Хімічна організація клітини

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.

скачати

Введення.

Клітина - елементарна одиниця життя на Землі. Вона має всі ознаки живого організму: зростає, розмножується, обмінюється з навколишнім середовищем речовинами і енергією, реагує на зовнішні подразники.

Початок біологічної еволюції пов'язано з появою на Землі клітинних форм життя.

Одноклітинні організми являють собою існуючі окремо один від одного клітини. Тіло всіх багатоклітинних - тварин і рослин - побудовано з більшого чи меншого числа клітин, які є свого роду блоками, складовими складний організм. Незалежно від того, чи представляє собою клітина цілісну живу систему - окремий організм або становить лише його частина, вона наділена набором ознак і властивостей, загальним для всіх клітин.

Мета: вивчити елементарну одиницю будови живих організмів - клітку.

Основні завдання:

  • Ознайомитись з неорганічними і органічними речовинами клітини.

  • Розглянути обмін речовин і перетворення енергії в клітині.

  • Вивчити клітинну теорію будови організмів.

  1. Хімічний склад клітини.

У клітинах виявлено близько 60 елементів періодичної системи Менделєєва, що зустрічаються і в неживій природі. Це один з доказів спільності живої та неживої природи. У живих організмах найбільш поширені водень, кисень, вуглець і азот, які становлять близько 98% маси клітин. Таке обумовлено особливостями хімічних властивостей водню, кисню, вуглецю та азоту, внаслідок чого вони виявилися найбільш підходящими для утворення молекул, що виконують біологічні функції. Ці чотири елементи здатні утворювати дуже міцні ковалентні зв'язки за допомогою спарювання електронів, що належать двом атомам. Ковалентно пов'язані атоми вуглецю можуть формувати каркаси незліченної безлічі різних органічних молекул. Оскільки атоми вуглецю легко утворюють ковалентні зв'язки з киснем, воднем, азотом, а також з сіркою, органічні молекули досягають виняткової складності і різноманітності будови.

Крім чотирьох основних елементів у клітці в помітних кількостях (10 ті та 100 ті частки відсотка) містяться залізо, калій, натрій, кальцій, магній, хлор, фосфор і сірка. Всі інші елементи (цинк, мідь, йод, фтор, кобальт, марганець та інші) знаходяться в клітці в дуже малих кількостях і тому називаються мікроелементами.

Хімічні елементи входять до складу неорганічних і органічних сполук. До неорганічних сполук відносяться вода, мінеральні солі, діоксид вуглецю, кислоти та основи. Органічні сполуки - це білки, нуклеїнові кислоти, вуглеводи, жири (ліпіди) і липоиди. Крім кисню, водню, вуглецю та азоту в їх склад можуть входити інші елементи. Деякі білки містять сірку. Складовою частиною нуклеїнових кислот є фосфор. Молекула гемоглобіну включає залізо, магній бере участь у побудові молекули хлорофілу. Мікроелементи, незважаючи на вкрай низький вміст у живих організмах, відіграють важливу роль у процесах життєдіяльності. Йод входить до складу гормону щитовидної залози - тироксину, кобальт - до складу вітаміну В 12. гормон островковой частини підшлункової залози - інсулін - містить цинк. У деяких риб місце заліза в молекулах пігментів, що переносять кисень, займає мідь.

    1. Неорганічні речовини.

      1. Вода.

Н 2 О - найпоширеніше з'єднання в живих організмах. Зміст її в різних клітинах коливається в досить широких межах: від 10% в емалі зубів до 98% в тілі медузи, але загалом вона становить близько 80% маси тіла. Винятково важлива роль води в забезпеченні процесів життєдіяльності обумовлена ​​її фізико-хімічними властивостями. Полярність молекул і здатність утворювати водневі зв'язки роблять воду гарним розчинником для величезної кількості речовин. Більшість хімічних реакцій, що протікають в клітині, може відбуватися тільки у водному розчині. Вода бере участь і в багатьох хімічних перетвореннях.

