Τα συστήματα διαβίωσης θεωρούνται ανοιχτά επειδή... Μάθημα «Παιδαγωγική θεωρία - για τον σύγχρονο δάσκαλο Τα συστήματα διαβίωσης θεωρούνται ανοιχτά γιατί

Ένας ζωντανός οργανισμός είναι ένα πολύπλοκο σύστημα, που αποτελείται από διασυνδεδεμένα όργανα και ιστούς. Μα γιατί το λένε αυτό οργανισμός είναι ανοικτό σύστημα ? Τα ανοιχτά συστήματα χαρακτηρίζονται από την ανταλλαγή κάτι με το εξωτερικό τους περιβάλλον. Αυτό μπορεί να είναι η ανταλλαγή ύλης, ενέργειας, πληροφοριών. Και οι ζωντανοί οργανισμοί ανταλλάσσουν όλα αυτά με τον κόσμο έξω από αυτούς. Αν και είναι πιο σωστό να αντικατασταθεί η λέξη "ανταλλαγή" με τη λέξη "ροή", καθώς ορισμένες ουσίες και ενέργεια εισέρχονται στο σώμα και άλλες φεύγουν.

Η ενέργεια απορροφάται από τους ζωντανούς οργανισμούς με μία μορφή (φυτά - με τη μορφή ηλιακής ακτινοβολίας, ζώα - σε χημικούς δεσμούς ΟΡΓΑΝΙΚΕΣ ΕΝΩΣΕΙΣ), και απελευθερώνεται στο περιβάλλον με άλλο (θερμικό) τρόπο. Εφόσον το σώμα λαμβάνει ενέργεια από το εξωτερικό και την απελευθερώνει, είναι ένα ανοιχτό σύστημα.

Στους ετερότροφους οργανισμούς, η ενέργεια απορροφάται μαζί με τις ουσίες (στις οποίες περιέχεται) ως αποτέλεσμα της διατροφής. Περαιτέρω, κατά τη διαδικασία του μεταβολισμού (μεταβολισμός εντός του σώματος), ορισμένες ουσίες διασπώνται και άλλες συντίθενται. Κατά τη διάρκεια χημικών αντιδράσεων, απελευθερώνεται ενέργεια (χρησιμοποιείται για διάφορες διαδικασίες ζωής) και απορροφάται ενέργεια (χρησιμοποιείται για τη σύνθεση των απαραίτητων οργανική ύλη). Ουσίες που είναι περιττές για τον οργανισμό και η θερμική ενέργεια που προκύπτει (η οποία δεν μπορεί πλέον να χρησιμοποιηθεί) απελευθερώνονται στο περιβάλλον.

Τα αυτότροφα (κυρίως τα φυτά) απορροφούν ακτίνες φωτός σε ένα ορισμένο εύρος ως ενέργεια και απορροφούν νερό, διοξείδιο του άνθρακα, διάφορα ορυκτά άλατα και οξυγόνο ως αρχικές ουσίες. Χρησιμοποιώντας ενέργεια και αυτά τα μέταλλα, τα φυτά, ως αποτέλεσμα της διαδικασίας της φωτοσύνθεσης, πραγματοποιούν την πρωτογενή σύνθεση οργανικών ουσιών. Σε αυτή την περίπτωση, η ενέργεια ακτινοβολίας αποθηκεύεται σε χημικούς δεσμούς. Τα φυτά δεν έχουν απεκκριτικό σύστημα. Ωστόσο, απελευθερώνουν ουσίες στην επιφάνειά τους (αέρια), πετούν φύλλα (αφαιρούνται οι βλαβερές οργανικές και ορυκτές ουσίες) κλπ. Έτσι, τα φυτά ως ζωντανοί οργανισμοί είναι επίσης ανοιχτά συστήματα. Απελευθερώνουν και απορροφούν ουσίες.

Οι ζωντανοί οργανισμοί ζουν στο χαρακτηριστικό τους περιβάλλον. Ταυτόχρονα, για να επιβιώσουν πρέπει να προσαρμοστούν στο περιβάλλον, να ανταποκριθούν στις αλλαγές του, να αναζητήσουν τροφή και να αποφύγουν τις απειλές. Ως αποτέλεσμα, στη διαδικασία της εξέλιξης, τα ζώα έχουν αναπτύξει ειδικούς υποδοχείς, αισθητήρια όργανα και ένα νευρικό σύστημα που τους επιτρέπουν να λαμβάνουν πληροφορίες από το εξωτερικό περιβάλλον, να τις επεξεργάζονται και να αντιδρούν, δηλαδή να επηρεάζουν το περιβάλλον. Έτσι, μπορούμε να πούμε ότι οι οργανισμοί ανταλλάσσουν πληροφορίες από το εξωτερικό τους περιβάλλον. Δηλαδή το σώμα είναι ένα ανοιχτό πληροφοριακό σύστημα.

Τα φυτά αντιδρούν επίσης στις περιβαλλοντικές επιρροές (για παράδειγμα, κλείνουν τα στομία τους στον ήλιο, στρέφουν τα φύλλα τους προς το φως κ.λπ.). Στα φυτά, τα πρωτόγονα ζώα και τους μύκητες, η ρύθμιση πραγματοποιείται μόνο με χημικά μέσα (χυμορικά). Σε ζώα που έχουν νευρικό σύστημα, υπάρχουν και οι δύο τρόποι αυτορρύθμισης (νευρικός και με τη βοήθεια ορμονών).

Οι μονοκύτταροι οργανισμοί είναι επίσης ανοιχτά συστήματα. Τρέφονται και εκκρίνουν ουσίες, αντιδρούν σε εξωτερικές επιδράσεις. Ωστόσο, στο σώμα-σύστημά τους, οι λειτουργίες των οργάνων εκτελούνται ουσιαστικά από κυτταρικά οργανίδια.

«Διεξαγωγή ανοιχτού μαθήματος» - Γενική συζήτηση. Απαραίτητο για να συμπληρώσει την ανάλυση του δασκάλου. Απαντήσεις δασκάλου σε ερωτήσεις σχετικά με το έργο του μαθήματος. Ανάλυση του μαθήματος από τον δάσκαλο. Παρουσίαση του έργου του μαθήματος από τον δάσκαλο. Γιατί χρειάζεται αυτό; προπαρασκευαστικές εργασίες? Διεξαγωγή ανοιχτού μαθήματος. Η τελική περίληψη του δασκάλου. Απαντήσεις δασκάλου σε ερωτήσεις των παρευρισκομένων.

