지구상의 모든 생명체는 외부로부터 에너지와 물질의 공급을 적극적으로 조직할 수 있는 개방형 시스템입니다. 에너지는 중요한 과정을 수행하는 데 필요하지만 무엇보다도 세포와 신체의 구조를 만들고 복원하는 데 사용되는 물질의 화학적 합성에 필요합니다. 생명체는 두 가지 유형의 에너지만 사용할 수 있습니다. 빛(태양 복사 에너지) 및 화학적인(화합물의 결합 에너지) - 이를 기준으로 유기체는 광 영양 생물과 화학 영양 생물의 두 그룹으로 나뉩니다.

구조 분자의 주요 공급원은 탄소입니다. 탄소원에 따라 살아있는 유기체는 무기 탄소원(이산화탄소)을 사용하는 독립영양생물과 유기탄소원을 사용하는 종속영양생물의 두 그룹으로 나뉩니다.

에너지와 물질을 소비하는 과정을 음식.영양에는 두 가지 방법이 알려져 있습니다. 홀로생대(Holozoic) - 신체 내부의 음식물 입자를 포획하는 방식과 홀로피트(Holophytic) - 포획하지 않고 신체 표면 구조를 통해 용해된 영양소를 흡수하는 방식입니다. 몸에 들어가는 영양소는 대사 과정에 관여합니다.

신진대사는 신체의 다양한 화학적 변형을 포함하는 일련의 상호 연결되고 균형 잡힌 과정입니다. 에너지 소비로 수행되는 합성 반응은 동화작용(가소성 대사 또는 동화)의 기초를 형성합니다.

에너지 방출을 수반하는 분열 반응이 기초를 형성합니다. 이화작용(에너지 교환 또는 소멸).

1. 신진대사에서 ATP의 중요성

유기 물질이 분해되는 동안 방출되는 에너지는 세포에서 즉시 사용되지 않고 일반적으로 아데노신 삼인산(ATP)의 형태로 고에너지 화합물의 형태로 저장됩니다. 화학적 성질에 따라 ATP는 모노뉴클레오티드이며 질소 염기 아데닌, 탄수화물 리보스 및 3개의 인산 잔기로 구성됩니다.

ATP 가수분해 중에 방출된 에너지는 세포에서 모든 유형의 작업을 수행하는 데 사용됩니다. 생물학적 합성에는 상당한 양의 에너지가 소비됩니다. ATP는 세포 에너지의 보편적인 원천입니다. 세포 내 ATP 공급은 제한되어 있으며 호흡, 발효 및 광합성 중에 다양한 속도로 발생하는 인산화 과정으로 인해 보충됩니다. ATP는 매우 빠르게 재생됩니다. 인간의 경우 ATP 분자 하나의 수명은 1분 미만입니다.

2. 세포의 에너지 대사. ATP 합성

ATP 합성은 인산화 과정 동안 모든 유기체의 세포에서 발생합니다. ADP에 무기 인산염 첨가. ADP의 인산화를 위한 에너지는 에너지 대사 과정에서 생성됩니다. 에너지 대사 또는 소멸은 에너지 방출을 동반하는 유기 물질 분해의 일련의 반응입니다. 서식지에 따라 소멸은 2~3단계로 발생할 수 있습니다.

대부분의 살아있는 유기체(산소 환경에 사는 호기성 생물)에서는 소화 과정에서 준비, 무산소, 산소의 세 단계가 수행됩니다. 산소가 부족한 환경에 사는 혐기성 생물이나 산소가 부족한 호기성 생물에서는 동화작용이 처음 두 단계에서만 발생하여 여전히 에너지가 풍부한 중간 유기 화합물이 형성됩니다.

첫 번째 단계인 준비 단계는 복잡한 유기 화합물을 단순한 화합물(단백질을 아미노산으로, 다당류를 단당류로, 핵산을 뉴클레오티드로)로 효소 분해하는 것으로 구성됩니다. 유기 물질의 세포 내 분해는 리소좀의 가수 분해 효소의 작용으로 발생합니다. 이 경우 방출된 에너지는 열의 형태로 소산되며, 생성된 작은 유기 분자는 추가 분해를 거쳐 세포에서 자체 유기 화합물 합성을 위한 "건축 자재"로 사용될 수 있습니다.

두 번째 단계인 불완전 산화는 세포의 세포질에서 직접 발생하며 산소가 필요하지 않으며 유기 기질의 추가 분해로 구성됩니다. 세포의 주요 에너지원은 포도당. 무산소 상태의 불완전한 포도당 분해를 해당과정이라고 합니다.

세 번째 단계인 완전 산화는 산소의 의무적 참여로 발생합니다. 결과적으로 포도당 분자는 무기 이산화탄소로 분해되고, 이 경우 방출되는 에너지는 부분적으로 ATP 합성에 소비됩니다.

3. 플라스틱 교환

플라스틱 대사 또는 동화는 세포에서 복잡한 유기 화합물의 합성을 보장하는 일련의 반응입니다. 종속 영양 유기체는 유기농 식품 구성 요소로부터 자체 유기물을 만듭니다. 종속 영양 동화는 본질적으로 분자의 재배열로 축소됩니다.

식품의 유기물질(단백질, 지방, 탄수화물) --> 소화 --> 단순 유기분자(아미노산, 지방산, 단당류) --> 생물학적 합성 --> 신체의 거대분자(단백질, 지방, 탄수화물)

독립 영양 유기체는 외부 환경에서 소비되는 무기 분자로부터 유기 물질을 완전히 독립적으로 합성할 수 있습니다. 독립영양 동화 과정에서 단순 유기 화합물의 형성을 보장하는 광합성 및 화학합성 반응이 거대분자의 생물학적 합성보다 우선합니다.

무기물질(이산화탄소, 물) --> 광합성, 화학합성 --> 단순 유기분자(아미노산, 지방산, 단당류) ----- 생물학적 합성 --> 신체 거대분자(단백질, 지방, 탄수화물)

4. 광합성

광합성은 세포의 에너지를 사용하여 무기 화합물에서 유기 화합물을 합성하는 것입니다. 광합성 과정에서 주도적인 역할은 빛을 포착하고 그 에너지를 화학 에너지로 변환하는 독특한 특성을 가진 광합성 색소에 의해 수행됩니다. 광합성 색소는 상당히 큰 단백질 유사 물질 그룹입니다. 에너지 측면에서 가장 중요하고 중요한 것은 색소입니다. 엽록소a, 광합성 박테리아를 제외한 모든 광영양생물에서 발견됩니다. 광합성 색소는 진핵생물의 색소체 내막이나 원핵생물의 세포질막 함입에 묻혀 있습니다.

광합성 과정에서 식물에 의해 전분으로 전환되어 저장되는 단당류(포도당 등) 외에도 아미노산, 글리세롤 및 지방산과 같은 다른 유기 화합물의 단량체가 합성됩니다. 따라서 광합성 덕분에 식물 세포, 더 정확하게는 엽록소 함유 세포는 자신과 지구상의 모든 생명체에 필요한 유기 물질과 산소를 ​​제공합니다.

5. 화학합성

화학합성은 무기물로부터 유기화합물을 합성하는 과정이기도 하지만 빛에너지를 희생하지 않고 무기물질(황, 황화수소, 철, 암모니아, 아질산염 등). 가장 중요한 것은 질산화, 철 및 황 박테리아입니다.

산화 반응 중에 방출된 에너지는 박테리아에 의해 ATP 형태로 저장되어 유기 화합물 합성에 사용됩니다. 화학합성 박테리아는 생물권에서 매우 중요한 역할을 합니다. 그들은 폐수 처리에 참여하고 토양에 미네랄 축적에 기여하며 토양 비옥도를 높입니다.

DNA - 생체고분자, 소분자, 폴리뉴클레오티드, -마노머-뉴클레오티드 질소 염기 - 디옥시리보스 - 인산 잔기 질소 염기: 아데닌, 티민, 구아닌, 시토신 - RNA의 이중 가닥 구조 - 생체고분자, 거대분자, 폴리뉴클레오티드, - 마노머 - 뉴클레오티드 질소 염기 - 리보스 - 인산 잔류물 질소 염기: 아데닌, 우라실, 구아닌, 시토신. RNA 분자는 단일 가닥입니다. 기능: DNA - 유전 정보 저장 RNA - 유전 정보 전달

단백질 분자의 1차 구조에 대한 정보를 전달하는 메신저 RNA는 핵에서 합성됩니다. 핵막의 구멍을 통과한 mRNA는 리보솜으로 보내져 유전 정보가 해독됩니다. 즉, 뉴클레오티드 언어에서 아미노산 언어로 번역됩니다.

단백질이 합성되는 아미노산은 전달 RNA(t-RNA)라고 불리는 특수 RNA를 사용하여 리보솜으로 전달됩니다. t-RNA에서 세 개의 뉴클레오티드 서열은 i-RNA의 코돈 뉴클레오티드와 상보적입니다. tRNA 구조의 이러한 뉴클레오티드 서열을 안티코돈이라고 합니다. 각 t-RNA는 효소와 ATP를 사용하여 특정 아미노산을 부착합니다. 이것이 합성의 첫 번째 단계이다.

아미노산이 단백질 사슬에 포함되기 위해서는 tRNA에서 떨어져 나와야 합니다. 단백질 합성의 두 번째 단계에서 tRNA는 뉴클레오티드 언어를 아미노산 언어로 번역하는 역할을 합니다. 이 번역은 리보솜에서 발생합니다. 여기에는 두 가지 섹션이 있습니다. 하나는 t-RNA가 mRNA로부터 명령을 받고, 안티코돈은 코돈을 인식하고, 다른 하나는 명령이 실행됩니다. 아미노산이 t-RNA에서 분리됩니다.

단백질 합성의 세 번째 단계는 효소 합성효소가 tRNA에서 분리된 아미노산을 성장하는 단백질 분자에 부착하는 것입니다. 메신저 RNA는 리보솜을 따라 지속적으로 미끄러지며, 각 삼중항은 먼저 첫 번째 부분으로 들어가고, 그곳에서 tRNA 안티코돈에 의해 인식된 다음 두 번째 부분으로 이동합니다. 아미노산이 붙어 있는 t-RNA도 여기에 옵니다. 여기서 아미노산은 t-RNA에서 분리되어 삼중항이 차례로 이어지는 순서로 서로 연결됩니다.