Загальна кількість водневих зв'язків між молекулами води змінюється в залежності від t °. При t ° танення льоду руйнується приблизно 15% водневих зв'язків, при t ° 40 ° С - половина. При переході в газоподібний стан руйнуються всі водневі зв'язки. Цим пояснюється висока питома теплоємність води. При зміні t ° зовнішнього середовища вода поглинає або виділяє теплоту внаслідок розриву або новоутворення водневих зв'язків. Таким шляхом коливання t ° всередині клітини виявляються меншими, ніж у навколишньому середовищі. Висока теплота випаровування лежить в основі ефективного механізму тепловіддачі в рослин і тварин.

Вода як розчинник приймає участь в явищах осмосу, що грає важливу роль в життєдіяльності клітини організму. Осмосом називають проникнення молекул розчинника через напівпроникну мембрану в розчин якої-небудь речовини. Напівпроникні називаються мембрани, які пропускають молекули розчинника, але не пропускають молекули (або іони) розчиненої речовини. Отже, осмос - одностороння дифузія молекул води в напрямку розчину.

  1. Мінеральні солі.

Велика частина неорганічних у-у клітини знаходиться у вигляді солей в дисоційованому, або у твердому стані. Концентрація катіонів та аніонів в клітці і в оточуючому її середовищі неоднакова. а. У клітині міститься досить багато К і дуже багато N а. В позаклітинному середовищі, наприклад в плазмі крові, в морській воді, навпаки, багато натрію і мало калію. + , K + , Ca 2+ , Mg 2+ . Подразливість клітини залежить від співвідношення концентрацій іонів Na +, K +, Ca 2 +, Mg 2 +. У тканинах багатоклітинних тварин До входить до складу багатоклітинного речовини, що забезпечує зчепленість клітин і впорядковане їх розташування. Від концентрації солей у великій мірі залежать осмотичний тиск у клітині та її буферні властивості. Буферність називається здатність клітини підтримувати слаболужну реакцію її вмісту на сталому рівні. Буферність всередині клітини забезпечується головним чином іонами Н 2 РО 4 і НРО 4 2 -. Під позаклітинних рідинах і в крові роль буфера грають Н 2 СО 3 та НСО 3 -. Аніони зв'язують іони Н і гідроксид-іони (ОН -), завдяки чому реакція всередині клітини позаклітинних рідин практично не змінюється. Нерозчинні мінеральні солі (наприклад, фосфорнокислий Са) забезпечує міцність кісткової тканини хребетних і раковин молюсків.

    1. Органічні речовини клітини.

      1. Білки.

Серед органічних речовин клітини білки стоять на першому місці як за кількістю (10 - 12% від загальної маси клітини), так і за значенням. Білки являють собою високомолекулярні полімери (з молекулярною масою від 6000 до 1 млн. і вище), мономерами яких є амінокислоти. Живими організмами використовується 20 амінокислот, хоча їх існує значно більше. 2 ), обладающая основными свойствами, и карбоксильная группа (-СООН), имеющая кислотные свойства. До складу будь-амінокислоти входить аміногрупа (- NH 2), що володіє основними властивостями, і карбоксильна група (-СООН), що має кислотні властивості. - CO с выделением молекулы воды. Дві амінокислоти з'єднуються в одну молекулу шляхом встановлення зв'язку HN - CO з виділенням молекули води. Зв'язок між аміногрупою однієї амінокислоти і карбоксілом інший називається пептидной. Білки являють собою поліпептиди, які містять десятки і сотні амінокислот. Молекули різних білків відрізняються один від одного молекулярної масою, кількістю, складом амінокислот і послідовністю розташування їх у поліпептидного ланцюга. Зрозуміло тому, що білки відрізняються величезною різноманітністю, їх кількість у всіх видів живих організмів оцінюється числом 10 10 - 10 12.

Ланцюг амінокислотних ланок, з'єднаних ковалентно пептидними зв'язками у певній послідовності, називається первинною структурою білка. У клітинах білки мають вигляд спірально закручених волокон або кульок (глобул). Це пояснюється тим, що в природному білку полипептидная ланцюжок покладена строго певним чином в залежності від хімічної будови входять в її склад амінокислот.