«Ανοιχτό μάθημα ανάγνωσης» - Ήδη το 1037 αρχαία ΡωσίαΟ Γιαροσλάβ ο Σοφός ίδρυσε τη βιβλιοθήκη. Τώρα - 65η θέση. Επί του παρόντος λειτουργεί μυθιστόρημαΜόνο το 40% των Ρώσων πολιτών ηλικίας 14 ετών διαβάζει. Καλή ανάγνωση! Μέχρι τα μέσα του εικοστού αιώνα, η χώρα μας ήταν η πιο αναγνωστική χώρα στον κόσμο. Jim Corbett - Kumaon cannibals Ivan Efremov - Στην άκρη του Oikumene Mikhail Bulgakov - Heart of a Dog Konstantin Paustovsky - Meshchera πλευρά.

"Ανοιχτό μάθημα αγγλικών" - Ο Γουρουνάκι καυχιέται ότι ξέρει τα πάντα για τα ζώα. Tom 7 Μπορώ να τρέξω και να πηδήξω. Αποκρυπτογραφήστε τις εικόνες. Θέμα μαθήματος: «Στο μαγικό δάσος». Βοηθήστε τον Peter να παρουσιάσει τους καλλιτέχνες.

«Ανοιχτό μάθημα» - Οργανωτικό Τεστ Κύριο Τελικό Αναστοχαστικό. Παρακολουθήστε τον ρυθμό και την ώρα του μαθήματος. Να εισαγάγει κάτι, να ξεκινήσει κάτι. Προσδιορίστε τα απαραίτητα διδακτικά, επίδειξης, φυλλάδια και εξοπλισμό. Σκεφτείτε τις δραστηριότητες των μαθητών διαφορετικά στάδιατάξεις.

«Ανοιχτό μάθημα» - Ο σκοπός του ανοιχτού μαθήματος. Αξιολόγηση της αποτελεσματικότητας ενός ανοιχτού μαθήματος. «Highlight» στο μάθημα. Δημόσιο μάθημα-...Προετοιμασία για ανοιχτό μάθημα. Κριτήρια αξιολόγησης ανοιχτού μαθήματος. Καλό σημάδι Έπαινος Χαμόγελο δασκάλου Χαρά από ανεξάρτητη απόφασηδύσκολη εργασία. «Στιγμή χαράς» στο μάθημα. Για ποιόν?

«Ανοιχτό μάθημα ανάγνωσης 2η τάξη» - Επικύρωση - συντάσσει πράξη (έγγραφο). Διαβάστε το σωστά. Πράσινος λόξυγκας Κώνος Κώνος Το δόντι ξεχύνεται Το δόντι πέφτει. Λογοθεραπευτής. Χαρούμενος Ευγενικός Δίκαιος Αδιάκριτος. Ελεγξε τον εαυτό σου! Βρείτε λάθη στις λέξεις. Ανοιχτό μάθημα ανάγνωσης στη Β' τάξη. Victor Yuzefovich Dragunsky (1913-1972). Ποιο σχήμα αντικατοπτρίζει καλύτερα τη διάθεση της ιστορίας;

1.1. ΘΕΜΑ, ΕΡΓΑΣΙΕΣ ΚΑΙ ΜΕΘΟΔΟΙ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ

Βιολογία (ελληνική βιο - ζωή και λογότυπος - γνώση, διδασκαλία, επιστήμη) - η επιστήμη των ζωντανών οργανισμών. Η ποικιλομορφία της ζωντανής φύσης είναι τόσο μεγάλη που σύγχρονη βιολογίαείναι ένα σύμπλεγμα επιστημών (βιολογικές επιστήμες) που διαφέρουν σημαντικά μεταξύ τους. Επιπλέον, το καθένα έχει το δικό του αντικείμενο μελέτης, μεθόδους, στόχους και στόχους. Για παράδειγμα, ιολογία - η επιστήμη των ιών, μικροβιολογία - η επιστήμη των μικροοργανισμών, η μυκητολογία - η επιστήμη των μυκήτων, η βοτανική (φυτολογία) - η επιστήμη των φυτών, η ζωολογία - η επιστήμη των ζώων, η ανθρωπολογία - η επιστήμη των ανθρώπων, η κυτταρολογία - η επιστήμη των κυττάρων, η ιστολογία - η επιστήμη για τους ιστούς, η ανατομία - η επιστήμη της εσωτερικής δομής, η μορφολογία - η επιστήμη της εξωτερική δομή, φυσιολογία - η επιστήμη της δραστηριότητας ζωής ολόκληρου του οργανισμού και των μερών του, γενετική - η επιστήμη των νόμων της κληρονομικότητας και της μεταβλητότητας των οργανισμών και των μεθόδων ελέγχου τους, οικολογία - η επιστήμη των σχέσεων των ζωντανών οργανισμών μεταξύ τους και το περιβάλλον τους, η θεωρία της εξέλιξης - η επιστήμη των ιστορική εξέλιξηάγρια ​​ζωή, παλαιοντολογία - η επιστήμη της ανάπτυξης της ζωής σε περασμένες γεωλογικές εποχές, βιοχημεία - η επιστήμη των χημικών ουσιών και διεργασιών σε ζωντανούς οργανισμούς. βιοφυσική - η επιστήμη των φυσικών και φυσικοχημικών φαινομένων σε ζωντανούς οργανισμούς, βιοτεχνολογία - ένα σύνολο βιομηχανικών μεθόδων που επιτρέπουν τη χρήση ζωντανών οργανισμών και των επιμέρους μερών τους για την παραγωγή προϊόντων πολύτιμων για τον άνθρωπο (αμινοξέα, πρωτεΐνες, βιταμίνες, ένζυμα , αντιβιοτικά, ορμόνες κ.λπ.) κ.λπ.

Η βιολογία ανήκει στο σύμπλεγμα φυσικές επιστήμες, δηλαδή οι φυσικές επιστήμες. Σχετίζεται στενά με θεμελιώδεις επιστήμες (μαθηματικά, φυσική, χημεία), φυσικές (γεωλογία, γεωγραφία, εδαφολογία), κοινωνικές (ψυχολογία, κοινωνιολογία), εφαρμοσμένες (βιοτεχνολογία, καλλιέργεια φυτών, διατήρηση της φύσης).

Η βιολογική γνώση χρησιμοποιείται σε Βιομηχανία τροφίμων, φαρμακολογία, γεωργία. Η βιολογία είναι θεωρητική βάσηεπιστήμες όπως η ιατρική, η ψυχολογία, η κοινωνιολογία.

Τα επιτεύγματα της βιολογίας πρέπει να χρησιμοποιούνται όταν αποφασίζεται παγκόσμια προβλήματανεωτερικότητα: η σχέση της κοινωνίας με περιβάλλον, ορθολογική περιβαλλοντική διαχείρισηκαι διατήρηση της φύσης, προμήθεια τροφίμων.

