Erdagi barcha tirik organizmlar energiya va moddalarni tashqaridan etkazib berishni faol ravishda tashkil etishga qodir ochiq tizimlardir. Energiya hayotiy jarayonlarni amalga oshirish uchun zarur, lekin birinchi navbatda hujayralar va tananing tuzilmalarini qurish va tiklash uchun ishlatiladigan moddalarning kimyoviy sintezi uchun. Tirik mavjudotlar faqat ikki turdagi energiyadan foydalanishga qodir: yorug'lik(quyosh radiatsiyasi energiyasi) va kimyoviy(kimyoviy birikmalar bog'lanish energiyasi) - shu asosda organizmlar ikki guruhga bo'linadi - fototroflar va kimyotroflar.

Strukturaviy molekulalarning asosiy manbai ugleroddir. Uglerod manbalariga qarab tirik organizmlar ikki guruhga bo'linadi: anorganik uglerod manbasidan (karbonat angidrid) foydalanadigan avtotroflar va organik uglerod manbalaridan foydalanadigan geterotroflar.

Energiya va moddalarni iste'mol qilish jarayoni deyiladi ovqat. Oziqlanishning ikkita usuli ma'lum: holozoyik - tana ichidagi oziq-ovqat zarralarini ushlash orqali va holofitik - tutmasdan, erigan ozuqa moddalarini tananing sirt tuzilmalari orqali singdirish orqali. Organizmga kiradigan ozuqa moddalari metabolik jarayonlarda ishtirok etadi.

Metabolizm - bu organizmdagi turli xil kimyoviy o'zgarishlarni o'z ichiga olgan o'zaro bog'liq va muvozanatli jarayonlar to'plami. Energiya sarfi bilan olib boriladigan sintez reaksiyalari anabolizm (plastik almashinuv yoki assimilyatsiya) asosini tashkil qiladi.

Energiyaning chiqishi bilan birga bo'linish reaktsiyalari asos bo'ladi katabolizm(energiya almashinuvi yoki dissimilyatsiya).

1. ATP ning metabolizmdagi ahamiyati

Organik moddalarning parchalanishi paytida ajralib chiqadigan energiya hujayra tomonidan darhol ishlatilmaydi, lekin yuqori energiyali birikmalar shaklida, odatda adenozin trifosfat (ATF) shaklida saqlanadi. Kimyoviy tabiatiga ko'ra, ATP mononukleotid bo'lib, azotli asos adenin, karbongidrat riboza va uchta fosfor kislotasi qoldig'idan iborat.

ATP gidrolizi jarayonida ajralib chiqadigan energiya hujayra tomonidan barcha turdagi ishlarni bajarish uchun ishlatiladi. Biologik sintezga katta miqdorda energiya sarflanadi. ATP hujayra energiyasining universal manbaidir. Hujayradagi ATP ta'minoti cheklangan va nafas olish, fermentatsiya va fotosintez jarayonida turli xil tezlikda sodir bo'lgan fosforlanish jarayoni tufayli to'ldiriladi. ATP juda tez yangilanadi (odamlarda bitta ATP molekulasining umri 1 daqiqadan kam).

2. Hujayradagi energiya almashinuvi. ATP sintezi

ATP sintezi barcha organizmlarning hujayralarida fosforlanish jarayonida sodir bo'ladi, ya'ni. ADP ga noorganik fosfat qo'shilishi. ADP fosforillanishi uchun energiya energiya almashinuvi jarayonida hosil bo'ladi. Energiya almashinuvi yoki dissimilyatsiya - bu energiya chiqishi bilan birga bo'lgan organik moddalarning parchalanishi reaktsiyalari to'plami. Yashash joyiga qarab, dissimilyatsiya ikki yoki uch bosqichda sodir bo'lishi mumkin.

Aksariyat tirik organizmlarda - kislorodli muhitda yashovchi aeroblarda - dissimilyatsiya jarayonida uch bosqich amalga oshiriladi: tayyorgarlik, kislorodsiz, kislorod. Kislorodsiz muhitda yashovchi anaeroblarda yoki kislorod yetishmaydigan aeroblarda dissimilyatsiya faqat birinchi ikki bosqichda, hali ham energiyaga boy bo'lgan oraliq organik birikmalar hosil bo'lishi bilan sodir bo'ladi.

Birinchi bosqich - tayyorgarlik - murakkab organik birikmalarni oddiyroqlarga (oqsillarni aminokislotalarga; polisaxaridlarni monosaxaridlarga; nuklein kislotalarni nukleotidlarga) fermentativ parchalashdan iborat. Organik moddalarning hujayra ichidagi parchalanishi lizosomalarning gidrolitik fermentlari ta'sirida sodir bo'ladi. Bu holda chiqarilgan energiya issiqlik shaklida tarqaladi va natijada paydo bo'lgan kichik organik molekulalar yanada parchalanishi va hujayra tomonidan o'zining organik birikmalarini sintez qilish uchun "qurilish materiali" sifatida ishlatilishi mumkin.

Ikkinchi bosqich - to'liq bo'lmagan oksidlanish - to'g'ridan-to'g'ri hujayra sitoplazmasida sodir bo'ladi, kislorod mavjudligini talab qilmaydi va organik substratlarning keyingi parchalanishidan iborat. Hujayradagi asosiy energiya manbai glyukoza. Glyukozaning kislorodsiz, to'liq bo'lmagan parchalanishi glikoliz deb ataladi.

Uchinchi bosqich - to'liq oksidlanish - kislorodning majburiy ishtirokida sodir bo'ladi. Natijada glyukoza molekulasi noorganik karbonat angidridga parchalanadi va bu holda ajralib chiqadigan energiya qisman ATP sinteziga sarflanadi.

3. Plastmassa almashinuvi

Plastmassa almashinuvi yoki assimilyatsiya - bu hujayradagi murakkab organik birikmalarning sintezini ta'minlaydigan reaktsiyalar to'plami. Geterotrof organizmlar o'zlarining organik moddalarini organik oziq-ovqat tarkibiy qismlaridan hosil qiladilar. Geterotrofik assimilyatsiya asosan molekulalarning qayta joylashishiga kamayadi.

Oziq-ovqatning organik moddalari (oqsillar, yog'lar, uglevodlar) --> hazm qilish --> Oddiy organik molekulalar (aminokislotalar, yog'lar, monosaxaridlar) --> biologik sintezlar --> Organizmning makromolekulalari (oqsillar, yog'lar, uglevodlar)

Avtotrof organizmlar tashqi muhitdan iste'mol qilinadigan noorganik molekulalardan organik moddalarni to'liq mustaqil ravishda sintez qilish qobiliyatiga ega. Avtotrof assimilyatsiya jarayonida oddiy organik birikmalar hosil boʻlishini taʼminlovchi foto- va xemosintez reaksiyalari makromolekulalarning biologik sintezidan oldin boʻladi:

Noorganik moddalar (karbonat angidrid, suv) --> fotosintez, xemosintez --> Oddiy organik molekulalar (aminokislotalar, yog 'kislotalari, monosaxaridlar) -----biologik sintezlar --> Tana makromolekulalari (oqsillar, yog'lar, uglevodlar)

4. fotosintez

Fotosintez - bu hujayra energiyasidan foydalangan holda noorganiklardan organik birikmalarni sintez qilish. Fotosintez jarayonlarida yorug'likni ushlash va uning energiyasini kimyoviy energiyaga aylantirish noyob xususiyatga ega bo'lgan fotosintez pigmentlari etakchi rol o'ynaydi. Fotosintetik pigmentlar oqsilga o'xshash moddalarning juda katta guruhidir. Asosiy va eng muhim energiya dono pigment hisoblanadi. xlorofil a, fotosintetik bakteriyalardan tashqari barcha fototroflarda uchraydi. Fotosintetik pigmentlar eukariotlarda plastidlarning ichki membranasida yoki prokariotlarda sitoplazmatik membrananing invaginatsiyalarida joylashgan.

Fotosintez jarayonida kraxmalga aylanadigan va o'simlik tomonidan saqlanadigan monosaxaridlardan (glyukoza va boshqalar) tashqari, boshqa organik birikmalarning monomerlari - aminokislotalar, glitserin va yog' kislotalari sintezlanadi. Shunday qilib, fotosintez tufayli o'simlik hujayralari, aniqrog'i, xlorofill o'z ichiga olgan hujayralar o'zlarini va Yerdagi barcha tirik mavjudotlarni zarur organik moddalar va kislorod bilan ta'minlaydi.

5. Xemosintez

Xemosintez ham noorganiklardan organik birikmalar sintez qilish jarayonidir, lekin u yorug'lik energiyasi hisobiga emas, balki noorganik moddalarning (oltingugurt, vodorod sulfidi, temir, ammiak,) oksidlanishidan olingan kimyoviy energiya hisobiga amalga oshiriladi. nitrit va boshqalar). Eng muhimi nitrifikator, temir va oltingugurt bakteriyalari.

Oksidlanish reaksiyalarida ajralib chiqqan energiya bakteriyalar tomonidan ATP shaklida saqlanadi va organik birikmalar sintezi uchun ishlatiladi. Xemosintetik bakteriyalar biosferada juda muhim rol o'ynaydi. Ular oqava suvlarni tozalashda ishtirok etadilar, tuproqda mineral moddalarning to'planishiga hissa qo'shadilar va tuproq unumdorligini oshiradilar.

DNK - biopolimer, mikromolekula, polinukleotid, -manomer-nukleotid Azot asoslari - dezoksiriboza - fosfor kislotasi qoldig'i Azot asoslari: adenin, timin, guanin, sitozin - RNKning ikki ipli tuzilishi - biopolimer, makromoletrootidlar, nitromokleotidlar - polinükleotidlar. - Riboza - Fosfor kislotasi qoldig'i Azotli asoslar: adenin, urasil, guanin, sitozin. RNK molekulasi bir zanjirli. Funktsiyalari: DNK - genetik ma'lumotni saqlash RNK ​​- genetik ma'lumotni uzatish

Protein molekulalarining birlamchi tuzilishi haqidagi ma'lumotlarni olib yuruvchi messenjer RNK yadroda sintezlanadi. Yadro membranasining teshiklaridan o'tib, mRNK ribosomalarga yuboriladi, u erda genetik ma'lumotlar shifrlanadi - Nukleotidlar tilidan Aminokislotalar tiliga tarjima qilinadi.

Oqsillar sintez qilinadigan aminokislotalar transfer RNK (t-RNK) deb ataladigan maxsus RNKlar yordamida ribosomalarga yetkaziladi. t-RNKda uchta nukleotidlar ketma-ketligi i-RNKdagi kodonning nukleotidlariga komplementardir. tRNK tuzilishidagi nukleotidlarning bunday ketma-ketligi antikodon deb ataladi. Har bir t-RNK fermentlar yordamida va ATP yordamida o'ziga xos aminokislotalarni biriktiradi. Bu sintezning birinchi bosqichi.

Aminokislota oqsil zanjiriga kirishi uchun u tRNK dan ajralib chiqishi kerak. Protein sintezining ikkinchi bosqichida tRNK nukleotidlar tilidan aminokislotalar tiliga tarjimon vazifasini bajaradi. Ushbu tarjima ribosomada sodir bo'ladi. Unda ikkita bo'lim mavjud: birida t-RNK mRNKdan buyruq oladi - antikodon kodonni taniydi, ikkinchisida buyruq bajariladi - t-RNKdan aminokislota yirtilib ketadi.

Oqsil sintezining uchinchi bosqichi - sintetaza fermenti tRNKdan ajralgan aminokislotani o'sayotgan oqsil molekulasiga birikadi. Messenger RNK doimiy ravishda ribosoma bo'ylab siljiydi, har bir triplet birinchi bo'limga tushadi, u erda tRNK antikodon tomonidan tan olinadi, so'ngra ikkinchi bo'limga tushadi. Unga aminokislota biriktirilgan t-RNK ham shu yerga boradi, bu yerda aminokislotalar t-RNKdan ajraladi va bir-biri bilan uchlik ketma-ketlik bilan bog'lanadi.

Birinchi bo'limda ribosomada genlar orasidagi tinish belgilari bo'lgan uchta uchlikdan biri paydo bo'lsa, bu protein sintezi tugallanganligini anglatadi. Tayyor oqsil zanjiri ribosomani tark etadi. Protein sintezi jarayoni juda ko'p energiya talab qiladi. Har bir aminokislotaning t-RNK bilan bog'lanishi bitta ATP molekulasining energiyasini talab qiladi.

