkningene av miljøtemperaturfaktorer? Forklar deres rolle.
Svar:
1) subkutant fettvev beskytter kroppen mot avkjøling;
2) svettekjertler produserer svette, som, når den fordampes, beskytter mot overoppheting;
3) hår på hodet beskytter kroppen mot avkjøling og overoppheting;
4) endringer i lumen av hudkapillærer regulerer varmeoverføring.
94. Gi minst tre progressive biologiske kjennetegn ved en person som han ervervet i prosessen med lang evolusjon.
Svar:
1) utvidelse av hjernen og cerebral del av skallen;
2) oppreist holdning og tilsvarende endringer i skjelettet;
3) frigjøring og utvikling av hånden, motstand av tommelen.
95. Hvilken inndeling av meiose ligner på mitose? Forklar hvordan det kommer til uttrykk og hvilket sett med kromosomer i cellen det fører til.
Svar:
1) likheter med mitose er observert i den andre divisjonen av meiose;
2) alle faser er like, søsterkromosomer (kromatider) divergerer til cellens poler;
3) de resulterende cellene har et haploid sett med kromosomer.
96.Hva er forskjellen mellom arteriell blødning og venøs blødning?
Svar:
1) med arteriell blødning er blodet skarlagen;
2) det skyter ut fra såret med en sterk bekk, en fontene.
97. Et diagram over hvilken prosess som skjer i menneskekroppen er vist i figuren? Hva ligger til grunn for denne prosessen og hvordan endres blodets sammensetning som et resultat? Forklar svaret ditt.
kapillær
Svar:
1) figuren viser et diagram over gassutveksling i lungene (mellom lungevesikkelen og blodkapillæren);
2) gassutveksling er basert på diffusjon - penetrering av gasser fra et sted med høyt trykk til et sted med lavere trykk;
3) som et resultat av gassutveksling blir blodet mettet med oksygen og går fra venøs (A) til arteriell (B).
98. Hvilken effekt har fysisk inaktivitet (lav fysisk aktivitet) på menneskekroppen?
Svar:
fysisk inaktivitet fører til:
1) til en reduksjon i nivået av metabolisme, en økning i fettvev, overflødig kroppsvekt;
2) svekkelse av skjelett- og hjertemuskler, økt belastning på hjertet og redusert utholdenhet av kroppen;
3) stagnasjon av venøst blod i underekstremitetene, vasodilatasjon, sirkulasjonsforstyrrelser.
(Andre ordlyder av svaret er tillatt uten å forvride betydningen.)
99. Hvilke egenskaper har planter som lever under tørre forhold?
Svar:
1) rotsystemet til planter trenger dypt inn i jorden, når grunnvannet eller ligger i overflatelaget av jord;
2) i noen planter lagres vann i blader, stengler og andre organer under tørke;
3) bladene er dekket med et voksaktig belegg, pubescent eller modifisert til pigger eller nåler.
100. Hva er årsaken til behovet for jernioner for å komme inn i menneskeblodet? Forklar svaret ditt.
Svar:
2) røde blodlegemer sørger for transport av oksygen og karbondioksid.
101. Gjennom hvilke kar og hva slags blod går hjertekamrene, angitt i figuren med tall 3 og 5? Hvilket sirkulasjonssystem er hver av disse hjertestrukturene knyttet til?
Svar:
1) kammeret merket med nummer 3 mottar venøst blod fra den øvre og nedre vena cava;
2) kammeret indikert med tallet 5 mottar arterielt blod fra lungevenene;
3) hjertekammeret, indikert med tallet 3, er koblet til den systemiske sirkulasjonen;
4) hjertekammeret, indikert med tallet 5, er koblet til lungesirkulasjonen.
102. Hva er vitaminer, hva er deres rolle i menneskekroppens liv?
Svar:
1) vitaminer - biologisk aktive organiske stoffer som trengs i små mengder;
2) de er en del av enzymer, som deltar i metabolismen;
3) øke kroppens motstand mot negative miljøpåvirkninger, stimulere vekst, utvikling av kroppen, restaurering av vev og celler.
103. Kroppsformen til Kalima-sommerfuglen ligner et blad. Hvordan utviklet sommerfuglen en slik kroppsform?
Svar:
1) utseendet til forskjellige arvelige endringer hos individer;
2) bevaring ved naturlig utvalg av individer med endret kroppsform;
3) reproduksjon og distribusjon av individer med en kroppsform som ligner et blad.
104. Hva er naturen til de fleste enzymer og hvorfor mister de aktiviteten når strålingsnivået øker?
Svar:
1) de fleste enzymer er proteiner;
2) under påvirkning av stråling oppstår denaturering, strukturen til protein-enzymet endres.
105. Finn feil i den gitte teksten. Angi numrene på forslagene de ble fremsatt i, rett dem.
1. Planter, som alle levende organismer, spiser, puster, vokser og formerer seg. 2. I henhold til ernæringsmetoden er planter klassifisert som autotrofe organismer. 3. Når planter respirerer, absorberer de karbondioksid og frigjør oksygen. 4. Alle planter formerer seg med frø. 5. Planter, som dyr, vokser bare i de første leveårene.
Det ble gjort feil i setningene:
1)3 - når planter respirerer, absorberer de oksygen og frigjør karbondioksid;
2)4 - bare blomstrende planter og gymnospermer formerer seg med frø, og alger, moser og bregner formerer seg med sporer;
3)5 - planter vokser gjennom hele livet, har ubegrenset vekst.
106. Hva er årsaken til behovet for jernioner for å komme inn i menneskeblodet? Forklar svaret ditt.
Svar:
1) jernioner er en del av hemoglobinet til erytrocytter;
2) hemoglobin av erytrocytter sikrer transport av oksygen og karbondioksid, da det er i stand til å binde seg med disse gassene;
3) tilførsel av oksygen er nødvendig for energiomsetningen til cellen, og karbondioksid er sluttproduktet som må fjernes.
107. Forklar hvorfor mennesker av forskjellige raser er klassifisert som samme art. Gi minst tre bevis.
Svar:
1) likhet i struktur, livsprosesser, atferd;
2) genetisk enhet - samme sett med kromosomer, deres struktur;
3) ekteskap mellom raser produserer avkom som er i stand til reproduksjon.
108. I det gamle India ble en person mistenkt for en forbrytelse tilbudt å svelge en håndfull tørr ris. Hvis han mislyktes, ble skyld ansett som bevist. Gi et fysiologisk grunnlag for denne prosessen.
Svar:
1) svelging er en kompleks reflekshandling, som er ledsaget av spytt og irritasjon av tungeroten;
2) med sterk spenning hemmes salivasjon kraftig, munnen blir tørr, og svelgerefleksen oppstår ikke.
109. Finn feil i den gitte teksten. Angi tallene på setningene de er laget i og forklar dem.
1. Næringskjeden for biogeocenose inkluderer produsenter, forbrukere og nedbrytere. 2. Det første leddet i næringskjeden er forbrukerne. 3. Forbrukere i lyset akkumulerer energi absorbert i prosessen med fotosyntese. 4. I den mørke fasen av fotosyntesen frigjøres oksygen. 5. Nedbrytere bidrar til frigjøring av energi akkumulert av forbrukere og produsenter.
Det ble gjort feil i setningene:
1)2 - det første leddet er produsentene;
2)3 - forbrukere er ikke i stand til fotosyntese;
3)4 - oksygen frigjøres i lysfasen av fotosyntesen.
110. Hva er årsakene til anemi hos mennesker? Nevn minst tre mulige årsaker.
Svar:
1) stort blodtap;
2) underernæring (mangel på jern og vitaminer, etc.);
3) forstyrrelse av dannelsen av røde blodlegemer i de hematopoietiske organene.
111. Vepsefluen er lik vepsen i farge og kroppsform. Nevn typen beskyttelsesanordning, forklar dens betydning og den relative karakteren av tilpasningen.
Svar:
1) type tilpasning - mimikk, imitasjon av fargen og kroppsformen til et ubeskyttet dyr til et beskyttet;
2) likheten med en veps advarer et mulig rovdyr om faren for å bli stukket;
3) flua blir byttedyr for ungfugler som ennå ikke har utviklet en refleks til vepsen.
112. Lag en næringskjede ved å bruke alle gjenstandene som er navngitt nedenfor: humus, korsedderkopp, hauk, stormeis, døgnflue. Identifiser tredjeorders forbrukere i den konstruerte kjeden.
Svar:
1) humus -> stueflue -> korsedderkopp -> hodemeis -> hauk;
2) forbruker av den tredje orden - lompmeis.
113. Finn feil i den gitte teksten. Angi antall setninger der feil ble gjort, rett dem.
1. Annelider er det mest organiserte dyresnittet av andre typer ormer. 2. Annelider har et åpent sirkulasjonssystem. 3. Kroppen til en annelidorm består av identiske segmenter. 4. Annelider har ingen kroppshulrom. 5. Nervesystemet til annelidene er representert av den perifaryngeale ringen og den dorsale nervestrengen.