Μέθοδοι βιολογικής έρευνας:

Μέθοδος παρατήρησης και περιγραφής (αποτελείται από τη συλλογή και την περιγραφή γεγονότων).
συγκριτική μέθοδος (συνίσταται στην ανάλυση των ομοιοτήτων και των διαφορών των αντικειμένων που μελετώνται).
ιστορική μέθοδος (μελετάει την πορεία ανάπτυξης του υπό μελέτη αντικειμένου).
πειραματική μέθοδος (σας επιτρέπει να μελετάτε φυσικά φαινόμενα υπό δεδομένες συνθήκες).
μέθοδος μοντελοποίησης (επιτρέπει σύνθετη φυσικά φαινόμεναπεριγράψτε με σχετικά απλά μοντέλα).
1.2. ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΖΩΗΣ ΥΛΗ

Ο εγχώριος επιστήμονας M.V. Ο Wolkenstein πρότεινε τον ακόλουθο ορισμό: «Τα ζωντανά σώματα που υπάρχουν στη Γη είναι ανοιχτά, αυτορυθμιζόμενα και αυτοαναπαραγόμενα συστήματα κατασκευασμένα από βιοπολυμερή - πρωτεΐνες και νουκλεϊκά οξέα».

Ωστόσο, δεν υπάρχει γενικά αποδεκτός ορισμός της έννοιας της «ζωής», αλλά είναι δυνατό να εντοπιστούν σημεία (ιδιότητες) της ζωντανής ύλης που τη διακρίνουν από τη μη ζωντανή ύλη.

1. Ορισμένη χημική σύνθεση. Οι ζωντανοί οργανισμοί αποτελούνται από το ίδιο χημικά στοιχεία, ως αντικείμενα άψυχης φύσης, αλλά η αναλογία αυτών των στοιχείων είναι διαφορετική. Τα κύρια στοιχεία των ζωντανών όντων είναι τα C, O, N και H.

2.Κυτταρική δομή. Όλοι οι ζωντανοί οργανισμοί, εκτός από τους ιούς, έχουν κυτταρική δομή.

3. Μεταβολισμός και ενεργειακή εξάρτηση. Οι ζωντανοί οργανισμοί είναι ανοιχτά συστήματα· εξαρτώνται από την παροχή ουσιών και ενέργειας σε αυτούς από το εξωτερικό περιβάλλον.

4.Αυτορρύθμιση. Οι ζωντανοί οργανισμοί έχουν την ικανότητα να διατηρούν τη σταθερότητα της χημικής τους σύνθεσης και την ένταση των μεταβολικών διεργασιών.

5.Ευερεθιστότητα και νοητικές λειτουργίες. Οι ζωντανοί οργανισμοί παρουσιάζουν ευερεθιστότητα, δηλαδή την ικανότητα να ανταποκρίνονται σε ορισμένες εξωτερικές επιδράσεις με συγκεκριμένες αντιδράσεις.

6. Κληρονομικότητα. Οι ζωντανοί οργανισμοί είναι ικανοί να μεταδίδουν χαρακτηριστικά και ιδιότητες από γενιά σε γενιά χρησιμοποιώντας φορείς πληροφοριών - μόρια DNA και RNA.

7.Μεταβλητότητα. Οι ζωντανοί οργανισμοί είναι ικανοί να αποκτούν νέα χαρακτηριστικά και ιδιότητες.

8. Αυτοαναπαραγωγή (αναπαραγωγή). Οι ζωντανοί οργανισμοί είναι ικανοί να αναπαράγουν - αναπαράγουν το δικό τους είδος.

9.Ατομική ανάπτυξη. Οντογένεση είναι η ανάπτυξη ενός οργανισμού από τη γέννηση μέχρι το θάνατο. Η ανάπτυξη συνοδεύεται από ανάπτυξη.

10.Εξελικτική ανάπτυξη. Φυλογένεση είναι η ανάπτυξη της ζωής στη Γη από την αρχή της μέχρι σήμερα.

11. Ρυθμός. Οι ζωντανοί οργανισμοί παρουσιάζουν ρυθμική δραστηριότητα (ημερήσια, εποχιακή κ.λπ.), η οποία συνδέεται με τα χαρακτηριστικά του οικοτόπου τους.

12. Ακεραιότητα και διακριτικότητα. Από τη μια πλευρά, όλη η ζωντανή ύλη είναι ολιστική, οργανωμένη με συγκεκριμένο τρόπο και υπόκειται σε γενικούς νόμους. Από την άλλη πλευρά, κάθε βιολογικό σύστημα αποτελείται από ξεχωριστά, αν και αλληλένδετα, στοιχεία.

13. Ιεραρχία. Ξεκινώντας από τα βιοπολυμερή (νουκλεϊκά οξέα, πρωτεΐνες) μέχρι τη βιόσφαιρα στο σύνολό της, όλα τα έμβια όντα βρίσκονται σε μια ορισμένη υποταγή. Λειτουργία βιολογικά συστήματασε λιγότερο σύνθετο επίπεδο καθιστά δυνατή την ύπαρξη ενός πιο σύνθετου επιπέδου (βλ. επόμενη παράγραφο).

1.3. ΕΠΙΠΕΔΑ ΖΩΗΣ ΟΡΓΑΝΩΣΗ ΦΥΣΗΣ

Η ιεραρχική φύση της οργάνωσης της ζωντανής ύλης μας επιτρέπει να την υποδιαιρέσουμε υπό όρους σε διάφορα επίπεδα. Το επίπεδο οργάνωσης της ζωντανής ύλης είναι η λειτουργική θέση μιας βιολογικής δομής ορισμένου βαθμού πολυπλοκότητας στη γενική ιεραρχία των ζωντανών όντων. Διακρίνονται τα ακόλουθα επίπεδα:

1.Μοριακό (molecular genetic). Σε αυτό το επίπεδο εμφανίζονται ζωτικές διεργασίες όπως ο μεταβολισμός και η μετατροπή της ενέργειας και η μεταφορά κληρονομικών πληροφοριών.

2.Κυτταρική. Το κύτταρο είναι η στοιχειώδης δομική και λειτουργική μονάδα των ζωντανών όντων.

3. Ύφασμα. Ο ιστός είναι μια συλλογή δομικά όμοιων κυττάρων, καθώς και διακυτταρικών ουσιών που συνδέονται με αυτά, ενωμένα με την εκτέλεση ορισμένων λειτουργιών.

4.Όργανο. Ένα όργανο είναι ένα μέρος ενός πολυκύτταρου οργανισμού που εκτελεί μια συγκεκριμένη λειτουργία ή λειτουργίες.