Protein ishlab chiqarishni oshirish uchun mRNK ko'pincha bir vaqtning o'zida bir emas, balki bir nechta ribosomalardan ketma-ket o'tadi. Bitta mRNK molekulasi bilan birlashtirilgan bunday struktura polisoma deyiladi. Har bir ribosomada, boncuklar qatoriga o'xshash konveyer tasmasida bir xil oqsillarning bir nechta molekulalari ketma-ket sintezlanadi.

Ribosomalarda oqsil sintezi translatsiya deb ataladi. Protein molekulalarining sintezi doimiy ravishda sodir bo'ladi va yuqori tezlikda sodir bo'ladi: bir daqiqada 50 dan 60 minggacha peptid bog'lari hosil bo'ladi. Bitta oqsil molekulasining sintezi atigi 3-4 soniya davom etadi. Biosintezning har bir bosqichi tegishli fermentlar tomonidan katalizlanadi va ATP parchalanishi orqali energiya bilan ta'minlanadi. Sintezlangan oqsillar endoplazmatik retikulum kanallariga kirib, ular orqali hujayraning ma'lum qismlariga ko'chiriladi.

O'simlik hujayrasi osmotik tizim sifatida

O'simlik hujayrasi osmotik tizimdir. Vakuolaning hujayra shirasi yuqori konsentrlangan eritma hisoblanadi. Hujayra shirasining osmotik bosimi belgilangan -.

Vakuolaga kirish uchun suv hujayra devori, plazmalemma, sitoplazma va tonoplast orqali o'tishi kerak. Hujayra devori suv o'tkazuvchanligi yuqori. Plazmalemma va tonoplast selektiv o'tkazuvchanlikka ega. Shuning uchun o'simlik hujayrasini osmotik tizim deb hisoblash mumkin, bunda plazma membranasi va tonoplast yarim o'tkazuvchan membrana, hujayra shirasi bo'lgan vakuola esa konsentrlangan eritma hisoblanadi. Shuning uchun, agar hujayra suvga joylashtirilsa, osmos qonunlariga ko'ra, suv hujayra ichiga oqib chiqa boshlaydi.

Suvning hujayra ichiga kiradigan kuchi so'rish kuchi deb ataladi - S.

Bu suv potentsiali bilan bir xil.

Suv vakuolga kirishi bilan uning hajmi ortadi, suv hujayra shirasini suyultiradi va hujayra devorlari bosimni boshdan kechira boshlaydi. Hujayra devori ma'lum bir elastiklikka ega va cho'zilishi mumkin.

Vakuolaning hajmi ortishi bilan sitoplazma hujayra devoriga bosiladi va hujayra devorida turgor bosimi paydo bo'ladi (P). Shu bilan birga, hujayra devoridan protoplastdagi hujayra devoridan teng miqdordagi qarshi bosim paydo bo'ladi. Hujayra devorining orqa bosimiga bosim potentsiali (-P) deyiladi.

Shunday qilib, so'rish kuchining S kattaligi hujayra shirasining osmotik bosimi va P hujayraning turgor gidrostatik bosimi bilan belgilanadi, u cho'zilganida paydo bo'ladigan hujayra devorining orqa bosimiga teng -P.

S = - P yoki - -.

Agar o'simlik etarli tuproq va havo namligi sharoitida bo'lsa, u holda hujayralar to'liq turgor holatidadir. Hujayra suv bilan to'liq to'yingan bo'lsa (turgescent), u holda uning so'rish kuchi nolga teng S = 0 va turgor bosimi potentsial osmotik bosim P = ga teng bo'ladi.

Tuproqda namlik yetishmasa, suv tanqisligi birinchi navbatda hujayra devorida paydo bo'ladi. Hujayra devorining suv potentsiali vakuoladagiga qaraganda pastroq bo'ladi va suv vakuoladan hujayra devoriga o'ta boshlaydi. Vakuoladan suvning chiqishi hujayralardagi turgor bosimini pasaytiradi va ularning so'rish kuchini oshiradi. Uzoq vaqt davomida namlik etishmasligi bilan ko'pchilik hujayralar turgorni yo'qotadi va o'simlik egiluvchanligi va mustahkamligini yo'qotib, quriy boshlaydi. Bunday holda, turgor bosimi P = 0, va assimilyatsiya kuchi S =

Agar juda katta suv yo'qotilishi tufayli turgor bosimi nolga tushib qolsa, barg butunlay quriydi. Keyinchalik suv yo'qotilishi hujayra protoplastining o'limiga olib keladi. To'satdan suv yo'qotilishiga moslashish xususiyati namlik etishmovchiligi bo'lgan stomatalarning tez yopilishi hisoblanadi.

Hujayralar turgorni tezda tiklashi mumkin, agar o'simlik etarli miqdorda suv olsa yoki kechasi o'simlik tuproqdan etarli miqdorda suv olsa. Va sug'orish paytida ham.

Suv potentsiali; toza suv uchun 0 ga teng; hujayralar uchun 0 yoki manfiyga teng.

Osmotik potentsial har doim salbiy

Bosim potentsiali; odatda tirik hujayralarda ijobiy (tarkibi bosim ostida bo'lgan hujayralarda), ammo ksilem hujayralarida salbiy (suv tarangligi hosil bo'ladi).

Harakatning umumiy natijasi

To'liq turgor bilan

Dastlabki plazmoliz paytida

Agar siz hujayrani suv potentsiali pastroq bo'lgan gipertonik eritmaga joylashtirsangiz, u holda suv plazma membranasi orqali osmoz orqali hujayradan chiqa boshlaydi. Birinchidan, suv sitoplazmadan, so'ngra tonoplast orqali vakuoladan chiqib ketadi. Hujayraning tirik tarkibi protoplast qisqaradi va hujayra devori orqasiga tushadi. Jarayon sodir bo'lmoqda plazmoliz. Hujayra devori va protoplast orasidagi bo'shliq tashqi eritma bilan to'ldiriladi. Bunday hujayra plazmolizlangan deb ataladi. Protoplastning suv potentsiali atrofdagi eritmaning suv potentsialiga tenglashguncha suv hujayradan chiqib ketadi, shundan so'ng hujayra qisqarishini to'xtatadi. Bu jarayon qayta tiklanadi va hujayra zarar ko'rmaydi.

Agar hujayra toza suvga yoki gipotonik eritmaga joylashtirilsa, u holda hujayraning turgor holati tiklanadi va jarayon deplazmoliz.

Yosh to'qimalarda suv tanqisligi sharoitida suv yo'qotilishining keskin oshishi hujayraning turgor bosimining manfiy bo'lishiga olib keladi va hajmi qisqargan protoplast hujayra devoridan ajralmaydi, balki uni o'zi bilan birga tortib oladi. . Hujayralar va to'qimalar qisqaradi. Bu hodisa deyiladi cytorhiz.

Moddalar va energiya almashinuvi (metabolizm) tananing barcha darajalarida sodir bo'ladi: hujayra, to'qima va organizm. U organizmning ichki muhiti - gomeostazning doimiy o'zgaruvchan yashash sharoitlarida barqarorligini ta'minlaydi. Hujayrada bir vaqtning o'zida ikkita jarayon sodir bo'ladi - plastik metabolizm (anabolizm yoki assimilyatsiya) va energiya almashinuvi (fatabolizm yoki dissimilyatsiya).

Plastmassa almashinuvi oddiy moddalardan murakkab moddalar hosil bo'lganda, energiya sarflanganda barcha sintez jarayonlarining yig'indisidir.

Energiya almashinuvi - bu murakkab moddalar oddiy moddalarga aylanib, energiya ajralib chiqadigan barcha bo'linish jarayonlarining yig'indisidir.

Gomeostaz plastik va energiya almashinuvi o'rtasidagi muvozanat bilan ta'minlanadi. Agar bu muvozanat buzilgan bo'lsa, u holda tanada yoki uning bir qismida patologiyalar (kasalliklar) paydo bo'ladi.

Metabolizm normal harorat, bosim va ma'lum bir pH muhitida sodir bo'ladi

11.Hujayradagi energiya almashinuvi.

Energiya almashinuvi - bu organik birikmalarning asta-sekin parchalanishining kimyoviy reaktsiyalari to'plami bo'lib, ularning bir qismi ATP sinteziga sarflanadigan energiya ajralib chiqishi bilan birga keladi. Sintezlangan ATP organizmlar hayoti uchun universal energiya manbaiga aylanadi.

Energiya almashinuvining bosqichlari:

1. Tayyorlovchi - unda murakkab moddalar oddiy moddalarga, masalan, polisaxaridlar monosaxaridlarga ajraladi. Bu bosqich sitoplazmada sodir bo'ladi va energiya chiqaradi, lekin juda kam energiya issiqlik sifatida tarqaladi.

2. Kislorodsiz - lizosomalarda bu bosqichda moddalarning oddiyroqlarga bo'linishi kislorod ishtirokisiz, ikkita ATP molekulasi ajralib chiqishi bilan davom etadi.

3. Kislorod - kislorod ishtirokida moddalarning 36 ATP ajralib chiqishi bilan yakuniy mahsulotlarga (karbonat angidrid va suv) parchalanishini davom ettiradi. Bu jarayon mitoxondriyalarda sodir bo'ladi.

Hujayralarning oziqlanishi. Xemosintez

Hujayraning oziqlanishi bir qator murakkab kimyoviy reaktsiyalar natijasida yuzaga keladi, bunda tashqi muhitdan hujayraga kiradigan moddalar (karbonat angidrid, mineral tuzlar, suv) hujayraning o'zi tanasiga oqsillar, shakar, yog'lar shaklida kiradi. , moylar, azot va fosfor.bog'lanishlar.

Barcha tirik organizmlarni 2 guruhga bo'lish mumkin:

1. Oziqlanishning avtotrofik turi - bularga noorganiklardan organik birikmalarni o'zlari sintez qiladigan organizmlar kiradi.

2 turdagi avtotroflar:

Fotosintetika - bu quyosh nuri energiyasidan foydalanadigan avtotroflar (o'simliklar, siyanobakteriyalar, protozoa).

Xemosintetiklar kimyoviy bog'lanish energiyasidan foydalanadigan organizmlardir. Bu turga deyarli barcha bakteriyalar (azot fiksatorlari, oltingugurt bakteriyalari, temir bakteriyalari) kiradi.

Xemosintezni Vinogradov kashf etgan.

Xemosintez - bu avtotrofik oziqlanish usuli bo'lib, unda CO2 dan organik moddalarni sintez qilish uchun energiya manbai noorganik birikmalarning oksidlanish reaktsiyalari hisoblanadi. Energiyani olish uchun ushbu imkoniyat faqat bakteriyalar yoki arxeya tomonidan qo'llaniladi.

2. Geterotrof oziqlanish turi - tayyor organik birikmalar bilan oziqlanadigan organizmlarga xos.

Soprofitlar - geterotroflar bo'lib, ular o'lik to'qimalar yoki organizmlar (qarg'alar, tulporlar, gienalar) bilan oziqlanadilar.

O'simliklar bilan oziqlanadigan - o'simlik organizmlarini (o'txo'r hayvonlar) iste'mol qiladigan geterotroflar.

Yirtqich hayvonlar (yirtqichlar) boshqa organizmlarni (hasharotlar) ushlaydigan va iste'mol qiladigan geterotroflardir.

Omnivorlar - o'simlik va hayvonlarning ovqatlarini iste'mol qiladilar

3. Miksotrofik ovqatlanish turi - avtotrof va geterotrof oziqlanish turlarini (quyosh, yashil evglena) birlashtiradi.

fotosintez

Fotosintez - bu quyosh nuri energiyasidan foydalangan holda noorganik moddalar hosil bo'lishining murakkab jarayoni. Fotosintezning asosiy organi bargdir, chunki u eng ko'p xloroplastlarni o'z ichiga oladi va uning shakli quyosh nurini olish uchun eng mos keladi.

Fotosintez fazalari:

1. Yorug'lik fazasi - 2 ta asosiy jarayonni o'z ichiga oladi: suvning fotolizi va siklik bo'lmagan fosforlanish.

Tilakoidlar - xlorofill pigmentlari va sitoxrom deb ataladigan maxsus elektron tashuvchisi joylashgan tekislangan membrana qoplari.

Tilakoidlarda 2 ta fototizim mavjud:

1-fototizimda uzunligi 700 nanometr bo'lgan yorug'lik kvantini qabul qiluvchi xlorofill a1 mavjud.

2-fototizimda uzunligi 680 nanometr bo'lgan yorug'lik kvantini idrok etuvchi xlorofill a2 mavjud.