Det ble gjort feil i setningene:
1)2 - Annelider har et lukket sirkulasjonssystem;
2)4 - Annelider har et kroppshulrom;
3)5 - nervekjeden er plassert på den ventrale siden av kroppen.
114. Nevn minst tre aromorfoser i landplanter som tillot dem å være de første til å utvikle land. Begrunn svaret ditt.
Svar:
1) utseendet av integumentært vev - epidermis med stomata - som fremmer beskyttelse mot fordampning;
2) fremveksten av et ledende system som sikrer transport av stoffer;
3) utvikling av mekanisk vev som utfører en støttefunksjon.
115. Forklar hvorfor det er et stort mangfold av pungdyrpattedyr i Australia og deres fravær på andre kontinenter.
Svar:
1) Australia skilte seg fra andre kontinenter under pungdyrenes storhetstid før morkakedyrene dukket opp (geografisk isolasjon);
2) de naturlige forholdene i Australia bidro til divergensen av pungdyrkarakterer og aktiv art;
3) på andre kontinenter ble pungdyr erstattet av morkakepattedyr.
116. I hvilke tilfeller påvirker ikke en endring i sekvensen av DNA-nukleotider strukturen og funksjonene til det tilsvarende proteinet?
Svar:
1) hvis, som et resultat av en nukleotiderstatning, et annet kodon vises, som koder for den samme aminosyren;
2) hvis kodonet dannet som et resultat av en nukleotiderstatning koder for en annen aminosyre, men med lignende kjemiske egenskaper som ikke endrer strukturen til proteinet;
3) hvis nukleotidendringer oppstår i intergene eller ikke-fungerende DNA-regioner.
117. Hvorfor anses forholdet mellom gjedde og abbor i elveøkosystemet som konkurransedyktig?
Svar:
1) er rovdyr, lever av lignende mat;
2) bor i samme vannmasse, trenger lignende levekår, gjensidig undertrykke hverandre.
118. Finn feil i den gitte teksten. Angi antall setninger der feil ble gjort, rett dem.
1. Hovedklassene av phylum leddyr er krepsdyr, edderkoppdyr og insekter. 2. Insekter har fire par ben, og edderkoppdyr har tre par. 3. Krepsen har enkle øyne, mens korsedderkoppen har komplekse øyne. 4. Spindeldyr har spindelvorter på magen. 5. Korsedderkoppen og cockchafer puster ved hjelp av lungesekker og luftrør.
Det ble gjort feil i setningene:
1)2 - insekter har tre par ben, og edderkoppdyr har fire par;
2)3 - krepsen har sammensatte øyne, og korsedderkoppen har enkle øyne;
3)5 - cockchaferen har ikke lungesekker, men kun luftrør.
119. Hva er de strukturelle og vitale funksjonene til capsopper? Nevn minst fire funksjoner.
Svar:
1) har et mycel og en fruktkropp;
2) reprodusere ved sporer og mycel;
3) i henhold til ernæringsmetoden - heterotrofer;
4) de fleste danner mykorrhiza.
120. Hvilke aromorfoser tillot eldgamle amfibier å utvikle land.
Svar:
1) utseendet til pulmonal pust;
2) dannelse av oppstykkede lemmer;
3) utseendet til et tre-kammer hjerte og to sirkulasjonssirkler.
Denne videoleksjonen er viet til emnet "Å gi celler energi." I denne leksjonen skal vi se på energiprosessene i cellen og studere hvordan celler tilføres energi. Du vil også lære hva cellulær respirasjon er og hvilke stadier den består av. Diskuter hvert av disse trinnene i detalj.
BIOLOGI 9. KLASSE
Tema: Mobilnivå
Leksjon 13. Forsyne cellene med energi
Stepanova Anna Yurievna
kandidat i biologiske vitenskaper, førsteamanuensis MGUIE
Moskva
I dag skal vi snakke om å gi celler energi. Energi brukes til ulike kjemiske reaksjoner som skjer i cellen. Noen organismer bruker energien fra sollys til biokjemiske prosesser - dette er planter, mens andre bruker energien til kjemiske bindinger i stoffer som oppnås under ernæring - dette er dyreorganismer. Stoffer fra mat utvinnes gjennom nedbrytning eller biologisk oksidasjon gjennom prosessen med cellulær respirasjon.
Cellulær respirasjon er en biokjemisk prosess i en celle som skjer i nærvær av enzymer, som et resultat av at vann og karbondioksid frigjøres, energi lagres i form av makroenergetiske bindinger av ATP-molekyler. Hvis denne prosessen skjer i nærvær av oksygen, kalles den "aerob". Hvis det oppstår uten oksygen, kalles det "anaerobt."
Biologisk oksidasjon inkluderer tre hovedstadier:
1. Forberedende,
2. Oksygenfri (glykolyse),
3. Fullstendig nedbrytning av organiske stoffer (i nærvær av oksygen).
Forberedende stadium. Stoffer som mottas fra mat brytes ned til monomerer. Dette stadiet begynner i mage-tarmkanalen eller i lysosomer av cellen. Polysakkarider brytes ned til monosakkarider, proteiner til aminosyrer, fett til glyseroler og fettsyrer. Energien som frigjøres på dette stadiet spres i form av varme. Det skal bemerkes at for energiprosesser bruker celler karbohydrater, eller enda bedre, monosakkarider. Og hjernen kan bare bruke monosakkarid - glukose - til sitt arbeid.
Glukose under glykolyse brytes ned til to tre-karbon molekyler av pyrodruesyre. Deres videre skjebne avhenger av tilstedeværelsen av oksygen i cellen. Hvis oksygen er tilstede i cellen, kommer pyrodruesyre inn i mitokondriene for fullstendig oksidasjon til karbondioksid og vann (aerob respirasjon). Hvis det ikke er oksygen, blir pyrodruesyre i dyrevev omdannet til melkesyre. Dette stadiet finner sted i cytoplasmaet til cellen. Som et resultat av glykolyse dannes bare to ATP-molekyler.
For fullstendig oksidasjon av glukose er oksygen nødvendig. På det tredje trinnet skjer fullstendig oksidasjon av pyrodruesyre til karbondioksid og vann i mitokondriene. Som et resultat dannes ytterligere 36 ATP-molekyler.
Totalt produserer de tre trinnene 38 ATP-molekyler fra ett glukosemolekyl, tatt i betraktning de to ATP-ene som produseres under glykolyse.
Derfor undersøkte vi energiprosessene som skjer i cellene. Stadiene av biologisk oksidasjon ble karakterisert. Dette avslutter leksjonen vår, alt godt til deg, farvel!
Forskjellen mellom å puste og brenne. Respirasjon som forekommer i en celle sammenlignes ofte med forbrenningsprosessen. Begge prosessene skjer i nærvær av oksygen, og frigjør energi og oksidasjonsprodukter. Men, i motsetning til forbrenning, er respirasjon en ordnet prosess med biokjemiske reaksjoner som oppstår i nærvær av enzymer. Under respirasjon oppstår karbondioksid som sluttprodukt av biologisk oksidasjon, og under forbrenning skjer dannelsen av karbondioksid gjennom direkte kombinasjon av hydrogen med karbon. Også under respirasjon dannes et visst antall ATP-molekyler. Det vil si at pust og forbrenning er fundamentalt forskjellige prosesser.
Biomedisinsk betydning. For medisin er ikke bare metabolismen av glukose viktig, men også fruktose og galaktose. Evnen til å danne ATP i fravær av oksygen er spesielt viktig i medisin. Dette lar deg opprettholde intenst arbeid med skjelettmuskulatur under forhold med utilstrekkelig effektivitet av aerob oksidasjon. Vev med økt glykolytisk aktivitet er i stand til å forbli aktivt i perioder med oksygenmangel. I hjertemuskelen er mulighetene for glykolyse begrenset. Hun har vanskelig for å lide av forstyrrelser i blodtilførselen, noe som kan føre til iskemi. Det er flere kjente sykdommer forårsaket av mangel på enzymer som regulerer glykolyse:
Hemolytisk anemi (i raskt voksende kreftceller skjer glykolyse med en hastighet som overstiger evnene til sitronsyresyklusen), noe som bidrar til økt syntese av melkesyre i organer og vev. Høye nivåer av melkesyre i kroppen kan være et symptom på kreft.
