Alla levande organismer på jorden är öppna system som kan aktivt organisera tillförseln av energi och materia utifrån. Energi är nödvändig för att genomföra vitala processer, men framför allt för den kemiska syntesen av ämnen som används för att bygga upp och återställa cellers och kroppens strukturer. Levande varelser kan bara använda två typer av energi: ljus(solstrålningsenergi) och kemisk(energi av bindningar av kemiska föreningar) - på grundval av detta delas organismer in i två grupper - fototrofer och kemotrofer.

Den huvudsakliga källan till strukturella molekyler är kol. Beroende på deras kolkällor delas levande organismer in i två grupper: autotrofer, som använder en oorganisk kolkälla (koldioxid), och heterotrofer, som använder organiska kolkällor.

Processen att konsumera energi och materia kallas mat. Två metoder för näring är kända: holozoisk - genom infångning av matpartiklar inuti kroppen och holofytisk - utan infångning, genom absorption av lösta näringsämnen genom kroppens ytstrukturer. Näringsämnen som kommer in i kroppen är involverade i metaboliska processer.

Metabolism är en uppsättning sammankopplade och balanserade processer som inkluderar en mängd olika kemiska omvandlingar i kroppen. Syntesreaktioner utförda med energiförbrukning utgör grunden för anabolism (plastisk metabolism eller assimilering).

Splittringsreaktioner åtföljda av frigörande av energi utgör grunden katabolism(energiutbyte eller dissimilering).

1. Vikten av ATP i ämnesomsättningen

Den energi som frigörs vid nedbrytning av organiska ämnen används inte omedelbart av cellen utan lagras i form av högenergiföreningar, vanligtvis i form av adenosintrifosfat (ATP). Till sin kemiska natur är ATP en mononukleotid och består av kvävebasen adenin, kolhydraten ribos och tre fosforsyrarester.

Den energi som frigörs vid ATP-hydrolys används av cellen för att utföra alla typer av arbete. Betydande mängder energi spenderas på biologisk syntes. ATP är en universell källa till cellenergi. Tillförseln av ATP i cellen är begränsad och fylls på på grund av fosforyleringsprocessen, som sker i varierande takt under andning, fermentering och fotosyntes. ATP förnyas extremt snabbt (hos människor är livslängden för en ATP-molekyl mindre än 1 minut).

2. Energimetabolism i cellen. ATP-syntes

ATP-syntes sker i cellerna hos alla organismer under fosforyleringsprocessen, dvs. tillsats av oorganiskt fosfat till ADP. Energin för fosforylering av ADP genereras under energimetabolism. Energimetabolism, eller dissimilering, är en uppsättning reaktioner av nedbrytning av organiska ämnen, åtföljd av frigöring av energi. Beroende på habitat kan dissimilering ske i två eller tre steg.

I de flesta levande organismer - aerober som lever i en syremiljö - utförs tre steg under dissimilering: förberedande, syrefritt, syre. Hos anaerober som lever i en syreberövad miljö, eller i aerober med syrebrist, sker dissimilering endast i de två första stadierna med bildning av mellanliggande organiska föreningar som fortfarande är rika på energi.

Det första steget - förberedande - består av den enzymatiska nedbrytningen av komplexa organiska föreningar till enklare (proteiner till aminosyror; polysackarider till monosackarider; nukleinsyror till nukleotider). Intracellulär nedbrytning av organiska ämnen sker under verkan av hydrolytiska enzymer av lysosomer. Den energi som frigörs i detta fall försvinner i form av värme, och de resulterande små organiska molekylerna kan genomgå ytterligare nedbrytning och användas av cellen som "byggmaterial" för syntesen av sina egna organiska föreningar.

Det andra steget - ofullständig oxidation - sker direkt i cellens cytoplasma, kräver inte närvaro av syre och består av ytterligare nedbrytning av organiska substrat. Den huvudsakliga energikällan i cellen är glukos. Den syrefria, ofullständiga nedbrytningen av glukos kallas glykolys.

Det tredje steget - fullständig oxidation - sker med obligatoriskt deltagande av syre. Som ett resultat bryts glukosmolekylen ner till oorganisk koldioxid, och den energi som frigörs i detta fall spenderas delvis på syntesen av ATP.

3. Plastbyte

Plastmetabolism, eller assimilering, är en uppsättning reaktioner som säkerställer syntesen av komplexa organiska föreningar i cellen. Heterotrofa organismer bygger sitt eget organiska material från organiska livsmedelskomponenter. Heterotrofisk assimilering reduceras väsentligen till omarrangemang av molekyler.

Organiska ämnen i maten (proteiner, fetter, kolhydrater) --> matsmältning --> Enkla organiska molekyler (aminosyror, fettsyror, monosackarider) --> biologiska synteser --> kroppens makromolekyler (proteiner, fetter, kolhydrater)

Autotrofa organismer är kapabla att helt självständigt syntetisera organiska ämnen från oorganiska molekyler som konsumeras från den yttre miljön. I processen för autotrofisk assimilering föregår reaktionerna av foto- och kemosyntes, som säkerställer bildandet av enkla organiska föreningar, de biologiska synteserna av makromolekyler:

Oorganiska ämnen (koldioxid, vatten) --> fotosyntes, kemosyntes --> Enkla organiska molekyler (aminosyror, fettsyror, monosackarider) -----biologiska synteser --> Kroppens makromolekyler (proteiner, fetter, kolhydrater)

4. Fotosyntes

Fotosyntes är syntesen av organiska föreningar från oorganiska, med hjälp av cellens energi. Den ledande rollen i processerna för fotosyntes spelas av fotosyntetiska pigment, som har den unika egenskapen att fånga ljus och omvandla dess energi till kemisk energi. Fotosyntetiska pigment är en ganska stor grupp av proteinliknande ämnen. Det viktigaste och viktigaste energimässigt är pigment. klorofyll a, finns i alla fototrofer utom fotosyntetiska bakterier. Fotosyntetiska pigment är inbäddade i det inre membranet av plastider i eukaryoter eller i invaginationer av det cytoplasmatiska membranet i prokaryoter.

Under fotosyntesprocessen, förutom monosackarider (glukos, etc.), som omvandlas till stärkelse och lagras av växten, syntetiseras monomerer av andra organiska föreningar - aminosyror, glycerol och fettsyror. Således, tack vare fotosyntesen, förser växtceller, eller mer exakt, klorofyllinnehållande celler, sig själva och alla levande varelser på jorden med de nödvändiga organiska ämnena och syre.

5. Kemosyntes

Kemosyntes är också processen att syntetisera organiska föreningar från oorganiska, men den utförs inte på bekostnad av ljusenergi, utan på bekostnad av kemisk energi som erhålls från oxidation av oorganiska ämnen (svavel, vätesulfid, järn, ammoniak, nitrit, etc.). De viktigaste är nitrifierande, järn- och svavelbakterier.

Den energi som frigörs vid oxidationsreaktioner lagras av bakterier i form av ATP och används för syntes av organiska föreningar. Kemosyntetiska bakterier spelar en mycket viktig roll i biosfären. De deltar i rening av avloppsvatten, bidrar till ackumulering av mineraler i jorden och ökar jordens bördighet.

DNA - biopolymer, mikromolekyl, polynukleotid, -manomer-nukleotid Kvävebaser - deoxiribos - fosforsyrarester Kvävebaser: adenin, tymin, guanin, cytosin - dubbelsträngad struktur av RNA - biopolymer, makromolekyl, polynukleotidbaser, - nitrogennukleotmanomer - - Ribos - Fosforsyrarester Kvävebaser: adenin, uracil, guanin, cytosin. RNA-molekylen är enkelsträngad. Funktioner: DNA - lagring av genetisk information RNA - överföring av genetisk information

Messenger-RNA, som bär information om proteinmolekylernas primära struktur, syntetiseras i kärnan. Efter att ha passerat genom porerna i kärnmembranet skickas mRNA till ribosomerna, där den genetiska informationen dechiffreras - översatt från Nukleotidernas språk till Aminosyrornas språk.

Aminosyror från vilka proteiner syntetiseras levereras till ribosomer med hjälp av speciella RNA som kallas transfer RNA (t-RNA). I t-RNA är sekvensen av tre nukleotider komplementär till nukleotiderna i kodonet i i-RNA. Denna sekvens av nukleotider i tRNA-strukturen kallas ett antikodon. Varje t-RNA fäster en specifik aminosyra med hjälp av enzymer och ATP. Detta är det första steget i syntesen.

För att en aminosyra ska ingå i en proteinkedja måste den bryta sig loss från tRNA:t. I det andra steget av proteinsyntesen fungerar tRNA som en översättare från nukleotidernas språk till aminosyrornas språk. Denna översättning sker på ribosomen. Det finns två sektioner i den: på den ena får t-RNA:t ett kommando från mRNA:t - antikodonet känner igen kodonet, på den andra exekveras ordern - aminosyran slits av från t-RNA:t.

Det tredje steget i proteinsyntesen är att enzymet syntetas fäster aminosyran som lossnar från tRNA:t till den växande proteinmolekylen. Messenger-RNA glider kontinuerligt längs ribosomen, varje triplett faller först in i den första sektionen, där den känns igen av tRNA-antikodonet, sedan till den andra sektionen. Hit går också t-RNA:t med en aminosyra fäst, här separeras aminosyrorna från t-RNA:t och kopplas till varandra i den sekvens där tripletterna följer efter varandra.