Yorug'lik kvanti 1-fototizimga tushganda, xlorofill a1 elektronlari qo'zg'aladi va suvning fatolizi kabi jarayonga o'tadi, ya'ni suv vodorod va gidroksoguruhga bo'linadi. Moddani kamaytirish uchun vodorod ishlatiladi. Hosil boʻlgan gidroksoguruh toʻplanib, suv va kislorodga aylanadi, bu esa hujayradan chiqadi.

2-fototizimga yorug'lik kvanti tushganda, yorug'lik ta'sirida xlorofill elektronlari qo'zg'aladi va energiya tufayli ADP molekulasiga fosfor kislotasi qoldig'i qo'shiladi, natijada ATP molekulasi hosil bo'ladi.

Yorug'lik fazasi tilakodlarda sodir bo'ladi, bu erda organik moddalar hosil bo'lishi uchun zarur bo'lgan energiya hosil bo'ladi.

Qorong'i faza - quyosh nuridan mustaqil ravishda stromada paydo bo'ladi. Bu erda murakkab reaktsiyalar jarayonida karbonat angidrid hosil bo'lgan energiya yordamida glyukozaga aylanadi. Bu reaktsiyalar Kalvin sikli deb ataladi.

Genetik kod

Bu nukleotidlar ketma-ketligi yordamida oqsillarning aminokislotalar ketma-ketligini kodlashning barcha tirik organizmlariga xos bo'lgan usul.

DNK tarkibida 4 ta azotli asos bo'lishi mumkin:

Adenin, Guanin, Timin, Sitozin

DNK 64 ta aminokislotalarni kodlay oladi

Xususiyatlari:

1. Degeneratsiya - hujayra bo'linishi paytida genetik ma'lumotni saqlash va uzatish ishonchliligini oshiradi.

2. O'ziga xoslik - 1 triplet har doim faqat 1 aminokislotani kodlaydi

Genetik ko'p bakteriyalardan tortib odamlargacha bo'lgan barcha tirik organizmlar uchun universaldir

15. Transkripsiya va translyatsiya

Protein sintezi 2 bosqichni o'z ichiga oladi:

1. Transkripsiya - bu DNK molekulasidan messenjer RNKga ma'lumotlarning transkripsiyasi.

Bu jarayon yadroda RNK polimeraza fermenti ishtirokida sodir bo'ladi. Bu ferment sintezning boshlanishi va oxirini belgilaydi. Boshlanishi promotor deb ataladigan nukleotidlarning o'ziga xos ketma-ketligidir. Oxiri ham terminator deb ataladigan nukleotidlar ketma-ketligidir.

Transkripsiya DNK molekulasining ma'lumot nusxalanadigan qismini aniqlashdan boshlanadi.

Keyin bu bo'lim bitta DNK zanjiriga komplementarlik printsipiga ko'ra ochiladi va messenjer RNK quriladi. DNK sintezi tugallangach, u yana burishadi.

2. Translation - messenjer RNK tukleotidlar ketma-ketligini aminokislotalar ketma-ketligiga tarjima qilish.

Transfer RNK xabarchi RNKni ribosomaga olib boradi. Bu erda messenjer RNK ribosomaning kichik bo'linmasiga integratsiyalashgan, lekin unga faqat 2 triplet mos keladi, shuning uchun sintez jarayonida xabarchi RNK katta bo'linmaga o'tadi, transfer RNK aminokislotalarni olib yuradi, agar aminokislota mos bo'lsa, u transfer RNK dan ajratiladi va peptid printsipi bo'yicha boshqa aminokislotalarga biriktiriladi.

Transfer RNK ribosomani tark etadi va yangi ko'chirish RNKlari katta bo'linmaga kiradi

Agar aminokislotalar komplementarlik printsipiga ko'ra kichik bo'linmadagi ma'lumotlarga mos kelmasa, u holda aminokislota bilan bu transport RNK ribosomani tark etadi.

Protein sintezining boshlanishi adenin, urasil, guanin bilan ko'rsatiladi va to'xtash kadon bilan tugaydi.

Protein sintezi tugagach, oqsilning birlamchi tuzilishi ribosomadan ajralib chiqadi va oqsil kerakli strukturani oladi.

Hujayra hayot aylanishi

Hujayra sikli - bu ona hujayraning bo'linishi orqali hosil bo'lgan paytdan boshlab uning bo'linishi yoki o'limigacha bo'lgan davr.

Interfaza - bu ikki hujayra bo'linishi o'rtasidagi hayot siklidagi faza. U faol metabolik jarayonlar, oqsil va RNK sintezi, hujayra tomonidan ozuqa moddalarining to'planishi, o'sishi va hajmining oshishi bilan tavsiflanadi. Interfazaning o'rtasida DNKning duplikatsiyasi (replikatsiyasi) sodir bo'ladi. Natijada, har bir xromosoma 2 ta DNK molekulasini o'z ichiga oladi va ikkita singil xromatiddan iborat bo'lib, ular sentromera bilan bog'langan va bitta xromosomani tashkil qiladi. Hujayra bo'linishga tayyorgarlik ko'radi, uning barcha organellalari ikki baravar ko'payadi. Interfazaning davomiyligi hujayraning turiga bog'liq va o'rtacha hujayra hayot tsiklining umumiy vaqtining 4/5 qismini tashkil qiladi. Hujayra bo'linishi. Organizmning o'sishi uning hujayralarining bo'linishi orqali sodir bo'ladi. Bo'linish qobiliyati hujayra hayotining eng muhim xususiyatidir. Hujayra bo'linganda, uning barcha tarkibiy qismlari ikki barobar ko'payadi, natijada ikkita yangi hujayra paydo bo'ladi. Hujayra bo'linishining eng keng tarqalgan usuli mitoz - bilvosita hujayra bo'linishi. Mitoz - bu asl ona hujayrasiga o'xshash ikkita qiz hujayra hosil qilish jarayoni. Qarish jarayonida hujayraning yangilanishini ta'minlaydi. Mitoz to'rtta ketma-ket bosqichdan iborat:

1. Profaza - ikkita xromatidli xromosomalarning hosil bo'lishi, yadro membranasining buzilishi.

2.Metofaza—shpindelning hosil boʻlishi, xromosomalarning qisqarishi, ekvaterial hujayraning hosil boʻlishi.

3. Anafaza - xromatidalarning ajralishi, shpindel tolalari bo'ylab qutblarga ajralishi.

4. Telofaza - shpindelning yo'qolishi, yadro membranalarining paydo bo'lishi, xromosomalarning parchalanishi.

Mitoz. Amitoz

Mitoz - eukariotlarning somatik hujayralarining bilvosita bo'linish jarayoni bo'lib, buning natijasida irsiy material avval ikki baravar ko'payadi, so'ngra qiz hujayralar o'rtasida teng taqsimlanadi. Bu eukaryotik hujayralar bo'linishning asosiy usuli. Hayvon hujayralarida mitozning davomiyligi 30-60 minut, o'simlik hujayralarida esa 2-3 soat davom etadi.U 4 asosiy fazadan iborat:

1.Profaza – DNK zanjirlarining xromosomalarga sperallanishi bilan boshlanadi, yadrochalar va yadro membranasi buziladi, xromosomalar sitoplazmada erkin suzib yura boshlaydi.Profaza oxirida shpindel shakllana boshlaydi.

2. Metafaza - xromosomalar ekvatorda metafaza plastinkasi shaklida qat'iy bir qatorda joylashgan. To'liq shakllangan shpindel iplari xromosomalarning sentromeralaridan o'tib, xromosomani 2 ta xromatidaga bo'linadi.

3. Anafaza - bu erda shpindel filamentlari ajralib turadi va xromatidning turli qutblariga cho'ziladi. Bo'linish mili yiqila boshlaydi.

4.Telofaza Bu yerda hujayraning qutblarida xromatidalar tarqalib, yadro pardasi bilan qoplanadi va sitoplazma va hujayraning oʻzi boʻlinishi boshlanadi.

Mitoz natijasida 2 ta bir xil diploid hujayralar hosil bo'ladi.

Karyokenez - yadro bo'linishi

Sitokenez - sitoplazma va hujayraning bo'linishi

Amitoz - yadroning to'g'ridan-to'g'ri bo'linishi, natijada ikkita yadroli hujayra hosil bo'ladi, bu tip mushak hujayralari va biriktiruvchi to'qimalarga xosdir.

Bu hujayra ishini to'liq tashkil etish uchun zarurdir.

Agar to'satdan bunday hujayra bo'linsa, unda yangi hujayralar to'liq bo'lmagan genetik to'plamni o'z ichiga oladi, bu ularning o'limiga olib keladi yoki ularni patogenga aylantiradi.

Meyoz

Bu jinsiy hujayralarning bilvosita bo'linishi bo'lib, natijada turli xil genetik materiallarga ega 4 ta haploid qiz hujayra hosil bo'ladi. Bu jinsiy hujayralar shakllanishining asosiy bosqichidir.

Meyozning biologik ahamiyati:

1. Meyoz tufayli genetik jihatdan har xil gametalar hosil bo'ladi

2. Somatik hujayralardagi xromosomalarning diploid to'plamining doimiyligi saqlanadi

3. Meyoz tufayli 1 hujayra 4 ta yangi hujayra hosil qiladi

Meioz 2 bo'linishni o'z ichiga oladi:

Reduksiya - bu bo'linish paytida xromosomalar soni kamayadi

Tenglama - mitoz bilan bir xil tarzda davom etadi

Interfaza xuddi mitozga o'xshaydi, ya'ni bo'linuvchi hujayra yadrosida DNK ikki baravar ko'payadi.

1 meyotik bo'linish

Profaza meiozning eng murakkab va eng uzun bosqichidir, chunki bu erda 2 ta qo'shimcha jarayon paydo bo'ladi.

1- Konjugatsiya homolog xromosomalarning yaqin yondashuvi bo'lib, natijada 1 sentromera bilan birlashgan 4 ta xromatid hosil bo'ladi va bunday tuzilma bivalent deb ataladi. Keyin bivalentga birlashgan xromosomalar o'rtasida krossingover sodir bo'ladi.

2- Crossing over - xromosoma bo'limlari almashinuvi. Ushbu jarayonlar natijasida 1 gen rekombinatsiyasi sodir bo'ladi

Metafaza - bu erda, hujayraning ekvatorida, bivalentlar metafaza plastinkasini hosil qiladi, ularning sentromeralari orqali milning filamentlari ham o'tadi.

Anafaza - mitozdan farqli o'laroq, bu erda butun xromosomalar hujayra qutblariga tarqaladi. Bu erda 2 ta gen rekombinatsiyasi sodir bo'ladi

Telofaza - hayvonlarda va ba'zi o'simliklarda xromosomalar yechila boshlaydi, qutblarda yadro membranasi bilan qoplanadi va 2 hujayraga bo'linadi (faqat hayvonlarda)

O'simliklarda anafazadan so'ng darhol 2-faza paydo bo'ladi.

Interfaza faqat hayvonlarga xosdir, mitozning interfazasidan farqli o'laroq, irsiy ma'lumotlarning ko'payishi kuzatilmaydi.

Meyozning 2-bo'limiga profilaktika, metafaza, telofaza, anafaza kiradi, ular xuddi mitozdagi kabi davom etadi, ammo kamroq xromosomalar bilan.

Jinssiz ko'payish.

Bu ko'payishning bir turi bo'lib, u quyidagilar bilan tavsiflanadi:

2. 1 kishi ishtirok etadi

3. qulay sharoitlarda yuzaga keladi

4. barcha organizmlar bir xil bo'lib chiqadi

5. barqaror o'zgarmas sharoitlarning xossalari va xususiyatlarini saqlab qoladi

Biologik ahamiyati:

1. bir xil anatomik xususiyatlarga ega bo'lgan organizmlarning paydo bo'lishi uchun zarur

2. evolyutsiya nuqtai nazaridan jinssiz ko'payish foyda keltirmaydi, lekin bu ko'payish tufayli qisqa vaqt ichida populyatsiya ichidagi individlar soni ortadi.

Jinssiz ko'payish turlari:

Mitoz bo'linish - mitoz tufayli sodir bo'ladi (amyoba, suv o'tlari, bakteriyalar...)

Sporulyatsiya sporlar, zamburug'lar va o'simliklarning maxsus hujayralari orqali amalga oshiriladi. Agar sporada flagellum bo'lsa, u zoospora deb ataladi va suv muhitiga xosdir (sporalar, zamburug'lar, likenlar..)