유전자 사이의 구두점인 세 개의 삼중항 중 하나가 첫 번째 부분의 리보솜에 나타나면 이는 단백질 합성이 완료되었음을 의미합니다. 완성된 단백질 사슬은 리보솜을 떠납니다. 단백질 합성 과정에는 많은 에너지가 필요합니다. 각 아미노산과 t-RNA의 연결에는 ATP 분자 하나의 에너지가 필요합니다.

단백질 생산을 증가시키기 위해 mRNA는 종종 하나가 아닌 여러 개의 리보솜을 연속적으로 동시에 통과합니다. 하나의 mRNA 분자로 결합된 이러한 구조를 폴리솜이라고 합니다. 각 리보솜에는 일련의 구슬과 유사한 컨베이어 벨트에서 동일한 단백질로 구성된 여러 분자가 순차적으로 합성됩니다.

리보솜에서 단백질 합성을 번역이라고 합니다. 단백질 분자의 합성은 지속적으로 발생하며 빠른 속도로 발생합니다. 1분에 50,000~60,000개의 펩타이드 결합이 형성됩니다. 하나의 단백질 분자가 합성되는 데는 3~4초밖에 걸리지 않습니다. 생합성의 각 단계는 적절한 효소에 의해 촉매되고 ATP 분해를 통해 에너지가 공급됩니다. 합성된 단백질은 소포체 채널로 들어가고 이를 통해 세포의 특정 부분으로 운반됩니다.

삼투압 시스템으로서의 식물 세포

식물 세포는 삼투 시스템입니다. 액포의 세포 수액은 고농축 용액입니다. 세포 수액의 삼투압을 지정합니다. -.

액포에 들어가려면 물이 세포벽, 형질막, 세포질 및 안압체를 통과해야 합니다. 세포벽은 물에 대한 투과성이 높습니다. Plasmalemma와 Tonoplast는 선택적 투과성을 가지고 있습니다. 따라서 식물 세포는 원형질막과 안압체는 반투막이고 세포 수액이 있는 액포는 농축된 용액인 삼투 시스템으로 간주될 수 있습니다. 따라서 세포를 물에 넣으면 삼투 법칙에 따라 물이 세포 안으로 흘러 들어가기 시작합니다.

물이 세포 안으로 들어가는 힘을 흡입력 - S라고 합니다.

이는 물 퍼텐셜과 동일합니다.

물이 액포에 들어가면 부피가 증가하고 물이 세포 수액을 희석시키며 세포벽에 압력이 가해지기 시작합니다. 세포벽은 일정한 탄력성을 가지며 늘어날 수 있습니다.

액포의 부피가 증가함에 따라 세포질이 세포벽에 눌려 세포벽(P)에 팽압이 발생합니다. 동시에, 원형질체의 세포벽으로부터 동일한 양의 역압이 세포벽으로부터 발생합니다. 세포벽의 배압을 압력 전위(-P)라고 합니다.

따라서 흡입력 S의 크기는 세포 수액의 삼투압과 세포 P의 팽압 정수압에 의해 결정되는데, 이는 세포벽이 늘어날 때 발생하는 배압 -P와 동일하다.

S = - P 또는 - - .

식물이 충분한 토양 및 공기 수분 조건에 있으면 세포는 완전한 팽압 상태에 있습니다. 세포가 물로 완전히 포화되면(팽창) 흡입력은 0 S = 0이고 팽압은 잠재적 삼투압 P =와 같습니다.

토양에 수분이 부족하면 먼저 세포벽에서 수분 결핍이 발생합니다. 세포벽의 수분포텐셜은 액포보다 낮아지고, 물은 액포에서 세포벽으로 이동하기 시작합니다. 액포에서 물이 유출되면 세포의 팽압이 감소하고 흡입력이 증가합니다. 장기간 수분 부족으로 인해 대부분의 세포는 팽압을 잃고 식물은 시들기 시작하여 탄력과 탄력을 잃습니다. 이 경우 팽압 P = 0, 흡입력 S =

매우 큰 물 손실로 인해 팽압이 0으로 떨어지면 잎이 완전히 시들어집니다. 추가로 물이 손실되면 세포 원형질체가 사망하게 됩니다. 갑작스러운 수분 손실에 대한 적응 특징은 수분이 부족할 때 기공이 빠르게 닫히는 것입니다.

식물이 충분한 물을 받거나 밤에 식물이 토양에서 충분한 물을 받으면 세포는 신속하게 팽압을 회복할 수 있습니다. 그리고 물을 줄 때도.

물 잠재력; 순수한 물의 경우 0입니다. 셀의 경우 0 또는 음수입니다.

삼투압 전위는 항상 음수입니다.

압력 잠재력; 일반적으로 살아있는 세포(내용물이 압력을 받고 있는 세포)에서는 양성이지만 물관 세포(물 장력이 생성되는)에서는 음성입니다.

작업의 총 결과

가득 차있는 turgor로

초기 혈장분해 동안

수분 전위가 낮은 고장성 용액에 세포를 넣으면 원형질막을 통한 삼투 현상으로 물이 세포 밖으로 빠져나가기 시작합니다. 먼저, 물은 세포질을 떠난 다음 액포에서 안압체를 통해 빠져나갑니다. 세포의 살아있는 내용물인 원형질체는 수축되어 세포벽 뒤로 떨어집니다. 프로세스가 진행되고 있습니다. 혈장분해.세포벽과 원형질체 사이의 공간은 외부 용액으로 채워져 있습니다. 이러한 세포를 플라스몰라이즈(plasmolyzed)라고 합니다. 원형질체의 수분 전위가 주변 용액의 수분 전위와 같아질 때까지 물은 세포를 떠나며, 그 후에는 세포가 수축을 멈춥니다. 이 과정은 되돌릴 수 있으며 세포는 손상을 받지 않습니다.

세포를 깨끗한 물이나 저장성 용액에 넣으면 세포의 팽압 상태가 회복되고 과정이 진행됩니다. 탈혈질분해.

젊은 조직의 수분 결핍 상태에서 수분 손실이 급격히 증가하면 세포의 팽압이 음수가되고 부피가 수축되는 원형질체가 세포벽에서 분리되지 않고 함께 당겨진다는 사실로 이어집니다. . 세포와 조직이 수축됩니다. 이 현상을 사이토리스.

물질과 에너지의 대사(대사)는 세포, 조직, 유기체 등 신체의 모든 수준에서 발생합니다. 그것은 지속적으로 변화하는 존재 조건에서 신체의 내부 환경, 즉 항상성의 불변성을 보장합니다. 세포에서는 두 가지 과정, 즉 소성 대사(동화작용 또는 동화)와 에너지 대사(지방대사 또는 동화작용)가 동시에 발생합니다.

플라스틱 교환은 에너지가 소비되는 동안 단순 물질로부터 복잡한 물질이 형성되는 모든 합성 과정의 총체입니다.

에너지 대사는 복잡한 물질이 단순한 물질로 형성되고 에너지가 방출되는 모든 분열 과정의 총체입니다.

항상성은 플라스틱과 에너지 대사 사이의 균형에 의해 유지됩니다. 이 균형이 깨지면 신체 또는 신체 일부에 병리(질병)가 발생합니다.

대사는 정상적인 온도, 압력 및 특정 pH 환경에서 발생합니다.

11.세포의 에너지 대사.

에너지 대사는 에너지 방출을 동반하는 유기 화합물의 점진적인 분해에 대한 일련의 화학 반응이며, 그 중 일부는 ATP 합성에 소비됩니다. 합성된 ATP는 유기체의 생명을 위한 보편적인 에너지원이 됩니다.

에너지 대사 단계:

1. 준비 - 복잡한 물질은 예를 들어 다당류를 단당류로 간단한 물질로 분해합니다. 이 단계는 세포질에서 발생하며 에너지를 방출하지만 따라서 열로 소산되는 에너지는 거의 없습니다.

2. 무산소 - 리소좀에서는 이 단계에서 두 개의 ATP 분자가 방출되면서 산소가 참여하지 않고도 물질이 더 단순한 물질로 분해됩니다.

3. 산소 - 36 ATP의 방출과 함께 산소가 최종 생성물(이산화탄소 및 물)에 참여하여 물질의 분해를 계속합니다. 이 과정은 미토콘드리아에서 발생합니다.

세포 영양. 화학합성

세포 영양은 일련의 복잡한 화학 반응의 결과로 발생하며, 그 동안 외부 환경(이산화탄소, 무기염, 물)에서 세포로 들어가는 물질이 단백질, 설탕, 지방의 형태로 세포 자체에 들어갑니다. , 오일, 질소 및 인 연결.

모든 살아있는 유기체는 두 그룹으로 나눌 수 있습니다.

1. 독립 영양 유형의 영양 - 여기에는 무기 화합물로부터 유기 화합물을 스스로 합성하는 유기체가 포함됩니다.

독립영양생물의 2가지 유형:

광합성은 햇빛 에너지를 사용하는 독립 영양 생물입니다(식물, 남세균, 원생동물).

화학합성은 화학결합의 에너지를 사용하는 유기체이다. 이 유형에는 거의 모든 박테리아(질소고정제, 황세균, 철세균)가 포함됩니다.

화학합성은 비노그라도프(Vinogradov)에 의해 발견되었습니다.

화학합성은 CO2로부터 유기 물질을 합성하기 위한 에너지원이 무기 화합물의 산화 반응인 독립 영양 영양 방법입니다. 에너지를 얻기 위한 이 옵션은 박테리아나 고세균에서만 사용됩니다.

2. 종속 영양 유형의 영양 - 기성 유기 화합물을 먹는 유기체의 특징입니다.

Soprophytes는 죽은 조직이나 유기체(까마귀, 독수리, 하이에나 등)를 먹는 종속영양생물입니다.

초식성 - 식물 유기체를 먹는 종속영양생물(초식동물)

육식동물(포식자)은 다른 유기체(식충동물)를 잡아먹는 종속영양생물입니다.

잡식성 - 식물과 동물성 음식을 먹습니다.

3. 혼합 영양 유형의 영양 - 독립 영양 유형과 종속 영양 유형의 영양을 결합합니다(끈끈이, 녹색 유글레나)

광합성

광합성은 햇빛 에너지를 이용하여 무기 물질을 형성하는 복잡한 과정입니다. 광합성의 주요 기관은 잎인데, 잎에는 엽록체가 가장 많고 모양도 햇빛을 받기에 가장 적합하기 때문입니다.

광합성 단계:

1. 가벼운 단계 - 물의 광분해와 비순환적 인산화의 2가지 주요 과정을 포함합니다.