När en av de tre trillingarna, som är skiljetecken mellan gener, dyker upp på ribosomen i det första avsnittet betyder det att proteinsyntesen är klar. Den färdiga proteinkedjan lämnar ribosomen. Processen för proteinsyntes kräver mycket energi. Kopplingen mellan varje aminosyra och t-RNA kräver energin från en ATP-molekyl.

För att öka proteinproduktionen passerar mRNA ofta samtidigt genom inte en utan flera ribosomer i följd. En sådan struktur, förenad av en mRNA-molekyl, kallas en polysom. På varje ribosom, i ett transportband som liknar en sträng av pärlor, syntetiseras flera molekyler av identiska proteiner sekventiellt.

Proteinsyntes på ribosomer kallas translation. Syntesen av proteinmolekyler sker kontinuerligt och sker med hög hastighet: från 50 till 60 tusen peptidbindningar bildas på en minut. Syntesen av en proteinmolekyl varar bara 3-4 sekunder. Varje steg av biosyntesen katalyseras av lämpliga enzymer och tillförs energi genom nedbrytningen av ATP. Syntetiserade proteiner kommer in i de endoplasmatiska retikulumkanalerna, genom vilka de transporteras till vissa delar av cellen.

Växtcell som ett osmotiskt system

Växtcellen är ett osmotiskt system. Vakuolens cellsav är en högkoncentrerad lösning. Det osmotiska trycket av cellsav betecknas -.

För att komma in i vakuolen måste vatten passera genom cellväggen, plasmalemma, cytoplasman och tonoplasten. Cellväggen är mycket genomsläpplig för vatten. Plasmalemma och tonoplast har selektiv permeabilitet. Därför kan en växtcell betraktas som ett osmotiskt system, där plasmamembranet och tonoplasten är ett semipermeabelt membran och vakuolen med cellsav är en koncentrerad lösning. Därför, om en cell placeras i vatten, kommer vatten, enligt osmos lagar, att börja rinna in i cellen.

Kraften med vilken vatten kommer in i cellen kallas sugkraft - S.

Det är identiskt med vattenpotential.

När vatten kommer in i vakuolen ökar dess volym, vattnet späder ut cellsaften och cellväggarna börjar uppleva tryck. Cellväggen har en viss elasticitet och kan sträcka sig.

När vakuolens volym ökar pressas cytoplasman mot cellväggen och turgortryck uppstår på cellväggen (P). Samtidigt uppstår ett lika stort mottryck från cellväggen på protoplasten från cellväggen. Mottrycket i cellväggen kallas tryckpotential (-P).

Sålunda bestäms storleken på sugkraften S av det osmotiska trycket hos cellsaven och det turgorhydrostatiska trycket i cellen P, vilket är lika med mottrycket i cellväggen som uppstår när den sträcks -P.

S = - P eller - - .

Om växten är i förhållanden med tillräcklig jord- och luftfuktighet, är cellerna i ett tillstånd av fullständig turgor. När en cell är helt mättad med vatten (turgescent), är dess sugkraft noll S = 0, och turgortrycket är lika med det potentiella osmotiska trycket P =.

När det är brist på fukt i jorden uppstår först vattenbrist i cellväggen. Cellväggens vattenpotential blir lägre än i vakuolen, och vatten börjar röra sig från vakuolen in i cellväggen. Utflödet av vatten från vakuolen minskar turgortrycket i cellerna och ökar deras sugkraft. Med en långvarig brist på fukt tappar de flesta celler turgor, och växten börjar vissna och förlorar elasticitet och fasthet. I detta fall är turgortrycket P = 0 och sugkraften S =

Om turgortrycket på grund av mycket stor vattenförlust sjunker till noll kommer bladet att vissna helt. Ytterligare vattenförlust kommer att leda till att cellprotoplasten dör. En anpassningsbar egenskap till en plötslig förlust av vatten är den snabba stängningen av stomata när det finns brist på fukt.

Celler kan snabbt återställa turgor om växten får tillräckligt med vatten eller på natten när växten får tillräckligt med vatten från jorden. Och även vid vattning.

Vattenpotential; är lika med 0 för rent vatten; är lika med 0 eller negativ för celler.

Osmotisk potential är alltid negativ

Tryckpotential; vanligtvis positivt i levande celler (i celler vars innehåll är under tryck), men negativt i xylemceller (där vattenspänning skapas).

Totalt resultat av åtgärden

Med full turgor

Under initial plasmolys

Om man placerar en cell i en hypertonisk lösning med lägre vattenpotential, börjar vatten lämna cellen genom osmos genom plasmamembranet. Först kommer vatten att lämna cytoplasman, sedan genom tonoplasten från vakuolen. Cellens levande innehåll, protoplasten, krymper och faller bakom cellväggen. En process pågår plasmolys. Utrymmet mellan cellväggen och protoplasten är fyllt med en extern lösning. En sådan cell kallas plasmolyserad. Vatten kommer att lämna cellen tills protoplastens vattenpotential blir lika med vattenpotentialen i den omgivande lösningen, varefter cellen slutar att krympa. Denna process är reversibel och cellen tar inte emot skada.

Om cellen placeras i rent vatten eller en hypoton lösning, återställs cellens turgortillstånd och processen deplasmolys.

Under förhållanden med vattenbrist i unga vävnader leder en kraftig ökning av vattenförlusten till det faktum att cellens turgortryck blir negativt och protoplasten, som drar ihop sig i volym, separerar inte från cellväggen utan drar den med sig. . Celler och vävnader krymper. Detta fenomen kallas cytoros.

Metabolism av ämnen och energi (metabolism) sker på alla nivåer i kroppen: cellulär, vävnad och organism. Det säkerställer beständigheten i kroppens inre miljö - homeostas - under ständigt föränderliga existensförhållanden. Två processer sker samtidigt i cellen - plastisk metabolism (anabolism eller assimilering) och energimetabolism (fatabolism eller dissimilering).

Plastutbyte är helheten av alla syntesprocesser när komplexa ämnen bildas av enkla ämnen, samtidigt som energi förbrukas.

Energimetabolism är helheten av alla klyvningsprocesser när komplexa ämnen formas till enkla och energi frigörs.

Homeostas upprätthålls av balansen mellan plastisk och energiomsättning. Om denna balans störs, uppstår patologier (sjukdomar) i kroppen eller en del av den.

Metabolism sker vid normal temperatur, tryck och en viss pH-miljö

11.Energimetabolism i cellen.

Energimetabolism är en uppsättning kemiska reaktioner av gradvis nedbrytning av organiska föreningar, åtföljd av frisättning av energi, varav en del spenderas på syntesen av ATP. Syntetiserad ATP blir en universell energikälla för organismers liv.

Stadier av energimetabolism:

1. Förberedande - på det bryts komplexa ämnen ner till enkla, till exempel polysackarider till monosackarider. Detta stadium inträffar i cytoplasman och frigör energi, men mycket lite energi försvinner därför som värme.

2. Syrefritt - i lysosomer, i detta skede fortsätter nedbrytningen av ämnen till enklare utan att syre deltar med frisättning av två ATP-molekyler

3. Syre - det fortsätter nedbrytningen av ämnen med deltagande av syre till slutprodukterna (koldioxid och vatten) med frisättning av 36 ATP. Denna process sker i mitokondrier.

Cellnäring. Kemosyntes

Cellnäring uppstår som ett resultat av en serie komplexa kemiska reaktioner, under vilka ämnen som kommer in i cellen från den yttre miljön (koldioxid, mineralsalter, vatten) kommer in i själva cellens kropp i form av proteiner, sockerarter, fetter oljor, kväve och fosfor anslutningar.

Alla levande organismer kan delas in i två grupper:

1. Autotrof typ av näring - dessa inkluderar organismer som själva syntetiserar organiska föreningar från oorganiska.

2 typer av autotrofer:

Fotosyntetika är autotrofer som använder energin från solljus (växter, cyanobakterier, protozoer)

Kemosyntetika är organismer som använder energin från kemiska bindningar. Denna typ inkluderar nästan alla bakterier (kvävefixerare, svavelbakterier, järnbakterier)

Kemosyntes upptäcktes av Vinogradov.

Kemosyntes är en metod för autotrofisk näring där energikällan för syntes av organiska ämnen från CO2 är oxidationsreaktioner av oorganiska föreningar. Detta alternativ för att få energi används endast av bakterier eller arkéer.

2. Heterotrofisk typ av näring - karakteristisk för organismer som livnär sig på färdiga organiska föreningar.

Soprofyter är heterotrofer som livnär sig på döda vävnader eller organismer (kråkor, gamar, hyenor...)

Växtätande - heterotrofer som äter växtorganismer (växtätare)

Köttätare (rovdjur) är heterotrofer som fångar och äter andra organismer (insektätare)

Allätare - ät vegetabilisk och animalisk mat

3. Mixotrofisk näringstyp - kombinerar autotrofa och heterotrofa näringstyper (suldagg, grön euglena)

Fotosyntes

Fotosyntes är en komplex process för bildning av oorganiska ämnen med hjälp av solljusets energi. Huvudorganet för fotosyntesen är bladet eftersom det innehåller flest kloroplaster och dess form är bäst lämpad för att ta emot solljus.

Faser av fotosyntes:

1. Lätt fas - inkluderar 2 huvudprocesser: fotolys av vatten och icke-cyklisk fosforylering.

Tylakoider är tillplattade membransäckar på vilka klorofyllpigment och en speciell elektronbärare som kallas cytokrom finns.