Спочатку поліпептидний ланцюг згортається в спіраль. - и СО- группами, расположенными на соседних витках. Між атомами сусідніх витків виникає тяжіння і утворюються водневі зв'язки, зокрема, між NH - і СО-групами, розташованими на сусідніх витках. Ланцюжок амінокислот, закручена у вигляді спіралі, утворює вторинну структуру білка. У результаті подальшої укладання спіралі виникає специфічна для кожного білка конфігурація, звана третинну структуру. - группами аминокислоты цистеина ( S - S - связи). Третинна структура обумовлена ​​дією сил зчеплення між гідрофобними радикалами, які є в деяких амінокислот, і ковалентними зв'язками між SH - групами амінокислоти цистеїну (S - S - зв'язки). Кількість амінокислот гідрофобними радикалами і цистеїну, а також порядок їх розташування в поліпептидного ланцюжку специфічні для кожного білка. Отже, особливості третинної структури білка визначаються його первинною структурою. Біологічну активність білок проявляє тільки у вигляді третинної структури. Тому заміна навіть однієї амінокислоти в поліпептидному ланцюжку може призвести до зміни конфігурації білка і до зниження або втрати його біологічної активності.

У деяких випадках білкові молекули поєднуються один з одним і можуть виконувати свою функцію лише у вигляді комплексів. Так, гемоглобін - це комплекс з чотирьох молекул і тільки в такій формі здатний приєднувати і транспортувати О. подібні агрегати є четвертинну структуру білка.

За своїм складом білки діляться на два основні класи - прості і складні. Прості білки складаються тільки з амінокислот нуклеїнові кислоти (нуклеотиди), ліпіди (ліпопротеїди), Ме (Металопротеїни), Р (фосфопротеіди).

Функції білків в клітині надзвичайно різноманітні. Одна з найважливіших - будівельна функція: білки беруть участь в утворенні всіх клітинних мембран і органоїдів клітини, а також внутрішньоклітинних структур. Виключно важливе значення має ферментативна (каталітична) роль білків. Ферменти прискорюють хімічні реакції, що протікають в клітині, в 10 ки і 100 ні мільйонів разів. Рухова функція забезпечується спеціальними скоротливі білками. Ці білки беруть участь у всіх видах рухів, до яких здатні клітини та організми: мерехтіння війок і биття джгутиків у найпростіших, скорочення м'язів у тварин, рух листя у рослин та ін Транспортна функція білків полягає у приєднанні хімічних елементів (наприклад, гемоглобін приєднує О) або біологічно активних речовин (гормонів) і перенесення їх до тканин і органів тіла. Захисна функція виражається у формі вироблення особливих білків, званих антитілами, у відповідь на проникнення в організм чужорідних білків або клітин. Антитіла пов'язують і знешкоджують чужорідні речовини. Білки відіграють важливу роль як джерела енергії. При повному розщепленні 1г. білків виділяється 17,6 кДж (~ 4,2 ккал).

      1. Вуглеводи.

. Вуглеводи, або цукориди - органічні речовини з загальною формулою (СН 2 О) n. У більшості вуглеводів число атомів Н вдвічі більше числа атомів О, як у молекулах води. Тому ці речовини і були названі вуглеводами.

У живій клітині вуглеводи знаходяться в кількостях, що не перевищують 1-2, іноді 5% (у печінці, у м'язах). Найбільш багаті вуглеводами рослинні клітини, де їх вміст досягає в деяких випадках 90% від маси сухої речовини (насіння, бульби картоплі і т.д.).

Вуглеводи бувають прості і складні. Прості вуглеводи називаються моносахаридами. У залежності від числа атомів вуглеводу в молекулі моносахариди називаються тріозамі, тетрозамі, пентози або гексоз. З шестіуглеродних моносахаридів - гексоз - найбільш важливе значення мають глюкоза, фруктоза і галактоза. Глюкоза міститься в крові (0,1-0,12%). Пентози рибоза і дезоксирибоза входять до складу нуклеїнових кислот і АТФ. Якщо в одній молекулі поєднуються два моносахариду, таке з'єднання називається дисахаридів. Харчовий цукор, одержуваний з тростини або цукрового буряка, складається з однієї молекули глюкози і однієї молекули фруктози, молочний цукор - з глюкози і галактози.