틸라코이드는 엽록소 색소와 시토크롬이라는 특수 전자 운반체가 위치한 편평한 막 주머니입니다.

틸라코이드에는 2개의 사진 시스템이 있습니다.

광계 1에는 700나노미터 길이의 빛 양자를 인식하는 엽록소 a1이 포함되어 있습니다.

광계 2에는 680나노미터 길이의 빛 양자를 인식하는 엽록소 a2가 포함되어 있습니다.

빛의 양자가 광계 1에 도달하면 엽록소 a1의 전자가 여기되어 물의 지방 분해와 같은 과정으로 전달됩니다. 즉, 물은 수소와 수산화기로 분리됩니다. 수소는 물질을 환원하는데 사용됩니다. 생성된 하이드록소 그룹은 축적되어 물과 산소로 변환되어 세포를 떠납니다.

빛 양자가 광계 2에 부딪히면 엽록소의 전자가 빛의 영향으로 여기되고 에너지로 인해 인산 잔류물이 ADP 분자에 추가되어 ATP 분자가 생성됩니다.

가벼운 단계는 유기 물질 형성에 필요한 에너지가 생성되는 틸라코드에서 발생합니다.

암흑기(Dark Phase) - 햇빛과 관계없이 간질에서 발생합니다. 여기서, 복잡한 반응 과정에서 생성된 에너지를 이용하여 이산화탄소가 포도당으로 전환됩니다. 이러한 반응을 캘빈 회로라고 합니다.

유전암호

이는 뉴클레오타이드 서열을 이용하여 단백질의 아미노산 서열을 암호화하는 모든 생명체의 특징적인 방법이다.

DNA에는 4개의 질소 염기가 포함될 수 있습니다.

아데닌, 구아닌, 티민, 시토신

DNA는 64개의 아미노산을 암호화할 수 있습니다.

속성:

1. 퇴화 - 세포 분열 중 유전 정보 저장 및 전달의 신뢰성을 높입니다.

2. 특이성 - 1개의 삼중항은 항상 1개의 아미노산만을 코딩합니다.

유전 공동은 박테리아에서 인간에 이르기까지 모든 살아있는 유기체에 보편적입니다.

15. 전사 및 방송

단백질 합성에는 2단계가 포함됩니다.

1. 전사는 DNA 분자의 정보가 메신저 RNA로 전사되는 것입니다.

이 과정은 효소 RNA 중합효소의 참여로 핵에서 발생합니다. 이 효소는 합성의 시작과 끝을 결정합니다. 시작은 프로모터라고 불리는 특정 뉴클레오티드 서열입니다. 끝은 터미네이터(terminator)라 불리는 뉴클레오티드 서열이기도 합니다.

전사는 정보가 복사될 DNA 분자의 부분을 결정하는 것으로 시작됩니다.

그런 다음 이 부분은 하나의 DNA 가닥에 대한 상보성 원리에 따라 풀리고 메신저 RNA가 생성됩니다. DNA 합성이 완료되면 다시 뒤틀립니다.

2. 번역은 메신저 RNA 튜클레오타이드 서열을 아미노산 서열로 번역하는 것입니다.

전달 RNA는 메신저 RNA를 리보솜으로 운반합니다. 여기서 메신저 RNA는 리보솜의 작은 하위 단위에 통합되지만 2개의 삼중선만 들어가므로 합성 중에 메신저 RNA가 큰 하위 단위로 이동하고 전달 RNA는 아미노산을 운반합니다. 전달 RNA로부터 분리되어 펩타이드 원리 연결에 따라 다른 아미노산에 부착됩니다.

전이 RNA는 리보솜을 떠나고 새로운 전이 RNA는 큰 하위 단위로 들어갑니다.

상보성 원리에 따라 아미노산이 작은 하위 단위의 정보와 일치하지 않으면 아미노산이 포함된 이 운반 RNA가 리보솜을 떠납니다.

단백질 합성의 시작은 아데닌, 우라실, 구아닌으로 표시되고 정지 카돈으로 끝납니다

단백질 합성이 끝나면 단백질의 1차 구조가 리보솜에서 분리되어 원하는 구조를 취하게 됩니다.

세포 수명주기

세포주기는 모세포가 분열하여 형성되는 순간부터 자체 분열 또는 사망까지 세포가 존재하는 기간입니다.

간기는 두 세포 분열 사이의 수명주기 단계입니다. 이는 활성 대사 과정, 단백질 및 RNA 합성, 세포에 의한 영양분 축적, 성장 및 부피 증가가 특징입니다. 간기 중간에 DNA 복제(복제)가 발생합니다. 결과적으로, 각 염색체는 2개의 DNA 분자를 포함하고 두 개의 자매 염색체로 구성되며, 이는 동원체로 연결되어 하나의 염색체를 형성합니다. 세포는 분열을 준비하며 모든 세포 소기관은 두 배로 늘어납니다. 간기 기간은 세포 유형에 따라 다르며 평균적으로 세포 수명주기 전체 시간의 4/5를 차지합니다. 세포 분열. 유기체의 성장은 세포 분열을 통해 발생합니다. 분열하는 능력은 세포 생명체의 가장 중요한 특성입니다. 세포가 분열하면 모든 구조적 구성 요소가 두 배로 늘어나 두 개의 새로운 세포가 생성됩니다. 세포 분열의 가장 일반적인 방법은 유사분열(간접적인 세포 분열)입니다. 유사분열은 원래 모세포와 동일한 두 개의 딸세포를 생산하는 과정입니다. 노화 과정에서 세포 재생을 보장합니다. 유사분열은 4개의 순차적 단계로 구성됩니다.

1. 전기(Prophase) - 두 개의 염색체가 있는 염색체 형성, 핵막 파괴.

2. 중기 - 방추의 형성, 염색체의 단축, 적도세포의 형성

3. Anaphase - 염색 분체의 분리, 스핀들 섬유를 따라 극으로의 발산

4. 말기(Telophase) - 방추의 소멸, 핵막의 형성, 염색체의 비틀림.

유사 분열. 무사분열

유사분열은 진핵생물의 체세포가 간접적으로 분열하는 과정으로, 그 결과 유전 물질이 먼저 두 배가 된 다음 딸세포 사이에 고르게 분포됩니다. 진핵세포가 분열하는 주요 방식입니다. 동물 세포의 유사분열 기간은 30-60분, 식물 세포의 경우 2-3시간이며 4개의 주요 단계로 구성됩니다.

1. 전기(Prophase) - DNA 사슬이 염색체로 확산되면서 시작되고, 핵소체와 핵막이 파괴되고, 염색체가 세포질에서 자유롭게 부유하기 시작합니다. 전기가 끝나면 방추가 형성되기 시작합니다.

2. 중기 - 염색체는 중기 판 형태로 적도에 엄격하게 배열됩니다. 이미 완전히 형성된 방추사는 염색체의 동원체를 통과하여 염색체를 2개의 염색분체로 나눕니다.

3. 후기(Anaphase) - 여기서 방추사 필라멘트가 분리되어 염색분체의 다른 극으로 늘어납니다. 핵분열 스핀들이 붕괴되기 시작합니다.

4. 텔로페이즈 여기에서 세포의 극에서 염색분체가 분산되어 핵막으로 덮여 있으며 세포질과 세포 자체의 분열이 시작됩니다.

유사분열의 결과로 2개의 동일한 이배체 세포가 형성됩니다.

핵분열은 핵분열이다

세포 분열은 세포질과 세포 자체의 분열입니다.

무분열은 두 개의 핵을 가진 세포를 형성하는 핵의 직접적인 분열이며, 이 유형은 근육 세포와 결합 조직의 특징입니다.

이는 셀 작업의 전체 조직에 필요합니다.

그러한 세포가 갑자기 분열하면 새로운 세포에는 불완전한 유전자 세트가 포함되어 사망에 이르게 하거나 병원체로 만들게 됩니다.

감수 분열

이는 생식세포의 간접적인 분열로, 서로 다른 유전 물질을 갖는 4개의 반수체 딸세포가 형성됩니다. 이것은 생식 세포 형성의 주요 단계입니다.

감수분열의 생물학적 중요성:

1. 감수분열 덕분에 유전적으로 다른 배우자가 형성됩니다

2. 체세포에서 이배체 염색체 세트의 불변성이 유지됩니다.

3. 감수분열 덕분에 1개의 세포는 4개의 새로운 세포를 생성합니다

감수분열은 2개 부분으로 구성됩니다:

감소 - 이 분열 동안 염색체 수가 감소합니다.

등식 - 유사분열과 같은 방식으로 진행

간기는 유사분열과 동일한 방식으로 진행됩니다. 즉, 분열하는 세포의 핵에서 DNA가 두 배가 됩니다.

1개의 감수분열

Prophase는 2개의 추가 프로세스가 여기에 나타나기 때문에 감수분열의 가장 복잡하고 긴 단계입니다.

1- 접합은 상동 염색체가 밀접하게 접근하여 1개의 동원체로 결합된 4개의 염색 분체를 형성하는 것이며 이러한 구조를 2가 구조라고 합니다. 그런 다음 2가로 결합된 염색체 사이에서 교차가 발생합니다.

2- 교차 - 염색체 섹션 교환. 이러한 과정의 결과로 1개의 유전자 재조합이 일어난다.

중기 - 여기에서 세포의 적도에서 2가가 중기 판을 형성하고 중심체를 통해 방추의 필라멘트도 통과합니다.

후기(Anaphase) - 유사분열과 달리 전체 염색체가 세포의 극으로 분산됩니다. 여기서 2개의 유전자 재조합이 일어난다.

말기(Telophase) - 동물과 일부 식물에서는 염색체가 풀리기 시작하고 극에서 핵막으로 덮이고 2개의 세포로 분할됩니다(동물에서만).

식물에서는 후기(anaphase) 이후에 prophase 2가 즉시 발생합니다.

간기는 동물의 특징이며, 유사분열 간기와 달리 유전 정보는 증가하지 않습니다.

감수분열의 제2분열에는 전기, 중기, 말기, 후기가 포함되며 유사분열과 동일하게 진행되지만 염색체 수가 더 적습니다.

무성생식.

이것은 다음과 같은 특징을 갖는 재생산 유형입니다.

2. 개인 1인 참여

3. 유리한 조건에서 발생

4. 모든 유기체는 똑같다

5. 안정적으로 변하지 않는 조건의 특성과 특성을 유지합니다.

생물학적 중요성:

1. 동일한 해부학적 특성을 가진 유기체의 출현에 필요

2. 진화론적으로 무성생식은 수익성이 없지만, 이러한 번식 덕분에 인구 내 개체 수가 단시간에 증가한다.