5. Βιολογικά. Ένας οργανισμός είναι ένας πραγματικός φορέας ζωής, που χαρακτηρίζεται από όλα τα σημάδια του. Επί του παρόντος, συχνά διακρίνεται ένα ενιαίο «οντογενετικό» επίπεδο, συμπεριλαμβανομένων των επιπέδων οργάνωσης των κυττάρων, των ιστών, των οργάνων και του οργανισμού.

6. Πληθυσμός-είδος. Ο πληθυσμός είναι μια συλλογή ατόμων του ίδιου είδους, που σχηματίζουν ένα ξεχωριστό γενετικό σύστημα και κατοικούν σε έναν χώρο με σχετικά ομοιογενείς συνθήκες διαβίωσης. Είδη - ένα σύνολο πληθυσμών, τα άτομα των οποίων είναι ικανά να διασταυρωθούν για να σχηματίσουν γόνιμους απογόνους και να καταλάβουν μια συγκεκριμένη περιοχή του γεωγραφικού χώρου (περιοχής).

7.Βιοκαινοτική. Το Biocenosis είναι μια συλλογή οργανισμών διαφορετικών ειδών ποικίλης πολυπλοκότητας οργανισμού που ζουν σε μια συγκεκριμένη περιοχή. Αν ληφθούν υπόψη και αβιοτικοί περιβαλλοντικοί παράγοντες, τότε μιλάμε για βιογεωκένωση.

8.Βιόσφαιρα. Η βιόσφαιρα είναι το κέλυφος της Γης, η δομή και οι ιδιότητες της οποίας καθορίζονται, στον ένα ή τον άλλο βαθμό, από τις παρούσες ή προηγούμενες δραστηριότητες των ζωντανών οργανισμών. Θα πρέπει να σημειωθεί ότι το επίπεδο οργάνωσης της βιόσφαιρας της ζωντανής ύλης συχνά δεν διακρίνεται, καθώς η βιόσφαιρα είναι ένα βιοαδρανές σύστημα, που περιλαμβάνει όχι μόνο τη ζωντανή ύλη, αλλά και τη μη ζωντανή ύλη.

1.4. ΠΡΟΕΛΕΥΣΗ ΤΗΣ ΖΩΗΣ

Δεν υπάρχει συναίνεση μεταξύ των επιστημόνων για το ζήτημα της προέλευσης της ζωής, καθώς και για το ζήτημα της ουσίας της ζωής. Υπάρχουν πολλές προσεγγίσεις για την επίλυση του ζητήματος της προέλευσης της ζωής, οι οποίες είναι στενά αλληλένδετες. Μπορούν να ταξινομηθούν ως εξής.

1. Σύμφωνα με την αρχή ότι η ιδέα, ο νους είναι πρωταρχικός και η ύλη είναι δευτερεύουσα (ιδεαλιστικές υποθέσεις) ή η ύλη είναι πρωταρχική και η ιδέα, ο νους είναι δευτερεύουσες (υλιστικές υποθέσεις).

2.Σύμφωνα με την αρχή ότι η ζωή υπήρχε πάντα και θα υπάρχει για πάντα (υπόθεση στάσιμης κατάστασης) ή η ζωή προκύπτει σε ένα ορισμένο στάδιο στην ανάπτυξη του κόσμου.

3. Σύμφωνα με την αρχή - τα έμβια όντα προέρχονται μόνο από έμβια όντα (υποθέσεις βιογένεσης) ή η αυθόρμητη δημιουργία έμβιων όντων από μη έμβια πράγματα είναι δυνατή (υποθέσεις αβιογένεσης).

4. Σύμφωνα με την αρχή, η ζωή προέκυψε στη Γη ή προήλθε από το διάστημα (υπόθεση πανσπερμίας).

Ας εξετάσουμε τις πιο σημαντικές από τις υποθέσεις.

Δημιουργισμός. Η ζωή δημιουργήθηκε από τον Δημιουργό. Ο Δημιουργός είναι ο Θεός, η Ιδέα, η Υπέρτατη Νοημοσύνη κ.λπ.

Υπόθεση σταθερής κατάστασης. Η ζωή, όπως και το ίδιο το Σύμπαν, υπήρχε πάντα και θα υπάρχει για πάντα, γιατί αυτό που δεν έχει αρχή δεν έχει τέλος. Ταυτόχρονα, η ύπαρξη μεμονωμένων σωμάτων και σχηματισμών (αστέρων, πλανητών, οργανισμών) είναι χρονικά περιορισμένη· προκύπτουν, γεννιούνται και πεθαίνουν. Επί του παρόντος αυτή η υπόθεση έχει κυρίως ιστορικό νόημα, δεδομένου ότι η γενικά αποδεκτή θεωρία του σχηματισμού του Σύμπαντος είναι η «θεωρία του Big Bang», σύμφωνα με την οποία το Σύμπαν υπάρχει για περιορισμένο χρονικό διάστημα, σχηματίστηκε από ένα σημείο πριν από περίπου 15 δισεκατομμύρια χρόνια.

Υπόθεση πανσπερμίας. Η ζωή μεταφέρθηκε στη Γη από το διάστημα και ρίζωσε εδώ μετά από συνθήκες ευνοϊκές για αυτό που αναπτύχθηκαν στη Γη. Η λύση στο ερώτημα πώς προέκυψε η ζωή στο διάστημα, λόγω των αντικειμενικών δυσκολιών επίλυσής της, αναβλήθηκε για αόριστο χρονικό διάστημα. Θα μπορούσε να είχε δημιουργηθεί από τον Δημιουργό, να υπήρχε για πάντα ή να προέκυψε από άψυχη ύλη. Πρόσφατα, όλο και περισσότεροι υποστηρικτές αυτής της υπόθεσης εμφανίστηκαν μεταξύ των επιστημόνων.

Η υπόθεση της αβιογένεσης (αυθόρμητη δημιουργία έμβιων όντων από μη έμβια όντα και επακόλουθη βιοχημική εξέλιξη). Η ζωή προήλθε στη Γη από άψυχη ύλη.

Το 1924 ο Α.Ι. Ο Oparin πρότεινε ότι τα ζωντανά όντα προέκυψαν στη Γη από άψυχη ύλη ως αποτέλεσμα της χημικής εξέλιξης - πολύπλοκων χημικών μετασχηματισμών μορίων. Αυτό το γεγονός ευνοήθηκε από τις συνθήκες που επικρατούσαν στη Γη εκείνη την εποχή.

Το 1953, ο S. Miller έλαβε μια σειρά από οργανικές ουσίες από ανόργανες ενώσεις. Η θεμελιώδης δυνατότητα μιας ανόργανης οδού για το σχηματισμό βιογενών οργανικών ενώσεων (αλλά όχι ζωντανών οργανισμών) αποδείχθηκε.