Складні вуглеводи, утворені багатьма моносахаридами, називаються полісахаридами. Мономером таких полісахаридів, як крохмаль, глікоген, целюлоза, є глюкоза.

Вуглеводи виконують дві основні функції: будівельну та енергетичну. Целюлоза утворює стінки рослинних клітин. Складний полісахарид хітин служить головним структурним компонентом зовнішнього скелета членистоногих. Будівельну функцію хітин виконує і у грибів. Вуглеводи грають роль основного джерела енергії в клітині. В процесі окислення 1г. вуглеводів звільняється 17,6 кДж (~ 4,2 ккал). Крохмаль у рослин і глікоген у тварин відкладаються в клітинах і служать енергетичним резервом.

      1. Нуклеїнові кислоти.

Значення нуклеїнових кислот у клітині дуже велике. Особливості їх хімічної будови забезпечують можливість зберігання, перенесення і передачі у спадок дочірнім клітинам інформації про структуру білкових молекул, які синтезуються в кожної тканини на певному етапі індивідуального розвитку. Оскільки більшість властивостей і ознак клітин обумовлено білками, то зрозуміло, що стабільність нуклеїнових кислот - найважливіша умова нормальної життєдіяльності клітин і цілих організмів. Будь-які зміни структури клітин або активності фізіологічних процесів в них, впливаючи, таким чином, на життєдіяльність. Вивчення структури нуклеїнових кислот має виключно важливе значення для розуміння успадкування ознак у організмів і закономірностей функціонування, як окремих клітин, так і клітинних систем - тканин і органів.

Існують 2 типи нуклеїнових кислот - ДНК і РНК.

ДНК - полімер, що складається з двох нуклеотидних спіралей, укладених так, що утворюється подвійна спіраль. Мономери молекул ДНК являють собою нуклеотиди, які складаються з азотистої основи (аденіну, тиміну, гуаніну або цитозину), вуглеводу (дезоксирибози) і залишку фосфорної кислоти. Азотисті основи в молекулі ДНК з'єднані між собою неоднаковим кількістю Н-зв'язків і розташовуються попарно: аденін (А) завжди проти тиміну (Т), гуанін (Г) проти цитозину (Ц). схематично розташування нуклеотидів в молекулі ДНК можна зобразити так:

Зі схеми видно, що нуклеотиди з'єднані один з одним не випадково, а вибірково. Здатність до виборчого взаємодії аденіну з тиміном та гуаніну з цитозином називається комплементарностью. Комплементарне взаємодія певних нуклеотидів пояснюється особливостями просторового розташування атомів в їх молекулах, які дозволяють їм зближатися і утворювати Н-зв'язку. У полинуклеотидной ланцюжку сусідні нуклеотиди пов'язані між собою через цукор (дезоксирибозу) і залишок фосфорної кислоти.

РНК так само, як і ДНК, являє собою полімер, мономерами якого є нуклеотиди. Азотисті основи трьох нуклеотидів ті ж самі, що входять до складу ДНК (А, Г, Ц), четверте - урацил (У) - присутній в молекулі РНК замість тиміну. Нуклеотиди РНК відрізняються від нуклеотидів ДНК і за будовою входить до їх складу вуглеводу (рибоза замість дізоксірібози).

У ланцюжку РНК нуклеотиди з'єднуються шляхом утворення ковалентних зв'язків між рибоза одного нуклеотиду і залишком фосфорної кислоти іншого.

За структурою розрізняються дволанцюжкові РНК. Дволанцюжкові РНК є хранителями генетичної інформації у ряду вірусів, тобто виконують у них функції хромосом. Одноланцюгові РНК здійснюють перенесення інформації про структуру білків від хромосоми до місця їх синтезу і беруть участь у синтезі білків.