Det finns 2 fotosystem på thylakoiderna:

Fotosystem 1 innehåller klorofyll a1, som uppfattar ett ljuskvantum med en längd på 700 nanometer

Fotosystem 2 innehåller klorofyll a2, som uppfattar ett ljuskvantum med en längd på 680 nanometer

När en ljuskvantum träffar fotosystem 1 exciteras elektronerna i klorofyll a1 och överförs till en process som fatolys av vatten, det vill säga vatten delas upp i väte och en hydroxogrupp. Väte används för att reducera ämnet. Den resulterande hydroxogruppen ackumuleras och omvandlas till vatten och syre, som lämnar cellen.

När ett ljuskvantum träffar fotosystem 2 exciteras klorofyllets elektroner under påverkan av ljus och en fosforsyrarest tillsätts ADP-molekylen på grund av energi, vilket resulterar i en ATP-molekyl.

Den lätta fasen uppstår på thylakods, där den energi som krävs för bildandet av organiska ämnen genereras.

Mörk fas - förekommer i stroma, oberoende av solljus. Här, i samband med komplexa reaktioner, omvandlas koldioxid till glukos med hjälp av den energi som genereras. Dessa reaktioner kallas Calvin-cykeln.

Genetisk kod

Detta är en metod som är karakteristisk för alla levande organismer för att koda för aminosyrasekvensen av proteiner med hjälp av en sekvens av nukleotider

DNA kan innehålla 4 kvävehaltiga baser:

Adenin, Guanin, Tymin, Cytosin

DNA kan koda för 64 aminosyror

Egenskaper:

1. Degeneration - ökar tillförlitligheten av lagring och överföring av genetisk information under celldelning

2. Specificitet - 1 triplett kodar alltid endast för 1 aminosyra

Genetisk co är universell för alla levande organismer från bakterier till människor

15. Transkription och sändning

Proteinsyntesen inkluderar 2 steg:

1. Transkription är transkription av information från en DNA-molekyl till budbärar-RNA

Denna process äger rum i kärnan med deltagande av enzymet RNA-polymeras. Detta enzym bestämmer början och slutet av syntesen. Början är en specifik sekvens av nukleotider som kallas en promotor. Slutet är också en sekvens av nukleotider som kallas en terminator.

Transkription börjar med att bestämma den del av DNA-molekylen från vilken information kommer att kopieras

Sedan avvecklas detta avsnitt enligt principen om komplementaritet till en DNA-sträng och budbärar-RNA byggs upp. Efter att DNA-syntesen är klar vrider den sig igen.

2. Translation är translationen av budbärar-RNA-tukleotidsekvensen till en aminosyrasekvens

Transfer-RNA bär budbärar-RNA till ribosomen. Här är budbärar-RNA integrerat i ribosomens lilla subenhet, men endast 2 tripletter passar in i den, så under syntesen flyttar budbärar-RNA in i den stora subenheten, transfer-RNA bär aminosyror, om aminosyran är lämplig så är det separeras från transfer-RNA:t och fästs till andra aminosyror enligt peptidprincipens kopplingar.

Transfer-RNA lämnar ribosomen och nya transfer-RNA:n kommer in i den stora subenheten

Om aminosyran inte stämmer överens med informationen i den lilla subenheten enligt komplementaritetsprincipen, så lämnar detta transport-RNA med aminosyran ribosomen

Början av proteinsyntes indikeras av adenin, uracil, guanin och slutar med stoppkadon

När proteinsyntesen avslutas separeras proteinets primära struktur från ribosomen och proteinet får den önskade strukturen

Cellens livscykel

Cellcykeln är den period då en cell existerar från det att den bildas genom att dela modercellen fram till dess egen delning eller död.

Interfas är fasen i livscykeln mellan två celldelningar. Det kännetecknas av aktiva metaboliska processer, protein- och RNA-syntes, ackumulering av näringsämnen i cellen, tillväxt och volymökning. I mitten av interfasen sker DNA-duplicering (replikation). Som ett resultat innehåller varje kromosom 2 DNA-molekyler och består av två systerkromatider, som är sammanlänkade med en centromer och bildar en kromosom. Cellen förbereder sig för delning, alla dess organeller fördubblas. Interfasens varaktighet beror på typen av cell och står i genomsnitt för 4/5 av den totala tiden av celllivscykeln. Celldelning. Tillväxten av en organism sker genom delning av dess celler. Förmågan att dela är den viktigaste egenskapen hos cellulärt liv. När en cell delar sig fördubblar den alla dess strukturella komponenter, vilket resulterar i två nya celler. Den vanligaste metoden för celldelning är mitos - indirekt celldelning. Mitos är processen att producera två dotterceller identiska med den ursprungliga modercellen. Det säkerställer cellförnyelse under åldringsprocessen. Mitos består av fyra sekventiella faser:

1. Profas - bildande av kromosomer med två kromatider, förstörelse av kärnmembranet.

2. Metofas—bildning av spindeln, förkortning av kromosomer, bildning av ekvaterialcellen

3. Anafas - separation av kromatider, deras divergens till polerna längs spindelfibrerna

4. Telofas - Spindelns försvinnande, bildning av kärnmembran, avveckling av kromosomer.

Mitos. Amitos

Mitos är processen för indirekt delning av somatiska celler av eukaryoter, som ett resultat av vilket det ärftliga materialet först fördubblas och sedan jämnt fördelat mellan dotterceller. Det är det huvudsakliga sättet att dela eukaryota celler. Varaktigheten av mitos i djurceller är 30-60 minuter, och i växtceller - 2-3 timmar. Den består av 4 huvudfaser:

1. Profas - börjar med speraliseringen av DNA-kedjor till kromosomer, nukleolerna och kärnmembranet förstörs, kromosomerna börjar flyta fritt i cytoplasman. I slutet av profasen börjar spindeln bildas

2. Metafas - kromosomerna radar upp strikt vid ekvatorn i form av en metafasplatta. Spindeltrådarna, som redan är färdigbildade, passerar genom kromosomernas centromerer och delar upp kromosomen i 2 kromatider

3. Anafas - Här separeras spindelfilamenten och sträcker sig till olika poler av kromatiden. Fissionsspindeln börjar kollapsa.

4. Telofas Här, vid cellens poler, sprids kromatiderna, täckta med ett kärnmembran och delningen av cytoplasman och själva cellen börjar.

Som ett resultat av mitos bildas 2 identiska diploida celler.

Karyokenesis är nukleär division

Cytokenes är uppdelningen av cytoplasman och själva cellen

Amitos är den direkta uppdelningen av kärnan som resulterar i bildandet av en cell med två kärnor, denna typ är karakteristisk för muskelceller och bindväv.

Detta är nödvändigt för den fullständiga organisationen av cellarbetet.

Om en sådan cell plötsligt delar sig, kommer de nya cellerna att innehålla en ofullständig genetisk uppsättning, vilket kommer att leda till deras död eller göra dem till en patogen.

Meios

Detta är en indirekt uppdelning av könsceller som resulterar i bildandet av 4 haploida dotterceller med olika genetiska material. Detta är huvudstadiet i bildandet av könsceller.

Biologisk betydelse av meios:

1. Tack vare meios bildas genetiskt olika gameter

2. Konstansen hos den diploida uppsättningen kromosomer i somatiska celler bibehålls

3. Tack vare meios producerar 1 cell 4 nya celler

Meios innehåller 2 divisioner:

Reduktion - under denna uppdelning minskar antalet kromosomer

Ekvationell - fortsätter på samma sätt som mitos

Interfas fortskrider på samma sätt som mitos, dvs DNA fördubblas i kärnan i en cell som delar sig.

1 meiotisk division

Prophase är den mest komplexa och längsta fasen av meios eftersom ytterligare 2 processer förekommer här.

1- Konjugering är ett nära tillvägagångssätt för homologa kromosomer som resulterar i bildandet av 4 kromatider förenade av 1 centromer och en sådan struktur kommer att kallas en bivalent. Sedan sker korsning mellan kromosomerna som är förenade till en bivalent.

2- Crossing over - utbyte av kromosomsnitt. Som ett resultat av dessa processer sker en genrekombination

Metafas - här, vid cellens ekvator, bildar bivalenta en metafasplatta, genom vars centromerer spindelns filament också passerar

Anafas - till skillnad från mitos sprids här hela kromosomer till cellens poler. 2 genrekombinationer äger rum här

Telofas - hos djur och vissa växter börjar kromosomerna varva ner, blir täckta med ett kärnmembran vid polerna och delas upp i 2 celler (endast hos djur)

Hos växter, efter anafas, inträffar profas 2 omedelbart.

Interfas är endast karakteristisk för djur; till skillnad från interfas för mitos finns det ingen ökning av ärftlig information

Division 2 av meios inkluderar profas, metafas, telofas, anafas, som fortsätter precis som i mitos men med färre kromosomer.

Asexuell fortplantning.

Detta är en typ av reproduktion som kännetecknas av:

2. 1 person deltar

3. sker under gynnsamma förhållanden

4. alla organismer blir likadana

5. behåller egenskaperna och egenskaperna hos stabilt oföränderliga förhållanden

Biologisk betydelse:

1. nödvändiga för uppkomsten av organismer med identiska anatomiska egenskaper

2. i evolutionära termer är asexuell reproduktion inte lönsam, men tack vare denna reproduktion ökar antalet individer inom populationen på kort tid

Typer av asexuell reproduktion:

Mitotisk delning - uppstår på grund av mitos (amoeba, alger, bakterier...)