ΟΛΑ ΣΥΜΠΕΡΙΛΑΜΒΑΝΟΝΤΑΙ. Ο Oparin πίστευε ότι οι οργανικές ουσίες μπορούσαν να δημιουργηθούν στον αρχέγονο ωκεανό από απλές ανόργανες ενώσεις. Ως αποτέλεσμα της συσσώρευσης οργανικών ουσιών στον ωκεανό, σχηματίστηκε ο λεγόμενος «πρωτεύων ζωμός». Οι πρωτεΐνες και άλλα οργανικά μόρια στη συνέχεια συνδυάστηκαν για να σχηματίσουν σταγονίδια συσσωρευτών, τα οποία χρησίμευσαν ως πρωτότυπο για τα κύτταρα. Υποβλήθηκαν σταγόνες coacervates ΦΥΣΙΚΗ ΕΠΙΛΟΓΗκαι εξελίχθηκε. Οι πρώτοι οργανισμοί ήταν ετερότροφοι. Καθώς τα αποθέματα του «πρωτεύοντος ζωμού» εξαντλήθηκαν, προέκυψαν αυτότροφοι.

Πρέπει να σημειωθεί ότι από τη σκοπιά της θεωρίας πιθανοτήτων, η πιθανότητα σύνθεσης εξαιρετικά πολύπλοκων βιομορίων υπό την προϋπόθεση τυχαίων συνδυασμών αυτών συστατικάεξαιρετικά χαμηλά.

ΣΕ ΚΑΙ. Vernadsky για την προέλευση και την ουσία της ζωής και της βιόσφαιρας. ΣΕ ΚΑΙ. Ο Βερνάντσκι περιέγραψε τις απόψεις του για την προέλευση της ζωής στις ακόλουθες διατριβές:

1. Δεν υπήρχε αρχή ζωής στον κόσμο που παρατηρούμε, αφού δεν υπήρχε αρχή αυτού του σύμπαντος. Η ζωή είναι αιώνια, αφού ο κόσμος είναι αιώνιος, και πάντα μεταδιδόταν μέσω της βιογένεσης.

2. Η ζωή, αιώνια εγγενής στο Σύμπαν, εμφανίστηκε νέα στη Γη, τα έμβρυά της έφερναν συνεχώς από το εξωτερικό, αλλά κρατιόταν στη Γη μόνο όταν οι ευκαιρίες ήταν ευνοϊκές για αυτό.

3. Πάντα υπήρχε ζωή στη Γη. Η διάρκεια ζωής ενός πλανήτη είναι μόνο η διάρκεια ζωής σε αυτόν. Η ζωή είναι γεωλογικά (πλανητικά) αιώνια. Η ηλικία του πλανήτη είναι απροσδιόριστη.

4. Η ζωή δεν ήταν ποτέ κάτι τυχαίο, στριμωγμένο σε κάποιες ξεχωριστές οάσεις. Κατανεμήθηκε παντού και η ζωντανή ύλη υπήρχε πάντα με τη μορφή βιόσφαιρας.

5. Οι πιο αρχαίες μορφές ζωής - οι θρυμματισμένες πέτρες - είναι ικανές να εκτελούν όλες τις λειτουργίες στη βιόσφαιρα. Αυτό σημαίνει ότι είναι δυνατή μια βιόσφαιρα που αποτελείται μόνο από προκαρυώτες. Είναι πιθανό να ήταν έτσι στο παρελθόν.

6.Η ζωντανή ύλη δεν θα μπορούσε να προέρχεται από αδρανή ύλη. Δεν υπάρχουν ενδιάμεσα βήματα μεταξύ αυτών των δύο καταστάσεων της ύλης. Αντίθετα, ως αποτέλεσμα της επιρροής της ζωής, συνέβη η εξέλιξη του φλοιού της γης.

Επομένως, είναι απαραίτητο να αναγνωρίσουμε το γεγονός ότι μέχρι σήμερα, καμία από τις υπάρχουσες υποθέσεις σχετικά με την προέλευση της ζωής δεν έχει άμεσες αποδείξεις και η σύγχρονη επιστήμη δεν έχει σαφή απάντηση σε αυτό το ερώτημα.

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2. ΧΗΜΙΚΗ ΣΥΝΘΕΣΗ ΖΩΝΤΩΝ ΟΡΓΑΝΙΣΜΩΝ

2.1. ΣΤΟΙΧΕΙΑΚΗ ΣΥΝΘΕΣΗ

Η χημική σύνθεση των ζωντανών οργανισμών μπορεί να εκφραστεί με δύο μορφές: ατομική και μοριακή. Η ατομική (στοιχειακή) σύνθεση χαρακτηρίζει την αναλογία των ατόμων των στοιχείων που περιλαμβάνονται στους ζωντανούς οργανισμούς. Η μοριακή (υλική) σύνθεση αντανακλά την αναλογία των μορίων των ουσιών.

Με βάση το σχετικό τους περιεχόμενο, τα στοιχεία που αποτελούν τους ζωντανούς οργανισμούς χωρίζονται συνήθως σε τρεις ομάδες:

1. Μακροστοιχεία - H, O, C, N (συνολικά περίπου 98%, ονομάζονται και βασικά), Ca, Cl, K, S, P, Mg, Na, Fe (συνολικά περίπου 2%). Τα μακροστοιχεία αποτελούν το μεγαλύτερο μέρος της ποσοστιαίας σύνθεσης των ζωντανών οργανισμών.

2. Μικροστοιχεία - Mn, Co, Zn, Cu, B, I κ.λπ. Η συνολική περιεκτικότητά τους στο κελί είναι περίπου 0,1%.

3. Υπερμικροστοιχεία - Au, Hg, Se, κλπ. Η περιεκτικότητά τους στο κύτταρο είναι πολύ μικρή και ο φυσιολογικός ρόλος για τα περισσότερα από αυτά δεν αποκαλύπτεται.

Χημικά στοιχεία που αποτελούν μέρος ζωντανών οργανισμών και ταυτόχρονα αποδίδουν βιολογικές λειτουργίες, ονομάζονται βιογενείς. Ακόμη και αυτά που περιέχονται σε κύτταρα σε αμελητέες ποσότητες δεν μπορούν να αντικατασταθούν με τίποτα και είναι απολύτως απαραίτητα για τη ζωή.

2.2. ΜΟΡΙΑΚΗ ΣΥΝΘΕΣΗ

Τα χημικά στοιχεία αποτελούν μέρος των κυττάρων με τη μορφή ιόντων και μορίων ανόργανων και οργανικών ουσιών. Οι πιο σημαντικές ανόργανες ουσίες στο κύτταρο είναι το νερό και τα μεταλλικά άλατα, οι πιο σημαντικές οργανικές ουσίες είναι οι υδατάνθρακες, τα λιπίδια, οι πρωτεΐνες και νουκλεϊκά οξέα.