Існує кілька видів одноланцюжковою РНК. Їх назви зумовлені виконуваної функцією або місцем знаходження у клітині. Більшу частину РНК цитоплазми (до 80-90%) становить рибосомальная РНК (рРНК), що міститься в рибосомах. Молекули рРНК відносно невеликі і складаються в середньому з 10 нуклеотидів. Інший вид РНК (іРНК), що переносять до рибосом інформацію про послідовність амінокислот в білках, які повинні синтезуватися. Розмір цих РНК залежить від довжини ділянки ДНК, на якому вони були синтезовані. Транспортні РНК виконують кілька функцій. Вони доставляють амінокислоти до місця синтезу білка, "дізнаються" (за принципом комплементарності) триплет і РНК, відповідний стерпної амінокислоті, здійснюють точну орієнтацію амінокислоти на рибосомі.

      1. Жири та липоиди.

Жири є з'єднання жирних високомолекулярних кислот і трехатомного спирту гліцерину. Жири не розчиняються у воді - вони гідрофобні. У клітці завжди є і інші складні гідрофобні жироподібні речовини, звані ліпоїдами.

Одна з основних функцій жирів - енергетична. У час розщеплення 1г. жирів до СО 2 і Н 2 О звільняється велика кількість енергії - 38,9 кДж (~ 9,3 ккал). Вміст жиру в клітині коливається в межах 5-15% від маси сухої речовини. У клітинах живої тканини кількість жиру зростає до 90%. Накопичуючись в клітинах жирової тканини тварин, в насінні і плодах рослин, жир служить запасним джерелом енергії.

Жири та липоиди виконують і будівельну функцію6 вони входять до складу клітинних мембран. Завдяки поганої теплопровідності жир здатний до захисної функції. У деяких тварин (тюлені, кити) він відкладається в підшкірній жировій тканині, утворюючи шар товщиною до 1м. Освіта деяких ліпоїдів передує синтезу ряду гормонів. Отже, цим речовинам властива і функція регулювання обмінних процесів.

1.3. Клітинна теорія будови організмів.

Для прокаріот і найпростіших, нижчих грибів і деяких водоростей поняття "клітка" і "організм" співпадають. Можна сказати, що клітина - це елементарна біологічна система, здатна до самооновлення, самовідтворення і розвитку.

Таке уявлення про клітину встановилося в науці не відразу. Сама клітина (точніше, клітинна оболонка) була відкрита в XVII ст. Англійським фізиком Р. Гуком. Розглядаючи під мікроскопом зріз пробки, Гук виявив, що вона складається з комірок, розділених перегородками. Ці осередки він назвав клітинами. Довгий час головною частиною клітини вважали її оболонку. Лише в XIX ст. Вчені звернули увагу на полужидкое драглисте вміст, що заповнює клітку. У 1831 р. англійський ботанік Б. Броун виявив у клітинах ядро. Це відкриття послужило важливою передумовою для встановлення подібності між клітинами рослин і тварин. Ботанік М. Шлейден довів, що ядро є в будь-рослинній клітині.

В кінці 30-х рр.. XIX ст. зоолог Т. Шванн, узагальнивши накопичені відомості про будову живих організмів, прийшов до висновку, що клітина - їх головна структурна одиниця і що саме освіта клітин обумовлює ріст і розвиток живих тканин.

Клітинна теорія будови була сформульована і опублікована Т. Шванном в 1839г. Вона зіграла величезну роль у розвитку біології. Зникла здавалася непрохідною прірву між царством рослин і царством тварин. Проголошуючи єдність живого світу, клітинна теорія стала однією з передумов виникнення теорії еволюції Ч. Дарвіна.

Пізніше клітинна теорія була розвинена багатьма вченими. Німецький лікар Р. Вірхов довів, що головна складова частина клітини - ядро і що клітини утворюються тільки від кліток. Подальше вдосконалення мікроскопічної техніки, створення електронного мікроскопа і поява методів молекулярної біології дозволили глибше проникнути в таємниці клітини, пізнати її складну структуру і різноманіття протікають в ній біохімічних процесів.