Sporulation utförs genom sporer, specialiserade celler av svampar och växter. Om en spor har ett flagellum, kallas det en zoospore och är karakteristiskt för en vattenmiljö (sporer, svampar, lavar..)

Puckel - på moderindividen uppstår en utväxt - en knopp (innehåller en dotterkärna) som en ny individ utvecklas ur. Knoppen växer och når storleken på moderindividen, först därefter separeras från den (Hydra, jästsvampar, sugande ciliater)

Vegetativ - karakteristisk för många grupper av växter, en ny individ utvecklas antingen från speciella strukturer eller från en del av moderindividen.

Vissa flercelliga djur har också vegetativ reproduktion (svampar, sjöstjärnor, plattmaskar)

Sexuell fortplantning

Karakteristisk:

1.2 organisationer deltar

2. könsceller är inblandade

3. barn visar sig vara olika

4. i evolutionära termer visade det sig senare än asexuell

5. sker under ogynnsamma förhållanden

Biologisk betydelse:

1. avkommor är bättre anpassade till förändrade miljöförhållanden och är mer livskraftiga

2. nya organismer uppstår

Patogenes (jungfrulig reproduktion)

Dotterorganismer utvecklas från obefruktade ägg.

Betydelsen av patogenes:

1. Reproduktion är möjlig med sällsynta kontakter av organismer av olika kön

2. Nödvändigt för att maximera antalet i populationer med hög dödlighet

3. För en säsongsbetonad ökning av antalet i vissa populationer

1. Obligatorisk (obligatorisk) - finns i populationer där endast kvinnliga individer (kaukasisk stenödla)

2. Cyklisk (säsongsbetonad) - karakteristisk för bladlöss, plankton, daphnia, som finns i populationer som hysteriskt dör ut under en viss säsong.

3. Fakultativ (ej obligatorisk) - finns i sociala insekter. Hanar dyker upp från obefruktade ägg, och arbetarinsekter kommer fram från befruktade ägg.

Utveckling av könsceller

Gametogenes

Gameter är könsceller som smälter samman och bildar en zygot från vilken en ny organism utvecklas.

Skillnaden mellan somatiska celler och könsceller:

1 gameter bär en haploid uppsättning kromosomer och somatiska bär en diploid

2. könsceller delar sig inte, men somatiska gör det

3. könsceller, speciellt ägg större än somatiska celler

Gametogenes är bildandet av könsceller som förekommer i könskörtlarna-genaderna (äggstockar, testiklar)

Oogenes är gametogenes, som sker i den kvinnliga kroppen och leder till bildandet av kvinnliga könsceller (ägg).

Spermatogenes är gametogenes, som sker i den manliga kroppen och leder till bildandet av manliga gameter (spermier)

Gametogenes består av flera stadier:

1. Reproduktion - Här, från de primära könscellerna, som kallas spermatogonia och oogonia, ökar antalet framtida könsceller genom mitos. Spermatogonia reproducerar sig under hela reproduktionsperioden i den manliga kroppen.

I den kvinnliga kroppen inträffar stadium 1 mellan 2 och 5 månaders intrauterin utveckling.

2. Tillväxt - primära könsceller ökar i storlek och förvandlas till första ordningens oocyter och spermatocyter. Dessa celler bildas i interfas. I detta skede börjar meios.

3. Mognad - sker i två på varandra följande divisioner - reduktion och ekvation. Som ett resultat av den första uppdelningen av meios bildas andra ordningens oocyter och spermatocyter; efter den andra uppdelningen av meios bildas 4 spermotider från spermatocyter.

Från andra ordningens oocyter bildas 1 stort ägg och 3 reduktionskroppar. Detta beror på att all energi och näringsämnen går mot bildandet av 1 stor gamet och det finns inte tillräckligt med styrka för att de återstående 3 cellerna ska bildas.

Därför delas 3 reduktionskroppar i reproduktionskoden

4. Bildning - i detta skede växer spermatider, d.v.s. fullt bildade könsceller, till, utvecklas, förvärvar ett flagellum och formen av en vuxen könscell. Spermatider produceras från spermier.

Spermatozoer bildas av huvud, hals och svans.

Ägget liknar en somatisk cell, bara det är större i storlek och har ytterligare membran.

Befruktning

Detta är processen för fusion av könsceller som resulterar i bildandet av en zygot - detta är den första cellen i en ny organism

1. Extern - med denna typ av befruktning skjuter honan upp leken, och hanen vattnar henne med sädesvätska. Denna typ förekommer endast i vattenmiljöer. Inga speciella reproduktionsstrukturer krävs, en stor mängd ärftligt material produceras och avkommans överlevnadsgrad är minimal.

2. Inre - i denna typ placeras manliga reproduktionsceller i det kvinnliga reproduktionsorganet. Denna typ kräver speciella reproduktiva strukturer. Mindre ärftligt material produceras. Avkommans överlevnadsgrad ökar. Så snart manliga könsceller kommer in i honans fortplantningsorgan, rör de sig målmedvetet mot ägget, när en av spermierna tränger in i ägget blir dess membran tätare och den blir oåtkomlig för andra spermier. Detta är nödvändigt för att bibehålla organismernas diploiditet.

Dubbel befruktning

Karakteristisk endast för angiospermer. I ståndarna delar sig de primära manliga könscellerna genom meios och bildar 4 mikrosporer, varje mikrospor är återigen uppdelad i 2 celler (vegetativ och generativ)

Dessa celler är täckta med ett dubbelt membran, vilket bildar ett pollenkorn

I pistillen bildas 1 megaspor från den primära kvinnliga cellen genom meios och 3 celler dör. Den resulterande megasporen är fortfarande uppdelad i 2 celler, 1 tar en central plats i sporen och 2 går ner

Pollenkornet landar på pistillens stigma, den vegetativa cellen gror och bildar ett pollenrör till äggstocken. En generativ cell går ner genom detta rör och den delar sig i 2 spermier. 1 sperma befruktar den centrala cellen från vilken endospermen bildas.

2 spermier befruktar den andra cellen från vilken embryot utvecklas.

Ontogenes

Detta är den individuella utvecklingen av zygoten (organismen) fram till dess död. Termen etablerades 1866 av Ernest Haeckel

Hos däggdjur regleras otnogenes av nervsystemet och endokrina systemen

1. Larv - hos denna typ, som kommer ut ur äggskalen, förblir organismen i larvstadiet under en period och genomgår sedan metamorfos (förvandling till en vuxen)

2. Oviparous - med denna typ av utveckling stannar organismen kvar i äggmembranen under lång tid och det finns inget larvstadium

3. Intrauterin - här sker utvecklingen av kroppen inuti moderns kropp

Perioder av ontogenes:

1. Embryonal (intrauterin) från befruktning till födsel

2. Postembryonalt - från födsel till död

Embryonal period

3 utvecklingsstadier

1. Krossning

Börjar några timmar efter befruktningen. Här börjar zygoten dela sig mitotiskt i 2 celler (blastomerer) Dessa celler divergerar inte och växer inte. Sedan delar dessa celler sig igen och bildar 4 celler, och detta fortsätter tills 32 celler bildas, tills en morula bildas - det här är ett embryo som består av 32 små celler som liknar ett hallon och storleken på en zygot.

Denna morula går ner längs äggledaren in i livmoderhålan och implanteras i dess vägg. Detta inträffar 6 timmar efter befruktningen.

Sedan fortsätter morulacellerna att dela sig och en blastula bildas - detta är ett embryo som består av flera hundra celler som ligger i 1 lager Blastula har en hålighet och dess storlek är densamma som zygotens storlek

2. Gastrulation

Innehåller blastula och gastrula

Blastula fortsätter att dela sig och i ena änden är celldelningen mer intensiv. Detta leder till invaginering av dessa celler i blastula, dvs en gastrula bildas

Gastrula är ett tvåskikts embryo med en primär mun, som hos däggdjur och högre organismer under utvecklingen övergår i anus. Och den sanna munnen bildas i andra änden. Gastrulahålan är den primära cellen.

Det yttre lagret av celler är ektodermen (1 groddlager)

Det inre lagret av celler är endoderm (2 packark)

Sedan, mellan ektodermen och endodermen, bildas 3 groddlager (mesoderm) symmetriskt i båda ändarna av den primära munnen.

3. Organogenes

I detta skede bildas neurulan, på embryots dorsala del bildar det yttre lagret av celler ett spår, som sluter och bildar neuralröret. Parallellt med denna process bildas tarmröret från endodermen. Och från mesodermen bildas notokorden. Nervsystemet och känselorganen, liksom bårhusets epitel och dess derivat (hår, naglar) bildas från ektodermen.

endoderm - bildar matsmältningssystemet och matsmältningskörtlarna, andningssystemet och sköldkörteln.

4. Mesoderm

Muskuloskeletala systemet, cirkulations-, utsöndrings- och reproduktionssystemen bildas.

Postembryonisk period

Postembryonal utveckling kan gå på två sätt:

Direkt och indirekt: med fullständig och ofullständig transformation

Direkt utveckling är typisk för fåglar, fiskar, däggdjur och människor. En ny individ, när den föds och kommer ut ur äggskalen, liknar en vuxen individ, men liten till storleken, med olika proportioner, med ett underutvecklat nerv- och reproduktionssystem, och integumentet kan också skilja sig åt.

Under postembryonal utveckling utvecklas nerv- och reproduktionssystemet vidare. Omslaget ändras och kroppen genomgår träning och utbildning.