Fermentering. Mikrober er i stand til å få energi under gjæring. Gjæring har vært kjent for folk i uminnelige tider, for eksempel ved fremstilling av vin. Melkesyregjæring var kjent enda tidligere. Folk konsumerte meieriprodukter uten å innse at disse prosessene var assosiert med aktiviteten til mikroorganismer. Dette ble først bevist av Louis Pasteur. Dessuten skiller forskjellige mikroorganismer ut forskjellige gjæringsprodukter. Nå skal vi snakke om alkohol- og melkesyregjæring. Som et resultat dannes etylalkohol og karbondioksid og energi frigjøres. Bryggere og vinprodusenter har brukt visse typer gjær for å stimulere gjæring, som gjør sukker til alkohol. Fermentering utføres hovedsakelig av gjær, samt noen bakterier og sopp. I vårt land brukes Saccharomycetes gjær tradisjonelt. I Amerika - bakterier av slekten Pseudomonas. Og i Mexico brukes "moving rod"-bakterier. Vår gjær fermenterer vanligvis heksoser (seks-karbonmonosakkarider) som glukose eller fruktose. Prosessen med alkoholdannelse kan representeres som følger: fra ett glukosemolekyl dannes to molekyler alkohol, to karbondioksidmolekyler og to molekyler ATP. Denne metoden er mindre lønnsom enn aerobe prosesser, men lar deg opprettholde livet i fravær av oksygen. La oss nå snakke om gjæring av fermentert melk. Ett glukosemolekyl danner to molekyler melkesyre og samtidig frigjøres to molekyler ATP. Melkesyregjæring er mye brukt til produksjon av meieriprodukter: ost, ostemelk, yoghurt. Melkesyre brukes også i produksjonen av brus.
- Typer ernæring av levende organismer
- Fotosyntese
- Energimetabolisme
1. Livsaktivitet av alle organismer er bare mulig hvis de har energi. I henhold til metoden for å skaffe energi er alle celler og organismer delt inn i to grupper: autotrofer Og heterotrofer.
Heterotrofer(Greske heteros - annerledes, andre og trofe - mat, ernæring) er ikke i stand til å syntetisere organiske forbindelser fra uorganiske selv; de trenger å motta dem fra miljøet. Organiske stoffer tjener ikke bare som mat for dem, men også som en energikilde. Heterotrofer inkluderer alle dyr, sopp, de fleste bakterier, så vel som ikke-klorofyll landplanter og alger.
I henhold til metoden for å skaffe mat er heterotrofe organismer delt inn i Holozoer(dyr) som fanger faste partikler, og osmotrofisk(sopp, bakterier) lever av oppløste stoffer.
Ulike heterotrofe organismer er i stand til kollektivt å dekomponere alle stoffer som syntetiseres av autotrofer, så vel som mineralstoffer syntetisert som et resultat av menneskelig produksjonsaktiviteter. Heterotrofe organismer, sammen med autotrofer, utgjør et enkelt biologisk system på jorden, forent av trofiske forhold.
Autotrofer- organismer som lever (dvs. mottar energi) fra uorganiske forbindelser, dette er noen bakterier og alle grønne planter. Autotrofer er delt inn i kjemotrofer og fototrofer.
Kjemotrofer- organismer som bruker energi som frigjøres under redoksreaksjoner. Kjemotrofer inkluderer nitrifiserende (nitrogenfikserende) bakterier, svovel, hydrogen (metandannende), mangan, jerndannende og karbonmonoksidbrukende bakterier.
Fototrofer- bare grønne planter. Energikilden for dem er lys.
2. Fotosyntese(gresk phos - gen. høst. bilder - lys og syntese - forbindelse) - dannelsen, med deltakelse av lysenergi, av organiske stoffer av cellene til grønne planter, samt noen bakterier, prosessen med å konvertere lysenergi til kjemisk energi. Oppstår ved hjelp av pigmenter (klorofyll og noen andre) i thylakoidene til kloroplaster og kromatoforer i celler. Fotosyntese er basert på redoksreaksjoner der elektroner overføres fra en donor-reduser (vann, hydrogen, etc.) til en akseptor (latin akseptor - mottaker) - karbondioksid, acetat med dannelse av reduserte forbindelser - karbohydrater og frigjøring av oksygen, hvis vann oksideres.
Fotosyntetiske bakterier som bruker andre donorer enn vann, produserer ikke oksygen.
Lysreaksjoner av fotosyntese(forårsaket av lys) forekommer i grana av kloroplasttylakoider. Kvanter av synlig lys (fotoner) samhandler med klorofyllmolekyler og overfører dem til en eksitert tilstand. Et elektron i klorofyll absorberer et lyskvantum av en viss lengde og beveger seg som i trinn langs kjeden av elektronbærere og mister energi, som tjener til å fosforylere ADP til ATP. Dette er en veldig effektiv prosess: kloroplaster produserer 30 ganger mer ATP enn mitokondriene til de samme plantene. Dette akkumulerer energien som er nødvendig for følgende - mørke reaksjoner av fotosyntese. Følgende stoffer fungerer som elektronbærere: cytokromer, plastokinon, ferredoksin, flavoprotein, reduktase osv. Noen av de eksiterte elektronene brukes til å redusere NADP + til NADPH. Når det utsettes for sollys, brytes vann ned i kloroplaster - fotolyse, i dette tilfellet dannes elektroner som kompenserer for tapene deres av klorofyll; Oksygen produseres som et biprodukt og slippes ut i atmosfæren på planeten vår. Dette er oksygenet som vi puster inn og som er nødvendig for alle aerobe organismer.
Kloroplastene til høyere planter, alger og cyanobakterier inneholder to fotosystemer med forskjellige strukturer og sammensetninger. Når lyskvanter absorberes av pigmenter (reaksjonssenteret - et kompleks av klorofyll med et protein som absorberer lys med en bølgelengde på 680 nm - P680) fra fotosystem II, overføres elektroner fra vann til en mellomakseptor og gjennom en kjede av bærere til reaksjonssenteret til fotosystem I. Og dette fotosystemet er reaksjonssenteret vil avsløre pennklorofyllmolekyler i kompleks med et spesielt protein-KOM, som absorberer lys med en bølgelengde på 700 nm - P700. I molekylene til klorofyll F1 er det "hull" - ufylte steder av elektroner overført til PLDPH. Disse "hullene" er fylt med elektroner dannet under funksjonen til PI. Det vil si at fotosystem II leverer elektroner til fotosystem I, som brukes i det på reduksjon av NADP + og NADPH. Langs veien for bevegelsen av fotosystem II-elektroner eksitert av lys til den endelige akseptoren - klorofyll av fotosystem I, blir ADP fosforylert til energirik ATP. Dermed lagres lysenergi i ATP-molekyler og brukes videre til syntese av karbohydrater, proteiner, nukleinsyrer og andre vitale prosesser i planter, og gjennom dem den vitale aktiviteten til alle organismer som lever av planter.
Mørke reaksjoner, eller karbonfikseringsreaksjoner, ikke assosiert med lys, utføres i stroma av kloroplaster. Nøkkelplassen i dem er okkupert av fiksering av karbondioksid og konvertering av karbon til karbohydrater. Disse reaksjonene er sykliske i naturen, siden noen av de mellomliggende karbohydratene gjennomgår en prosess med kondensering og omorganisering til ribulosedifosfat, den primære akseptoren av CO 2, som sikrer kontinuerlig drift av syklusen. Denne prosessen ble først beskrevet av den amerikanske biokjemikeren Melvin Calvin
Omdannelsen av den uorganiske forbindelsen CO 2 til organiske forbindelser - karbohydrater, i de kjemiske bindingene som solenergi er lagret i, skjer ved hjelp av et komplekst enzym - ribulose-1,5-difosfatkarboksylase. Det sikrer tilsetning av ett CO 2 -molekyl til fem-karbon ribulose-1,5-difosfatet, noe som resulterer i dannelsen av en seks-karbon kortlivet mellomforbindelse. Denne forbindelsen, på grunn av hydrolyse, brytes ned til to tre-karbon molekyler av fosfoglyserinsyre, som reduseres ved hjelp av ATP og NADPH til tre-karbon sukker (triose fosfater). Sluttproduktet av fotosyntesen, glukose, dannes fra dem.
Noen av triosefosfatene, etter å ha gått gjennom prosessene med kondensasjon og omorganisering, blir først til ribulosemonofosfat, og deretter til ribulosedifosfat, er igjen inkludert i den kontinuerlige syklusen for å lage glukosemolekyler. Glukose kan polymeriseres enzymatisk til
stivelse og cellulose er de bærende polysakkaridene til planter.
Et trekk ved fotosyntesen til noen planter (sukkerrør, mais, amaranth) er den første omdannelsen av karbon gjennom firekarbonforbindelser. Slike planter fikk indeksen C 4 -planter, og fotosyntese i dem er karbonmetabolisme. C4-planter tiltrekker seg oppmerksomheten til forskere på grunn av deres fotosyntetiske produktivitet.