В даний час основні положення клітинної теорії формулюються наступним чином:

  1. Клітина є структурно-функцілональной одиницею, а також одиницею розвитку всіх живих організмів;

  2. Клітинам притаманне мембранне будова;

  3. Ядро - головна складова частина клітини;

  4. Клітини розмножуються тільки розподілом;

  5. Клітинна будова організму - свідчення того, що рослини і тварини мають спільне походження.

Неклітинні форми життя - віруси й бактеріофаги - влаштовані простіше, ніж клітини навіть самих примітивних бактерій.

    1. Обмін речовин і перетворення енергії в клітині.

Всі живі організми здатні до обміну речовин з навколишнім середовищем. У клітинах безперервно йдуть процеси біологічного синтезу, або біосинтезу. За допомогою каталізаторів хімічних реакцій - ферментів - з простих низькомолекулярних речовин утворюються складні високомолекулярні з'єднання: з амінокислот синтезуються білки, з моносахаридів - складні вуглеводи, з азотистих основ - нуклеїнові кислоти. Різноманітні жири та олії виникають шляхом хімічних перетворень порівняно простих речовин, джерелом яких служить залишок оцтової кислоти - ацетат. При цьому біосинтетичні реакції відрізняються видовий та індивідуальної специфічністю. Клітини зовнішніх покривів членистоногих синтезують хітин - складний полісахарид, у наземних хребетних - рептилій, птахів, ссавців - рогове речовина, основою якого є білок кератин. У кінцевому рахунку, структура синтезованих великих органічних молекул визначається послідовністю нуклеотидів в ДНК, тобто генотипом. Синтезовані речовини використовуються в процесі росту для побудови клітин і їх органоїдів і для заміни витрачених або зруйнованих молекул. Всі реакції біосинтезу йдуть з поглинанням енергії.

      1. Пластичний обмін.

Сукупність реакцій біологічного синтезу називається пластичним обміном або асиміляцією. Назва цього виду обміну відображає його сутність: з простих речовин, що надходять у клітку ззовні, утворюються речовини, подібні речовин клітини.

Розглянемо одну з найважливіших форм пластичного обміну - біосинтез білків. Як вже зазначала, все різноманіття їхніх властивостей визначається, в кінцевому рахунку, первинною структурою, тобто послідовністю амінокислот. Величезна кількість відібраних еволюцією унікальних поєднань амінокислот відтворюється шляхом синтезу нуклеїнових кислот з такою послідовністю азотистих основ, яка відповідає послідовності амінокислот в білках. Кожній амінокислоті у поліпептидному ланцюжку відповідає комбінація з трьох нуклеотидів (триплет). Так, амінокислоті цистеїну відповідає триплет АЦА, Валину ЦАА, лізину - ТТТ і т.д.

Таким чином, певні поєднання нуклеотидів та послідовність їх розташування в молекулі ДНК є кодом, що несе інформацію про структуру білка.

Код включає всі можливі поєднання трьох (з чотирьох) азотистих основ. Таких сполучень може бути 4 3 = 64, в той час як кодується тільки 20 амінокислот. У результаті деякі амінокислоти кодуються кількома триплетами. Ця надмірність коду має велике значення для підвищення надійності передачі генетичної інформації. Наприклад, амінокислоті аргініну можуть відповідати триплети ГЦА, ГЦГ, ГЦТ, ГЦЦ та ін Зрозуміло, що випадкова заміна третього нуклеотиду в цих триплетів ніяк не відіб'ється на структурі синтезованого білка. У довгій молекулі ДНК, що складається з мільйонів нуклеотидних пар, записана інформація про послідовність амінокислот в сотнях різних білків.

1.4.2. Етапи енергетичного обміну.

Енергетичний обмін звичайно ділять на 3 етапи. Перший етап - підготовчий. На цьому етапі молекули ді-і полісахаридів, жирів, білків розпадаються на дрібні молекули - глюкозу, гліцерин та жирні кислоти, амінокислоти, великі молекули нуклеїнових кислот - на азотисті основи - нуклеотиди. На цьому етапі виділяється невелика кількість енергії, яка розсіюється у вигляді теплової енергії.