Indirekt utveckling - med denna typ är larvstadiet närvarande i postembryonal utveckling. Larven har liten eller ingen likhet med den vuxna. Hon växer intensivt, utvecklas och äter mycket mat.

Med denna typ av indirekt utveckling går organismen, som kommer ut ur ägget, genom stadiet av en larv, som kommer att förvandlas till en puppa och larven kommer helt att kollapsa till organiska föreningar som en ny organism kommer att byggas av. En vuxen individ (imago) kommer fram ur puppan.

ägg-larv-puppa-bild

Groddjur och vissa insekter utvecklas med ofullständig omvandling

Här finns ingen puppa och metamorfos sker under larvstadiet.

Ägg-larv-vuxen

26. Människans position med djurvärldens system.

Aggregat tillstånd av materia: fast, flytande och gasformig. Kristallina och amorfa tillstånd. Kristallgaller

Biologi. Allmän biologi. Årskurs 10. Grundnivå Sivoglazov Vladislav Ivanovich

16. Metabolism och energiomvandling. Energiutbyte

Kom ihåg!

Vad är ämnesomsättning?

Vilka två inbördes relaterade processer består den av?

Var i människokroppen sker nedbrytningen av de flesta organiska ämnen som kommer från maten?

Metabolism och energi. Huvudvillkoret för livet för någon organism är utbytet av ämnen och energi med miljön. I varje cell sker kontinuerligt komplexa processer som syftar till att upprätthålla och säkerställa en normal funktion av själva cellen och organismen som helhet. Komplexa högmolekylära föreningar syntetiseras: proteiner bildas från aminosyror, polysackarider bildas från enkla sockerarter och nukleinsyror bildas från nukleotider. Celler delar sig och bildar nya organeller, olika ämnen transporteras aktivt från och in i cellen. Elektriska impulser överförs längs nervfibrer, muskler drar ihop sig, en konstant kroppstemperatur upprätthålls - allt detta, liksom många andra processer som förekommer i kroppen, kräver energi. Denna energi genereras genom nedbrytning av organiska ämnen. En uppsättning reaktioner för klyvning av högmolekylära föreningar, som åtföljs av frisättning och lagring av energi, ringde energi metabolism eller dissimilering . Energi lagras huvudsakligen i form av en universell energikrävande förening - ATP.

Adenosintrifosforsyra (ATP) är en nukleotid som består av en kvävebas (adenin), ribossocker och tre fosforsyrarester (Fig. 53). ATP är cellens huvudenergimolekyl, en slags energiackumulator. Alla processer i levande organismer som kräver energiförbrukning åtföljs av omvandlingen av ATP-molekylen till ADP (adenosin difosforsyra). När fosforsyraresten elimineras frigörs en stor mängd energi - 40 kJ/mol. Det finns två sådana högenergibindningar (så kallade högenergibindningar) i ATP-molekylen. Återställandet av ATP-strukturen från ADP och fosforsyra sker i mitokondrier och åtföljs av energiabsorption.

Tillgången av organiska ämnen som kroppen använder för att få energi måste ständigt fyllas på antingen genom mat, som sker hos djur, eller genom syntes från oorganiska ämnen (växter). Helheten av alla biosyntetiska processer som förekommer i levande organismer, kallad plastbyte eller assimilering . Plastbyte åtföljs alltid av energiabsorption. Huvudprocesserna för plastisk metabolism är proteinbiosyntes (§ 13) och fotosyntes (§ 17).

Ris. 53. ATP-molekylens struktur (tecknet "~" indikerar en högenergibindning)

Så under energiutbytesprocessen bryts organiska föreningar ner och energi lagras, och under plastutbyte förbrukas energi och organiska ämnen syntetiseras. Reaktionerna mellan energi och plastutbyte är oupplösligt sammanlänkade och bildar tillsammans en enda process - ämnesomsättning och energi , eller ämnesomsättning . Metabolism utförs kontinuerligt i alla celler, vävnader och organ, upprätthåller konstantheten i den inre miljön i kroppen - homeostas.

Energiutbyte. De flesta organismer på vår planet kräver syre för att fungera. Sådana organismer kallas aerob. Energiomsättningen i aerober sker i tre steg: förberedande, syrefri och syre. I närvaro av syre oxideras organiska ämnen helt under andning till koldioxid och vatten, vilket resulterar i att en stor mängd energi lagras.

Anaeroba organismer kan överleva utan syre. För vissa av dem är syre i allmänhet destruktivt, så de lever där det inte finns något syre alls, till exempel det orsakande medlet för stelkramp. Andra, så kallade fakultativa anaerober, kan existera både utan syre och i dess närvaro. Energiomsättningen i anaeroba organismer sker i två steg: förberedande och syrefri, därför oxideras inte organiska ämnen helt och mycket mindre energi lagras.

Låt oss betrakta tre stadier av energimetabolism (Fig. 54).

Förberedande skede. Detta stadium äger rum i mag-tarmkanalen och i lysosomer av celler. Här, under inverkan av matsmältningsenzymer, bryts högmolekylära föreningar ner till enklare, lågmolekylära föreningar: proteiner - till aminosyror, polysackarider - till monosackarider, fetter - till glycerol och fettsyror. Den energi som frigörs vid dessa reaktioner lagras inte utan försvinner som värme. Ämnen med låg molekylvikt som bildas i det förberedande skedet kan användas av kroppen för att syntetisera sina egna organiska föreningar, d.v.s. gå in i plastisk metabolism eller brytas ner ytterligare för att lagra energi.

Ris. 54. Stadier av energimetabolism

Syrefritt stadium. Det andra steget sker i cellernas cytoplasma, där ytterligare nedbrytning av enkla organiska ämnen sker. Kroppen använder inte aminosyrorna som bildas i det första steget i de efterföljande stadierna av dissimilering, eftersom den behöver dem som material för syntesen av sina egna proteinmolekyler. Därför används proteiner mycket sällan för att få energi, vanligtvis bara när de återstående reserverna (kolhydrater och fetter) redan är förbrukade. Vanligtvis är den mest tillgängliga energikällan i cellen glukos.

Den komplexa flerstegsprocessen av syrefri nedbrytning av glukos i det andra steget av energimetabolism kallas glykolys(från grekiska glykos– söt och lys– splittring).

Som ett resultat av glykolys bryts glukos ner till enklare organiska föreningar (glukos C 6 H 12 O 6 - pyrodruvsyra C 3 H 4 O 3). Detta frigör energi, varav 60 % försvinner som värme och 40 % används för ATP-syntes. När en molekyl glukos bryts ner bildas två molekyler ATP och två molekyler pyrodruvsyra. Således, i det andra steget av dissimilering, börjar kroppen lagra energi.

Pyrodruvsyrans vidare öde beror på närvaron av syre i cellen. Om syre är närvarande, kommer pyrodruvsyra in i mitokondrierna, där den oxideras fullständigt till CO 2 och H 2 O och det tredje syrestadiet av energimetabolism äger rum (se nedan).

I brist på syre uppstår så kallad anaerob andning, som ofta kallas jäsning. I jästceller, under alkoholjäsning, omvandlas pyrodruvsyra (PVA) till etylalkohol (PVA? Etylalkohol + CO 2).

Vid mjölksyrajäsning bildas mjölksyra av PVC. Denna process kan förekomma inte bara hos mjölksyrabakterier. Under ansträngande fysiskt arbete uppstår syrebrist i cellerna i mänsklig muskelvävnad, vilket resulterar i bildandet av mjölksyra, vars ackumulering orsakar en känsla av trötthet, smärta och ibland till och med kramper.

Syrestadiet. I det tredje steget oxideras de produkter som bildas vid den syrefria nedbrytningen av glukos till koldioxid och vatten. Detta frigör en stor mängd energi, varav en betydande del används för syntes av ATP. Denna process äger rum i mitokondrier och kallas cellandningen. Under cellandning frigör oxidationen av två PVC-molekyler energi som lagras av kroppen i form av 36 ATP-molekyler.

Så, i processen med energimetabolism med fullständig oxidation av en glukosmolekyl till koldioxid och vatten, bildas 38 ATP-molekyler (2 molekyler i processen för glykolys och 36 i processen för cellandning i mitokondrier):

C6H12O6 + 6O2 + 38ADP + 38F 6CO2? 6H2O + 38ATP.

Under anaeroba förhållanden är energimetabolismens effektivitet mycket lägre - endast 2 ATP-molekyler. Fermenteringsprodukter (etylalkohol, mjölksyra, smörsyra) behåller fortfarande mycket energi i sina kemiska bindningar, d.v.s. dissimileringens syreväg är mer energimässigt gynnsam. Men historiskt sett är jäsning en mer gammal process. Det kunde ha genomförts även när det inte fanns något fritt syre i atmosfären på den antika jorden.

Granska frågor och uppgifter

1. Vad är dissimilering? Lista dess stadier.

2. Vilken roll har ATP i cellernas metabolism?

3. Vilka cellstrukturer utför ATP-syntes?

4. Förklara energiomsättningen i en cell med hjälp av nedbrytningen av glukos som exempel.

5. Rita ett schematiskt diagram över dissimileringsprocessen och sammanfatta på ett diagram alla dess möjliga alternativ som nämns i texten i stycket (inklusive jäsning).

6. Synonymer för orden "dissimilation" och "assimilering" är termerna "katabolism" och "anabolism". Förklara ursprunget till dessa termer.

Tror! Gör det!