Humping - ona individda, o'simta paydo bo'ladi - kurtak (qizi yadrosi mavjud) undan yangi individ rivojlanadi Kurtak o'sadi va onaning o'lchamiga etadi, shundan keyingina undan ajralib chiqadi (gidra, xamirturushli zamburug'lar, so'ruvchi. kirpiklar)

Vegetativ - ko'plab o'simliklar guruhiga xos bo'lgan yangi shaxs maxsus tuzilmalardan yoki onaning bir qismidan rivojlanadi.

Ba'zi ko'p hujayrali hayvonlarda vegetativ ko'payish ham mavjud (gubkalar, dengiz yulduzlari, yassi qurtlar)

Jinsiy ko'payish

Xarakterli:

1.2 tashkilot ishtirok etadi

2. jinsiy hujayralar ishtirok etadi

3. bolalar xilma-xil bo'lib chiqadi

4. evolyutsion nuqtai nazardan, jinssizdan kechroq paydo bo'lgan

5. noqulay sharoitlarda yuzaga keladi

Biologik ahamiyati:

1. avlodlar o'zgaruvchan atrof-muhit sharoitlariga yaxshiroq moslashadi va ko'proq yashashga qodir

2. yangi organizmlar paydo bo'ladi

Patogenez (bokira ko'payish)

Qiz organizmlar urug'lanmagan tuxumdan rivojlanadi.

Patogenezning ma'nosi:

1. Turli jinsdagi organizmlarning noyob aloqalari bilan ko'payish mumkin

2. O'lim darajasi yuqori bo'lgan populyatsiyalar sonini maksimal darajada oshirish uchun zarur

3. Ayrim populyatsiyalar sonining mavsumiy o'sishi uchun

1. Majburiy (majburiy) - faqat urg'ochi individlar (kavkaz tosh kaltakesaklari) yashaydigan populyatsiyalarda uchraydi.

2. Tsiklik (mavsumiy) - shira, plankton, dafniyalarga xos bo'lib, ma'lum bir mavsumda isterik tarzda nobud bo'ladigan populyatsiyalarda uchraydi.

3. Fakultativ (majburiy emas) - ijtimoiy hasharotlarda uchraydi. Erkaklar urug'lanmagan tuxumdan, ishchi hasharotlar esa urug'lantirilgan tuxumdan chiqadi.

Jinsiy hujayralarning rivojlanishi

Gametogenez

Gametalar jinsiy hujayralar bo'lib, zigota hosil qiladi va undan yangi organizm rivojlanadi.

Somatik hujayralar va jinsiy hujayralar o'rtasidagi farq:

1 gametada haploid xromosomalar to'plami, somatiklarda esa diploid mavjud.

2. gametalar bo'linmaydi, lekin somatik bo'linadi

3. gametalar, ayniqsa somatik hujayralardan kattaroq tuxumlar

Gametogenez - jinsiy bezlar-genadalarda (tuxumdonlar, moyaklar) paydo bo'ladigan jinsiy hujayralarning shakllanishi.

Oogenez - bu ayol tanasida yuzaga keladigan va ayol jinsiy hujayralari (tuxum) shakllanishiga olib keladigan gametogenez.

Spermatogenez - bu erkak tanasida sodir bo'lgan va erkak jinsiy hujayralari (sperma) shakllanishiga olib keladigan gametogenez.

Gametogenez bir necha bosqichlardan iborat:

1. Ko'payish - Bu erda spermatogoniya va oogoniya deb ataladigan birlamchi jinsiy hujayralardan mitoz orqali kelajakdagi jinsiy hujayralar soni ortadi. Spermatogoniya erkak tanasida butun reproduktiv davr davomida ko'payadi.

Ayol tanasida 1-bosqich intrauterin rivojlanishning 2 oydan 5 oygacha bo'lgan davrda sodir bo'ladi.

2. O'sish - birlamchi jinsiy hujayralar hajmi kattalashib, birinchi tartibli tuxum hujayralari va spermatotsitlarga aylanadi. Bu hujayralar interfazada hosil bo'ladi. Bu bosqichda meyoz boshlanadi.

3. Yetilish - ketma-ket ikkita bo'linishda - qisqartirish va tenglamada sodir bo'ladi. Meyozning 1-boʻlinishi natijasida ikkinchi tartibli oositlar va spermatotsitlar, meyozning 2-boʻlinishidan soʻng spermatotsitlardan 4 ta spermotidlar hosil boʻladi.

Ikkinchi tartibli oositlardan 1 ta yirik tuxum va 3 ta reduksiya tanasi hosil bo'ladi. Buning sababi shundaki, barcha energiya va ozuqa moddalari 1 ta katta gameta shakllanishiga ketadi va qolgan 3 hujayraning shakllanishi uchun kuch etarli emas.

Shuning uchun ko'payish kodidagi 3 ta qisqartirish tanasi bo'linadi

4. Shakllanish - bu bosqichda spermatidlar, ya'ni to'liq shakllangan jinsiy hujayralar o'sadi, rivojlanadi, flagellum va kattalar jinsiy hujayrasi shakliga ega bo'ladi. Spermatidlar spermatozoidlardan hosil bo'ladi.

Spermatozoidlar bosh, bo'yin va dum tomonidan hosil bo'ladi.

Tuxum somatik hujayraga o'xshaydi, faqat u kattaroq va qo'shimcha membranalarga ega.

Urug'lantirish

Bu jinsiy hujayralarning birlashishi jarayoni, natijada zigota hosil bo'ladi - bu yangi organizmning birinchi hujayrasi.

1. Tashqi - bu turdagi urug'lantirish bilan urg'ochi o'yinni kechiktiradi va erkak uni urug'lik suyuqligi bilan sug'oradi. Bu tur faqat suv muhitida uchraydi. Maxsus reproduktiv tuzilmalar talab qilinmaydi, ko'p miqdorda irsiy material ishlab chiqariladi va naslning omon qolish darajasi minimaldir.

2. Ichki - bu tipda erkak jinsiy hujayralar ayol jinsiy yo'liga joylashtiriladi. Ushbu tur maxsus reproduktiv tuzilmalarni talab qiladi. Kamroq irsiy material ishlab chiqariladi. Nasllarning omon qolish darajasi oshadi. Erkak jinsiy hujayralari ayolning reproduktiv tizimiga kirishi bilanoq, ular maqsadli ravishda tuxum tomon harakatlanadi, spermatozoidlardan biri tuxumga kirganda, uning membranalari zichroq bo'lib, boshqa spermatozoidlarga etib bo'lmaydi. Bu organizmlarning diploidligini saqlash uchun zarur.

Ikki marta urug'lantirish

Faqat angiospermlar uchun xarakterlidir. Stamenlarda birlamchi erkak jinsiy hujayralar meyoz yo'li bilan bo'linib, 4 ta mikrospora hosil qiladi, har bir mikrospora yana 2 hujayraga (vegetativ va generativ) bo'linadi.

Bu hujayralar qo'sh parda bilan qoplangan bo'lib, gulchang donini hosil qiladi

Pistilda birlamchi ayol hujayradan meyoz yo'li bilan 1 megaspora hosil bo'ladi va 3 hujayra nobud bo'ladi. Hosil bo'lgan megaspora hali ham 2 hujayraga bo'linadi, 1 tasi sporada markaziy o'rinni egallaydi va 2 tasi pastga tushadi.

Gulchang donasi pistilaning stigmasiga tushadi, vegetativ hujayra unib chiqadi va tuxumdonga gulchang naychasini hosil qiladi. Generativ hujayra shu nay orqali pastga tushadi va u 2 spermatozoidga bo'linadi. 1 sperma endosperm hosil bo'lgan markaziy hujayrani urug'lantiradi.

2 sperma embrion rivojlanadigan ikkinchi hujayrani urug'lantiradi.

Ontogenez

Bu zigotaning (organizmning) o'limigacha individual rivojlanishi. Bu atama 1866 yilda Ernest Gekkel tomonidan yaratilgan

Sutemizuvchilarda otnogenez asab va endokrin tizimlar tomonidan tartibga solinadi

1. Lichinka - bu tipda tuxum qobig'idan chiqqan organizm ma'lum muddat lichinka bosqichida qoladi, so'ngra metamorfozga uchraydi (katta odamga aylanadi)

2. Tuxumdonlar - bu turdagi rivojlanish bilan organizm tuxum pardasida uzoq vaqt qoladi va lichinka bosqichi yo'q.

3. Intrauterin - bu erda tananing rivojlanishi onaning tanasi ichida sodir bo'ladi

Ontogenez davrlari:

1. Embrion (intrauterin) kontseptsiyadan tug'ilishgacha

2. Postembrional - tug'ilishdan to o'limgacha

Embrion davri

Rivojlanishning 3 bosqichi

1. maydalash

Urug'lantirishdan keyin bir necha soat o'tgach boshlanadi. Bu yerda zigota mitotik tarzda 2 ta hujayraga (blastomerlarga) boʻlinishni boshlaydi.Bu hujayralar ajralib chiqmaydi va oʻsmaydi. Keyin bu hujayralar yana bo'linadi va 4 hujayra hosil qiladi va bu 32 hujayra hosil bo'lguncha, morula hosil bo'lguncha davom etadi - bu malinaga o'xshash va zigota o'lchamidagi 32 ta kichik hujayradan iborat embrion.

Bu morula tuxum yo'li bo'ylab bachadon bo'shlig'iga tushadi va uning devoriga joylashadi. Bu urug'lantirilgandan keyin 6 soat o'tgach sodir bo'ladi.

Keyin morula hujayralari bo'linishda davom etadi va blastula hosil bo'ladi - bu 1 qavatda joylashgan bir necha yuz hujayradan iborat embrion.Blastulada bo'shliq bor va uning hajmi zigota bilan bir xil.

2. Gastrulyatsiya

Tarkibida blastula va gastrula mavjud

Blastulaning bo'linishi davom etadi va bir uchida hujayra bo'linishi kuchliroq bo'ladi. Bu bu hujayralarning blastula ichiga kirib borishiga olib keladi, ya'ni gastrula hosil bo'ladi.

Gastrula birlamchi og'izli ikki qavatli embrion bo'lib, sutemizuvchilar va yuqori organizmlarda rivojlanish jarayonida anusga aylanadi. Va haqiqiy og'iz boshqa uchida hosil bo'ladi. Gastrula bo'shlig'i asosiy hujayra hisoblanadi.

Hujayralarning tashqi qatlami ektodermadir (1 germ qatlami)

Hujayralarning ichki qatlami endodermadir (2 varaq)

Keyin ektoderma va endoderma o'rtasida birlamchi og'izning ikkala uchida simmetrik tarzda 3 ta mikrob qatlami (mezoderma) hosil bo'ladi.

3.Organogenez

Bu bosqichda neyrula hosil bo'ladi, embrionning dorsal qismida hujayralarning tashqi qatlami yiv hosil qiladi, u yopiladi va asab naychasini hosil qiladi. Bu jarayonga parallel ravishda endodermadan ichak naychasi hosil bo'ladi. Va mezodermadan notokord hosil bo'ladi. Ektodermadan asab tizimi va sezgi organlari, shuningdek, o'lik epiteliy va uning hosilalari (soch, tirnoq) hosil bo'ladi.

endoderma - ovqat hazm qilish tizimi va ovqat hazm qilish bezlarini, nafas olish tizimini va qalqonsimon bezni hosil qiladi.

4. Mezoderma

Tayanch-harakat apparati, qon aylanish, chiqarish va reproduktiv tizimlar shakllanadi.

Postembrionik davr

Postembrional rivojlanish ikki yo'l bilan bo'lishi mumkin:

To'g'ridan-to'g'ri va bilvosita: to'liq va to'liq bo'lmagan o'zgarishlar bilan

Bevosita rivojlanish qushlar, baliqlar, sutemizuvchilar va odamlarga xosdir. Tuxum qobig'idan tug'ilgan va paydo bo'lgan yangi individ katta yoshli odamga o'xshaydi, lekin o'lchami kichik, har xil nisbatda, asab va reproduktiv tizim rivojlanmagan, shuningdek, qobiq ham farq qilishi mumkin.

Postembrional rivojlanish davrida asab va reproduktiv tizimlar yanada rivojlanadi. Qopqoq o'zgaradi va tana ta'lim va ta'limdan o'tadi.

Bilvosita rivojlanish - bu tip bilan lichinka bosqichi postembrional rivojlanishda mavjud. Lichinka kattalarga deyarli o'xshamaydi yoki umuman o'xshamaydi. U intensiv o'sadi, rivojlanadi va ko'p ovqat iste'mol qiladi.