무성생식의 유형:

유사분열 - 유사분열(아메바, 조류, 박테리아...)로 인해 발생합니다.

포자 형성은 포자, 곰팡이 및 식물의 특수 세포를 통해 수행됩니다. 포자에 편모가 있으면 유주자라고 하며 수생 환경(포자, 균류, 이끼류..)의 특징입니다.

험핑(Humping) - 어미 개체에서 파생물이 발생합니다 - 새로운 개체가 발생하는 새싹(딸 핵 포함) 새싹이 자라서 어미 개체의 크기에 도달한 다음 그것으로부터 분리됩니다(히드라, 효모 곰팡이, 빨기 섬모)

식물성 - 많은 식물 그룹의 특징으로, 새로운 개체는 특별한 구조 또는 모 개체의 일부에서 발생합니다.

일부 다세포 동물은 영양 생식도 합니다(해면동물, 불가사리, 편형동물).

유성생식

특성:

1.2 기관 참여

2. 생식세포가 관여한다

3. 아이들은 다양해진다

4. 진화론적으로 무성생식보다 늦게 나타났다

5. 불리한 조건에서 발생

생물학적 중요성:

1. 자손은 변화하는 환경 조건에 더 잘 적응하고 더 생존 가능합니다.

2. 새로운 유기체가 생겨난다

병인(처녀 생식)

딸 유기체는 수정되지 않은 난에서 발생합니다.

발병의 의미:

1. 성별이 다른 유기체와의 드문 접촉으로 번식이 가능합니다.

2. 사망률이 높은 인구의 수를 극대화하는 데 필요

3. 일부 인구의 계절적 숫자 증가

1. 의무(obligatory) - 암컷 개체(백인 바위도마뱀)만 있는 개체군에서 발견됩니다.

2. 순환 (계절) - 특정 계절에 히스테리하게 죽는 개체군에서 발견되는 진딧물, 플랑크톤, 물벼룩의 특징입니다.

3. 선택적(의무적이지 않음) - 사회성 곤충에서 발견됩니다. 수컷은 수정되지 않은 알에서 나오고, 일벌레는 수정된 알에서 나옵니다.

생식세포의 발달

배우자 형성

배우자(Gametes)는 융합하여 새로운 유기체가 발생하는 접합체를 형성하는 성세포입니다.

체세포와 생식세포의 차이점:

1개의 배우자는 반수체 염색체 세트를 갖고, 체세포는 이배체를 가지고 있습니다.

2. 배우자는 분열하지 않지만 체세포는 분열한다

3. 배우자, 특히 체세포보다 큰 난자

배우자 형성은 생식선-생식기(난소, 고환)에서 발생하는 생식 세포의 형성입니다.

난자 형성은 여성의 몸에서 발생하고 여성 생식 세포(난자)의 형성으로 이어지는 배우자 형성입니다.

정자 형성은 남성의 신체에서 발생하고 남성 배우자(정자)의 형성으로 이어지는 배우자 형성입니다.

배우자 형성은 여러 단계로 구성됩니다.

1. 재생산 - 여기서는 정조세포(spermatogonia)와 난소세포(oogonia)라고 불리는 1차 생식세포로부터 유사분열을 통해 미래의 배우자 수가 증가합니다. 정자세포는 남성 신체의 전체 생식 기간에 걸쳐 번식합니다.

여성의 경우 1단계는 자궁 내 발달 2~5개월 사이에 발생합니다.

2. 성장 - 일차 생식세포의 크기가 증가하고 1차 난모세포와 정세포로 변합니다. 이 세포는 간기에 형성됩니다. 이 단계에서 감수분열이 시작됩니다.

3. 성숙 - 환원과 방정식의 두 가지 연속 분할로 발생합니다. 1차 감수분열의 결과로 2차 난모세포와 정세포가 형성되고, 2차 감수분열 후에는 정세포로부터 4개의 정자가 형성됩니다.

2차 난모세포에서는 1개의 큰 난자와 3개의 환원체가 형성됩니다. 이는 모든 에너지와 영양소가 1개의 큰 배우자를 형성하는 데 사용되며 나머지 3개의 세포가 형성되기에는 강도가 충분하지 않기 때문입니다.

따라서 재생코드에서는 3개의 환원체가 분리된다.

4. 형성 - 이 단계에서 정자, 즉 완전히 형성된 생식 세포가 성장하고 발달하여 편모와 성체 생식 세포의 모양을 얻습니다. 정자는 정자로부터 생산됩니다.

정자는 머리, 목, 꼬리로 구성됩니다.

난자는 체세포와 유사하지만 크기가 더 크고 추가 막을 가지고 있습니다.

수분

이것은 생식 세포의 융합 과정으로 접합체가 형성됩니다. 이것은 새로운 유기체의 첫 번째 세포입니다.

1. 외부 - 이러한 유형의 수정으로 암컷은 놀이를 연기하고 수컷은 정액으로 물을줍니다. 이 유형은 수생 환경에서만 발생합니다. 특별한 생식 구조가 필요하지 않으며, 많은 양의 유전 물질이 생산되며 자손의 생존율은 최소화됩니다.

2. 내부 - 이 유형에서는 남성 생식 세포가 여성 생식 기관에 위치합니다. 이 유형에는 특별한 생식 구조가 필요합니다. 유전 물질이 덜 생성됩니다. 자손의 생존율이 증가합니다. 남성 생식 세포는 여성의 생식 기관에 들어가자마자 의도적으로 난자를 향해 이동합니다. 정자 중 하나가 난자를 관통하면 그 막이 더 조밀해져서 다른 정자가 접근할 수 없게 됩니다. 이는 유기체의 이배체성을 유지하는 데 필요합니다.

이중 수정

피자식물에만 나타나는 특징입니다. 수술에서 일차 수컷 생식세포는 감수분열로 분열하여 4개의 미소포자를 형성하고, 각각의 미소포자는 다시 2개의 세포(영양세포와 생식세포)로 나누어집니다

이 세포는 이중막으로 덮여 있어 꽃가루를 형성합니다.

암술에서는 감수분열에 의해 일차 암컷 세포로부터 1개의 거대포자가 형성되고 3개의 세포가 죽습니다. 생성된 거대포자는 여전히 2개의 세포로 나누어져 있는데, 1개는 포자의 중앙을 차지하고 2개는 아래로 내려갑니다.

꽃가루가 암술의 암술머리에 떨어지면 영양세포가 발아하여 난소로 가는 꽃가루관을 형성합니다. 생식세포는 이 관을 통해 내려와 2개의 정자로 분열됩니다. 1개의 정자는 배유가 형성되는 중심 세포를 수정합니다.

2개의 정자는 배아가 발달하는 두 번째 세포를 수정합니다.

개체발생

이것은 접합자(유기체)가 죽을 때까지의 개별적인 발달입니다. 이 용어는 1866년 Ernest Haeckel에 의해 확립되었습니다.

포유동물에서 귀발생은 신경계와 내분비계에 의해 조절됩니다.

1. 유충 - 알 껍질에서 나오는 이 유형의 유기체는 일정 기간 동안 유충 단계에 머물다가 변태(성충으로의 변형)를 겪습니다.

2. 난생 - 이러한 유형의 발달로 유기체는 오랫동안 난막에 남아 있으며 애벌레 단계가 없습니다.

3. 자궁내 - 여기서 신체의 발달은 엄마의 몸 안에서 일어납니다.

개체 발생 기간:

1. 배아(자궁내)에서 임신부터 출산까지

2. 태아기 - 출생부터 사망까지

배아기

개발의 3단계

1. 분쇄

수정 후 몇 시간 후에 시작됩니다. 여기서 접합체는 유사분열을 통해 2개의 세포(할구)로 분열하기 시작합니다. 이 세포들은 갈라지거나 자라지 않습니다. 그런 다음이 세포는 다시 분열하여 4 개의 세포를 형성하고 32 개의 세포가 형성 될 때까지 계속되고 상실배가 형성 될 때까지 계속됩니다. 이것은 라즈베리와 비슷한 32 개의 작은 세포와 접합체 크기로 구성된 배아입니다.

이 상실배는 수란관을 따라 자궁강으로 내려가 자궁벽에 착상합니다. 이는 수정 후 6시간 후에 발생합니다.

이후 상실배 세포는 계속 분열하여 포배를 형성하는데 이는 1층에 수백 개의 세포로 구성된 배아로서 포배에는 공동이 있고 그 크기는 접합체와 동일합니다.

2. 낭배형성

포배와 낭배가 들어있습니다.

포배는 계속해서 분열하고 한쪽 끝에서는 세포 분열이 더 강렬해집니다. 이로 인해 이들 세포가 포배로 함입됩니다. 즉, 낭배가 형성됩니다.

낭배는 일차 입을 가진 2층 배아로, 포유류와 고등 유기체에서는 발달 중에 항문으로 변합니다. 그리고 반대편 끝에 진짜 입은 형성된다. 낭배강은 일차 세포입니다.

세포의 바깥층은 외배엽(1배엽)입니다.

세포의 내부층은 내배엽(2팩 시트)

그리고 외배엽과 내배엽 사이에 3개의 세균층(중배엽)이 일차 입의 양쪽 끝 부분에 대칭으로 형성됩니다.

3.조직발생

이 단계에서 신경관이 형성되고, 배아의 등 부분에 세포의 바깥층이 홈을 형성하여 닫히고 신경관을 형성합니다. 이 과정과 병행하여 내배엽에서 장이 형성됩니다. 그리고 중배엽으로부터 척색이 형성됩니다. 신경계와 감각 기관, 영안실 상피와 그 파생물(머리카락, 손톱)은 외배엽에서 형성됩니다.

내배엽 - 소화 시스템과 소화선, 호흡기 시스템 및 갑상선을 형성합니다.

4. 중배엽

근골격계, 순환계, 배설계 및 생식계가 형성됩니다.

태아기

배아 이후 발달은 두 가지 방식으로 진행될 수 있습니다.

직접 및 간접: 완전하고 불완전한 변환 포함

직접적인 발달은 새, 물고기, 포유류 및 인간에게 일반적입니다. 달걀 껍질에서 태어나고 나올 때 새로운 개체는 성인 개체와 유사하지만 크기가 작고 비율이 다르며 신경 및 생식 시스템이 덜 발달되어 있으며 외피도 다를 수 있습니다.