1. Förklara varför att äta för mycket mat leder till fetma.

2. Varför kan inte energiutbyte existera utan plastutbyte?

3. Varför tror du att efter hårt fysiskt arbete, för att snabbt lindra muskelvärk, rekommenderas att ta ett varmt bad?

Arbeta med dator

Se den elektroniska ansökan. Studera materialet och slutför uppgifterna.

Från boken Service Dog [Guide till utbildning av specialister på servicehunduppfödning] författare Krushinsky Leonid Viktorovich

3. Metabolism som grund för livet "Livet är en form av existens av proteinkroppar", skrev F. Engels. Därför kan vi säga att protein är livets bärare. Protein är ett komplext ämne som består av många element, inklusive närvaron av kväve.

Ur boken Age Anatomy and Physiology författare Antonova Olga Alexandrovna

Ämne 10. ÅLDERSFUNKTIONER HOS METABOLISMEN OCH ENERGI 10.1. Egenskaper hos metabola processer Metabolism och energi är grunden för kroppens vitala processer. I människokroppen, i dess organ, vävnader, celler, sker en kontinuerlig syntesprocess, d.v.s.

Från boken Biology [Komplett referensbok för att förbereda för Unified State Exam] författare Lerner Georgy Isaakovich

Från boken Stopp, vem leder? [Biologi av beteende hos människor och andra djur] författare Zjukov. Dmitry Anatolyevich

Från boken Berättelser om bioenergi författare Skulachev Vladimir Petrovich

Från boken Biologi. Allmän biologi. Årskurs 11. En grundläggande nivå av författare Sivoglazov Vladislav Ivanovich

Från boken Secrets of Human Heredity författare Afonkin Sergey Yurievich

Från boken Anthropology and Concepts of Biology författare Kurchanov Nikolay Anatolievich

Från boken Biologisk kemi författare Lelevich Vladimir Valeryanovitj

Från författarens bok

KOLHYDRATMETABOLISM Det bör återigen betonas att de processer som sker i kroppen representerar en enda helhet, och endast för att underlätta presentationen och för att underlätta uppfattningen diskuteras i läroböcker och manualer i separata kapitel. Detta gäller även uppdelningen i

Från författarens bok

Kapitel 2. Vad är energiomsättning? Hur en cell tar emot och använder energi För att leva måste du arbeta. Denna vardagliga sanning är ganska tillämplig på alla levande varelser. Alla organismer: från encelliga mikrober till högre djur och människor - presterar kontinuerligt

Från författarens bok

25. Matförbindelser. Materias och energins kretslopp i ekosystem Kom ihåg! Vilka väsentliga komponenter ingår i något ekosystem? Levande organismer är i ständig interaktion med varandra och med miljöfaktorer, vilket bildar en hållbar

Från författarens bok

Metabolism Våra sjukdomar är fortfarande desamma som för tusentals år sedan, men läkarna har hittat dyrare namn på dem. Folkvisdom - Höga kolesterolnivåer kan ärvas - Tidig dödlighet och gener som ansvarar för kolesterolutnyttjandet - Är det ärftligt

Från författarens bok

2.3. Metabolism och energi Hela uppsättningen av kemiska reaktioner som sker i levande organismer kallas metabolism, eller metabolism. Som ett resultat av dessa reaktioner omvandlas energin som lagras i kemiska bindningar till andra former, d.v.s. metabolism är alltid

Från författarens bok

Kapitel 10. Energimetabolism. Biologisk oxidation Levande organismer ur termodynamisk synvinkel är öppna system. Energiutbyte är möjligt mellan systemet och miljön, vilket sker i enlighet med termodynamikens lagar. Alla ekologiska

Alla levande organismer utbyter ämnen med den yttre miljön. Biosyntesprocesser utförs ständigt i celler. Tack vare enzymer bildas komplexa föreningar från enkla ämnen: proteiner syntetiseras från aminosyror, komplexa kolhydrater syntetiseras från monosackarider och nukleinsyror syntetiseras från kvävehaltiga baser. Olika fetter och oljor bildas genom kemiska omvandlingar av relativt enkla ämnen. Kitin är det yttre höljet av leddjur och bildar kitin - en komplex polysackarid (s. 7), hos fåglar och däggdjur är ytterhöljet ett kåt ämne, vars grund är proteinet keratin. I slutändan bestäms sammansättningen av de stora organiska molekylerna som syntetiseras av genotypen. Syntetiserade ämnen används under tillväxt för att konstruera celler och deras organeller och för att ersätta förbrukade eller förstörda molekyler. Utan undantag sker alla interaktioner av biosyntes med absorption av energi.

Plastbyte

Plastmetabolism, annars kallad biosyntes eller anabolism, detta utbyte sker endast i cellen. Plastmetabolism har tre typer: fotosyntes, kemosyntes och proteinbiosyntes. Fotosyntes används av växter och endast vissa bakterier (cyanobakterier). Sådana organismer kallas autotrofer. Kemosyntes används av vissa bakterier, inklusive anaeroba. Sådana organismer kallas kemotrofer. Djur och svampar klassificeras som heterotrofa varelser.

Fotosyntes

Processen för fotosyntes sker genom en reaktion som involverar bildandet av glukos och syre från koldioxid och vatten. Fotosyntesen har två faser, ljus och mörk. Under den ljusa fasen sker fotosyntesprocessen i kloroplastens grana och i den mörka fasen i kloroplastens stroma (se bilaga 7). Utan solenergi skulle inte fotosyntesen ha sin betydelse, så detta är en viktig faktor. Under denna process bildas sex molekyler av koldioxid och vatten från sex molekyler syre och en molekyl glukos. Processen för fotosyntes sker i kloroplaster; klorofyll finns i organeller, tack vare vilken syntes sker.

6СО2 + 6Н2О → С6Н12О6 + 6О2

Kemosyntes

Kemosyntes är karakteristisk för bakterier som svavel, nitrifierande och järnbakterier. Bakterier använder energin som förvärvas genom oxidationsprocessen av ämnen för att reducera koldioxid till organiska föreningar. (se bilaga 8) Svavelbakterier oxiderar ämnen som vätesulfid, nitrifierande bakterier oxiderar ammoniak och järnbakterier oxiderar järnoxid.

Proteinbiosyntes

Plastmetabolism är en cells syntes av proteiner. Exchange har två huvudprocesser: transkription och översättning.

Transkription- Detta är processen att syntetisera budbärar-RNA med hjälp av DNA enligt komplementaritetsprincipen. (se bilaga 9)

Transkription har tre steg:

Primär avskriftsbildning

Bearbetning

Skarvning

Utsända- överföring av information om ett proteins struktur från budbärar-RNA till den syntetiserade polypeptiden. (se bilaga 10) Denna process utförs i cytoplasman på ribosomen. Sändningen sker i fyra steg. I det första steget aktiveras aminosyror av ett speciellt enzym - aminoacyl T-RNA-syntetas. Denna process använder energi i form av ATP. Minoacyladenylat bildas sedan. Detta följs av processen för närliggande den aktiverade aminosyran till överförings-RNA:t och AMP frisätts. Vidare, under det tredje steget, binder det bildade komplexet till ribosomen. Aminosyror inkorporeras sedan i proteinstrukturen i en specifik sekvens, varefter transfer-RNA:t frisätts.

Energiutbyte

Energimetabolism kallas också katabolism. Plast- och energimetabolism är mycket sammankopplade, eftersom för att utföra plastisk metabolism (anabolism) behövs energi, som erhålls av cellen genom katabolism. Med denna process syntetiserar cellen de nödvändiga nukleinsyrorna, proteinerna, kolhydraterna etc. Energimetabolism är en process under vilken ämnen med en komplex struktur bryts ner till enklare eller oxideras, vilket gör att kroppen får den energi som krävs för att existera. Det finns tre stadier av energimetabolism:

Förberedande skede

Anaerobt stadium - glykolys (utan syre)

Aerobt stadium - cellandning (med deltagande av syre)

Förberedande skede

Under detta skede omvandlas polymerer till monomerer, det vill säga föreningar som proteiner, kolhydrater och lipoider bryts ner till enklare. Denna process sker utanför cellen, i matsmältningssystemets organ. Syre krävs inte i detta skede av energiomsättningen. Som ett resultat av reaktionerna bryts protein ner till aminosyror, komplexa kolhydrater till enkla monosackarider och lipider till glycerol och högre syror. Detta stadium inträffar också i cellens lysosomer.

Anaerobt stadium

Detta stadium kallas annars fermentering eller glykolys. Ämnen som bildas i det förberedande skedet - glukos, aminosyror etc. - genomgår efterföljande enzymatisk nedbrytning utan deltagande av syre. Kolhydrater är huvudsakligen fermenterade. Under de kemiska reaktioner som används i detta stadium av katabolism bildas alkoholer, koldioxid, aceton, organiska syror och i vissa fall väte och andra ämnen. Glykolys är processen för nedbrytning av glukos under anaeroba förhållanden till pyrodruvsyra (PVA), sedan till mjölksyra, ättiksyra, smörsyra eller etylalkohol, som sker i cellens cytoplasma. Vid syrefri fission försvinner en del av den frigjorda energin i form av värme, och en del lagras i ATP-molekyler. En vanlig reaktion i djur- och svampceller är frisättningen av pyrodruvsyra.

Den grundläggande kemiska reaktionen i detta skede ser ut så här:

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

Som ett resultat av denna process bildas två ATP-molekyler.