Ushbu turdagi bilvosita rivojlanish bilan tuxumdan chiqqan organizm lichinka bosqichidan o'tadi, u qo'g'irchoqqa aylanadi va lichinka butunlay organik birikmalarga aylanadi, undan yangi organizm quriladi. (imago) pupadan chiqadi.

tuxum-lichinka-pupa-imago

Amfibiyalar va ba'zi hasharotlar to'liq bo'lmagan transformatsiya bilan rivojlanadi

Bu erda hech qanday pupa yo'q va metamorfoz lichinka bosqichida sodir bo'ladi.

Tuxum-lichinka-kattalar

26. Insonning hayvonot dunyosi tizimi bilan tutgan o'rni.

Moddaning agregat holatlari: qattiq, suyuq va gazsimon. Kristal va amorf holatlar. Kristal panjaralar

Biologiya. Umumiy biologiya. 10-sinf. Asosiy daraja Sivoglazov Vladislav Ivanovich

16. Moddalar almashinuvi va energiya aylanishi. Energiya almashinuvi

Eslab qoling!

Metabolizm nima?

U qanday ikkita o'zaro bog'liq jarayondan iborat?

Oziq-ovqatdan keladigan organik moddalarning ko'pchiligi inson tanasining qayerida bo'ladi?

Metabolizm va energiya. Har qanday organizm hayotining asosiy sharti atrof-muhit bilan moddalar va energiya almashinuvidir. Har bir hujayrada hujayraning o'zi va umuman organizmning normal ishlashini ta'minlash va ta'minlashga qaratilgan murakkab jarayonlar doimiy ravishda sodir bo'ladi. Murakkab yuqori molekulyar birikmalar sintezlanadi: aminokislotalardan oqsillar, oddiy qandlardan polisaxaridlar, nukleotidlardan nuklein kislotalar hosil bo'ladi. Hujayralar bo'linadi va yangi organellalar hosil qiladi, turli moddalar hujayradan va hujayra ichiga faol ravishda ko'chiriladi. Elektr impulslari nerv tolalari bo'ylab uzatiladi, mushaklar qisqaradi, doimiy tana harorati saqlanadi - bularning barchasi, shuningdek tanada sodir bo'ladigan boshqa ko'plab jarayonlar energiya talab qiladi. Bu energiya organik moddalarning parchalanishi natijasida hosil bo'ladi. Yuqori molekulyar birikmalarning parchalanish reaktsiyalari to'plami, ular energiyani chiqarish va saqlash bilan birga keladi., chaqirildi energiya almashinuvi yoki dissimilyatsiya . Energiya asosan universal energiya talab qiluvchi birikma - ATP shaklida saqlanadi.

Adenozin trifosfor kislotasi (ATP) azotli asos (adenin), riboza shakar va uchta fosfor kislotasi qoldig'idan iborat nukleotiddir (53-rasm). ATP - hujayraning asosiy energiya molekulasi, energiya akkumulyatorining bir turi. Tirik organizmlardagi energiya sarfini talab qiladigan barcha jarayonlar ATP molekulasining ADP (adenozin difosfor kislotasi) ga aylanishi bilan birga keladi. Fosfor kislotasi qoldig'i yo'qolganda, katta miqdorda energiya chiqariladi - 40 kJ / mol. ATP molekulasida ikkita shunday yuqori energiyali (yuqori energiya deb ataladigan) bog'lar mavjud. ADP va fosfor kislotasidan ATP strukturasini tiklash mitoxondriyalarda sodir bo'ladi va energiyaning so'rilishi bilan birga keladi.

Organizm energiya olish uchun foydalanadigan organik moddalar ta'minoti hayvonlarda bo'lgani kabi oziq-ovqat yoki noorganik moddalar (o'simliklar) sintezi orqali doimiy ravishda to'ldirilishi kerak. Tirik organizmlarda sodir bo'ladigan barcha biosintetik jarayonlarning yig'indisi, chaqirdi plastik almashinuv yoki assimilyatsiya . Plastmassa almashinuvi har doim energiyani yutish bilan birga keladi. Plastmassa almashinuvining asosiy jarayonlari oqsil biosintezi (§ 13) va fotosintezdir (§ 17).

Guruch. 53. ATP molekulasining tuzilishi (“~” belgisi yuqori energiyali aloqani bildiradi)

Demak, energiya almashinuvi jarayonida organik birikmalar parchalanadi va energiya saqlanadi, plastik almashinuv jarayonida esa energiya sarflanadi va organik moddalar sintezlanadi. Energiya va plastmassa almashinuvi reaktsiyalari bir-biri bilan chambarchas bog'liq bo'lib, birgalikda yagona jarayonni tashkil qiladi - metabolizm va energiya , yoki metabolizm . Metabolizm barcha hujayralar, to'qimalar va organlarda doimiy ravishda amalga oshiriladi, bu tananing ichki muhitining barqarorligini ta'minlaydi - gomeostaz.

Energiya almashinuvi. Sayyoramizdagi ko'pchilik organizmlar ishlash uchun kislorodga muhtoj. Bunday organizmlar deyiladi aerobik. Aeroblarda energiya almashinuvi uch bosqichda sodir bo'ladi: tayyorgarlik, kislorodsiz va kislorod. Kislorod borligida organik moddalar nafas olish jarayonida karbonat angidrid va suvga to'liq oksidlanadi, buning natijasida katta miqdorda energiya saqlanadi.

Anaerob organizmlar kislorodsiz yashashga qodir. Ulardan ba'zilari uchun kislorod odatda halokatli, shuning uchun ular kislorod umuman bo'lmagan joyda, masalan, tetanozning qo'zg'atuvchisi sifatida yashaydilar. Fakultativ anaeroblar deb ataladigan boshqalar kislorodsiz ham, uning ishtirokida ham mavjud bo'lishi mumkin. Anaerob organizmlarda energiya almashinuvi ikki bosqichda sodir bo'ladi: tayyorgarlik va kislorodsiz, shuning uchun organik moddalar to'liq oksidlanmaydi va kamroq energiya saqlanadi.

Energiya almashinuvining uch bosqichini ko'rib chiqamiz (54-rasm).

Tayyorgarlik bosqichi. Bu bosqich oshqozon-ichak traktida va hujayralar lizosomalarida sodir bo'ladi. Bu erda ovqat hazm qilish fermentlari ta'sirida yuqori molekulyar birikmalar oddiyroq, past molekulyar birikmalarga parchalanadi: oqsillar - aminokislotalarga, polisaxaridlar - monosaxaridlarga, yog'lar - glitserin va yog' kislotalariga. Bu reaksiyalar davomida ajralib chiqadigan energiya saqlanmaydi, lekin issiqlik sifatida tarqaladi. Tayyorgarlik bosqichida hosil bo'lgan past molekulyar og'irlikdagi moddalar organizm tomonidan o'z organik birikmalarini sintez qilish uchun ishlatilishi mumkin, ya'ni energiyani saqlash uchun plastik metabolizmga kirishi yoki keyinchalik parchalanishi mumkin.

Guruch. 54. Energiya almashinuvining bosqichlari

Kislorodsiz bosqich. Ikkinchi bosqich hujayralar sitoplazmasida sodir bo'ladi, bu erda oddiy organik moddalarning keyingi parchalanishi sodir bo'ladi. Organizm birinchi bosqichda hosil bo'lgan aminokislotalarni dissimilyatsiyaning keyingi bosqichlarida ishlatmaydi, chunki ular o'z oqsil molekulalarini sintez qilish uchun material sifatida kerak. Shuning uchun oqsillar energiya olish uchun juda kamdan-kam qo'llaniladi, odatda qolgan zaxiralar (uglevodlar va yog'lar) allaqachon tugaydi. Odatda, hujayradagi energiyaning eng mavjud manbai glyukoza hisoblanadi.

Energiya almashinuvining ikkinchi bosqichida glyukozaning kislorodsiz parchalanishining murakkab ko'p bosqichli jarayoni deyiladi. glikoliz(yunon tilidan glikozlar- shirin va lizis- bo'linish).

Glikoliz natijasida glyukoza oddiyroq organik birikmalarga parchalanadi (glyukoza C 6 H 12 O 6 - piruvik kislota C 3 H 4 O 3). Bu energiyani chiqaradi, uning 60% issiqlik sifatida tarqaladi va 40% ATP sintezi uchun ishlatiladi. Bir molekula glyukoza parchalanganda ikkita molekula ATP va ikkita molekula piruvik kislota hosil bo'ladi. Shunday qilib, dissimilyatsiyaning ikkinchi bosqichida tana energiyani to'plashni boshlaydi.

Pirouzum kislotasining keyingi taqdiri hujayradagi kislorod mavjudligiga bog'liq. Agar kislorod mavjud bo'lsa, u holda piruvik kislota mitoxondriyaga kiradi, u erda CO 2 va H 2 O ga to'liq oksidlanadi va energiya almashinuvining uchinchi, kislorod bosqichi sodir bo'ladi (pastga qarang).

Kislorod yo'q bo'lganda, anaerob nafas olish sodir bo'ladi, bu ko'pincha deyiladi. fermentatsiya. Xamirturush hujayralarida spirtli fermentatsiya jarayonida piruvik kislota (PVA) etil spirtiga (PVA? Etil spirti + CO 2) aylanadi.

Sut kislotasi fermentatsiyasi jarayonida PVXdan sut kislotasi hosil bo'ladi. Bu jarayon nafaqat sut kislotasi bakteriyalarida sodir bo'lishi mumkin. Kuchli jismoniy ish paytida inson mushak to'qimalarining hujayralarida kislorod etishmasligi paydo bo'ladi, natijada sut kislotasi hosil bo'ladi, uning to'planishi charchoq, og'riq va ba'zan kramplarni keltirib chiqaradi.

Kislorod bosqichi. Uchinchi bosqichda glyukozaning kislorodsiz parchalanishi paytida hosil bo'lgan mahsulotlar karbonat angidrid va suvga oksidlanadi. Bu katta miqdordagi energiyani chiqaradi, uning katta qismi ATP sintezi uchun ishlatiladi. Bu jarayon mitoxondriyalarda sodir bo'ladi va deyiladi hujayrali nafas olish. Hujayra nafas olish jarayonida ikkita PVX molekulasining oksidlanishi organizm tomonidan 36 ATP molekulasi shaklida saqlanadigan energiyani chiqaradi.

Shunday qilib, bitta glyukoza molekulasining karbonat angidrid va suvga to'liq oksidlanishi bilan energiya almashinuvi jarayonida 38 ta ATP molekulasi hosil bo'ladi (glikoliz jarayonida 2 molekula va mitoxondriyadagi hujayrali nafas olish jarayonida 36 ta molekula):

C 6 H 12 O 6 + 6 O 2 + 38ADP + 38F 6CO 2? 6H 2 O + 38ATP.

Anaerob sharoitda energiya almashinuvining samaradorligi ancha past - faqat 2 ATP molekulasi. Fermentatsiya mahsulotlari (etil spirti, sut kislotasi, butir kislotasi) hali ham kimyoviy bog'lanishlarida juda ko'p energiyani saqlaydi, ya'ni dissimilyatsiya qilishning kislorod yo'li energetik jihatdan qulayroqdir. Ammo tarixan fermentatsiya ancha qadimiy jarayondir. Qadimgi Yer atmosferasida erkin kislorod bo'lmaganda ham buni amalga oshirish mumkin edi.

Savollar va topshiriqlarni ko'rib chiqing

1. Dissimilyatsiya nima? Uning bosqichlarini sanab o'ting.

2. Hujayra metabolizmida ATP qanday rol o'ynaydi?

3. Qanday hujayra tuzilmalari ATP sintezini amalga oshiradi?

4. Misol tariqasida glyukozaning parchalanishidan foydalanib, hujayradagi energiya almashinuvini tushuntiring.

5. Dissimilyatsiya jarayonining sxematik diagrammasini tuzing, bitta diagrammada paragraf matnida ko'rsatilgan barcha mumkin bo'lgan variantlarni (shu jumladan fermentatsiyani) jamlang.

6. "Dissimilyatsiya" va "assimilyatsiya" so'zlarining sinonimlari "katabolizm" va "anabolizm" atamalari. Ushbu atamalarning kelib chiqishini tushuntiring.

O'ylab ko'ring! Qiling!