Måter å øke produktiviteten til landbruksplanter:
Tilstrekkelig mineralernæring, som kan sikre det beste løpet av metabolske prosesser;
Mer fullstendig belysning, som kan oppnås ved bruk av visse plantesåhastigheter, med hensyn til lysforbruket til lyselskende og skyggetolerante planter;
Normal mengde karbondioksid i luften (med en økning i innholdet blir prosessen med planterespirasjon, som er assosiert med fotosyntese, forstyrret);
Jordfuktighet som tilsvarer plantenes fuktighetsbehov, avhengig av klimatiske og agrotekniske forhold.
Viktigheten av fotosyntese i naturen.
Som et resultat av fotosyntesen på jorden dannes det årlig 150 milliarder tonn organisk materiale og ca. 200 milliarder tonn fritt oksygen frigjøres. Fotosyntese gir og opprettholder ikke bare den nåværende sammensetningen av jordens atmosfære, nødvendig for livet til dens innbyggere, men forhindrer også en økning i konsentrasjonen av CO 2 i atmosfæren, og forhindrer overoppheting av planeten vår (på grunn av det såkalte drivhuset effekt). Oksygen som frigjøres under fotosyntesen er nødvendig for åndedrett av organismer og for å beskytte dem mot skadelig kortbølget ultrafiolett stråling.
Kjemosyntese(Sengresk chemeta - kjemi og gresk syntese - forbindelse) - en autotrofisk prosess for å lage organisk materiale av bakterier som ikke inneholder klorofyll. Kjemosyntese utføres på grunn av oksidasjon av uorganiske forbindelser: hydrogen, hydrogensulfid, ammoniakk, jern(II)oksid osv. Assimileringen av CO 2 foregår som under fotosyntesen (Calvin-syklusen), med unntak av metandannende, homo- -acetatbakterier. Energien som oppnås ved oksidasjon lagres i bakterier i form av ATP.
Kjemosyntetiske bakterier spiller en ekstremt viktig rolle i de biogeokjemiske syklusene til kjemiske elementer i biosfæren. Den vitale aktiviteten til nitrifiserende bakterier er en av de viktigste faktorene for jords fruktbarhet. Kjemosyntetiske bakterier oksiderer forbindelser av jern, mangan, svovel, etc.
Kjemosyntese ble oppdaget av den russiske mikrobiologen Sergei Nikolaevich Vinogradsky (1856-1953) i 1887.
3. Energimetabolisme
Tre stadier av energimetabolisme utføres med deltakelse av spesielle enzymer i ulike deler av celler og organismer.
Den første fasen er forberedende- forekommer (hos dyr i fordøyelsesorganene) under påvirkning av enzymer som bryter ned molekyler av di- og polysakkarider, fett, proteiner, nukleinsyrer til mindre molekyler: glukose, glyserol og fettsyrer, aminosyrer, nukleotider. Dette frigjør en liten mengde energi, som forsvinner som varme.
Det andre trinnet er oksygenfritt, eller ufullstendig oksidasjon. Det kalles også anaerob respirasjon (gjæring), eller glykolyse. Glykolyseenzymer er lokalisert i den flytende delen av cytoplasmaet - hyaloplasmaet. Glukose gjennomgår nedbrytning, hver molen i som spaltes trinnvis og oksideres med deltakelse av enzymer til to tre-karbon molekyler av pyrodruesyre CH 3 - CO - COOH, hvor COOH er en karboksylgruppe som er karakteristisk for organiske syrer.
Ni enzymer er sekvensielt involvert i denne glukosekonverteringen. Under prosessen med glykolyse oksideres glukosemolekyler, det vil si at hydrogenatomer går tapt. Hydrogenakseptoren (og elektronet) i disse reaksjonene er nikotinamid-nindinukleotid (NAD+)-molekyler, som i struktur ligner NADP+ og skiller seg bare i fravær av en fosforsyrerest i ribosemolekylet. Når pyrodruesyre reduseres på grunn av redusert NAD, vises sluttproduktet av glykolyse - melkesyre. Fosforsyre og ATP er involvert i nedbrytningen av glukose.
Oppsummert ser denne prosessen slik ut:
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.
I gjærsopp blir et glukosemolekyl uten deltagelse av oksygen omdannet til etylalkohol og karbondioksid (alkoholgjæring):
C6H12O6+2H3P04+2ADP - 2C2H b 0H+2C02+2ATP+2H2O.
I noen mikroorganismer kan nedbrytningen av glukose uten oksygen resultere i dannelse av eddiksyre, aceton osv. I alle tilfeller er nedbrytningen av ett glukosemolekyl ledsaget av dannelsen av to ATP-molekyler, i høyenergibindingene til hvor 40 % av energien lagres, resten forsvinner som varme.
Den tredje fasen av energimetabolismen(oksygenspaltestadiet , eller stadium av aerob respirasjon) forekommer i mitokondrier. Dette stadiet er assosiert med mitokondriematrisen og indre membran; det involverer enzymer som representerer en enzymatisk ring "transportør" kalt Krebs syklus, oppkalt etter forskeren som oppdaget det. Denne komplekse og lange arbeidsmåten for mange enzymer kalles også trikarboksylsyresyklus.
En gang i mitokondriene blir pyrodruesyre (PVA) oksidert og omdannet til et energirikt stoff - acetylkoenzym A, eller forkortet acetyl-CoA. I Krebs-syklusen kommer acetyl-CoA-molekyler fra forskjellige energikilder. I prosessen med PVK-oksidasjon reduseres elektronakseptorene NAD + til NADH og en annen type akseptor reduseres - FAD til FADH 2 (FAD er et flavinadenindinukleotid). Energien som er lagret i disse molekylene brukes til syntese av ATP - en universell biologisk energiakkumulator. Under det aerobe respirasjonsstadiet beveger elektroner fra NADH og FADH 2 seg langs en flertrinnskjede for overføring til den endelige elektronakseptoren - molekylært oksygen. Flere elektronbærere er involvert i overføringen: koenzym Q, cytokromer og, viktigst av alt, oksygen. Når elektroner beveger seg fra trinn til trinn i luftveistransportøren, frigjøres energi, som brukes på syntese av ATP. Inne i mitokondriene kombineres H + kationer med O 2 ~ anioner for å danne vann. I Krebs-syklusen dannes CO 2, og i elektronoverføringskjeden - vann. I dette tilfellet bidrar ett glukosemolekyl, fullstendig oksidert med tilgang av oksygen til C0 2 og H 2 0, til dannelsen av 38 ATP-molekyler. Av ovenstående følger det at hovedrollen i å gi cellen energi spilles av oksygennedbrytningen av organiske stoffer, eller aerob respirasjon. Når det er mangel på oksygen eller dets fullstendige fravær, oppstår oksygenfri, anaerob nedbrytning av organiske stoffer; Energien til en slik prosess er bare nok til å lage to ATP-molekyler. Takket være dette kan levende vesener overleve uten oksygen i kort tid.
Den levende cellen har en iboende ustabil og nesten usannsynlig organisering; Cellen er i stand til å opprettholde en veldig spesifikk og vakkert kompleks rekkefølge av sin skjøre struktur bare takket være det kontinuerlige energiforbruket.
Så snart tilførselen av energi stopper, går den komplekse strukturen til cellen i oppløsning og den går inn i en uorganisert og uorganisert tilstand. I tillegg til å gi de kjemiske prosessene som er nødvendige for å opprettholde integriteten til cellen, i ulike typer celler, på grunn av omdannelsen av energi, implementering av en rekke mekaniske, elektriske, kjemiske og osmotiske prosesser knyttet til kroppens liv er sikret.
Etter å ha lært i relativt nyere tid å trekke ut energien som finnes i forskjellige ikke-levende kilder for å utføre forskjellige arbeid, begynte mennesket å forstå hvor dyktig og med hvilken høy effektivitet cellen omdanner energi. Transformasjonen av energi i en levende celle er underlagt de samme termodynamiske lovene som opererer i livløs natur. I følge termodynamikkens første lov forblir den totale energien til et lukket system med enhver fysisk endring alltid konstant. I følge den andre loven kan energi eksistere i to former: formen for "fri" eller nyttig energi og formen for ubrukelig forsvunnet energi. Den samme loven sier at med enhver fysisk endring er det en tendens til å spre energi, det vil si å redusere mengden av fri energi og å øke entropien. I mellomtiden trenger en levende celle en konstant tilførsel av gratis energi.