태아 발달 동안 신경 및 생식계가 더욱 발달합니다. 덮개가 바뀌고 신체가 훈련과 교육을 받습니다.

간접 발달 - 이 유형에서는 배아 발달에 유충 단계가 존재합니다. 유충은 성충과 거의 유사하지 않습니다. 그녀는 집중적으로 성장하고 많은 음식을 개발하고 먹습니다.

이러한 간접적인 발달을 통해 알에서 나온 유기체는 유충 단계를 거쳐 번데기로 변하고 유충은 완전히 유기 화합물로 붕괴되어 새로운 유기체가 만들어지게 됩니다. (성충)은 번데기에서 나옵니다.

알-유충-번데기-성충

양서류와 일부 곤충은 불완전한 변형으로 발달합니다.

여기에는 번데기가 없으며 유충 단계에서 변태가 발생합니다.

알-유충-성충

26. 동물계의 체계에 따른 인간의 위치.

물질의 집합적 상태: 고체, 액체, 기체. 결정질 및 비정질 상태. 결정 격자

생물학. 일반 생물학. 10학년. 기본 수준 Sivoglazov Vladislav Ivanovich

16. 신진대사와 에너지 전환. 에너지 교환

기억하다!

신진 대사 란 무엇입니까?

상호 연관된 두 가지 프로세스는 무엇으로 구성됩니까?

음식에서 나오는 대부분의 유기 물질이 인체에서 분해되는 곳은 어디입니까?

신진 대사와 에너지.모든 유기체의 삶의 주요 조건은 물질과 에너지를 환경과 교환하는 것입니다. 각 세포에서는 세포 자체와 유기체 전체의 정상적인 기능을 유지하고 보장하기 위한 복잡한 과정이 지속적으로 발생합니다. 복잡한 고분자 화합물이 합성됩니다. 단백질은 아미노산으로 형성되고, 다당류는 단당으로 형성되며, 핵산은 뉴클레오티드로 형성됩니다. 세포는 분열하여 새로운 소기관을 형성하며, 다양한 물질이 세포 안팎으로 활발하게 이동합니다. 전기 자극은 신경 섬유를 따라 전달되고, 근육은 수축하며, 일정한 체온이 유지됩니다. 이 모든 과정과 신체에서 발생하는 다른 많은 과정에는 에너지가 필요합니다. 이 에너지는 유기 물질이 분해되면서 생성됩니다. 에너지 방출 및 저장을 수반하는 고분자 화합물의 일련의 절단 반응, 라고 불리는 에너지 대사 또는 부동화 . 에너지는 주로 보편적인 에너지 집약적 화합물인 ATP의 형태로 저장됩니다.

아데노신 삼인산(ATP)은 질소 염기(아데닌), 리보스 당 및 3개의 인산 잔기로 구성된 뉴클레오티드입니다(그림 53). ATP는 일종의 에너지 축적기인 세포의 주요 에너지 분자입니다. 에너지 소비가 필요한 살아있는 유기체의 모든 과정에는 ATP 분자가 ADP(아데노신 이인산)로 전환되는 과정이 수반됩니다. 인산 잔류물이 제거되면 40 kJ/mol의 많은 양의 에너지가 방출됩니다. ATP 분자에는 이러한 고에너지(소위 고에너지) 결합이 두 개 있습니다. ADP와 인산으로부터 ATP 구조의 복원은 미토콘드리아에서 발생하며 에너지 흡수를 동반합니다.

신체가 에너지를 얻기 위해 사용하는 유기 물질의 공급은 동물에서 발생하는 것처럼 음식을 통해 또는 무기 물질(식물)의 합성을 통해 지속적으로 보충되어야 합니다. 살아있는 유기체에서 일어나는 모든 생합성 과정의 총체,~라고 불리는 플라스틱 교환 또는 동화 . 플라스틱 교환에는 항상 에너지 흡수가 수반됩니다. 플라스틱 대사의 주요 과정은 단백질 생합성(§ 13)과 광합성(§ 17)입니다.

쌀. 53. ATP 분자의 구조(“~” 표시는 고에너지 결합을 나타냄)

그래서 에너지 교환 과정에서는 유기화합물이 분해되어 에너지가 저장되고, 플라스틱 교환 과정에서는 에너지가 소모되어 유기물질이 합성된다. 에너지와 플라스틱 교환의 반응은 불가분하게 연결되어 있으며, 집합적으로 단일 프로세스를 형성합니다. 신진대사와 에너지 , 또는 대사 . 대사는 모든 세포, 조직, 기관에서 지속적으로 이루어지며 신체 내부 환경의 불변성을 유지합니다. 항상성.

에너지 교환.지구상의 대부분의 유기체는 기능을 위해 산소가 필요합니다. 그러한 유기체를 에어로빅 체조. 호기성 생물의 에너지 대사는 준비단계, 무산소단계, 산소단계의 3단계로 진행됩니다. 산소가 있으면 호흡 중에 유기 물질이 이산화탄소와 물로 완전히 산화되어 많은 양의 에너지가 저장됩니다.

혐기성 유기체산소 없이도 생존할 수 있다. 그들 중 일부의 경우 산소는 일반적으로 파괴적이므로 파상풍의 원인균과 같이 산소가 전혀 없는 곳에서 삽니다. 소위 조건성 혐기성균이라 불리는 다른 것들은 산소가 없거나 산소가 있는 상태에서 존재할 수 있습니다. 혐기성 유기체의 에너지 대사는 준비 단계와 무산소 단계의 두 단계로 발생하므로 유기 물질은 완전히 산화되지 않고 훨씬 적은 양의 에너지가 저장됩니다.

에너지 대사의 세 단계를 고려해 보겠습니다(그림 54).

준비 단계. 이 단계는 위장관과 세포의 리소좀에서 발생합니다. 여기에서 소화 효소의 영향으로 고분자 화합물은 더 간단하고 저분자 화합물, 즉 단백질-아미노산, 다당류-단당류, 지방-글리세롤 및 지방산으로 분해됩니다. 이러한 반응 중에 방출되는 에너지는 저장되지 않고 열로 소산됩니다. 준비 단계에서 형성된 저분자량 물질은 신체에서 자체 유기 화합물을 합성하는 데 사용될 수 있습니다. 즉, 플라스틱 대사에 들어가거나 에너지를 저장하기 위해 더 분해될 수 있습니다.

쌀. 54. 에너지 대사의 단계

무산소 무대. 두 번째 단계는 세포의 세포질에서 발생하며, 여기서 단순 유기 물질의 추가 분해가 발생합니다. 신체는 이후 분해 단계의 첫 번째 단계에서 형성된 아미노산을 사용하지 않습니다. 왜냐하면 신체는 자체 단백질 분자 합성을 위한 물질로 아미노산을 필요로 하기 때문입니다. 따라서 단백질은 에너지를 얻기 위해 거의 사용되지 않으며 일반적으로 나머지 매장량(탄수화물 및 지방)이 이미 소진된 경우에만 사용됩니다. 일반적으로 세포에서 가장 이용 가능한 에너지원은 포도당입니다.

에너지 대사의 두 번째 단계에서 포도당이 무산소 분해되는 복잡한 다단계 과정을 다음과 같이 부릅니다. 해당작용(그리스어에서 글리코– 달콤하고 용해– 분할).

해당 분해의 결과로 포도당은 더 간단한 유기 화합물 (포도당 C 6 H 12 O 6 - 피루브산 C 3 H 4 O 3)로 분해됩니다. 이는 에너지를 방출하며, 그 중 60%는 열로 소산되고 40%는 ATP 합성에 사용됩니다. 포도당 한 분자가 분해되면 ATP 두 분자와 피루브산 두 분자가 생성됩니다. 따라서 소멸의 두 번째 단계에서 신체는 에너지를 저장하기 시작합니다.

피루브산의 추가 운명은 세포 내 산소의 존재 여부에 따라 달라집니다. 산소가 존재하면 피루브산은 미토콘드리아로 들어가 CO 2 및 H 2 O로 완전히 산화되고 에너지 대사의 세 번째 산소 단계가 발생합니다(아래 참조).

산소가 없으면 소위 무산소 호흡이 발생합니다. 발효.효모 세포에서는 알코올 발효 중에 피루브산(PVA)이 에틸 알코올(PVA? 에틸 알코올 + CO 2)로 전환됩니다.

젖산 발효 중에 PVC에서 젖산이 형성됩니다. 이 과정은 유산균에서만 발생할 수 있는 것이 아닙니다. 격렬한 육체 노동 중에 인간 근육 조직의 세포에 산소 부족이 발생하여 젖산이 형성되고, 젖산이 축적되면 피로감, 통증, 때로는 경련까지 유발합니다.

산소 스테이지. 세 번째 단계에서는 포도당이 무산소 분해되는 동안 형성된 생성물이 이산화탄소와 물로 산화됩니다. 이는 많은 양의 에너지를 방출하며, 그 중 상당 부분은 ATP 합성에 사용됩니다. 이 과정은 미토콘드리아에서 일어나며, 세포 호흡.세포 호흡 중에 두 개의 PVC 분자가 산화되면서 신체에 저장된 에너지가 36개의 ATP 분자 형태로 방출됩니다.

따라서 하나의 포도당 분자가 이산화탄소와 물로 완전히 산화되는 에너지 대사 과정에서 38개의 ATP 분자가 형성됩니다(해당 과정에서 2분자, 미토콘드리아에서 세포 호흡 과정에서 36분자).

C6H12O6+6O2+38ADP+38F6CO2? 6H2O + 38ATP.

혐기성 조건에서는 에너지 대사 효율이 훨씬 낮아집니다. 단 2개의 ATP 분자만 있으면 됩니다. 발효 생성물(에틸 알코올, 젖산, 부티르산)은 여전히 ​​화학 결합에 많은 에너지를 보유합니다. 즉, 산소 소멸 경로가 에너지적으로 더 유리합니다. 그러나 역사적으로 발효는 더 오래된 과정입니다. 이는 고대 지구의 대기에 산소가 전혀 없었을 때에도 수행되었을 수 있습니다.

질문 및 과제 검토

1. 이화란 무엇입니까? 단계를 나열하십시오.

2. 세포 대사에서 ATP의 역할은 무엇입니까?

3. ATP 합성을 수행하는 세포 구조는 무엇입니까?

4. 포도당 분해를 예로 들어 세포의 에너지 대사를 설명하십시오.

5. 단락 본문에 언급된 모든 가능한 옵션(발효 포함)을 하나의 다이어그램에 요약하여 이화 과정의 개략도를 그립니다.