2.2.1. Ανόργανες ουσίες

2.2.1.1. Νερό

Το νερό είναι το κυρίαρχο συστατικό όλων των ζωντανών οργανισμών. Έχει μοναδικές ιδιότητες λόγω των δομικών του χαρακτηριστικών: τα μόρια του νερού έχουν σχήμα διπόλου και μεταξύ τους σχηματίζονται δεσμοί υδρογόνου. Η μέση περιεκτικότητα σε νερό στα κύτταρα των περισσότερων ζωντανών οργανισμών είναι περίπου 70%. Το νερό στο κύτταρο υπάρχει σε δύο μορφές: ελεύθερο (95% του συνόλου του κυτταρικού νερού) και δεσμευμένο (4-5% συνδεδεμένο με πρωτεΐνες).

Λειτουργίες του νερού:

1.Το νερό ως διαλύτης. Πολλές χημικές αντιδράσεις σε ένα κύτταρο είναι ιοντικές και επομένως συμβαίνουν μόνο σε υδάτινο περιβάλλον. Οι ουσίες που διαλύονται στο νερό ονομάζονται υδρόφιλες (αλκοόλες, σάκχαρα, αλδεΰδες, αμινοξέα), αυτές που δεν διαλύονται ονομάζονται υδρόφοβες (λιπαρά οξέα, κυτταρίνη).

2.Το νερό ως αντιδραστήριο. Το νερό εμπλέκεται σε πολλές χημικές αντιδράσεις: αντιδράσεις πολυμερισμού, υδρόλυση και στη διαδικασία της φωτοσύνθεσης.

3.Λειτουργία μεταφοράς. Κίνηση σε όλο το σώμα μαζί με νερό διαλυμένων σε αυτό ουσιών στα διάφορα μέρη του και απομάκρυνση περιττών προϊόντων από το σώμα.

4.Το νερό ως θερμοσταθεροποιητής και θερμοστάτης. Αυτή η λειτουργία οφείλεται σε ιδιότητες του νερού όπως η υψηλή θερμοχωρητικότητα - μαλακώνει την επίδραση στο σώμα των σημαντικών αλλαγών θερμοκρασίας στο περιβάλλον. υψηλή θερμική αγωγιμότητα - επιτρέπει στο σώμα να διατηρεί την ίδια θερμοκρασία σε όλο τον όγκο του. υψηλή θερμότητα εξάτμισης - χρησιμοποιείται για την ψύξη του σώματος κατά την εφίδρωση στα θηλαστικά και τη διαπνοή στα φυτά.

5.Δομική λειτουργία. Το κυτταρόπλασμα των κυττάρων περιέχει από 60 έως 95% νερό και είναι αυτό που δίνει στα κύτταρα το κανονικό τους σχήμα. Στα φυτά, το νερό διατηρεί την στροβιλότητα (την ελαστικότητα της ενδοπλασματικής μεμβράνης)· σε ορισμένα ζώα χρησιμεύει ως υδροστατικός σκελετός (μέδουσες).

2.2.1.2. Μεταλλικά άλατα

Τα ορυκτά άλατα σε ένα υδατικό διάλυμα κυττάρων διασπώνται σε κατιόντα και ανιόντα. Τα πιο σημαντικά κατιόντα είναι τα K+, Ca2+, Mg2+, Na+, NH4+, τα ανιόντα είναι Cl-, SO42-, HPO42-, H2PO4-, HCO3-, NO3-. Δεν είναι μόνο η συγκέντρωση που είναι σημαντική, αλλά και η αναλογία μεμονωμένων ιόντων στο κύτταρο.

Λειτουργίες ορυκτών:

1.Συντήρηση ισορροπία οξέος-βάσης. Τα πιο σημαντικά ρυθμιστικά συστήματα στα θηλαστικά είναι τα φωσφορικά και τα διττανθρακικά. Το σύστημα ρυθμιστικού διαλύματος φωσφορικών (HPO42-, H2PO4-) διατηρεί το pH του ενδοκυττάριου υγρού εντός της περιοχής 6,9-7,4. Το διττανθρακικό σύστημα (HCO3-, H2CO3) διατηρεί το pH του εξωκυτταρικού περιβάλλοντος (πλάσμα αίματος) στο 7,4.

2. Συμμετοχή στη δημιουργία δυναμικών κυτταρικής μεμβράνης. Μέσα στο κύτταρο κυριαρχούν ιόντα Κ+ και μεγάλα οργανικά ιόντα και στα περικυτταρικά υγρά υπάρχουν περισσότερα ιόντα Na+ και Cl-. Ως αποτέλεσμα, σχηματίζεται διαφορά στα φορτία (δυναμικά) μεταξύ της εξωτερικής και της εσωτερικής επιφάνειας της κυτταρικής μεμβράνης. Η διαφορά δυναμικού καθιστά δυνατή τη μετάδοση διέγερσης κατά μήκος ενός νεύρου ή ενός μυός.

3. Ενεργοποίηση ενζύμων. Τα ιόντα Ca2+, Mg2+ κ.λπ. είναι ενεργοποιητές και συστατικά πολλών ενζύμων, ορμονών και βιταμινών.

4.Δημιουργία ωσμωτικής πίεσης στο κύτταρο. Μια υψηλότερη συγκέντρωση ιόντων άλατος στο εσωτερικό του κυττάρου εξασφαλίζει τη ροή του νερού μέσα σε αυτό και τη δημιουργία πίεσης στροβιλισμού.

5.Κατασκευή (δομική). Οι ενώσεις αζώτου, φωσφόρου, ασβεστίου και άλλων ανόργανων ουσιών χρησιμεύουν ως πηγή οικοδομικά υλικάγια τη σύνθεση οργανικών μορίων (αμινοξέα, πρωτεΐνες, νουκλεϊκά οξέα κ.λπ.) και αποτελούν μέρος μιας σειράς υποστηρικτικών δομών του κυττάρου και του οργανισμού. Τα άλατα ασβεστίου και φωσφόρου αποτελούν μέρος του οστικού ιστού των ζώων.

2.2.2. Οργανική ύλη

Έννοια των βιοπολυμερών. Ένα πολυμερές είναι μια αλυσίδα πολλαπλών συνδέσμων στην οποία ο κρίκος είναι κάποια σχετικά απλή ουσία - ένα μονομερές. Τα βιολογικά πολυμερή είναι πολυμερή που αποτελούν μέρος των κυττάρων των ζωντανών οργανισμών και των μεταβολικών προϊόντων τους. Τα βιοπολυμερή είναι πρωτεΐνες, νουκλεϊκά οξέα και πολυσακχαρίτες.