Ingeniøren henter energien han trenger hovedsakelig fra energien til kjemiske bindinger som finnes i drivstoffet. Ved å brenne drivstoff omdanner den kjemisk energi til termisk energi; den kan da bruke den termiske energien til å rotere for eksempel en dampturbin og dermed få elektrisk energi. Celler mottar også gratis energi ved å frigjøre energien til kjemiske bindinger som finnes i "drivstoffet". Energi lagres i disse forbindelsene av de cellene som syntetiserer næringsstoffene som tjener som et slikt drivstoff. Imidlertid bruker celler denne energien på en veldig spesifikk måte. Fordi temperaturen som en levende celle fungerer ved er omtrent konstant, kan ikke cellen bruke termisk energi til å utføre arbeid. For at arbeid skal skje på grunn av termisk energi, må varme bevege seg fra en mer oppvarmet kropp til en mindre oppvarmet. Det er helt klart at cellen ikke kan brenne drivstoffet sitt ved forbrenningstemperaturen til kull (900°); Den tåler heller ikke eksponering for overopphetet damp eller høyspenningsstrøm. Cellen må utvinne og bruke energi under forhold med en ganske konstant og dessuten lav temperatur, et fortynnet jodmiljø og svært små svingninger i konsentrasjonen av hydrogenioner. For å tilegne seg evnen til å skaffe energi, har cellen i løpet av århundrer med utvikling av den organiske verden forbedret sine bemerkelsesverdige molekylære mekanismer, som fungerer uvanlig effektivt under disse milde forholdene.
De cellulære mekanismene for å utvinne energi er delt inn i to klasser, og basert på forskjellene i disse mekanismene kan alle celler deles inn i to hovedtyper. Celler av den første typen kalles heterotrofe; Disse inkluderer alle cellene i menneskekroppen og cellene til alle høyere dyr. Disse cellene krever en konstant tilførsel av ferdig drivstoff med en svært kompleks kjemisk sammensetning. Slike drivstoff er karbohydrater, proteiner og fett, dvs. individuelle komponenter i andre celler og vev. Heterotrofe celler får energi ved å brenne eller oksidere disse komplekse stoffene (produsert av andre celler) i en prosess som kalles respirasjon, som involverer molekylært oksygen (O2) i atmosfæren. Heterotrofe celler bruker denne energien til å utføre sine biologiske funksjoner, og frigjør karbondioksid til atmosfæren som et sluttprodukt.
Celler som tilhører den andre typen kalles autotrofe. De mest typiske autotrofe cellene er cellene til grønne planter. I prosessen med fotosyntese binder de energien til sollys og bruker den til deres behov. I tillegg bruker de solenergi til å utvinne karbon fra atmosfærisk karbondioksid og bruke det til å bygge det enkleste organiske molekylet – glukosemolekylet. Fra glukose skaper cellene til grønne planter og andre organismer mer komplekse molekyler som utgjør sammensetningen deres. For å gi den nødvendige energien forbrenner celler deler av råvarene de har til rådighet under respirasjon. Fra denne beskrivelsen av de sykliske transformasjonene av energi i cellen, blir det klart at alle levende organismer til slutt mottar energi fra sollys, med planteceller som mottar den direkte fra solen, og dyr indirekte.
Studiet av hovedspørsmålene som stilles i denne artikkelen hviler på behovet for en detaljert beskrivelse av den primære energiutvinningsmekanismen som brukes av cellen. De fleste trinnene i de komplekse syklusene med respirasjon og fotosyntese er allerede studert. Det er fastslått i hvilket organ i cellen denne eller den prosessen finner sted. Respirasjonen utføres av mitokondrier, som finnes i stort antall i nesten alle celler; fotosyntesen er sikret av kloroplaster - cytoplasmatiske strukturer inneholdt i cellene til grønne planter. De molekylære mekanismene som ligger i disse cellulære strukturene, som komponerer deres struktur og muliggjør deres funksjoner, representerer det neste viktige trinnet i studiet av cellen.
De samme godt studerte molekylene - adenosintrifosfat (ATP) molekyler - overfører fri energi hentet fra næringsstoffer eller sollys fra sentrene for respirasjon eller fotosyntese til alle deler av cellen, og sikrer implementering av alle prosesser som krever energiforbruk. ATP ble først isolert fra muskelvev av Loman for rundt 30 år siden. ATP-molekylet inneholder tre sammenkoblede fosfatgrupper. I et reagensrør kan endegruppen skilles fra ATP-molekylet ved en hydrolysereaksjon som produserer adenosindifosfat (ADP) og uorganisk fosfat. Under denne reaksjonen blir den frie energien til ATP-molekylet omdannet til termisk energi, og entropien øker i samsvar med termodynamikkens andre lov. I cellen blir den terminale fosfatgruppen imidlertid ikke bare separert under hydrolyse, men overføres til et spesielt molekyl som fungerer som en akseptor. En betydelig del av den frie energien til ATP-molekylet beholdes på grunn av fosforylering av akseptormolekylet, som nå, på grunn av økt energi, får evnen til å delta i prosesser som krever energiforbruk, for eksempel i prosessene med biosyntese eller muskelsammentrekning. Etter fjerning av en fosfatgruppe i denne koblede reaksjonen, omdannes ATP til ADP. I cellulær termodynamikk kan ATP betraktes som den energirike eller "ladede" formen av energibæreren (adenosinfosfat), og ADP som den energifattige eller "utladede" formen.
Sekundær "lading" av bæreren utføres selvfølgelig av den ene eller den andre av de to mekanismene som er involvert i energiutvinning. Under prosessen med respirasjon av dyreceller frigjøres energien i næringsstoffene som et resultat av oksidasjon og brukes til å bygge ATP fra ADP og fosfat. Under fotosyntese i planteceller omdannes sollysets energi til kjemisk energi og brukes på å "lade" adenosinfosfat, dvs. på dannelsen av ATP.
Eksperimenter med den radioaktive isotopen av fosfor (P 32) viste at uorganisk fosfat inkorporeres i og ut av den terminale fosfatgruppen til ATP med høy hastighet. I nyrecellen skjer omsetningen av den terminale fosfatgruppen så raskt at halveringstiden tar mindre enn 1 minutt; dette tilsvarer en ekstremt intens energiutveksling i cellene i dette organet. Det skal legges til at aktiviteten til ATP i en levende celle på ingen måte er svart magi. Kjemikere kjenner til mange lignende reaksjoner der kjemisk energi overføres i ikke-levende systemer. Den relativt komplekse strukturen til ATP oppsto tilsynelatende bare i cellen for å sikre den mest effektive reguleringen av kjemiske reaksjoner forbundet med energioverføring.
Rollen til ATP i fotosyntesen har først nylig blitt avklart. Denne oppdagelsen gjorde det mulig i stor grad å forklare hvordan fotosyntetiske celler, i prosessen med karbohydratsyntese, binder solenergi – den primære energikilden for alle levende vesener.
Energien fra sollys overføres i form av fotoner, eller kvanter; Lys av forskjellige farger, eller forskjellige bølgelengder, er preget av forskjellige energier. Når lys faller på visse metalloverflater og absorberes av disse overflatene, overfører fotoner, som et resultat av kollisjoner med metallets elektroner, energien deres til dem. Denne fotoelektriske effekten kan måles på grunn av den elektriske strømmen som genereres. I cellene til grønne planter absorberes sollys med visse bølgelengder av det grønne pigmentet - klorofyll. Den absorberte energien overfører elektroner i det komplekse klorofyllmolekylet fra det grunnleggende energinivået til et høyere nivå. Slike "opphissete" elektroner har en tendens til å gå tilbake til sitt hovedstabile energinivå, og frigjøre energien de absorberte. I et rent klorofyllpreparat isolert fra en celle blir den absorberte energien re-utgitt i form av synlig lys, likt det som skjer ved andre fosforescerende eller fluorescerende organiske og uorganiske forbindelser.
Dermed er klorofyll i et reagensrør ikke i seg selv i stand til å lagre eller bruke lysenergi; denne energien forsvinner raskt, som om det hadde oppstått en kortslutning. Men i cellen er klorofyll sterisk bundet til andre spesifikke molekyler; derfor, når det, under påvirkning av absorpsjon av lys, kommer inn i en opphisset tilstand, "varm", eller rik på energi, går ikke elektronene tilbake til sin normale (uexciterte) energitilstand; i stedet blir elektroner revet fra klorofyllmolekylet og båret av elektronbærermolekyler, som overfører dem til hverandre i en lukket kjede av reaksjoner. Ved å gjøre denne banen utenfor klorofyllmolekylet, gir de eksiterte elektronene gradvis opp energien sin og går tilbake til sine opprinnelige steder i klorofyllmolekylet, som så er klar til å absorbere det andre fotonet. I mellomtiden brukes energien som gis fra elektronene til å danne ATP fra ADP og fosfat - med andre ord til å "lade" adenosinfosfatsystemet til den fotosyntetiske cellen.
Elektronbærerne som medierer denne fotosyntetiske fosforyleringsprosessen er ennå ikke fullstendig identifisert. En av disse bærerne ser ut til å inneholde riboflavin (vitamin B2) og vitamin K. Andre er foreløpig klassifisert som cytokromer (proteiner som inneholder jernatomer omgitt av porfyringrupper, som i plassering og struktur ligner porfyrinet til selve klorofyllet). Minst to av disse elektronbærerne er i stand til å binde deler av energien de bærer for å gjenopprette ATP fra ADP.