6. "이화작용"과 "동화작용"이라는 단어의 동의어는 "이화작용"과 "동화작용"이라는 용어입니다. 이 용어의 유래를 설명하십시오.

생각하다! 해!

1. 음식을 너무 많이 먹으면 비만이 되는 이유를 설명해보세요.

2. 플라스틱 교환 없이 에너지 교환이 존재할 수 없는 이유는 무엇입니까?

3. 힘든 육체 노동 후에 근육통을 빠르게 완화하기 위해 따뜻한 물로 목욕을 하는 것이 왜 권장된다고 생각합니까?

컴퓨터 작업

전자신청을 참고하세요. 자료를 연구하고 과제를 완료하십시오.

안내견 [안내견 사육 전문가 교육 안내] 책에서 발췌 작가 크루신스키 레오니드 빅토로비치

3. 생명의 기초로서의 신진대사 “생명은 단백질체의 존재 형태”라고 F. Engels는 썼습니다. 그러므로 우리는 단백질이 생명의 운반자라고 말할 수 있습니다. 단백질은 질소를 포함하여 많은 요소로 구성된 복잡한 물질입니다.

나이 해부학 및 생리학 책에서 작가 안토노바 올가 알렉산드로브나

주제 10. 대사와 에너지의 연령 특징 10.1. 대사 과정의 특징 신진대사와 에너지는 신체의 중요한 과정의 기초입니다. 인체, 기관, 조직, 세포에는 지속적인 합성 과정이 있습니다.

생물학 책에서 [통합 상태 시험 준비를위한 전체 참고서] 작가 러너 게오르기 이사코비치

Stop, Who Leads라는 책에서 [인간과 다른 동물의 행동 생물학] 작가 Zhukov. 드미트리 아나톨리예비치

바이오에너지에 관한 이야기 ​​책에서 작가 Skulachev 블라디미르 페트로비치

책 생물학에서. 일반 생물학. 11학년. 기본 수준의 작가 시보글라조프 블라디슬라프 이바노비치

인간 유전의 비밀 책에서 작가 Afonkin Sergey Yurievich

인류학과 생물학 개념 책에서 작가 쿠르차노프 니콜라이 아나톨리에비치

책에서 생물학 화학 작가 Lelevich Vladimir Valeryanovich

작가의 책에서

탄수화물 대사 신체에서 발생하는 과정은 하나의 전체를 나타내며 표현의 편의와 인식의 용이성을 위해서만 교과서와 매뉴얼에서 별도의 장에서 논의된다는 점을 다시 한 번 강조해야 합니다. 이는 분할에도 적용됩니다.

작가의 책에서

Chapter 2. 에너지대사란? 세포가 에너지를 받고 사용하는 방법 살기 위해서는 일을 해야 합니다. 이 일상의 진실은 모든 생명체에게 적용 가능합니다. 모든 유기체: 단세포 미생물부터 고등 동물 및 인간까지 - 지속적으로 수행됩니다.

작가의 책에서

25. 음식 관련. 생태계의 물질과 에너지 순환 기억하세요! 모든 생태계에는 어떤 필수 구성 요소가 포함되어 있습니까? 살아있는 유기체는 서로 및 환경 요인과 지속적으로 상호 작용하여 지속 가능한 유기체를 형성합니다.

작가의 책에서

신진대사 우리의 질병은 여전히 ​​수천년 전과 동일하지만 의사들은 질병에 대해 더 비싼 이름을 찾았습니다. 속담 - 높은 콜레스테롤 수치는 유전될 수 있다 - 조기 사망과 콜레스테롤 활용에 관여하는 유전자 - 유전인가?

작가의 책에서

2.3. 신진대사와 에너지 살아있는 유기체에서 일어나는 화학 반응의 전체 집합을 신진대사 또는 신진대사라고 합니다. 이러한 반응의 결과로 화학 결합에 저장된 에너지는 다른 형태로 변환됩니다. 즉, 대사는 항상

작가의 책에서

10장. 에너지 대사. 생물학적 산화 열역학의 관점에서 살아있는 유기체는 개방형 시스템입니다. 열역학 법칙에 따라 발생하는 시스템과 환경 사이의 에너지 교환이 가능합니다. 모든 유기농

모든 살아있는 유기체는 외부 환경과 물질을 교환합니다. 생합성 과정은 세포에서 지속적으로 수행됩니다. 효소 덕분에 복합 화합물은 단순한 물질로 형성됩니다. 단백질은 아미노산에서 합성되고, 복합 탄수화물은 단당류에서 합성되며, 핵산은 질소 염기에서 합성됩니다. 비교적 단순한 물질의 화학적 변형을 통해 다양한 지방과 오일이 형성됩니다. 키틴은 절지동물의 외부 덮개로, 복합 다당류인 키틴을 형성합니다(7페이지). 새와 포유류의 경우 외부 덮개는 단백질 케라틴을 기본으로 하는 각질 물질입니다. 궁극적으로 합성된 큰 유기 분자의 구성은 유전자형에 따라 결정됩니다. 합성된 물질은 성장하는 동안 세포와 세포 소기관을 구성하고 소모되거나 파괴된 분자를 대체하는 데 사용됩니다. 예외 없이 생합성의 모든 상호작용은 에너지 흡수와 함께 발생합니다.

플라스틱 교환

생합성 또는 동화작용이라고도 불리는 플라스틱 대사는 세포에서만 발생합니다. 플라스틱 대사에는 광합성, 화학합성, 단백질 생합성의 세 가지 유형이 있습니다. 광합성은 식물과 일부 박테리아(시아노박테리아)에서만 사용됩니다. 그러한 유기체를 독립영양생물이라고 합니다. 화학합성은 혐기성 박테리아를 포함한 특정 박테리아에 의해 사용됩니다. 이러한 유기체를 화학영양생물이라고 합니다. 동물과 곰팡이는 종속 영양 생물로 분류됩니다.

광합성

광합성 과정은 이산화탄소와 물로부터 포도당과 산소가 생성되는 반응을 통해 발생합니다. 광합성에는 밝은 단계와 어두운 단계의 두 단계가 있습니다. 명기에는 엽록체의 그라나에서 광합성 과정이 일어나고, 암기에는 엽록체의 간질에서 광합성 과정이 일어납니다. (부록 7 참조). 태양 에너지가 없으면 광합성은 의미가 없으므로 이는 중요한 요소입니다. 이 과정에서 6개의 산소 분자와 1개의 포도당 분자로 인해 6개의 이산화탄소와 물 분자가 형성됩니다. 광합성 과정은 엽록체에서 발생하며, 엽록소는 합성이 일어나는 세포 소기관에서 발견됩니다.

6СО2 + 6Н2О → С6Н12О6 + 6О2

화학합성

화학합성은 황박테리아, 질화박테리아, 철박테리아와 같은 박테리아의 특징입니다. 박테리아는 물질의 산화 과정을 통해 얻은 에너지를 사용하여 이산화탄소를 유기 화합물로 감소시킵니다. (부록 8 참조)황세균은 황화수소 등의 물질을 산화시키고, 질화세균은 암모니아를 산화시키며, 철세균은 산화제2철을 산화시킨다.

단백질 생합성

플라스틱 대사는 세포에 의한 단백질 합성입니다. Exchange에는 전사와 번역이라는 두 가지 주요 프로세스가 있습니다.

전사- 상보성의 원리에 따라 DNA를 이용하여 메신저 RNA를 합성하는 과정이다. (부록 9 참조)

전사에는 세 단계가 있습니다.

1차 성적표 형성

처리

접합

방송- 메신저 RNA에서 합성된 폴리펩티드로 단백질의 구조에 관한 정보가 전달되는 것입니다. (부록 10 참조)이 과정은 리보솜의 세포질에서 수행됩니다. 방송은 4단계로 진행됩니다. 첫 번째 단계에서 아미노산은 특수 효소인 아미노아실 T-RNA 합성효소에 의해 활성화됩니다. 이 과정은 ATP 형태의 에너지를 사용합니다. 그러면 미노아실 아데닐레이트가 형성됩니다. 그 다음에는 활성화된 아미노산이 전달 RNA에 인접하는 과정이 이어지고 AMP가 방출됩니다. 또한 세 번째 단계에서는 형성된 복합체가 리보솜에 결합합니다. 그런 다음 아미노산이 특정 순서로 단백질 구조에 통합된 후 전달 RNA가 방출됩니다.

에너지 교환

에너지 대사는 이화작용이라고도 합니다. 플라스틱 대사(동화작용)를 수행하려면 에너지가 필요하며, 이는 이화작용을 통해 세포에서 얻습니다. 이 과정을 통해 세포는 필요한 핵산, 단백질, 탄수화물 등을 합성합니다. 에너지 대사는 복잡한 구조를 가진 물질이 단순한 물질로 분해되거나 산화되는 과정으로, 이를 통해 신체가 존재에 필요한 에너지를 획득합니다. 에너지 대사에는 세 단계가 있습니다.

준비 단계

혐기성 단계 - 해당과정(산소 없음)

호기성 단계 - 세포 호흡 (산소 참여)

준비 단계

이 단계에서 중합체는 단량체로 변환됩니다. 즉, 단백질, 탄수화물, 지질과 같은 화합물이 더 단순한 화합물로 분해됩니다. 이 과정은 세포 외부, 소화 기관의 기관에서 발생합니다. 에너지 대사의 이 단계에서는 산소가 필요하지 않습니다. 반응의 결과로 단백질은 아미노산으로, 복합 탄수화물은 단순 단당류로, 지질은 글리세롤과 더 높은 산으로 분해됩니다. 이 단계는 세포의 리소좀에서도 발생합니다.

무산소 단계

이 단계를 발효 또는 해당과정이라고도 합니다. 준비 단계에서 형성된 물질(포도당, 아미노산 등)은 산소의 참여 없이 후속 효소 분해를 겪습니다. 탄수화물은 주로 발효됩니다. 이 이화작용 단계에서 사용되는 화학 반응 중에 알코올, 이산화탄소, 아세톤, 유기산 및 경우에 따라 수소 및 기타 물질이 형성됩니다. 해당과정은 혐기성 조건에서 포도당이 피루브산(PVA)으로 분해된 다음 젖산, 아세트산, 부티르산 또는 에틸 알코올로 분해되는 과정으로 세포질에서 발생합니다. 무산소 핵분열 중에 방출된 에너지의 일부는 열의 형태로 소산되고 일부는 ATP 분자에 저장됩니다. 동물 및 곰팡이 세포의 일반적인 반응은 피루브산의 방출입니다.