Aerob scen

Detta stadium äger rum i mitokondrier. (se bilaga 11) I detta skede oxideras ämnen, på grund av vilket en viss mängd energi frigörs. Syre deltar i samma process. Syre transporteras med hjälp av röda blodkroppar som innehåller hemoglobin. Ämnen som erhållits i de föregående stegen bryts ner av cellen till det enklaste, det vill säga till koldioxid och vatten. Enzymer som finns i lysosomer oxiderar organiska föreningar i cellen. ADP - adenosindifosfat - ett ämne som också är nödvändigt för energiproduktion på grund av cellandning. Den grundläggande kemiska reaktionen i detta skede ser ut så här:

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

Som ett resultat av denna process bildas 36 ATP-molekyler.

Du kan se från denna ekvation att en betydande mängd energi frigörs i detta skede. Dessutom, i detta skede, kan reaktionen av fullständig oxidation av pyrodruvsyra inträffa, som ett resultat av vilken energi också frigörs, men i mindre mängder.

Följaktligen, med fullständig nedbrytning av en glukosmolekyl, kan cellen syntetisera 38 ATP-molekyler (2 molekyler under glykolys och 36 molekyler under det aeroba stadiet). (se bilaga 12)

Den allmänna ekvationen för aerob andning kan skrivas på följande sätt:

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

Slutsats

En cell är en mycket organiserad livsenhet. Absorption, omvandling, lagring och användning av ämnen och energi sker genom celler. Det är i cellen som processer som andning, fermentering, fotosyntes och duplicering av genetiskt material sker. Och sådana processer förekommer både i organismer som är enkla i strukturen (encelliga) och i organismer som är komplexa i strukturen (flercelliga). Alla organismers liv beror på deras celler.

Ansökan

Bilaga 1

Bilaga 2

Bilaga 3

Bilaga 4

Bilaga 5

Bilaga 6

Bilaga 7

Bilaga 8

Bilaga 9

Metabolism av ämnen och energi (metabolism) sker på alla nivåer i kroppen: cellulär, vävnad och organism. Det säkerställer beständigheten i kroppens inre miljö - homeostas - under ständigt föränderliga existensförhållanden. Två processer sker samtidigt i cellen - plastisk metabolism (anabolism eller assimilering) och energimetabolism (fatabolism eller dissimilering).

Plastmetabolism är en uppsättning biosyntesreaktioner, eller skapandet av komplexa molekyler från enkla. Cellen syntetiserar hela tiden proteiner från aminosyror, fetter från glycerol och fettsyror, kolhydrater från monosackarider, nukleotider från kvävehaltiga baser och sockerarter. Dessa reaktioner kräver energi. Den energi som används frigörs genom energiutbyte. Energimetabolism är en uppsättning reaktioner som bryter ner komplexa organiska föreningar till enklare molekyler. En del av den energi som frigörs i detta fall går till syntesen av ATP-molekyler (adenosintrifosforsyra) rika på energibindningar. Nedbrytningen av organiska ämnen sker i cytoplasman och mitokondrierna med deltagande av syre. Reaktionerna av assimilering och dissimilering är nära besläktade med varandra och den yttre miljön. Kroppen får näring från den yttre miljön. Avfallsämnen släpps ut i den yttre miljön.

Enzymer (enzymer) är specifika proteiner, biologiska katalysatorer som påskyndar metabola reaktioner i cellen. Alla processer i en levande organism utförs direkt eller indirekt med deltagande av enzymer. Ett enzym katalyserar endast en reaktion eller verkar på endast en typ av bindning. Detta säkerställer finreglering av alla vitala processer (andning, matsmältning, fotosyntes, etc.) som sker i cellen eller kroppen. I varje enzyms molekyl finns en plats som gör kontakt mellan enzymets molekyler och ett specifikt ämne (substrat). Enzymets aktiva centrum är en funktionell grupp (till exempel OH - seringrupp) eller en separat aminosyra.

Hastigheten av enzymatiska reaktioner beror på många faktorer: temperatur, tryck, surhet i miljön, förekomsten av inhibitorer, etc.

Stadier av energimetabolism:

• Förberedande- förekommer i cellernas cytoplasma. Under inverkan av enzymer bryts polysackarider ner till monosackarider (glukos, fruktos, etc.), fetter bryts ner till glycerol och fettsyror, proteiner till aminosyror och nukleinsyror till nukleotider. Detta frigör en liten mängd energi, som försvinner som värme.
• Syrefri(anaerob andning eller glykolys) - nedbrytning av glukos i flera steg utan medverkan av syre. Det kallas för jäsning. I muskler, som ett resultat av anaerob andning, bryts en glukosmolekyl ned till två molekyler lyruvsyra (C 3 H 4 O 3), som sedan reduceras till mjölksyra (C 3 H 6 O 3). Fosforsyra och ADP är involverade i nedbrytningen av glukos.

  Den övergripande ekvationen för detta steg: C 6 H 12 O 6 + 2H 3 PO 4 + 2ADP -> 2C 3 H 6 O 3 + 2ATP + 2H 2 O

  Hos jästsvampar omvandlas en glukosmolekyl utan medverkan av syre till etylalkohol och koldioxid (alkoholjäsning). I andra mikroorganismer kan glykolys resultera i bildning av aceton, ättiksyra etc. Nedbrytningen av en glukosmolekyl ger två ATP-molekyler, i vars bindningar 40 % av energin lagras, resten av energin försvinner i formen av värme.

• Syreandning- stadiet av aerob andning eller syreklyvning, som äger rum på vecken av mitokondriernas inre membran - cristae. I detta skede bryts ämnena i föregående steg ned till de slutliga nedbrytningsprodukterna - vatten och koldioxid. Som ett resultat av nedbrytningen av två molekyler mjölksyra bildas 36 molekyler ATP. Huvudvillkoret för det normala förloppet av syrenedbrytning är integriteten hos mitokondriella membran. Syreandning är huvudsteget för att förse celler med syre. Det är 20 gånger effektivare än det syrefria steget.

  Den övergripande ekvationen för syreuppdelning är: 2C 3 H 6 0 3 + 60 2 + 36H 3 PO 4 + 36ADP -> 6CO 2 + 38H 2 O + 36ATP

Enligt metoden för att erhålla energi är alla organismer indelade i två grupper - autotrofa och heterotrofa.

Energiomsättningen i aeroba celler hos växter, svampar och djur fortskrider på samma sätt. Detta indikerar deras förhållande. Antalet mitokondrier i vävnadsceller varierar, det beror på cellernas funktionella aktivitet. Till exempel finns det många mitokondrier i muskelceller.

Nedbrytningen av fetter till glycerol och fettsyror utförs av enzymer - lipaser. Proteiner bryts först ner till oligopeptider och sedan till aminosyror.

Enzymer (från latinets "fermentum" - jäsning, surdeg), enzymer, specifika proteiner som ökar hastigheten för kemiska reaktioner i cellerna hos alla levande organismer. Av kemisk natur - proteiner som har optimal aktivitet vid ett visst pH, närvaron av nödvändiga koenzymer och kofaktorer och frånvaron av inhibitorer. Enzymer kallas också för biokatalysatorer i analogi med katalysatorer inom kemin. Varje typ av enzym katalyserar omvandlingen av vissa ämnen (substrat), ibland bara ett enda ämne i en enda riktning. Därför utförs många biokemiska reaktioner i celler av ett stort antal olika enzymer. De är indelade i 6 klasser: oxidoreduktaser, transferaser, hydrolaser, lyaser, isomeraser och ligaser. Många enzymer har isolerats från levande celler och erhållits i kristallin form (för första gången 1926).

Enzymernas roll i kroppen

Enzymer är involverade i alla metaboliska processer och i implementeringen av genetisk information. Matsmältning och assimilering av näringsämnen, syntes och nedbrytning av proteiner, nukleinsyror, fetter, kolhydrater och andra föreningar i celler och vävnader i alla organismer - alla dessa processer är omöjliga utan deltagande av enzymer. Varje manifestation av funktionerna hos en levande organism - andning, muskelsammandragning, neuropsykisk aktivitet, reproduktion, etc. - säkerställs av verkan av enzymer. De individuella egenskaperna hos celler som utför vissa funktioner bestäms till stor del av en unik uppsättning enzymer, vars produktion är genetiskt programmerad. Frånvaron av ens ett enzym eller någon defekt i det kan leda till allvarliga negativa konsekvenser för kroppen.

Katalytiska egenskaper hos enzymer

Enzymer är de mest aktiva av alla kända katalysatorer. De flesta reaktioner i cellen går miljontals och miljarder gånger snabbare än om de inträffade i frånvaro av enzymer. Således kan en molekyl av katalasenzymet omvandla upp till 10 tusen molekyler väteperoxid, giftigt för celler, som bildas under oxidationen av olika föreningar, till vatten och syre på en sekund. De katalytiska egenskaperna hos enzymer beror på deras förmåga att avsevärt minska aktiveringsenergin hos reagerande föreningar, det vill säga i närvaro av enzymer krävs mindre energi för att "starta" en given reaktion.