Dette er det grunnleggende opplegget for å konvertere lysenergi til energien til ATP-fosfatbindinger, utviklet av D. Arnon og andre forskere.
Men i prosessen med fotosyntese, i tillegg til bindingen av solenergi, forekommer også karbohydratsyntese. Det antas nå at noen av de "varme" elektronene i det eksiterte klorofyllmolekylet, sammen med hydrogenioner som stammer fra vann, forårsaker reduksjonen (dvs. anskaffelse av ytterligere elektroner eller hydrogenatomer) av en av elektronbærerne - trifosfopyridin-nukleotid (TPN, i redusert form TPN-N).
I en serie mørkereaksjoner, slik kalt fordi de kan oppstå i fravær av lys, forårsaker TPH-H reduksjon av karbondioksid til karbohydrat. Mesteparten av energien som kreves for disse reaksjonene er levert av ATP. Naturen til disse mørke reaksjonene ble hovedsakelig studert av M. Calvin og hans kolleger. Et av biproduktene av den første fotoreduksjonen av TPN er hydroksylion (OH -). Selv om vi ennå ikke har fullstendige data, antas det at dette ionet donerer elektronet sitt til et av cytokromene i en kjede av fotosyntetiske reaksjoner, hvis sluttprodukt er molekylært oksygen. Elektroner beveger seg langs kjeden av bærere, og gir sitt energiske bidrag til dannelsen av ATP, og til slutt, etter å ha brukt all overflødig energi, går de inn i klorofyllmolekylet.
Som man kan forvente basert på den strengt regelmessige og sekvensielle naturen til fotosynteseprosessen, er ikke klorofyllmolekyler tilfeldig lokalisert i kloroplaster og er selvfølgelig ikke bare suspendert i væsken som fyller kloroplastene. Tvert imot danner klorofyllmolekyler ordnede strukturer i kloroplaster - grana, mellom hvilke det er en sammenfletting av fibre eller membraner som skiller dem. Inne i hver grana ligger flate klorofyllmolekyler i stabler; hvert molekyl kan betraktes som analogt med en separat plate (elektrode) av et element, grana - til elementer, og helheten av grana (dvs. hele kloroplasten) - til et elektrisk batteri.
Kloroplaster inneholder også alle de spesialiserte elektronbærermolekylene som sammen med klorofyll er involvert i å trekke ut energi fra "varme" elektroner og bruke denne energien til å syntetisere karbohydrater. Kloroplaster ekstrahert fra cellen kan utføre hele den komplekse prosessen med fotosyntese.
Effektiviteten til disse miniatyr solcelledrevne fabrikkene er utrolig. I laboratoriet, under visse spesielle forhold, kan det vises at under fotosynteseprosessen, blir opptil 75 % av lyset som faller på et klorofyllmolekyl omdannet til kjemisk energi; Dette tallet kan imidlertid ikke anses som helt nøyaktig, og det er fortsatt debatt om dette. I felten, på grunn av ulik belysning av bladene av solen, så vel som av en rekke andre årsaker, er effektiviteten av solenergibruken mye lavere - i størrelsesorden flere prosent.
Dermed må glukosemolekylet, som er sluttproduktet av fotosyntesen, inneholde en ganske betydelig mengde solenergi inneholdt i dens molekylære konfigurasjon. Under respirasjonsprosessen trekker heterotrofe celler ut denne energien ved gradvis å bryte ned glukosemolekylet for å "bevare" energien den inneholder i de nydannede fosfatbindingene til ATP.
Det finnes forskjellige typer heterotrofe celler. Noen celler (for eksempel noen marine mikroorganismer) kan leve uten oksygen; andre (for eksempel hjerneceller) krever absolutt oksygen; andre (for eksempel muskelceller) er mer allsidige og er i stand til å fungere både i nærvær av oksygen i miljøet og i fravær. I tillegg, selv om de fleste celler foretrekker å bruke glukose som hoveddrivstoff, kan noen av dem eksistere utelukkende på aminosyrer eller fettsyrer (hovedråstoffet for syntesen av disse er den samme glukosen). Likevel kan nedbrytningen av et glukosemolekyl i leverceller betraktes som et eksempel på en energiproduksjonsprosess som er typisk for de fleste heterotrofer vi kjenner til.
Den totale mengden energi som finnes i et glukosemolekyl er veldig lett å bestemme. Ved å brenne en viss mengde (prøve) glukose i laboratoriet kan det vises at oksidasjonen av et glukosemolekyl produserer 6 molekyler vann og 6 molekyler karbondioksid, og reaksjonen er ledsaget av frigjøring av energi i form varme (omtrent 690 000 kalorier per 1 gram molekyl, dvs. for 180 gram glukose). Energi i form av varme er selvsagt ubrukelig for en celle, som opererer med en tilnærmet konstant temperatur. Den gradvise oksidasjonen av glukose under respirasjon skjer imidlertid på en slik måte at mesteparten av den frie energien til glukosemolekylet lagres i en form som er praktisk for cellen.
Som et resultat mottar cellen mer enn 50 % av all energi som frigjøres under oksidasjon i form av fosfatbindingsenergi. En så høy virkningsgrad kan sammenlignes med det som vanligvis oppnås innen teknologi, hvor det sjelden er mulig å omdanne mer enn en tredjedel av den termiske energien som oppnås fra brenselforbrenning til mekanisk eller elektrisk energi.
Prosessen med glukoseoksidasjon i cellen er delt inn i to hovedfaser. Under den første, eller forberedende, fasen, kalt glykolyse, brytes sekskarbonmolekylet av glukose ned til to trekarbonmolekyler av melkesyre. Denne tilsynelatende enkle prosessen består av ikke ett, men minst 11 trinn, med hvert trinn katalysert av sitt eget spesielle enzym. Kompleksiteten i denne operasjonen kan synes å motsi Newtons aforisme «Natura entm simplex esi» («naturen er enkel»); Imidlertid bør det huskes at hensikten med denne reaksjonen ikke er å bare dele glukosemolekylet i to, men å frigjøre energien som finnes i det fra dette molekylet. Hvert av mellomproduktene inneholder fosfatgrupper, og reaksjonen ender opp med å bruke to ADP-molekyler og to fosfatgrupper. Til syvende og sist, som et resultat av nedbrytningen av glukose, dannes ikke bare to molekyler melkesyre, men i tillegg dannes to nye ATP-molekyler.
Hva fører dette til energimessig? Termodynamiske ligninger viser at når ett gram glukose brytes ned for å danne melkesyre, frigjøres 56 000 kalorier. Siden dannelsen av hvert gram-molekyl av ATP binder 10 000 kalorier, er effektiviteten av energifangstprosessen på dette stadiet omtrent 36 % – et meget imponerende tall, basert på hva vi vanligvis må forholde oss til innen teknologi. Imidlertid representerer disse 20 000 kaloriene omdannet til fosfatbindingsenergi bare en liten brøkdel (omtrent 3%) av den totale energien som finnes i et grammolekyl av glukose (690 000 kalorier). I mellomtiden eksisterer mange celler, for eksempel anaerobe celler eller muskelceller, som er i en tilstand av aktivitet (og på dette tidspunktet ikke er i stand til å puste), på grunn av denne ubetydelige bruken av energi.
Etter å ha brutt ned glukose til melkesyre, fortsetter aerobe celler å trekke ut mesteparten av den gjenværende energien gjennom respirasjonsprosessen, hvor tre-karbon melkesyremolekyler brytes ned til ett-karbon karbondioksid molekyler. Melkesyre, eller rettere sagt dens oksiderte form, pyrodruesyre, gjennomgår en enda mer kompleks rekke reaksjoner, hver av disse reaksjonene blir igjen katalysert av et spesielt enzymsystem. Først brytes trekarbonforbindelsen ned for å danne den aktiverte formen av eddiksyre (acetylkoenzym A) og karbondioksid. "Tokarbondelen" (acetylkoenzym A) kombineres deretter med en firekarbonforbindelse, oksaloeddiksyre, for å produsere sitronsyre, som inneholder seks karbonatomer. Sitronsyre, gjennom en rekke reaksjoner, omdannes tilbake til oksaloeddiksyre, og de tre karbonatomene av pyrodruesyre matet inn i denne reaksjonssyklusen produserer til slutt karbondioksidmolekyler. Denne "møllen", som "kverner" (oksiderer) ikke bare glukose, men også fett- og aminosyremolekyler, tidligere brutt ned til eddiksyre, er kjent som Krebs-syklusen eller sitronsyresyklusen.
Syklusen ble først beskrevet av G. Krebs i 1937. Denne oppdagelsen representerer en av hjørnesteinene i moderne biokjemi, og forfatteren ble tildelt Nobelprisen i 1953.