1. Nega ko'p ovqat iste'mol qilish semirishga olib kelishini tushuntiring.

2. Nima uchun energiya almashinuvi plastik almashinuvsiz bo'lmaydi?

3. Nima uchun og'ir jismoniy mehnatdan so'ng mushak og'rig'ini tezda bartaraf etish uchun iliq vanna qabul qilish tavsiya etiladi deb o'ylaysiz?

Kompyuter bilan ishlash

Elektron arizaga qarang. Materialni o'rganing va topshiriqlarni bajaring.

Xizmat iti kitobidan [Xizmat itlari bo'yicha mutaxassislarni tayyorlash bo'yicha qo'llanma] muallif Krushinskiy Leonid Viktorovich

3. Metabolizm hayotning asosi sifatida "Hayot - oqsil jismlarining mavjudligi shaklidir", deb yozgan F. Engels. Shuning uchun biz oqsilni hayot tashuvchisi deb aytishimiz mumkin. Protein ko'plab elementlardan, shu jumladan azotning mavjudligidan iborat murakkab moddadir.

Yosh anatomiyasi va fiziologiyasi kitobidan muallif Antonova Olga Aleksandrovna

10-mavzu. METABOLIZMA VA ENERGIYANING YOSH XUSUSIYATLARI 10.1. Metabolik jarayonlarning xususiyatlari Metabolizm va energiya organizmning hayotiy jarayonlarining asosidir. Inson tanasida, uning organlari, to'qimalari, hujayralarida uzluksiz sintez jarayoni mavjud, ya'ni.

Biologiya kitobidan [Yagona davlat imtihoniga tayyorgarlik ko'rish uchun to'liq ma'lumotnoma] muallif Lerner Georgiy Isaakovich

“To‘xta, kim yetaklaydi?” kitobidan. [Odamlar va boshqa hayvonlarning xulq-atvori biologiyasi] muallif Jukov. Dmitriy Anatolyevich

Bioenergiya haqidagi hikoyalar kitobidan muallif Skulachev Vladimir Petrovich

Biologiya kitobidan. Umumiy biologiya. 11-sinf. Asosiy daraja muallif Sivoglazov Vladislav Ivanovich

"Inson irsiyat sirlari" kitobidan muallif Afonkin Sergey Yurievich

"Antropologiya va biologiya tushunchalari" kitobidan muallif Kurchanov Nikolay Anatolievich

Biologik kimyo kitobidan muallif Lelevich Vladimir Valeryanovich

Muallifning kitobidan

Uglevodlar almashinuvi Yana bir bor ta'kidlash kerakki, organizmda sodir bo'ladigan jarayonlar bir butunlikni ifodalaydi va faqat taqdimot qulayligi va idrok etish qulayligi uchun darslik va o'quv qo'llanmalarida alohida boblarda muhokama qilinadi. Bu bo'linish uchun ham amal qiladi

Muallifning kitobidan

2-bob. Energiya almashinuvi nima? Hujayra energiyani qanday qabul qiladi va ishlatadi Yashash uchun siz ishlashingiz kerak. Bu kundalik haqiqat har qanday tirik mavjudotga juda mos keladi. Barcha organizmlar: bir hujayrali mikroblardan yuqori hayvonlar va odamlargacha - doimiy ravishda bajaradi

Muallifning kitobidan

25. Oziq-ovqat aloqalari. Ekotizimlardagi materiya va energiya aylanishi Esingizda bo'lsin!Har qanday ekotizimga qanday muhim komponentlar kiradi?Tirik organizmlar bir-biri bilan va atrof-muhit omillari bilan doimiy aloqada bo'lib, barqaror muhitni shakllantiradi.

Muallifning kitobidan

Metabolizm Bizning kasalliklarimiz hali ham ming yillar oldin bo'lgani kabi, ammo shifokorlar ular uchun qimmatroq nomlarni topdilar. Xalq donoligi - Yuqori xolesterin miqdori meros bo'lishi mumkin - Erta o'lim va xolesteroldan foydalanish uchun mas'ul bo'lgan genlar - Bu meros bo'lib o'tadimi?

Muallifning kitobidan

2.3. Metabolizm va energiya Tirik organizmlarda sodir bo'ladigan kimyoviy reaktsiyalarning butun majmuasi metabolizm yoki metabolizm deb ataladi. Ushbu reaktsiyalar natijasida kimyoviy bog'larda saqlanadigan energiya boshqa shakllarga aylanadi, ya'ni metabolizm doimo bo'ladi.

Muallifning kitobidan

10-bob. Energiya almashinuvi. Biologik oksidlanish Termodinamika nuqtai nazaridan tirik organizmlar ochiq tizimlardir. Tizim va atrof-muhit o'rtasida termodinamika qonunlariga muvofiq sodir bo'lgan energiya almashinuvi mumkin. Har bir organik

Barcha tirik organizmlar tashqi muhit bilan moddalar almashadilar. Hujayralarda biosintez jarayonlari doimiy ravishda amalga oshiriladi. Fermentlar tufayli oddiy moddalardan murakkab birikmalar hosil bo'ladi: aminokislotalardan oqsillar, monosaxaridlardan murakkab uglevodlar, azotli asoslardan nuklein kislotalar sintezlanadi. Nisbatan oddiy moddalarning kimyoviy o'zgarishi natijasida turli xil yog'lar va yog'lar hosil bo'ladi. Xitin - bo'g'im oyoqlilarning tashqi qoplami bo'lib, xitin - murakkab polisaxarid hosil qiladi (7-bet), qushlar va sut emizuvchilarda tashqi qoplami shoxsimon modda bo'lib, uning asosini keratin oqsili tashkil qiladi. Oxir oqibat, sintez qilingan yirik organik molekulalarning tarkibi genotip bilan belgilanadi. Sintezlangan moddalar o'sish jarayonida hujayralar va ularning organellalarini qurish va sarflangan yoki yo'q qilingan molekulalarni almashtirish uchun ishlatiladi. Istisnosiz, biosintezning barcha o'zaro ta'siri energiyaning yutilishi bilan sodir bo'ladi.

Plastmassa almashinuvi

Plastmassa almashinuvi, aks holda biosintez yoki anabolizm deb ataladi, bu almashinuv faqat hujayrada sodir bo'ladi. Plastmassa almashinuvi uch turga ega: fotosintez, xemosintez va oqsil biosintezi. Fotosintez o'simliklar va faqat ba'zi bakteriyalar (siyanobakteriyalar) tomonidan qo'llaniladi. Bunday organizmlar avtotroflar deyiladi. Xemosintez ba'zi bakteriyalar, shu jumladan anaeroblar tomonidan qo'llaniladi. Bunday organizmlar kimyotroflar deyiladi. Hayvonlar va qo'ziqorinlar geterotrof mavjudotlar sifatida tasniflanadi.

fotosintez

Fotosintez jarayoni karbonat angidrid va suvdan glyukoza va kislorod hosil bo'lishini o'z ichiga olgan reaktsiya orqali sodir bo'ladi. Fotosintez ikki fazaga ega: yorug'lik va qorong'i. Yorug'lik fazasida fotosintez jarayoni xloroplast granasida, qorong'i fazada esa xloroplast stromasida sodir bo'ladi. (7-ilovaga qarang). Quyosh energiyasisiz fotosintez o'z ahamiyatiga ega bo'lmaydi, shuning uchun bu muhim omil. Ushbu jarayon davomida olti molekula kislorod va bir molekula glyukozadan olti molekula karbonat angidrid va suv hosil bo'ladi. Fotosintez jarayoni xloroplastlarda sodir bo'ladi, xlorofill organellalarda topiladi, buning natijasida sintez sodir bo'ladi.

6SO2 + 6N2O → S6N12O6 + 6O2

Xemosintez

Xemosintez oltingugurt, nitrifikator va temir bakteriyalari kabi bakteriyalarga xosdir. Bakteriyalar moddalarning oksidlanish jarayoni natijasida olingan energiyadan karbonat angidridni organik birikmalarga kamaytirish uchun foydalanadilar. (8-ilovaga qarang) Oltingugurt bakteriyalari vodorod sulfidi kabi moddalarni, nitrifikator bakteriyalar ammiakni, temir bakteriyalari esa temir oksidini oksidlaydi.

Protein biosintezi

Plastmassa almashinuvi - bu hujayra tomonidan oqsillarni sintezi. Birjada ikkita asosiy jarayon mavjud: transkripsiya va tarjima.

Transkripsiya - Bu komplementarlik printsipiga ko'ra DNK yordamida messenjer RNKni sintez qilish jarayonidir. (9-ilovaga qarang)

Transkripsiya uch bosqichdan iborat:

Birlamchi transkriptni shakllantirish

Qayta ishlash

Birlashtirish

Translyatsiya - oqsilning tuzilishi haqidagi ma'lumotlarni messenjer RNK dan sintez qilingan polipeptidga o'tkazish. (10-ilovaga qarang) Bu jarayon ribosomadagi sitoplazmada amalga oshiriladi. Efir to'rt bosqichda amalga oshiriladi. Birinchi bosqichda aminokislotalar maxsus ferment - aminoatsil T-RNK sintetaza tomonidan faollashtiriladi. Bu jarayon energiyani ATP shaklida ishlatadi. Keyin minoatsil adenilat hosil bo'ladi. Shundan so'ng faollashtirilgan aminokislotalarning transfer RNKga qo'shilish jarayoni sodir bo'ladi va AMP ajralib chiqadi. Bundan tashqari, uchinchi bosqichda hosil bo'lgan kompleks ribosoma bilan bog'lanadi. Keyin aminokislotalar ma'lum bir ketma-ketlikda oqsil tuzilishiga kiritiladi, shundan so'ng transfer RNK chiqariladi.

Energiya almashinuvi

Energiya almashinuvi katabolizm deb ham ataladi. Plastmassa va energiya almashinuvi juda bog'liq, chunki plastik metabolizmni (anabolizmni) amalga oshirish uchun hujayra katabolizm orqali olinadigan energiya kerak. Bu jarayondan foydalanib, hujayra zarur nuklein kislotalar, oqsillar, uglevodlar va boshqalarni sintez qiladi. Energiya almashinuvi - bu murakkab tuzilishga ega bo'lgan moddalarning oddiyroqlarga bo'linishi yoki oksidlanishi, buning natijasida organizm mavjud bo'lishi uchun zarur bo'lgan energiyani oladi. Energiya almashinuvining uch bosqichi mavjud:

Tayyorgarlik bosqichi

Anaerob bosqich - glikoliz (kislorodsiz)

Aerobik bosqich - hujayrali nafas olish (kislorod ishtirokida)

Tayyorgarlik bosqichi

Bu bosqichda polimerlar monomerlarga aylanadi, ya'ni oqsillar, uglevodlar va lipoidlar kabi birikmalar oddiyroqlarga parchalanadi. Bu jarayon hujayradan tashqarida, ovqat hazm qilish tizimi organlarida sodir bo'ladi. Energiya almashinuvining ushbu bosqichida kislorod talab qilinmaydi. Reaksiyalar natijasida oqsil aminokislotalarga, murakkab uglevodlar oddiy monosaxaridlarga va lipidlar glitserin va yuqori kislotalarga parchalanadi. Bu bosqich hujayraning lizosomalarida ham sodir bo'ladi.

Anaerob bosqichi

Bu bosqich boshqacha tarzda fermentatsiya yoki glikoliz deb ataladi. Tayyorgarlik bosqichida hosil bo'lgan moddalar - glyukoza, aminokislotalar va boshqalar - kislorod ishtirokisiz keyingi fermentativ parchalanishga uchraydi. Uglevodlar asosan fermentlanadi. Katabolizmning ushbu bosqichida qo'llaniladigan kimyoviy reaktsiyalar jarayonida spirtlar, karbonat angidrid, aseton, organik kislotalar, ba'zi hollarda vodorod va boshqa moddalar hosil bo'ladi. Glikoliz - glyukozaning anaerob sharoitda hujayra sitoplazmasida sodir bo'ladigan piruvik kislota (PVA), so'ngra sut, sirka, butirik kislotalar yoki etil spirtiga bo'linishi jarayoni. Kislorodsiz bo'linish jarayonida ajralib chiqadigan energiyaning bir qismi issiqlik shaklida tarqaladi va bir qismi ATP molekulalarida saqlanadi. Hayvonlar va qo'ziqorin hujayralarida keng tarqalgan reaktsiya piruvik kislotaning chiqarilishidir.

Ushbu bosqichdagi asosiy kimyoviy reaktsiya quyidagicha ko'rinadi:

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

Ushbu jarayon natijasida ikkita ATP molekulasi hosil bo'ladi.