이 단계의 기본 화학 반응은 다음과 같습니다.

C6H12O6 = 2C3H4O3 + (4H) + 2ATP

이 과정의 결과로 두 개의 ATP 분자가 형성됩니다.

유산소 단계

이 단계는 미토콘드리아에서 일어난다. (부록 11 참조)이 단계에서 물질이 산화되어 일정량의 에너지가 방출됩니다. 산소도 이와 동일한 과정에 참여합니다. 산소는 헤모글로빈을 함유한 적혈구를 통해 운반됩니다. 이전 단계에서 얻은 물질은 세포에 의해 가장 단순한 형태, 즉 이산화탄소와 물로 분해됩니다. 리소좀에 포함된 효소는 세포의 유기 화합물을 산화시킵니다. ADP - 아데노신 이인산염 - 세포 호흡으로 인해 에너지 생산에도 필요한 물질입니다. 이 단계의 기본 화학 반응은 다음과 같습니다.

2C3H6O3 + 6O2 + 36H3PO4 + 36ADP = 6CO2 + 42H2O + 36ATP

이 과정의 결과로 36개의 ATP 분자가 형성됩니다.

이 방정식을 보면 이 단계에서 상당한 양의 에너지가 방출된다는 것을 알 수 있습니다. 또한, 이 단계에서 피루브산의 완전한 산화 반응이 일어날 수 있으며, 그 결과 에너지도 방출되지만 그 양은 더 적습니다.

결과적으로, 하나의 포도당 분자가 완전히 분해되면 세포는 38개의 ATP 분자(당분해 동안 2개 분자, 유산소 단계 동안 36개 분자)를 합성할 수 있습니다. (부록 12 참조)

유산소 호흡의 일반 방정식은 다음과 같이 쓸 수 있습니다.

C6H1206 + 602 + 38ADP + 38H3P04 > 6C02 + 6H20 + 38ATP.

결론

세포는 고도로 조직화된 생명의 단위입니다. 물질과 에너지의 흡수, 변형, 저장 및 사용은 세포를 통해 발생합니다. 호흡, 발효, 광합성, 유전 물질의 복제 등의 과정이 일어나는 곳은 바로 세포입니다. 그리고 그러한 과정은 구조가 단순한 유기체(단세포)와 구조가 복잡한 유기체(다세포) 모두에서 발생합니다. 모든 유기체의 생명은 세포에 달려 있습니다.

애플리케이션

부록 1

부록 2

부록 3

부록 4

부록 5

부록 6

부록 7

부록 8

부록 9

물질과 에너지의 대사(대사)는 세포, 조직, 유기체 등 신체의 모든 수준에서 발생합니다. 그것은 지속적으로 변화하는 존재 조건에서 신체의 내부 환경, 즉 항상성의 불변성을 보장합니다. 세포에서는 두 가지 과정, 즉 소성 대사(동화작용 또는 동화)와 에너지 대사(지방대사 또는 동화작용)가 동시에 발생합니다.

플라스틱 대사는 일련의 생합성 반응, 즉 단순한 분자에서 복잡한 분자를 생성하는 것입니다. 세포는 아미노산의 단백질, 글리세롤과 지방산의 지방, 단당류의 탄수화물, 질소 염기 및 당의 뉴클레오티드를 지속적으로 합성합니다. 이러한 반응에는 에너지가 필요합니다. 사용된 에너지는 에너지 교환을 통해 방출됩니다. 에너지 대사는 복잡한 유기 화합물을 더 단순한 분자로 분해하는 일련의 반응입니다. 이 경우 방출되는 에너지의 일부는 에너지 결합이 풍부한 ATP(아데노신 삼인산) 분자의 합성에 사용됩니다. 유기 물질의 분해는 산소의 참여로 세포질과 미토콘드리아에서 발생합니다. 동화와 소멸의 반응은 서로 밀접하게 관련되어 있으며 외부 환경과도 밀접하게 관련되어 있습니다. 신체는 외부 환경으로부터 영양분을 받습니다. 폐기물이 외부 환경으로 배출됩니다.

효소 (효소)는 세포의 대사 반응을 가속화하는 특정 단백질, 생물학적 촉매제입니다. 살아있는 유기체의 모든 과정은 효소의 참여로 직접 또는 간접적으로 수행됩니다. 효소는 한 가지 반응만을 촉매하거나 한 가지 유형의 결합에만 작용합니다. 이는 세포나 신체에서 발생하는 모든 중요한 과정(호흡, 소화, 광합성 등)을 정밀하게 조절합니다. 각 효소의 분자에는 효소 분자와 특정 물질(기질)이 접촉하는 부위가 있습니다. 효소의 활성 중심은 작용기(예: OH-세린기) 또는 별도의 아미노산입니다.

효소 반응 속도는 온도, 압력, 환경의 산도, 억제제의 존재 등 여러 요인에 따라 달라집니다.

에너지 대사 단계:

• 준비- 세포의 세포질에서 발생합니다. 효소의 작용으로 다당류는 단당류(포도당, 과당 등)로 분해되고, 지방은 글리세롤과 지방산으로, 단백질은 아미노산으로, 핵산은 뉴클레오티드로 분해됩니다. 이는 소량의 에너지를 방출하며 이는 열로 소산됩니다.
• 무산소(혐기성 호흡 또는 해당작용) - 산소의 참여 없이 포도당이 다단계로 분해됩니다. 발효라고 합니다. 근육에서는 무산소 호흡의 결과로 포도당 분자가 두 분자의 리루브산(C 3 H 4 O 3)으로 분해된 다음 젖산(C 3 H 6 O 3)으로 환원됩니다. 인산과 ADP는 포도당 분해에 관여합니다.

  이 단계의 전체 방정식: C 6 H 12 O 6 + 2H 3 PO 4 + 2ADP -> 2C 3 H 6 O 3 + 2ATP + 2H 2 O

  효모 곰팡이에서는 산소가 참여하지 않은 포도당 분자가 에틸 알코올과 이산화탄소로 전환됩니다(알코올 발효). 다른 미생물에서는 해당과정으로 인해 아세톤, 아세트산 등이 형성될 수 있습니다. 하나의 포도당 분자가 분해되면 두 개의 ATP 분자가 생성되며, 이 결합에 에너지의 40%가 저장되고 나머지 에너지는 포도당으로 소산됩니다. 열의 형태.

• 산소 호흡- 미토콘드리아 내막의 주름에서 발생하는 호기성 호흡 또는 산소 절단 단계 - cristae. 이 단계에서 이전 단계의 물질은 최종 분해 생성물인 물과 이산화탄소로 분해됩니다. 두 분자의 젖산이 분해되어 36개의 ATP가 생성됩니다. 정상적인 산소 분해 과정의 주요 조건은 미토콘드리아 막의 완전성입니다. 산소 호흡은 세포에 산소를 공급하는 주요 단계입니다. 이는 무산소 단계보다 20배 더 효율적입니다.

  산소 분해에 대한 전체 방정식은 다음과 같습니다. 2C 3 H 6 0 3 + 60 2 + 36H 3 PO 4 + 36ADP -> 6CO 2 + 38H 2 O + 36ATP

에너지를 얻는 방법에 따라 모든 유기체는 독립 영양과 종속 영양의 두 그룹으로 나뉩니다.

식물, 균류 및 동물의 호기성 세포에서의 에너지 대사는 동일한 방식으로 진행됩니다. 이는 그들의 관계를 나타냅니다. 조직 세포의 미토콘드리아 수는 다양하며 세포의 기능적 활동에 따라 다릅니다. 예를 들어, 근육 세포에는 많은 미토콘드리아가 있습니다.

지방이 글리세롤과 지방산으로 분해되는 것은 효소인 리파제에 의해 수행됩니다. 단백질은 먼저 올리고펩타이드로 분해된 다음 아미노산으로 분해됩니다.

효소 (라틴어 "fermentum"-발효, 누룩에서 유래), 효소, 모든 살아있는 유기체의 세포에서 화학 반응 속도를 증가시키는 특정 단백질. 화학적 성질에 따라 특정 pH, 필수 보조효소 및 보조인자의 존재 및 억제제 부재에서 최적의 활성을 갖는 단백질입니다. 효소는 화학에서의 촉매와 유사하게 생체촉매라고도 불립니다. 각 유형의 효소는 특정 물질(기질)의 변형을 촉매하며 때로는 단일 방향으로 단일 물질만 전환됩니다. 따라서 세포의 수많은 생화학 반응은 수많은 다른 효소에 의해 수행됩니다. 이는 산화환원효소, 전이효소, 가수분해효소, 리아제, 이성질화효소 및 리가아제의 6가지 클래스로 나뉩니다. 많은 효소가 살아있는 세포에서 분리되어 결정 형태로 얻어졌습니다(1926년에 처음으로).

신체에서 효소의 역할

효소는 모든 대사 과정과 유전 정보 구현에 관여합니다. 모든 유기체의 세포와 조직에서 영양소의 소화 및 동화, 단백질, 핵산, 지방, 탄수화물 및 기타 화합물의 합성 및 분해-이러한 모든 과정은 효소의 참여 없이는 불가능합니다. 호흡, 근육 수축, 신경 정신 활동, 생식 등 살아있는 유기체의 기능에 대한 모든 징후는 효소의 작용에 의해 보장됩니다. 특정 기능을 수행하는 세포의 개별적인 특성은 주로 고유한 효소 세트에 의해 결정되며, 그 생산은 유전적으로 프로그램되어 있습니다. 하나의 효소가 없거나 그 안에 결함이 있으면 신체에 심각한 부정적인 결과를 초래할 수 있습니다.

효소의 촉매 특성

효소는 알려진 모든 촉매 중에서 가장 활성이 높습니다. 세포 내 반응 대부분은 효소가 없을 때보다 수백만 배, 수십억 배 빠르게 진행됩니다. 따라서 카탈라아제 효소 한 분자는 다양한 화합물의 산화 중에 형성된 세포에 독성이 있는 최대 10,000개의 과산화수소 분자를 1초 안에 물과 산소로 전환할 수 있습니다. 효소의 촉매 특성은 반응 화합물의 활성화 에너지를 크게 감소시키는 능력에 기인합니다. 즉, 효소가 있는 경우 주어진 반응을 "시작"하는 데 더 적은 에너지가 필요합니다.