Krebs-syklusen sporer oksidasjonen av melkesyre til karbondioksid; Denne syklusen alene kan imidlertid ikke forklare hvordan de store energimengdene som finnes i melkesyremolekylet kan utvinnes i en form som er egnet for bruk i en levende celle. Denne energiutvinningsprosessen som følger med Krebs-syklusen har blitt studert intensivt de siste årene. Det overordnede bildet er mer eller mindre klart, men mange detaljer gjenstår å utforske. Tilsynelatende, under Krebs-syklusen, blir elektroner, med deltakelse av enzymer, revet fra mellomprodukter og overført langs en rekke bærermolekyler, samlet kalt respirasjonskjeden. Denne kjeden av enzymmolekyler representerer den endelige felles banen for alle elektroner som fjernes fra næringsmolekyler i prosessen med biologisk oksidasjon. I det siste leddet i denne kjeden kombineres elektroner til slutt med oksygen for å danne vann. Dermed er nedbrytningen av næringsstoffer gjennom respirasjon den omvendte prosessen med fotosyntese, der fjerning av elektroner fra vann produserer oksygen. Dessuten er elektronbærerne i respirasjonskjeden kjemisk svært like de tilsvarende bærerne som er involvert i prosessen med fotosyntese. Blant dem er det for eksempel riboflavin- og cytokromstrukturer som ligner på kloroplasten. Dette bekrefter Newtons aforisme om naturens enkelhet.
Som i fotosyntese fanges energien til elektroner som passerer langs denne kjeden til oksygen og brukes til å syntetisere ATP fra ADP og fosfat. Faktisk har denne fosforyleringen som skjer i respirasjonskjeden (oksidativ fosforylering) blitt bedre studert enn fosforyleringen som skjer under fotosyntesen, som ble oppdaget relativt nylig. Det er for eksempel fast etablert at det er tre sentre i respirasjonskjeden der "ladningen" av adenosinfosfat skjer, dvs. dannelsen av ATP. For hvert par elektroner som fjernes fra melkesyren i løpet av Krebs-syklusen, dannes det i gjennomsnitt tre ATP-molekyler.
Basert på det totale ATP-utbyttet er det nå mulig å beregne den termodynamiske effektiviteten som en celle trekker ut energien som er gjort tilgjengelig for den ved glukoseoksidasjon. Den foreløpige nedbrytningen av glukose til to molekyler melkesyre produserer to molekyler ATP. Hvert melkesyremolekyl overfører til slutt seks par elektroner til respirasjonskjeden. Siden hvert elektronpar som passerer gjennom kjeden forårsaker konvertering av tre ADP-molekyler til ATP, produseres 36 ATP-molekyler under selve respirasjonsprosessen. Når hvert gram-molekyl av ATP dannes, er omtrent 10 000 kalorier bundet, som vi allerede har antydet, og derfor binder 38 gram ATP-molekyler omtrent 380 000 av de 690 000 kaloriene som finnes i det originale grammolekylet av glukose. Effektiviteten til de koblede prosessene med glykolyse og respirasjon kan dermed anses å være minst 55 %.
Den ekstreme kompleksiteten til respirasjonsprosessen er en annen indikasjon på at de involverte enzymatiske mekanismene ikke kunne fungere hvis bestanddelene ganske enkelt ble blandet sammen i løsning. Akkurat som de molekylære mekanismene knyttet til fotosyntese har en viss strukturell organisering og er inneholdt i kloroplasten, representerer cellens respirasjonsorganer - mitokondriene - det samme strukturelt ordnede systemet.
En celle, avhengig av dens type og arten av dens funksjon, kan inneholde fra 50 til 5000 mitokondrier (en levercelle inneholder for eksempel ca. 1000 mitokondrier). De er store nok (3-4 mikron i lengde) til å bli sett med et vanlig mikroskop. Ultrastrukturen til mitokondrier er imidlertid bare synlig under et elektronmikroskop.
I elektronmikrofotografier kan man se at mitokondriet har to membraner, hvor den indre membranen danner folder som strekker seg inn i mitokondriets kropp. En fersk studie av mitokondrier isolert fra leverceller viste at enzymmolekylene som er involvert i Krebs-syklusen er lokalisert i matrisen, eller løselig del av det indre innholdet i mitokondriene, mens enzymene i respirasjonskjeden, i form av molekylære " samlinger» er plassert i membranene. Membraner består av vekslende lag av protein og lipid (fett) molekyler; Membranene i grana av kloroplaster har samme struktur.
Dermed er det en klar likhet i strukturen til disse to hovedkraftstasjonene, som hele cellens vitale aktivitet avhenger av, fordi en av dem "lagrer" solenergi i fosfatbindingene til ATP, og den andre konverterer energien som finnes i næringsstoffer til ATP-energi.
Fremskritt innen moderne kjemi og fysikk har nylig gjort det mulig å klargjøre den romlige strukturen til noen store molekyler, for eksempel molekyler av en rekke proteiner og DNA, dvs. molekyler som inneholder genetisk informasjon.
Det neste viktige trinnet i å studere cellen er å finne ut plasseringen av store enzymmolekyler (som i seg selv er proteiner) i mitokondriemembranene, hvor de er lokalisert sammen med lipider - et arrangement som sikrer riktig orientering av hvert katalysatormolekyl og muligheten for dens interaksjon med den påfølgende koblingen til hele arbeidsmekanismen. "Kopplingsskjemaet" til mitokondriene er allerede klart!
Moderne informasjon om kraftverkene til cellen viser at den legger langt bak seg ikke bare klassisk energi, men også de nyeste, mye mer strålende prestasjonene innen teknologi.
Elektronikk har oppnådd utrolig suksess i utformingen og reduksjonen av størrelsen på komponentene til dataenheter. Imidlertid kan alle disse suksessene ikke sammenlignes med den helt utrolige miniatyriseringen av de mest komplekse energikonverteringsmekanismene utviklet i prosessen med organisk evolusjon og tilstede i hver levende celle.
Hvis du finner en feil, merk en tekst og klikk Ctrl+Enter.
Rikelig vekst av fete trær,
som roter på den karrige sanden
godkjent, sier det klart
fett ark fett fett fra luften
absorbere...
M.V. Lomonosov
Hvordan lagres energi i en celle? Hva er metabolisme? Hva er essensen av prosessene med glykolyse, fermentering og cellulær respirasjon? Hvilke prosesser finner sted under de lyse og mørke fasene av fotosyntesen? Hvordan er prosessene med energi og plastisk metabolisme relatert? Hva er kjemosyntese?
Leksjon-forelesning
Evnen til å omdanne en type energi til en annen (strålingsenergi til energien til kjemiske bindinger, kjemisk energi til mekanisk energi osv.) er en av de grunnleggende egenskapene til levende ting. Her skal vi se nærmere på hvordan disse prosessene realiseres i levende organismer.
ATP ER HOVEDBÆREREN AV ENERGI I CELLEN. For å utføre noen manifestasjoner av celleaktivitet, kreves energi. Autotrofe organismer mottar sin første energi fra solen under fotosyntesereaksjoner, mens heterotrofe organismer bruker organiske forbindelser tilført mat som energikilde. Energi lagres av celler i de kjemiske bindingene til molekyler ATP (adenosintrifosfat), som er et nukleotid bestående av tre fosfatgrupper, en sukkerrest (ribose) og en nitrogenholdig baserest (adenin) (fig. 52).
Ris. 52. ATP-molekyl
Bindingen mellom fosfatrester kalles makroergisk, siden når den brytes, frigjøres en stor mengde energi. Vanligvis trekker cellen ut energi fra ATP ved å fjerne bare den terminale fosfatgruppen. I dette tilfellet dannes ADP (adenosin difosfat) og fosforsyre og 40 kJ/mol frigjøres:
ATP-molekyler spiller rollen som cellens universelle energiforhandlingsbrikke. De leveres til stedet for en energikrevende prosess, det være seg den enzymatiske syntesen av organiske forbindelser, arbeidet med proteiner - molekylære motorer eller membrantransportproteiner, etc. Den omvendte syntesen av ATP-molekyler utføres ved å feste en fosfatgruppe til ADP med absorpsjon av energi. Cellen lagrer energi i form av ATP under reaksjoner energimetabolisme. Det er nært knyttet til plastbytte, hvor cellen produserer de organiske forbindelsene som er nødvendige for dens funksjon.
METABOLISME OG ENERGI I CELLEN (METABOLISM). Metabolisme er helheten av alle reaksjoner av plastisk og energimetabolisme, sammenkoblet. Cellene syntetiserer konstant karbohydrater, fett, proteiner og nukleinsyrer. Syntesen av forbindelser skjer alltid med energiforbruk, det vil si med uunnværlig deltagelse av ATP. Energikilder for dannelse av ATP er enzymatiske reaksjoner av oksidasjon av proteiner, fett og karbohydrater som kommer inn i cellen. Under denne prosessen frigjøres energi og lagres i ATP. Glukoseoksidasjon spiller en spesiell rolle i cellulær energimetabolisme. Glukosemolekyler gjennomgår en rekke suksessive transformasjoner.