Aerobik bosqich

Bu bosqich mitoxondriyalarda sodir bo'ladi. (11-ilovaga qarang) Ushbu bosqichda moddalar oksidlanadi, buning natijasida ma'lum miqdorda energiya chiqariladi. Xuddi shu jarayonda kislorod ishtirok etadi. Kislorod gemoglobinni o'z ichiga olgan qizil qon hujayralari yordamida tashiladi. Oldingi bosqichlarda olingan moddalar hujayra tomonidan eng oddiy, ya'ni karbonat angidrid va suvgacha parchalanadi. Lizosomalar tarkibidagi fermentlar hujayradagi organik birikmalarni oksidlaydi. ADP - adenozin difosfat - hujayrali nafas olish tufayli energiya ishlab chiqarish uchun ham zarur bo'lgan modda. Ushbu bosqichdagi asosiy kimyoviy reaktsiya quyidagicha ko'rinadi:

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

Bu jarayon natijasida 36 ta ATP molekulasi hosil bo'ladi.

Ushbu tenglamadan ko'rish mumkinki, bu bosqichda sezilarli miqdorda energiya ajralib chiqadi. Bundan tashqari, ushbu bosqichda piruvik kislotaning to'liq oksidlanish reaktsiyasi paydo bo'lishi mumkin, buning natijasida energiya ham chiqariladi, lekin kamroq miqdorda.

Binobarin, bitta glyukoza molekulasining to'liq parchalanishi bilan hujayra 38 ta ATP molekulasini (glikoliz paytida 2 molekula va aerobik bosqichda 36 molekula) sintez qilishi mumkin. (12-ilovaga qarang)

Aerob nafas olishning umumiy tenglamasini quyidagicha yozish mumkin:

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

Xulosa

Hujayra hayotning yuqori darajada tashkil etilgan birligidir. Moddalar va energiyaning so'rilishi, o'zgarishi, saqlanishi va ishlatilishi hujayralar orqali sodir bo'ladi. Nafas olish, fermentatsiya, fotosintez va genetik materialning ko'payishi kabi jarayonlar hujayrada sodir bo'ladi. Va bunday jarayonlar tuzilish jihatdan oddiy (bir hujayrali) organizmlarda ham, tuzilishi jihatidan murakkab (ko'p hujayrali) organizmlarda ham sodir bo'ladi. Barcha organizmlarning hayoti ularning hujayralariga bog'liq.

Ilova

1-ilova

2-ilova

3-ilova

4-ilova

5-ilova

6-ilova

7-ilova

8-ilova

9-ilova

Moddalar va energiya almashinuvi (metabolizm) tananing barcha darajalarida sodir bo'ladi: hujayra, to'qima va organizm. U organizmning ichki muhiti - gomeostazning doimiy o'zgaruvchan yashash sharoitlarida barqarorligini ta'minlaydi. Hujayrada bir vaqtning o'zida ikkita jarayon sodir bo'ladi - plastik metabolizm (anabolizm yoki assimilyatsiya) va energiya almashinuvi (fatabolizm yoki dissimilyatsiya).

Plastmassa almashinuvi - bu biosintez reaktsiyalari to'plami yoki oddiylardan murakkab molekulalarni yaratish. Hujayra doimiy ravishda aminokislotalardan oqsillarni, glitserin va yog 'kislotalaridan yog'larni, monosaxaridlardan uglevodlarni, azotli asoslardan nukleotidlarni va qandlarni sintez qiladi. Bu reaktsiyalar energiya talab qiladi. Ishlatilgan energiya energiya almashinuvi orqali chiqariladi. Energiya almashinuvi - murakkab organik birikmalarni oddiy molekulalarga parchalaydigan reaktsiyalar to'plami. Bu holda ajralib chiqadigan energiyaning bir qismi energiya aloqalariga boy ATP (adenozin trifosfor kislotasi) molekulalarining sinteziga ketadi. Organik moddalarning parchalanishi sitoplazma va mitoxondriyalarda kislorod ishtirokida sodir bo'ladi. Assimilyatsiya va dissimilyatsiya reaktsiyalari bir-biri bilan va tashqi muhit bilan chambarchas bog'liq. Tana tashqi muhitdan ozuqa moddalarini oladi. Chiqindi moddalar tashqi muhitga chiqariladi.

Fermentlar (fermentlar) hujayradagi metabolik reaktsiyalarni tezlashtiradigan o'ziga xos oqsillar, biologik katalizatorlardir. Tirik organizmdagi barcha jarayonlar bevosita yoki bilvosita fermentlar ishtirokida amalga oshiriladi. Ferment faqat bitta reaktsiyani katalizlaydi yoki faqat bitta turdagi bog'larga ta'sir qiladi. Bu hujayra yoki tanada sodir bo'ladigan barcha hayotiy jarayonlarning (nafas olish, ovqat hazm qilish, fotosintez va boshqalar) nozik tartibga solinishini ta'minlaydi. Har bir fermentning molekulasida ferment molekulalari va ma'lum bir modda (substrat) o'rtasida aloqa o'rnatadigan joy mavjud. Fermentning faol markazi funksional guruh (masalan, OH - serin guruhi) yoki alohida aminokislotadir.

Enzimatik reaktsiyalarning tezligi ko'plab omillarga bog'liq: harorat, bosim, muhitning kislotaligi, ingibitorlarning mavjudligi va boshqalar.

Energiya almashinuvining bosqichlari:

• Tayyorgarlik- hujayralar sitoplazmasida uchraydi. Fermentlar ta'sirida polisaxaridlar monosaxaridlarga (glyukoza, fruktoza va boshqalar), yog'lar glitserin va yog' kislotalariga, oqsillar aminokislotalarga, nuklein kislotalar nukleotidlarga parchalanadi. Bu issiqlik sifatida tarqaladigan oz miqdordagi energiyani chiqaradi.
• Kislorodsiz(anaerob nafas olish yoki glikoliz) - kislorod ishtirokisiz glyukozaning ko'p bosqichli parchalanishi. Bu fermentatsiya deb ataladi. Mushaklarda anaerob nafas olish natijasida glyukoza molekulasi ikki molekula liruvik kislotaga (C 3 H 4 O 3) parchalanadi, keyinchalik ular sut kislotasiga (C 3 H 6 O 3) qaytariladi. Glyukozaning parchalanishida fosfor kislotasi va ADP ishtirok etadi.

  Bu bosqich uchun umumiy tenglama: C 6 H 12 O 6 + 2H 3 PO 4 + 2ADP -> 2C 3 H 6 O 3 + 2ATP + 2H 2 O

  Xamirturushli qo'ziqorinlarda kislorod ishtirokisiz glyukoza molekulasi etil spirti va karbonat angidridga (spirtli fermentatsiya) aylanadi. Boshqa mikroorganizmlarda glikoliz natijasida aseton, sirka kislotasi va boshqalar hosil bo'lishi mumkin.Bir glyukoza molekulasining parchalanishi natijasida ikkita ATP molekulasi hosil bo'ladi, ularning bog'larida energiyaning 40% saqlanadi, qolgan energiya tarqaladi. issiqlik shakli.

• Kislorod bilan nafas olish- mitoxondriyaning ichki membranasi - kristaning burmalarida sodir bo'ladigan aerob nafas olish yoki kislorodning parchalanish bosqichi. Ushbu bosqichda oldingi bosqichning moddalari yakuniy parchalanish mahsulotlariga - suv va karbonat angidridga bo'linadi. Ikki molekula sut kislotasining parchalanishi natijasida 36 molekula ATP hosil bo'ladi. Kislorod parchalanishining normal kechishining asosiy sharti mitoxondriyal membranalarning yaxlitligi hisoblanadi. Kislorod bilan nafas olish hujayralarni kislorod bilan ta'minlashning asosiy bosqichidir. Bu kislorodsiz bosqichdan 20 barobar samaraliroq.

  Kislorodni ajratishning umumiy tenglamasi: 2C 3 H 6 0 3 + 60 2 + 36H 3 PO 4 + 36ADP -> 6CO 2 + 38H 2 O + 36ATP

Energiya olish usuliga ko'ra barcha organizmlar ikki guruhga bo'linadi - avtotrof va geterotrof.

O'simliklar, zamburug'lar va hayvonlarning aerob hujayralarida energiya almashinuvi xuddi shu tarzda boradi. Bu ularning munosabatlarini ko'rsatadi. To'qima hujayralarida mitoxondriyalar soni har xil bo'ladi, bu hujayralarning funktsional faolligiga bog'liq. Masalan, mushak hujayralarida ko'plab mitoxondriyalar mavjud.

Yog'larning glitserin va yog' kislotalariga bo'linishi fermentlar - lipazlar tomonidan amalga oshiriladi. Proteinlar avval oligopeptidlarga, keyin esa aminokislotalarga parchalanadi.

Fermentlar (lotincha "fermentum" - fermentatsiya, xamirturush), fermentlar, barcha tirik organizmlarning hujayralarida kimyoviy reaktsiyalar tezligini oshiradigan o'ziga xos oqsillar. Kimyoviy tabiatga ko'ra - ma'lum bir pH darajasida optimal faollikka ega bo'lgan oqsillar, zarur koenzimlar va kofaktorlar mavjudligi va inhibitorlarning yo'qligi. Fermentlar kimyoda katalizatorlarga oʻxshab biokatalizatorlar deb ham ataladi. Har bir ferment turi ma'lum moddalarning (substratlarning), ba'zan faqat bitta moddaning bir yo'nalishda o'zgarishini katalizlaydi. Shuning uchun hujayralardagi ko'plab biokimyoviy reaktsiyalar juda ko'p miqdordagi turli xil fermentlar tomonidan amalga oshiriladi. Ular 6 sinfga bo'linadi: oksidoreduktazalar, transferazalar, gidrolazalar, liazalar, izomerazalar va ligazalar. Ko'pgina fermentlar tirik hujayralardan ajratilgan va kristall shaklda olingan (birinchi marta 1926 yil).

Fermentlarning organizmdagi roli

Fermentlar barcha metabolik jarayonlarda va genetik ma'lumotni amalga oshirishda ishtirok etadilar. Oziq moddalarning hazm bo'lishi va assimilyatsiyasi, barcha organizmlarning hujayralari va to'qimalarida oqsillar, nuklein kislotalar, yog'lar, uglevodlar va boshqa birikmalarning sintezi va parchalanishi - bu jarayonlarning barchasi fermentlar ishtirokisiz mumkin emas. Tirik organizm funktsiyalarining har qanday namoyon bo'lishi - nafas olish, mushaklarning qisqarishi, neyropsik faollik, ko'payish va boshqalar fermentlar ta'sirida ta'minlanadi. Muayyan funktsiyalarni bajaradigan hujayralarning individual xususiyatlari asosan fermentlarning noyob to'plami bilan belgilanadi, ularning ishlab chiqarilishi genetik jihatdan dasturlashtirilgan. Hatto bitta fermentning yo'qligi yoki undagi biron bir nuqson tana uchun jiddiy salbiy oqibatlarga olib kelishi mumkin.

Fermentlarning katalitik xossalari

Fermentlar barcha ma'lum katalizatorlarning eng faolidir. Hujayradagi aksariyat reaksiyalar fermentlarsiz sodir bo'lganidan ko'ra millionlab va milliardlab marta tezroq boradi. Shunday qilib, katalaza fermentining bir molekulasi bir soniyada turli xil birikmalarning oksidlanishi paytida hosil bo'lgan hujayralar uchun toksik bo'lgan 10 minggacha vodorod periks molekulasini suv va kislorodga aylantirishga qodir. Fermentlarning katalitik xossalari ularning reaksiyaga kirishuvchi birikmalarning faollanish energiyasini sezilarli darajada kamaytirish qobiliyatiga bog'liq, ya'ni fermentlar ishtirokida berilgan reaksiyani "boshlash" uchun kamroq energiya talab qilinadi.