2.2.2.1. Υδατάνθρακες

Οι υδατάνθρακες είναι οργανικές ενώσεις που αποτελούνται από ένα ή πολλά μόρια απλών σακχάρων. Η περιεκτικότητα σε υδατάνθρακες στα ζωικά κύτταρα είναι 1-5%, και σε ορισμένα φυτικά κύτταρα φτάνει το 70%. Υπάρχουν τρεις ομάδες υδατανθράκων: μονοσακχαρίτες (ή απλά σάκχαρα), ολιγοσακχαρίτες (αποτελούνται από 2-10 μόρια απλών σακχάρων), πολυσακχαρίτες (αποτελούνται από περισσότερα από 10 μόρια σακχάρων).

Οι μονοσακχαρίτες είναι παράγωγα κετόνης ή αλδεΰδης πολυυδρικές αλκοόλες. Ανάλογα με τον αριθμό των ατόμων άνθρακα, διακρίνονται οι τριόζες, οι τετρόσες, οι πεντόζες (ριβόζη, δεοξυριβόζη), οι εξόζες (γλυκόζη, φρουκτόζη) και οι επτόσες. Εξαρτάται από λειτουργική ομάδαΤα σάκχαρα χωρίζονται σε: αλδόζες, που περιέχουν μια ομάδα αλδεΰδης (γλυκόζη, ριβόζη, δεοξυριβόζη) και κετόζες, που περιέχουν μια ομάδα κετόνης (φρουκτόζη).

Οι ολιγοσακχαρίτες στη φύση αντιπροσωπεύονται κυρίως από δισακχαρίτες, που αποτελούνται από δύο μονοσακχαρίτες συνδεδεμένους μεταξύ τους μέσω ενός γλυκοσιδικού δεσμού. Η πιο κοινή είναι η μαλτόζη, ή ζάχαρη βύνης, που αποτελείται από δύο μόρια γλυκόζης. λακτόζη, η οποία είναι μέρος του γάλακτος και αποτελείται από γαλακτόζη και γλυκόζη. σακχαρόζη ή ζάχαρη από τεύτλα, συμπεριλαμβανομένης της γλυκόζης και της φρουκτόζης.

Πολυσακχαρίτες. Στους πολυσακχαρίτες, τα απλά σάκχαρα (γλυκόζη, μαννόζη, γαλακτόζη κ.λπ.) συνδέονται μεταξύ τους με γλυκοσιδικούς δεσμούς. Εάν υπάρχουν μόνο 1-4 γλυκοσιδικοί δεσμοί, τότε σχηματίζεται ένα γραμμικό, μη διακλαδισμένο πολυμερές (κυτταρίνη)· εάν υπάρχουν και οι δύο δεσμοί 1-4 και 1-6, το πολυμερές θα διακλαδωθεί (γλυκογόνο).

Η κυτταρίνη είναι ένας γραμμικός πολυσακχαρίτης που αποτελείται από μόρια γλυκόζης. Η κυτταρίνη είναι το κύριο συστατικό του φυτικού κυτταρικού τοιχώματος. Το άμυλο και το γλυκογόνο είναι διακλαδισμένα πολυμερή υπολειμμάτων β-γλυκόζης και αποτελούν τις κύριες μορφές αποθήκευσης γλυκόζης σε φυτά και ζώα, αντίστοιχα. Η χιτίνη σχηματίζει τον εξωσκελετό (κέλυφος) των καρκινοειδών και των εντόμων και δίνει δύναμη στο κυτταρικό τοίχωμα των μυκήτων.

Λειτουργίες των υδατανθράκων:

1.Ενέργεια. Με την οξείδωση των απλών σακχάρων (κυρίως της γλυκόζης), το σώμα λαμβάνει το μεγαλύτερο μέρος της ενέργειας που χρειάζεται. Όταν 1 g γλυκόζης διασπαστεί πλήρως, απελευθερώνονται 17,6 kJ ενέργειας.

2.Κατάστημα. Το άμυλο και το γλυκογόνο δρουν ως πηγή γλυκόζης, απελευθερώνοντάς την όσο χρειάζεται.

3. Κατασκευαστική (δομική). Η κυτταρίνη και η χιτίνη παρέχουν αντοχή στα κυτταρικά τοιχώματα των φυτών και των μυκήτων, αντίστοιχα. Η ριβόζη και η δεοξυριβόζη είναι μέρος των νουκλεϊκών οξέων.

4. Υποδοχέας. Η λειτουργία των κυττάρων που αναγνωρίζουν το ένα το άλλο παρέχεται από τις γλυκοπρωτεΐνες που αποτελούν κυτταρικές μεμβράνες. Η απώλεια της ικανότητας αναγνώρισης ο ένας του άλλου είναι χαρακτηριστική των κυττάρων κακοήθους όγκου.

2.2.2.2. Λιπίδια

Τα λιπίδια είναι λίπη και οργανικές ενώσεις που μοιάζουν με λίπος που είναι πρακτικά αδιάλυτες στο νερό. Η περιεκτικότητά τους σε διαφορετικά κύτταρα ποικίλλει πολύ: από 2-3 έως 50-90% στα κύτταρα των φυτικών σπόρων και του λιπώδους ιστού των ζώων. Χημικά, τα λιπίδια είναι γενικά εστέρεςλιπαρά οξέα και μια σειρά από αλκοόλες. Χωρίζονται σε διάφορες κατηγορίες: ουδέτερα λίπη, κεριά, φωσφολιπίδια, στεροειδή κ.λπ.

Λειτουργίες των λιπιδίων:

1. Κατασκευαστική (δομική). Τα φωσφολιπίδια, μαζί με τις πρωτεΐνες, αποτελούν τη βάση των βιολογικών μεμβρανών. Η χοληστερόλη είναι ένα σημαντικό συστατικό των κυτταρικών μεμβρανών στα ζώα.

2. Ορμονικό (ρυθμιστικό). Πολλές ορμόνες είναι χημικά στεροειδή (τεστοστερόνη, προγεστερόνη, κορτιζόνη).

3.Ενέργεια. Όταν οξειδώνεται 1 g λιπαρών οξέων, απελευθερώνονται 38 kJ ενέργειας και συντίθεται διπλάσια ποσότητα ATP από ότι όταν διασπάται η ίδια ποσότητα γλυκόζης.

4.Κατάστημα. Ένα σημαντικό μέρος των ενεργειακών αποθεμάτων του σώματος αποθηκεύεται με τη μορφή λιπών. Επιπλέον, τα λίπη χρησιμεύουν ως πηγή νερού (όταν καίγεται 1 g λίπους, σχηματίζεται 1,1 g νερού). Αυτό είναι ιδιαίτερα πολύτιμο για τα ζώα της ερήμου και της Αρκτικής που αντιμετωπίζουν έλλειψη δωρεάν νερού.