Den første fasen, kalt glykolyse, finner sted i cytoplasmaet til celler og krever ikke oksygen. Som et resultat av påfølgende reaksjoner som involverer enzymer, brytes glukose ned til to molekyler av pyrodruesyre. I dette tilfellet forbrukes to ATP-molekyler, og energien som frigjøres under oksidasjon er tilstrekkelig til å danne fire ATP-molekyler. Som et resultat er energiproduksjonen fra glykolyse liten og utgjør to ATP-molekyler:
C 6 H1 2 0 6 → 2C 3 H 4 0 3 + 4H + + 2ATP
Under anaerobe forhold (i fravær av oksygen) kan ytterligere transformasjoner assosieres med ulike typer gjæring.
Alle vet melkesyregjæring(melkesyrning), som oppstår på grunn av aktiviteten til melkesyresopp og bakterier. Mekanismen ligner på glykolyse, kun sluttproduktet her er melkesyre. Denne typen glukoseoksidasjon skjer i cellene når det er mangel på oksygen, for eksempel i intenst arbeidende muskler. Alkoholgjæring er i kjemi nær melkesyregjæring. Forskjellen er at produktene av alkoholgjæring er etylalkohol og karbondioksid.
Det neste trinnet, hvor pyrodruesyre oksideres til karbondioksid og vann, kalles cellulær respirasjon. Reaksjoner knyttet til respirasjon finner sted i mitokondriene til plante- og dyreceller, og kun i nærvær av oksygen. Dette er en serie kjemiske transformasjoner før dannelsen av sluttproduktet - karbondioksid. På forskjellige stadier av denne prosessen dannes mellomprodukter av oksidasjon av utgangsstoffet med eliminering av hydrogenatomer. I dette tilfellet frigjøres energi, som er "bevart" i de kjemiske bindingene til ATP, og vannmolekyler dannes. Det blir klart at det er nettopp for å binde de separerte hydrogenatomene at oksygen er nødvendig. Denne serien av kjemiske transformasjoner er ganske kompleks og skjer med deltakelse av de indre membranene til mitokondrier, enzymer og bærerproteiner.
Cellulær respirasjon er veldig effektiv. 30 ATP-molekyler syntetiseres, ytterligere to molekyler dannes under glykolysen, og seks ATP-molekyler dannes som følge av transformasjoner av glykolyseprodukter på mitokondriemembraner. Totalt, som et resultat av oksidasjonen av ett glukosemolekyl, dannes 38 ATP-molekyler:
C 6 H 12 O 6 + 6H 2 0 → 6CO 2 + 6H 2 O + 38ATP
De siste stadiene av oksidasjon av ikke bare sukker, men også proteiner og lipider forekommer i mitokondrier. Disse stoffene brukes av celler, hovedsakelig når tilførselen av karbohydrater tar slutt. Først forbrukes fett, hvis oksidasjon frigjør betydelig mer energi enn fra et like stort volum av karbohydrater og proteiner. Derfor representerer fett i dyr den viktigste "strategiske reserven" av energiressurser. I planter spiller stivelse rollen som en energireserve. Ved lagring tar den opp betydelig mer plass enn den energiekvivalente mengden fett. Dette er ikke en hindring for planter, siden de er ubevegelige og ikke bærer forsyninger på seg selv, som dyr. Du kan hente ut energi fra karbohydrater mye raskere enn fra fett. Proteiner utfører mange viktige funksjoner i kroppen, og er derfor involvert i energimetabolismen bare når ressursene til sukker og fett er oppbrukt, for eksempel under langvarig faste.
FOTOSYNTESE. Fotosyntese er en prosess der energien til solstrålene omdannes til energien til kjemiske bindinger av organiske forbindelser. I planteceller forekommer prosesser knyttet til fotosyntese i kloroplaster. Inne i denne organellen er det membransystemer der pigmenter er innebygd som fanger opp strålingsenergien til solen. Hovedpigmentet i fotosyntesen er klorofyll, som absorberer hovedsakelig blått og fiolett, samt røde stråler i spekteret. Grønt lys reflekteres, så klorofyllet i seg selv og plantedelene som inneholder det virker grønne.
Det er to faser i fotosyntesen - lys Og mørk(Fig. 53). Selve fangsten og konverteringen av strålingsenergi skjer under lysfasen. Ved absorbering av lyskvanter går klorofyll inn i en eksitert tilstand og blir en elektrondonor. Dens elektroner overføres fra ett proteinkompleks til et annet langs elektrontransportkjeden. Proteinene i denne kjeden, som pigmenter, er konsentrert på den indre membranen til kloroplaster. Når et elektron beveger seg langs en kjede av bærere, mister det energi, som brukes til syntese av ATP. Noen av elektronene som eksiteres av lys brukes til å redusere NDP (nikotinamidadenindinukleotifosfat), eller NADPH.
Ris. 53. Reaksjonsprodukter fra de lyse og mørke fasene av fotosyntesen
Under påvirkning av sollys brytes vannmolekyler også ned i kloroplaster - fotolyse; i dette tilfellet dukker det opp elektroner som kompenserer for tapene med klorofyll; Dette produserer oksygen som et biprodukt:
Den funksjonelle betydningen av lysfasen er således syntesen av ATP og NADPH ved å konvertere lysenergi til kjemisk energi.
Lys er ikke nødvendig for at den mørke fasen av fotosyntesen skal oppstå. Essensen av prosessene som foregår her er at ATP- og NADPH-molekylene som produseres i lysfasen brukes i en rekke kjemiske reaksjoner som "fikserer" CO2 i form av karbohydrater. Alle mørkfasereaksjoner finner sted inne i kloroplaster, og karbondioksidet ADP og NADP frigjort under "fiksering" brukes igjen i lysfasereaksjoner for syntese av ATP og NADPH.
Den generelle ligningen for fotosyntese er som følger:
FORHOLD OG ENHET I PLAST- OG ENERGIUTVEKSLINGSPROSESSER. Prosessene med ATP-syntese skjer i cytoplasma (glykolyse), i mitokondrier (cellulær respirasjon) og i kloroplaster (fotosyntese). Alle reaksjoner som skjer under disse prosessene er reaksjoner av energiutveksling. Energien som er lagret i form av ATP forbrukes i plastiske utvekslingsreaksjoner for produksjon av proteiner, fett, karbohydrater og nukleinsyrer som er nødvendige for cellens levetid. Legg merke til at den mørke fasen av fotosyntesen er en kjede av reaksjoner, plastisk utveksling, og den lyse fasen er energiutveksling.
Sammenhengen og enheten mellom prosessene for energi- og plastutveksling er godt illustrert av følgende ligning:
Når vi leser denne ligningen fra venstre til høyre, får vi prosessen med oksidasjon av glukose til karbondioksid og vann under glykolyse og cellulær respirasjon, assosiert med syntesen av ATP (energimetabolisme). Leser du det fra høyre til venstre får du en beskrivelse av reaksjonene til den mørke fasen av fotosyntesen, når glukose syntetiseres fra vann og karbondioksid med deltagelse av ATP (plastisk utveksling).
KJEMOSYNTESE. I tillegg til fotoautotrofer er noen bakterier (hydrogenbakterier, nitrifiserende bakterier, svovelbakterier osv.) også i stand til å syntetisere organiske stoffer fra uorganiske. De utfører denne syntesen på grunn av energien som frigjøres under oksidasjon av uorganiske stoffer. De kalles kjemoautotrofer. Disse kjemosyntetiske bakteriene spiller en viktig rolle i biosfæren. For eksempel omdanner nitrifiserende bakterier ammoniumsalter som ikke er tilgjengelige for absorpsjon av planter til salpetersyresalter, som absorberes godt av dem.
Cellulær metabolisme består av reaksjoner av energi og plastisk metabolisme. Under energiomsetningen dannes organiske forbindelser med høyenergiske kjemiske bindinger - ATP. Energien som kreves for dette kommer fra oksidasjon av organiske forbindelser under anaerobe (glykolyse, fermentering) og aerobe (cellulær respirasjon) reaksjoner; fra sollys, hvis energi absorberes i lysfasen (fotosyntese); fra oksidasjon av uorganiske forbindelser (kjemosyntese). ATP-energi brukes på syntese av organiske forbindelser som er nødvendige for cellen under plastiske utvekslingsreaksjoner, som inkluderer reaksjoner av den mørke fasen av fotosyntesen.
- Hva er forskjellene mellom plastisk og energimetabolisme?
- Hvordan blir energien til sollys omdannet til lysfasen i fotosyntesen? Hvilke prosesser finner sted i den mørke fasen av fotosyntesen?
- Hvorfor kalles fotosyntese prosessen med å reflektere planetarisk-kosmisk interaksjon?
Laster inn...