Fermentning kashf etilishi tarixi

Fermentlar ishtirokida sodir bo'ladigan jarayonlar insonga qadim zamonlardan beri ma'lum, chunki non, pishloq, vino va sirka tayyorlash fermentativ jarayonlarga asoslangan. Ammo faqat 1833 yilda birinchi marta kraxmalni shakarga aylantirgan va diastaza deb nomlangan (hozir bu ferment amilaza deb ataladi) arpa donalaridan faol modda ajratildi. 19-asr oxirida. Xamirturush hujayralarini maydalash natijasida olingan sharbat tarkibida spirtli fermentatsiya jarayonini ta'minlaydigan fermentlarning murakkab aralashmasi mavjudligi isbotlangan. Shu vaqtdan boshlab fermentlarni intensiv o'rganish boshlandi - ularning tuzilishi va ta'sir mexanizmi. Fermentatsiyani o'rganishda biokatalizning roli aniqlanganligi sababli, 19-asrdan boshlab ikkita o'rnatilgan jarayon aynan shu jarayon bilan bog'liq edi. ismlar "ferment" (yunon tilidan "xamirturush" dan tarjima qilingan) va "ferment". To'g'ri, oxirgi sinonim faqat rus tilidagi adabiyotda qo'llaniladi, garchi fermentlar va ularning ishtirokidagi jarayonlarni o'rganish bilan bog'liq ilmiy yo'nalish an'anaviy ravishda enzimologiya deb ataladi. 20-asrning birinchi yarmida. Kimyoviy tabiatiga ko'ra fermentlar oqsil ekanligi aniqlandi va asrning ikkinchi yarmida ko'p yuzlab fermentlar uchun aminokislotalar qoldiqlarining ketma-ketligi allaqachon aniqlangan va fazoviy tuzilish o'rnatilgan. 1969 yilda ribonukleaza fermentining kimyoviy sintezi birinchi marta amalga oshirildi. Fermentlarning ta'sir mexanizmini tushunishda ulkan yutuqlarga erishildi.

Tanadagi fermentlarning joylashishi

Hujayrada ba'zi fermentlar sitoplazmada joylashgan, lekin asosan fermentlar ma'lum hujayra tuzilmalari bilan bog'langan bo'lib, ular o'z ta'sirini o'tkazadilar. Masalan, yadroda replikatsiya - DNK sintezi (DNK polimeraza) va uning transkripsiyasi uchun - RNK (RNK polimeraza) hosil bo'lishi uchun javob beradigan fermentlar mavjud. Mitoxondriyalar energiyani saqlash uchun mas'ul bo'lgan fermentlarni o'z ichiga oladi; lizosomalarda nuklein kislotalar va oqsillarning parchalanishida ishtirok etadigan gidrolitik fermentlarning ko'pchiligi mavjud.

Fermentlarning ta'sir qilish shartlari

Fermentlar ishtirokidagi barcha reaksiyalar asosan neytral, ozgina ishqoriy yoki ozgina kislotali muhitda sodir bo'ladi. Biroq, har bir fermentning maksimal faolligi qat'iy belgilangan pH qiymatlarida sodir bo'ladi. Issiq qonli hayvonlarda ko'pgina fermentlarning ta'siri uchun eng qulay harorat 37-40oS dir. O'simliklarda 0o C dan past haroratlarda o'simliklarning hayotiy faolligi keskin pasaygan bo'lsa-da, fermentlarning ta'siri to'liq to'xtamaydi. Enzimatik jarayonlar, qoida tariqasida, 70o C dan yuqori haroratlarda sodir bo'lmaydi, chunki fermentlar, har qanday oqsil kabi, termal denatürasyona (strukturani yo'q qilishga) duchor bo'ladi.

Fermentlarning o'lchamlari va ularning tuzilishi

Fermentlarning molekulyar og'irligi, boshqa barcha oqsillar kabi, 10 ming - 1 million oralig'ida joylashgan (lekin ko'proq bo'lishi mumkin). Ular bir yoki bir nechta polipeptid zanjirlaridan iborat bo'lishi mumkin va murakkab oqsillar bilan ifodalanishi mumkin. Ikkinchisiga oqsil komponenti (apoferment) bilan birga past molekulyar birikmalar - kofermentlar (kofaktorlar, kofermentlar), shu jumladan metall ionlari, nukleotidlar, vitaminlar va ularning hosilalari kiradi. Ayrim fermentlar faol bo'lmagan prekursorlar (profermentlar) shaklida hosil bo'ladi va molekula tuzilishidagi ma'lum o'zgarishlardan so'ng, masalan, undan kichik bo'lak ajralganidan keyin faollashadi. Bularga oshqozon osti bezi hujayralari tomonidan faol bo'lmagan prekursorlar (tripsinogen va ximotripsinogen) shaklida sintezlanadigan va oshqozon osti bezi shirasining bir qismi sifatida ingichka ichakda faol bo'lgan ovqat hazm qilish fermentlari tripsin va ximotripsin kiradi. Ko'pgina fermentlar ferment komplekslarini hosil qiladi. Bunday komplekslar, masalan, hujayralar yoki hujayra organellalarining membranalariga joylashtirilgan va moddalarni tashishda ishtirok etadi.

Transformatsiyadan o'tayotgan modda (substrat) fermentning ma'lum bir qismiga, aminokislotalarning yon zanjirlaridan hosil bo'lgan faol markazga bog'lanadi, ko'pincha polipeptid zanjirining bir-biridan sezilarli darajada uzoq bo'lgan qismlarida joylashgan. Masalan, ximotripsin molekulasining faol markazini polipeptid zanjirida 57-holatda, serin 195-pozitsiyada va aspartik kislota 102-pozitsiyada (ximotripsin molekulasida jami 245 ta aminokislotalar mavjud) joylashgan gistidin qoldiqlari hosil qiladi. Shunday qilib, oqsil molekulasi - fermentdagi polipeptid zanjirining murakkab joylashishi bir nechta aminokislota yon zanjirlarining qat'iy belgilangan joyda va bir-biridan ma'lum masofada paydo bo'lish imkoniyatini beradi. Kofermentlar ham faol markazning bir qismidir (oqsil qismi va oqsil bo'lmagan komponent alohida fermentativ faollikka ega emas va faqat birgalikda birlashganda ferment xossalariga ega bo'ladi).

Fermentlar ishtirokidagi jarayonlar

Ko'pgina fermentlar har bir reaktivni (substratni) reaktsiya mahsulotiga aylantirish maxsus ferment tomonidan amalga oshirilganda, ta'sirning yuqori o'ziga xosligi (selektivligi) bilan tavsiflanadi. Bunday holda, fermentning ta'siri faqat bitta substrat bilan cheklanishi mumkin. Masalan, karbamidning ammiak va karbonat angidridga bo'linishida ishtirok etuvchi ureaza fermenti tuzilishi o'xshash bo'lgan metilurea bilan reaksiyaga kirishmaydi. Ko'pgina fermentlar bir nechta strukturaviy bog'liq birikmalarga yoki kimyoviy bog'lanishning bir turiga ta'sir qiladi (masalan, fosfodiester bog'ini ajratuvchi ferment fosfatazalar). Ferment o'z ta'sirini ferment-substrat kompleksini hosil qilish orqali amalga oshiradi, so'ngra fermentativ reaktsiya mahsulotlarini hosil qilish uchun parchalanadi va fermentni chiqaradi. Ferment-substrat kompleksining hosil bo'lishi natijasida substrat o'z konfiguratsiyasini o'zgartiradi; bu holda konvertatsiya qilingan ferment-kimyoviy bog'lanish zaiflashadi va reaktsiya kamroq boshlang'ich energiya sarfi bilan va shuning uchun ancha yuqori tezlikda davom etadi. Enzimatik reaksiya tezligi vaqt birligida aylantirilgan substrat miqdori yoki hosil bo'lgan mahsulot miqdori bilan o'lchanadi. Ko'pgina fermentativ reaktsiyalar, substrat va reaksiya mahsulotining muhitdagi konsentratsiyasiga qarab, ham to'g'ri, ham teskari yo'nalishda davom etishi mumkin (substratning ortiqcha miqdori reaktsiyani mahsulot hosil bo'lishiga olib keladi, shu bilan birga uning haddan tashqari to'planishi bilan). ikkinchisi, substrat sintezi sodir bo'ladi). Bu fermentativ reaktsiyalar qaytarilishi mumkinligini anglatadi. Masalan, qondagi karbonat angidraz to'qimalardan keladigan karbonat angidridni karbonat kislotaga (H2CO3) aylantiradi, o'pkada esa, aksincha, karbonat kislotaning suvga aylanishini va nafas chiqarish paytida chiqariladigan karbonat angidridni katalizlaydi. Ammo shuni esda tutish kerakki, fermentlar, boshqa katalizatorlar kabi, kimyoviy reaktsiyaning termodinamik muvozanatini o'zgartira olmaydi, faqat bu muvozanatga erishishni sezilarli darajada tezlashtiradi.

Ferment nomlarining nomenklaturasi

Fermentni asos sifatida nomlashda substrat nomini oling va "aza" qo'shimchasini qo'shing. Shunday qilib, xususan, proteinazalar - oqsillarni (oqsillarni), lipazlarni (lipidlarni yoki yog'larni parchalovchi) parchalovchi fermentlar va boshqalar paydo bo'ldi. Ba'zi fermentlar maxsus (arzimas) nom oldi, masalan, ovqat hazm qilish fermentlari - pepsin, kimotripsin va tripsin. .

Tana hujayralarida bir necha ming xil metabolik reaktsiyalar sodir bo'ladi va shuning uchun bir xil miqdordagi fermentlar mavjud. Bunday xilma-xillikni tizimga kiritish uchun fermentlarni tasniflash bo'yicha xalqaro shartnoma qabul qilindi. Ushbu tizimga muvofiq, barcha fermentlar, ular katalizlaydigan reaktsiyalar turiga qarab, oltita asosiy sinfga bo'lingan, ularning har biri bir qator kichik sinflarni o'z ichiga oladi. Bundan tashqari, har bir ferment to'rt xonali kod raqamini (shifr) va ferment katalizlaydigan reaktsiyani ko'rsatadigan nom oldi. Turli turdagi organizmlarda bir xil reaksiyani katalizlovchi fermentlar oqsil tuzilishida sezilarli darajada farq qilishi mumkin, ammo nomenklaturada ular umumiy nom va bitta kod raqamiga ega.

Enzim ishlab chiqarishning buzilishi bilan bog'liq kasalliklar

Odamlarda biron bir fermentning (ko'pincha haddan tashqari faollik) yo'qligi yoki kamayishi kasalliklarning rivojlanishiga (enzimopatiyalar) yoki tananing o'limiga olib keladi. Shunday qilib, bolalarning irsiy kasalligi - galaktozemiya (aqliy zaiflikka olib keladi) - galaktozani oson hazm bo'ladigan glyukozaga aylantirish uchun javob beradigan ferment sintezining buzilishi natijasida rivojlanadi. Boshqa irsiy kasallikning sababi - aqliy faoliyatning buzilishi bilan kechadigan fenilketonuriya, jigar hujayralarining aminokislota fenilalaninni tirozinga aylanishini katalizlovchi fermentni sintez qilish qobiliyatini yo'qotishdir. Qon, siydik, miya omurilik, seminal va boshqa tana suyuqliklaridagi ko'plab fermentlarning faolligini aniqlash bir qator kasalliklarga tashxis qo'yish uchun ishlatiladi. Ushbu qon zardobi tahlilidan foydalanib, miokard infarkti, virusli gepatit, pankreatit, nefrit va boshqa kasalliklarni erta bosqichda aniqlash mumkin.

Inson tomonidan fermentlardan foydalanish

Fermentlar o'z xususiyatlarini tanadan tashqarida saqlab qolganligi sababli ular turli sohalarda muvaffaqiyatli qo'llaniladi. Masalan, papayya proteolitik fermenti (papayya sharbatidan) - pivo tayyorlashda, go'shtni yumshatish uchun; pepsin - "tayyor" don ishlab chiqarishda va dorivor mahsulot sifatida; tripsin - bolalar oziq-ovqat mahsulotlarini ishlab chiqarishda; rennin (buzoqning oshqozonidan olingan shirdon) - pishloq tayyorlashda. Katalaz oziq-ovqat va kauchuk sanoatida keng qo'llaniladi, polisaxaridlarni parchalovchi tsellyulazalar va pektidazalar meva sharbatlarini tiniqlashtirish uchun ishlatiladi. Fermentlar oqsillar, nuklein kislotalar va polisaxaridlarning tuzilishini aniqlashda, gen injeneriyasida va boshqalarda zarurdir. Fermentlar yordamida dori vositalari va murakkab kimyoviy birikmalar olinadi.

Ribonuklein kislotalarning (ribozimlarning) ayrim shakllarining individual reaksiyalarni katalizlash, ya’ni fermentlar vazifasini bajarish qobiliyati aniqlangan. Ehtimol, organik dunyo evolyutsiyasi jarayonida fermentativ funktsiya bu vazifani bajarish uchun ko'proq mos keladigan oqsillarga o'tkazilgunga qadar ribozimlar biokatalizator bo'lib xizmat qilgan.