Другий етап - безкисневий, або неповний. Він називається також анаеробним диханням або бродінням. Термін "бродіння" зазвичай застосовують по відношенню до процесів, що протікають в клітині мікроорганізмів або рослин. Утворюються на цьому етапі речовини за участю ферментів вступають на шлях подальшого розщеплення. У м'язах, наприклад, в результаті анаеробного дихання молекула глюкози розпадається на 2 молекули молочної кислоти (гліколіз). У реакціях розщеплення глюкози беруть участь фосфорна кислота і АДФ. У сумарному вигляді гліколіз виглядає так: С 6 Н 12 О 6 +2 Н 3 РО 4 +2 АДФ 3 Н 6 Про 3 +2 АТФ +2 Н 2 О. У дріжджових грибів молекула глюкози без участі кисню перетворюється в етиловий спирт і діоксид вуглецю (спиртове бродіння): С 6 Н 12 О 6 +2 Н 3 РО 4 +2 АДФ 2 Н 5 ОН +2 СО 2 +2 АТФ +2 Н 2 О.

В інших мікроорганізмів гліколіз може завершуватися освітою ацетону, оцтової кислоти і т.д. У всіх випадках розпад однієї молекули глюкози супроводжується утворенням двох молекул АТФ. У ході безкисневого розщеплення глюкози у вигляді хімічного зв'язку в молекулі АТФ зберігається 40% енергії, а решта розсіюється у вигляді теплоти.

Третій етап енергетичного обміну - стадія аеробного дихання, або кисневого розщеплення. Реакції цій стадії енергетичного обміну також каталізується ферментами. При доступі Про до клітки утворилися під час попереднього етапу речовини окислюються до кінцевих продуктів - Н 2 О і СО 2. кисневе дихання супроводжується виділенням великої кількості енергії і акумуляцією її в молекулах АТФ. Сумарне рівняння аеробного дихання виглядає так: 2С 3 Н 6 Про 3 +6 О 2 +36 Н 3 РО 4 +36 АДФ → 6СО 2 +6 Н 2 О +36 АТФ +36 Н 2 О. Таким чином, при окислюванні двох молекул молочної кислоти утворюються 36 молекул АТФ. Отже, основну роль у забезпеченні клітини енергією грає аеробне дихання.

1.4.3. Автотрофне і гетеротрофне харчування.

Живі організми для своєї життєдіяльності потребують джерелах енергії. За способом отримання енергії всі організми діляться на дві групи - автотрофні і гетеротрофні.

Автотрофи - це організми, які використовують для побудови свого тіла неорганічні сполуки. До них відносяться деякі бактерії і всі зелені рослини. У залежності від того, яке джерело енергії використовується автотрофними організмами для синтезу органічних сполук, їх ділять на 2 групи: фототрофи і хемотрофи. Для фототрофів джерелом енергії служить світло, а хемотрофи використовують енергію, що звільняється при окислювально-відновних реакціях.

Зелені рослини є фототрофів. За допомогою міститься в хлоропластах хлорофілу вони здійснюють фотосинтез - перетворення світлової енергії в енергію хімічних зв'язків. Відбувається це таким чином. Фотосинтез складається з двох фаз - світловий та темнової. У світловий фазі кванти світла - фотони - взаємодіють з молекулами хлорофілу, в результаті чого ці молекули переходять на дуже короткий час в більш багате енергією, "порушену", стан. Потім надлишкова енергія частини збуджених молекул переходить в теплоту або випускається у вигляді світла. Інша її частина передається іонам водню, завжди наявним у водному розчині внаслідок дисоціації води. Утворилися атоми водню неміцно з'єднуються з органічними молекулами - переносниками водню. Іони гідроксилу ОН - віддають свої електрони інших молекул і перетворюються на вільні радикали ОН. Радикали ВІН взаємодіють один з одним, в результаті чого утворюється вода і молекулярний кисень: 4ОН → Про 2 +2 Н 2 О. таким чином, джерелом молекулярного О, що утворюється в процесі фотосинтезу і виділяється в атмосферу є фотоліз - розкладання води під впливом світла. Крім фотолізу води енергія світла використовується в світловий фазі для синтезу АТФ і АДФ і фосфату без участі кисню. Це дуже ефективний процес; в хлоропластах утворюється в 30 разів більше АТФ, ніж в мітохондріях тих же рослин з участю кисню. Таким чином накопичується енергія, необхідна для процесів, що відбуваються в темнової фазі фотосинтезу. У комплексі хімічних реакцій темнової фази ключове місце займає зв'язування СО 2. в цих реакціях беруть участь молекули АТФ, синтезовані під час світлової фази, і атоми Н, що утворилися в процесі фотолізу води і пов'язані з молекулами - переносниками: 6СО 2 +24 Н → С 6 Н 12 О 6 +6 Н 2 О. так енергія сонячного світла перетворюється на енергію хімічних зв'язків складних органічних сполук.