Historia om enzymupptäckt

Processer som sker med deltagande av enzymer har varit kända för människan sedan urminnes tider, eftersom beredningen av bröd, ost, vin och vinäger är baserad på enzymatiska processer. Men först 1833 isolerades för första gången en aktiv substans från groddande kornkorn, som omvandlade stärkelse till socker och kallades diastas (nu kallas detta enzym amylas). I slutet av 1800-talet. Det har bevisats att juicen som erhålls genom att mala jästceller innehåller en komplex blandning av enzymer som säkerställer processen för alkoholjäsning. Från den tiden började intensiva studier av enzymer - deras struktur och verkningsmekanism. Sedan biokatalysens roll avslöjades i studiet av fermentering, var det med denna process som två etablerade sådana har associerats sedan 1800-talet. namnen är "enzym" (översatt från grekiska "från jäst") och "enzym". Det är sant att den sista synonymen endast används i ryskspråkig litteratur, även om den vetenskapliga riktningen som är involverad i studiet av enzymer och processer med deras deltagande traditionellt kallas enzymologi. Under första hälften av 1900-talet. Det konstaterades att enzymer av kemisk natur är proteiner, och under andra hälften av århundradet var sekvensen av aminosyrarester redan bestämd för många hundra enzymer, och den rumsliga strukturen fastställdes. 1969 genomfördes den kemiska syntesen av enzymet ribonukleas för första gången. Enorma framsteg har gjorts för att förstå enzymers verkningsmekanism.

Enzymers placering i kroppen

I en cell finns vissa enzymer i cytoplasman, men mestadels är enzymer associerade med vissa cellulära strukturer, där de utövar sin verkan. I kärnan, till exempel, finns det enzymer som är ansvariga för replikation - syntesen av DNA (DNA-polymeras), och för dess transkription - bildandet av RNA (RNA-polymeras). Mitokondrier innehåller enzymer som är ansvariga för energilagring, lysosomer innehåller de flesta hydrolytiska enzymer som är involverade i nedbrytningen av nukleinsyror och proteiner.

Enzymverkansförhållanden

Alla reaktioner som involverar enzymer sker huvudsakligen i en neutral, lätt alkalisk eller lätt sur miljö. Den maximala aktiviteten för varje enskilt enzym inträffar dock vid strikt definierade pH-värden. För verkan av de flesta enzymer hos varmblodiga djur är den mest gynnsamma temperaturen 37-40oC. I växter, vid temperaturer under 0o C, upphör inte enzymernas verkan helt, även om växternas vitala aktivitet minskar kraftigt. Enzymatiska processer kan som regel inte förekomma vid temperaturer över 70o C, eftersom enzymer, som alla proteiner, utsätts för termisk denaturering (strukturell förstörelse).

Storlekar på enzymer och deras struktur

Molekylvikten för enzymer, som alla andra proteiner, ligger i intervallet 10 tusen - 1 miljon (men kan vara mer). De kan bestå av en eller flera polypeptidkedjor och kan representeras av komplexa proteiner. Den senare, tillsammans med proteinkomponenten (apoenzym), inkluderar lågmolekylära föreningar - koenzymer (kofaktorer, koenzymer), inklusive metalljoner, nukleotider, vitaminer och deras derivat. Vissa enzymer bildas i form av inaktiva prekursorer (proenzymer) och blir aktiva efter vissa förändringar i molekylens struktur, till exempel efter klyvning av ett litet fragment från den. Dessa inkluderar matsmältningsenzymerna trypsin och chymotrypsin, som syntetiseras av pankreasceller i form av inaktiva prekursorer (trypsinogen och chymotrypsinogen) och blir aktiva i tunntarmen som en del av pankreasjuice. Många enzymer bildar så kallade enzymkomplex. Sådana komplex är till exempel inbäddade i membranen hos celler eller cellulära organeller och är involverade i transporten av ämnen.

Substansen som genomgår transformation (substrat) binder till en specifik del av enzymet, det aktiva centret, som bildas av sidokedjor av aminosyror, ofta belägna i sektioner av polypeptidkedjan som är väsentligt avlägsna från varandra. Till exempel bildas kymotrypsinmolekylens aktiva centrum av histidinrester belägna i polypeptidkedjan i position 57, serin i position 195 och asparaginsyra i position 102 (totalt finns det 245 aminosyror i kymotrypsinmolekylen). Således ger det komplexa arrangemanget av polypeptidkedjan i proteinmolekylen - enzymet möjligheten för flera aminosyrasidokedjor att uppträda på en strikt definierad plats och på ett visst avstånd från varandra. Koenzymer är också en del av det aktiva centret (proteindelen och icke-proteinkomponenten separat har inte enzymatisk aktivitet och förvärvar egenskaperna hos ett enzym endast när de kombineras tillsammans).

Processer som involverar enzymer

De flesta enzymer kännetecknas av hög specificitet (selektivitet) av verkan, när omvandlingen av varje reaktant (substrat) till en reaktionsprodukt utförs av ett speciellt enzym. I detta fall kan enzymets verkan strikt begränsas till ett substrat. Enzymet ureas, som är inblandat i nedbrytningen av urea till ammoniak och koldioxid, reagerar till exempel inte på metylurea, som har liknande struktur. Många enzymer verkar på flera strukturellt besläktade föreningar eller på en typ av kemisk bindning (till exempel enzymet fosfataser som klyver fosfodiesterbindningen). Enzymet utför sin verkan genom bildandet av ett enzym-substratkomplex, som sedan bryts ner för att bilda produkterna från den enzymatiska reaktionen och frigöra enzymet. Som ett resultat av bildningen av enzym-substratkomplexet ändrar substratet sin konfiguration; i detta fall försvagas den omvandlade enzym-kemiska bindningen och reaktionen fortskrider med mindre initial energiförbrukning och därför med mycket högre hastighet. Hastigheten för en enzymatisk reaktion mäts genom mängden substrat som omvandlas per tidsenhet eller mängden bildad produkt. Många enzymatiska reaktioner, beroende på koncentrationen av substratet och reaktionsprodukten i mediet, kan fortgå i både framåt- och bakåtriktningen (ett överskott av substratet förskjuter reaktionen mot bildningen av produkten, medan med överdriven ackumulering av senare kommer substratsyntes att inträffa). Detta innebär att enzymatiska reaktioner kan vara reversibla. Till exempel omvandlar kolsyraanhydras i blodet koldioxid som kommer från vävnader till kolsyra (H2CO3), och i lungorna, tvärtom, katalyserar det omvandlingen av kolsyra till vatten och koldioxid, som avlägsnas under utandning. Man bör dock komma ihåg att enzymer, liksom andra katalysatorer, inte kan förändra den termodynamiska jämvikten för en kemisk reaktion, utan bara påskynda uppnåendet av denna jämvikt avsevärt.

Nomenklatur av enzymnamn

När du namnger ett enzym som bas, ta namnet på substratet och lägg till suffixet "aza". Så här uppstod i synnerhet proteinaser - enzymer som bryter ner proteiner (proteiner), lipaser (bryter ner lipider eller fetter) etc. Vissa enzymer fick speciella (triviala) namn, till exempel matsmältningsenzymer - pepsin, kymotrypsin och trypsin .

Flera tusen olika metaboliska reaktioner äger rum i kroppens celler och därför finns det samma antal enzymer. För att få in en sådan mångfald i systemet antogs ett internationellt avtal om klassificering av enzymer. I enlighet med detta system delades alla enzymer, beroende på vilken typ av reaktioner de katalyserar, in i sex huvudklasser, som var och en inkluderar ett antal underklasser. Dessutom fick varje enzym ett fyrsiffrigt kodnummer (chiffer) och ett namn som indikerar reaktionen som enzymet katalyserar. Enzymer som katalyserar samma reaktion i organismer av olika arter kan skilja sig markant i sin proteinstruktur, men i nomenklaturen har de ett gemensamt namn och ett kodnummer.

Sjukdomar förknippade med nedsatt enzymproduktion

Frånvaron eller minskningen av aktiviteten av något enzym (ofta överdriven aktivitet) hos människor leder till utveckling av sjukdomar (enzymopatier) eller död i kroppen. Således utvecklas en ärftlig sjukdom hos barn - galaktosemi (leder till mental retardation) - som ett resultat av en kränkning av syntesen av enzymet som är ansvarigt för att omvandla galaktos till lättsmält glukos. Orsaken till en annan ärftlig sjukdom - fenylketonuri, åtföljd av en störning av mental aktivitet, är förlusten av levercellernas förmåga att syntetisera enzymet som katalyserar omvandlingen av aminosyran fenylalanin till tyrosin. Bestämning av aktiviteten hos många enzymer i blod, urin, cerebrospinal, sädesvätska och andra kroppsvätskor används för att diagnostisera ett antal sjukdomar. Med hjälp av denna blodserumanalys är det möjligt att upptäcka hjärtinfarkt, viral hepatit, pankreatit, nefrit och andra sjukdomar i ett tidigt skede.

Människans användning av enzymer

Eftersom enzymer behåller sina egenskaper utanför kroppen, används de framgångsrikt i olika industrier. Till exempel papaya proteolytiskt enzym (från papayajuice) - vid bryggning, för att mjukgöra kött; pepsin - vid produktion av "färdiga" spannmål och som läkemedel; trypsin - vid produktion av barnmatsprodukter; rennin (löpe från magen på en kalv) - vid osttillverkning. Katalas används ofta inom livsmedels- och gummiindustrin, och cellulaser och pectidaser som bryter ner polysackarider används för att klara fruktjuicer. Enzymer är nödvändiga för att etablera strukturen av proteiner, nukleinsyror och polysackarider, i genteknik etc. Med hjälp av enzymer erhålls läkemedel och komplexa kemiska föreningar.

Förmågan hos vissa former av ribonukleinsyror (ribozymer) att katalysera individuella reaktioner, det vill säga att fungera som enzymer, har upptäckts. Kanske, under utvecklingen av den organiska världen, fungerade ribozymer som biokatalysatorer innan den enzymatiska funktionen överfördes till proteiner som var bättre lämpade för att utföra denna uppgift.