효소 발견의 역사

빵, 치즈, 와인 및 식초의 준비는 효소 과정을 기반으로하기 때문에 효소의 참여로 발생하는 과정은 고대부터 인간에게 알려져 왔습니다. 그러나 1833년에야 처음으로 발아하는 보리 알갱이에서 활성 물질이 분리되어 전분을 설탕으로 전환시키고 디아스타제라고 불렀습니다(현재 이 효소는 아밀라제라고 함). 19세기 말. 효모 세포를 분쇄하여 얻은 주스에는 알코올 발효 과정을 보장하는 복잡한 효소 혼합물이 포함되어 있음이 입증되었습니다. 그 이후로 효소의 구조와 작용 메커니즘에 대한 집중적 연구가 시작되었습니다. 발효 연구에서 생촉매의 역할이 밝혀진 이래로 19세기 이후 두 가지 확립된 과정이 연관되어 있는 것은 바로 이 과정이었습니다. 이름은 "효소"(그리스어로 "효모에서"로 번역됨)와 "효소"입니다. 사실, 마지막 동의어는 러시아어 문헌에서만 사용되지만 효소 및 참여 과정 연구에 관련된 과학적 방향은 전통적으로 효소학이라고 불립니다. 20세기 전반. 화학적 성질상 효소는 단백질이라는 것이 확립되었으며, 세기 후반에는 이미 수백 가지 효소에 대해 아미노산 잔기의 서열이 결정되고 공간 구조가 확립되었습니다. 1969년에 리보뉴클레아제 효소의 화학적 합성이 처음으로 수행되었습니다. 효소의 작용 메커니즘을 이해하는 데 엄청난 발전이 이루어졌습니다.

체내 효소의 위치

세포에서 일부 효소는 세포질에 위치하지만 대부분 효소는 특정 세포 구조와 연관되어 작용을 발휘합니다. 예를 들어 핵에는 복제, 즉 DNA 합성(DNA 중합효소)과 전사(RNA 생성, RNA 중합효소)를 담당하는 효소가 있습니다. 미토콘드리아에는 에너지 저장을 담당하는 효소가 포함되어 있고, 리소좀에는 핵산과 단백질 분해에 관여하는 대부분의 가수분해 효소가 포함되어 있습니다.

효소 작용 조건

효소와 관련된 모든 반응은 주로 중성, 약알칼리성 또는 약산성 환경에서 발생합니다. 그러나 각 개별 효소의 최대 활성은 엄격하게 정의된 pH 값에서 발생합니다. 온혈 동물에서 대부분의 효소가 작용하는 데 가장 적합한 온도는 37-40oC입니다. 식물에서는 0oC 미만의 온도에서 식물의 필수 활동이 급격히 감소하지만 효소 작용이 완전히 멈추지 않습니다. 효소 과정은 일반적으로 다른 단백질과 마찬가지로 열 변성(구조적 파괴)을 받기 때문에 70oC 이상의 온도에서는 발생할 수 없습니다.

효소의 크기와 구조

다른 모든 단백질과 마찬가지로 효소의 분자량은 10,000~1,000,000(그러나 그 이상일 수도 있음) 범위에 있습니다. 이는 하나 이상의 폴리펩티드 사슬로 구성될 수 있으며 복잡한 단백질로 표시될 수도 있습니다. 후자는 단백질 성분(아포효소)과 함께 저분자 화합물, 즉 금속 이온, 뉴클레오티드, 비타민 및 그 유도체를 포함한 보조효소(보조인자, 보조효소)를 포함합니다. 일부 효소는 비활성 전구체(전효소)의 형태로 형성되며 분자 구조의 특정 변화(예: 작은 조각이 절단된 후) 후에 활성화됩니다. 여기에는 소화 효소인 트립신과 키모트립신이 포함되며, 이는 췌장 세포에서 비활성 전구체(트립시노겐 및 키모트립시노겐) 형태로 합성되어 췌장액의 일부로 소장에서 활성화됩니다. 많은 효소는 소위 효소 복합체를 형성합니다. 예를 들어, 이러한 복합체는 세포막이나 세포 소기관에 내장되어 있으며 물질 운반에 관여합니다.

변형을 겪는 물질(기질)은 아미노산의 측쇄에 의해 형성되는 활성 중심인 효소의 특정 부분에 결합하며, 종종 서로 상당히 멀리 떨어져 있는 폴리펩티드 사슬 부분에 위치합니다. 예를 들어, 키모트립신 분자의 활성 중심은 폴리펩티드 사슬의 57번 위치에 있는 히스티딘 잔기, 195번 위치의 세린, 102번 위치의 아스파르트산(총 245개의 아미노산이 키모트립신 분자에 있음)에 의해 형성됩니다. 따라서 단백질 분자-효소의 폴리펩티드 사슬의 복잡한 배열은 여러 아미노산 측쇄가 엄격하게 정의된 위치와 서로 일정한 거리에 나타날 수 있는 기회를 제공합니다. 보조효소는 또한 활성 센터의 일부입니다(단백질 부분과 비단백질 성분은 별도로 효소 활성을 갖지 않으며 함께 결합될 때만 효소의 특성을 얻습니다).

효소와 관련된 과정

대부분의 효소는 각 반응물(기질)을 반응 생성물로 전환하는 작업이 특수 효소에 의해 수행될 때 높은 작용 특이성(선택성)을 특징으로 합니다. 이 경우 효소의 작용은 하나의 기질로 엄격하게 제한될 수 있습니다. 예를 들어 요소를 암모니아와 이산화탄소로 분해하는 데 관여하는 요소분해효소는 구조가 유사한 메틸요소와 반응하지 않습니다. 많은 효소는 구조적으로 관련된 여러 화합물이나 한 가지 유형의 화학 결합(예: 포스포디에스테르 결합을 절단하는 효소 포스파타제)에 작용합니다. 효소는 효소-기질 복합체의 형성을 통해 작용을 수행하며, 이는 분해되어 효소 반응 생성물을 형성하고 효소를 방출합니다. 효소-기질 복합체의 형성의 결과로 기질의 구성이 변경됩니다. 이 경우 변환된 효소-화학 결합이 약해지고 초기 에너지 소비가 적어서 반응 속도가 훨씬 빨라집니다. 효소 반응 속도는 단위 시간당 전환되는 기질의 양 또는 생성되는 생성물의 양으로 측정됩니다. 배지 내 기질 및 반응 생성물의 농도에 따라 많은 효소 반응은 정방향 및 역방향 모두로 진행될 수 있습니다(기질이 너무 많으면 반응이 생성물 형성 방향으로 이동하는 반면, 후자에서는 기질 합성이 발생합니다). 이는 효소 반응이 가역적일 수 있음을 의미합니다. 예를 들어, 혈액 속의 탄산탈수효소는 조직에서 나오는 이산화탄소를 탄산(H2CO3)으로 전환시키고, 반대로 폐에서는 탄산이 물과 이산화탄소로 전환되는 것을 촉매하여 호기 중에 제거됩니다. 그러나 다른 촉매와 마찬가지로 효소도 화학 반응의 열역학적 평형을 바꿀 수 없으며 단지 이 평형의 달성을 상당히 가속화한다는 점을 기억해야 합니다.

효소 이름의 명명법

효소를 염기로 명명할 때는 기질의 이름을 따서 접미사 “aza”를 붙입니다. 특히 단백질 (단백질)을 분해하는 효소, 리파제 (지질 또는 지방 분해) 등의 단백질 분해 효소가 나타나는 방식입니다. 일부 효소는 소화 효소 (펩신, 키모 트립신 및 트립신)와 같은 특별한 (사소한) 이름을 받았습니다. .

수천 가지의 다양한 대사 반응이 신체 세포에서 일어나므로 동일한 수의 효소가 존재합니다. 이러한 다양성을 시스템에 도입하기 위해 효소 분류에 관한 국제 협약이 채택되었습니다. 이 시스템에 따라 모든 효소는 촉매하는 반응의 유형에 따라 6개의 주요 클래스로 나뉘며 각 클래스에는 여러 하위 클래스가 포함됩니다. 또한 각 효소에는 4자리 코드 번호(암호)와 해당 효소가 촉매하는 반응을 나타내는 이름이 부여되었습니다. 다른 종의 유기체에서 동일한 반응을 촉매하는 효소는 단백질 구조가 크게 다를 수 있지만 명명법에서는 공통 이름과 하나의 코드 번호를 갖습니다.

효소 생산 장애와 관련된 질병

인간의 효소 활성(종종 과도한 활성)이 없거나 감소하면 질병(효소병증)이 발생하거나 신체가 사망하게 됩니다. 따라서 어린이의 유전병인 갈락토스혈증(정신 지체로 이어짐)은 갈락토스를 쉽게 소화 가능한 포도당으로 전환시키는 효소의 합성을 위반하여 발생합니다. 정신 활동 장애를 동반하는 또 다른 유전병인 페닐케톤뇨증의 원인은 아미노산 페닐알라닌이 티로신으로 전환되는 과정을 촉매하는 효소를 합성하는 간세포의 능력이 상실되었기 때문입니다. 혈액, 소변, 뇌척수액, 정액 및 기타 체액에 있는 많은 효소의 활성을 측정하는 것은 다양한 질병을 진단하는 데 사용됩니다. 이러한 혈청 분석을 이용하면 심근경색, 바이러스성 간염, 췌장염, 신장염 등의 질병을 조기에 발견할 수 있습니다.

인간의 효소 사용

효소는 신체 외부에서도 그 특성을 유지하기 때문에 다양한 산업 분야에서 성공적으로 사용됩니다. 예를 들어, 파파야 단백질 분해 효소(파파야 주스에서 추출) - 양조 시, 고기를 부드럽게 하기 위해; 펩신 - "기성품"곡물 생산 및 의약품으로 사용됩니다. 트립신 - 이유식 생산에 사용됩니다. 레닌(송아지 뱃속의 레넷) - 치즈 제조에 사용됩니다. 카탈라아제는 식품 및 고무 산업에서 널리 사용되며, 다당류를 분해하는 셀룰라아제와 펙티다아제는 과일 주스를 정화하는 데 사용됩니다. 효소는 단백질, 핵산 및 다당류의 구조를 확립하고 유전 공학 등에서 필요합니다. 효소의 도움으로 약물과 복잡한 화합물을 얻습니다.

개별 반응을 촉매하는, 즉 효소로 작용하는 일부 형태의 리보핵산(리보자임)의 능력이 발견되었습니다. 아마도 유기계가 진화하는 동안 리보자임은 효소 기능이 이 작업을 수행하는 데 더 적합한 단백질로 이전되기 전에 생체촉매 역할을 했을 것입니다.