Деякі бактерії, позбавлені хлорофілу, здатні до синтезу органічних сполук, при цьому вони використовують енергію хімічних реакцій неорганічних речовин. Перетворення енергії хімічних реакцій в хімічну енергію синтезованих органічних сполук називається хемосинтезом. До групи автотрофів - хемосинтетики (хемотрофов) відносять нитрифицирующие бактерії. Деякі з них використовують енергію окислення аміаку в азотисту кислоту, інші - енергію окислення азотної кислоти в азотну. Відомі хемосинтетики, извлекающие енергію з окислення двовалентного заліза в тривалентне або з окислення сірководню до сірчаної кислоти. Фіксуючи атмосферний азот, переводячи нерозчинні мінерали у форму, придатну для засвоєння рослинами, хемосинтезирующие бактерії відіграють важливу роль у кругообігу речовин у природі.

Організми, не здатні самі синтезувати органічні сполуки з неорганічних, потребують доставці їх з навколишнього середовища. Такі організми називаються гетеротрофних. До них відносяться більшість бактерій, гриби і всі тварини.

Висновок.

Клітина - елементарна одиниця життя на Землі.

Клітка покрита зовнішньою мембраною, внутрішній вміст клітини називається цитоплазмою. У цитоплазмі знаходиться ядро. Найважливіші органели: ендоплазматична мережа, рибосоми, комплекс Гольджі, лізосоми, мітохондрії, пластиди, клітинний центр.

Основний спосіб поділу клітин - мітоз, що складається з профази, метафази, анафази і телофази; проміжок між поділами клітини - інтерфаза.

) набор хромосом. У клітинах тіла, як правило, диплоїдний (2 n) набір хромосом.

Список використаної літератури.

    1. Короткий довідник школяра 5-11 класи (1998р.), видавничий дім "Дрофа".

    2. Біологія. Загальні закономірності. 9 клас (2003р.) "Дрофа". С.Г. Мамонтов, В. Б. Захаров, Н.І. Сонін.

    3. Біологія. Посібник для вступників до вузів. (1984р.) "Вища школа" Е.В. Семенов, С.Г. Мамонтов, В.Л. Коган.

    4. Біологія. Введення в загальну біологію та екологію. 9 клас. (2003р.). "Дрофа" А.А. Каменський, Е.А. Кріксунов, В.В. пасічник.

8. Мегаенциклопедія, http://mega.km.ru

9. Великий Енциклопедичний словник. - М.: Велика російська енциклопедія, 1998.

10. Просвітництво, 1992. - 160 с.: Іл. - ISBN 5-09-004171-7.

3


Посилання (links):
  • http://mega.km.ru/
  • Додати в блог або на сайт

    Цей текст може містити помилки.

    Біологія | Реферат
    85.7кб. | скачати


    Схожі роботи:
    Основні завдання класифікації і систематики рослин Загальна організація рослинної клітини
    Хімічна кінетика 2
    Хімічна рівновага
    Хімічна зброя
    Хімічна термодинаміка
    Хімічна біотехнологія
    Хімічна мова
    Хімічна кінетика
    Хімічна термодинаміка 2
    © Усі права захищені
    написати до нас