5.Προστατευτικό. Στα θηλαστικά, το υποδόριο λίπος λειτουργεί ως θερμομονωτικός παράγοντας. Το κερί καλύπτει την επιδερμίδα των φυτών, των φτερών, του μαλλιού και των τριχών των ζώων, προστατεύοντάς την από το βρέξιμο.

6. Συμμετοχή στο μεταβολισμό. Η βιταμίνη D παίζει βασικό ρόλο στο μεταβολισμό του ασβεστίου και του φωσφόρου.

2.2.2.3. σκίουροι

Οι πρωτεΐνες είναι βιολογικά ετεροπολυμερή των οποίων τα μονομερή είναι αμινοξέα.

Με χημική σύνθεσηΤα αμινοξέα είναι ενώσεις που περιέχουν μια ομάδα καρβοξυλίου (-COOH) και μια ομάδα αμίνης (-NH2), συνδεδεμένη με ένα άτομο άνθρακα, στο οποίο συνδέεται μια πλευρική αλυσίδα - κάποια ρίζα R (αυτή είναι που δίνει στο αμινοξύ τις μοναδικές του ιδιότητες ).

Μόνο 20 αμινοξέα εμπλέκονται στο σχηματισμό των πρωτεϊνών. Ονομάζονται θεμελιώδεις ή βασικές: αλανίνη, μεθειονίνη, βαλίνη, προλίνη, λευκίνη, ισολευκίνη, τρυπτοφάνη, φαινυλαλανίνη, ασπαραγίνη, γλουταμίνη, σερίνη, γλυκίνη, τυροσίνη, θρεονίνη, κυστεΐνη, αργινίνη, ιστιδίνη, λυσίνη, ασπαρτικό οξύ και γλουταμικό οξύ. Ορισμένα από τα αμινοξέα δεν συντίθενται σε ζώα και ανθρώπους και πρέπει να παρέχονται από φυτικές τροφές (ονομάζονται απαραίτητα).

Τα αμινοξέα, που συνδέονται μεταξύ τους με ομοιοπολικούς πεπτιδικούς δεσμούς, σχηματίζουν πεπτίδια διαφορετικού μήκους. Ένας πεπτιδικός (αμιδικός) δεσμός είναι ένας ομοιοπολικός δεσμός που σχηματίζεται από την καρβοξυλομάδα ενός αμινοξέος και την αμινομάδα ενός άλλου. Οι πρωτεΐνες είναι πολυπεπτίδια υψηλού μοριακού βάρους που περιέχουν από εκατό έως αρκετές χιλιάδες αμινοξέα.

Υπάρχουν 4 επίπεδα οργάνωσης πρωτεϊνών:

Η πρωτογενής δομή είναι η αλληλουχία αμινοξέων σε μια πολυπεπτιδική αλυσίδα. Σχηματίζεται λόγω ομοιοπολικών πεπτιδικών δεσμών μεταξύ υπολειμμάτων αμινοξέων. Η πρωτογενής δομή καθορίζεται από την αλληλουχία των νουκλεοτιδίων στο τμήμα του μορίου DNA που κωδικοποιεί μια δεδομένη πρωτεΐνη. Η πρωταρχική δομή οποιασδήποτε πρωτεΐνης είναι μοναδική και καθορίζει το σχήμα, τις ιδιότητες και τις λειτουργίες της.

Η δευτερεύουσα δομή σχηματίζεται με αναδίπλωση πολυπεπτιδικών αλυσίδων σε μια -έλικα ή - δομή. Διατηρείται με δεσμούς υδρογόνου μεταξύ των ατόμων υδρογόνου των ομάδων NH- και των ατόμων οξυγόνου των ομάδων CO-. -Η έλικα σχηματίζεται ως αποτέλεσμα της συστροφής της πολυπεπτιδικής αλυσίδας σε μια έλικα με ίσες αποστάσεις μεταξύ των στροφών. Είναι χαρακτηριστικό των σφαιρικών πρωτεϊνών που έχουν σφαιρικό σχήμα σφαιριδίου. -η δομή είναι μια διαμήκης διάταξη τριών πολυπεπτιδικών αλυσίδων. Είναι χαρακτηριστικό των ινιδιακών πρωτεϊνών που έχουν επίμηκες σχήμα ινιδίων. Μόνο οι σφαιρικές πρωτεΐνες έχουν τριτοταγείς και τεταρτοταγείς δομές.

Τριτογενής δομήσχηματίζεται όταν μια έλικα διπλώνεται σε μια μπάλα (σφαιρίδιο ή περιοχή). Οι τομείς είναι σχηματισμοί που μοιάζουν με σφαιρίδια με υδρόφοβο πυρήνα και υδρόφιλο εξωτερικό στρώμα. Η τριτοταγής δομή σχηματίζεται λόγω των δεσμών που σχηματίζονται μεταξύ των ριζών R των αμινοξέων, λόγω ιοντικών, υδρόφοβων αλληλεπιδράσεων και αλληλεπιδράσεων διασποράς, καθώς και λόγω του σχηματισμού δισουλφιδικών δεσμών (S-S) μεταξύ των ριζών κυστεΐνης.

Η τεταρτοταγής δομή είναι χαρακτηριστική των σύνθετων πρωτεϊνών που αποτελούνται από δύο ή περισσότερες πολυπεπτιδικές αλυσίδες που δεν συνδέονται με ομοιοπολικούς δεσμούς, καθώς και από πρωτεΐνες που περιέχουν μη πρωτεϊνικά συστατικά (ιόντα μετάλλων, συνένζυμα). Η τεταρτοταγής δομή υποστηρίζεται από τους ίδιους χημικούς δεσμούς με την τριτογενή.

Η διαμόρφωση μιας πρωτεΐνης εξαρτάται από την αλληλουχία των αμινοξέων, αλλά μπορεί επίσης να επηρεαστεί από τις συγκεκριμένες συνθήκες στις οποίες βρίσκεται η πρωτεΐνη.

Η απώλεια της δομικής οργάνωσης ενός μορίου πρωτεΐνης ονομάζεται μετουσίωση. Η μετουσίωση μπορεί να είναι αναστρέψιμη ή μη αναστρέψιμη. Με την αναστρέψιμη μετουσίωση, οι τεταρτοταγείς, τριτοταγείς και δευτερογενείς δομές καταστρέφονται, αλλά λόγω της διατήρησης της πρωτογενούς δομής, όταν επανέλθουν οι κανονικές συνθήκες, είναι δυνατή η μετουσίωση της πρωτεΐνης - αποκατάσταση της φυσιολογικής (φυσικής) διαμόρφωσης.

Με βάση τη χημική τους σύσταση διακρίνονται οι απλές και οι σύνθετες πρωτεΐνες. Οι απλές πρωτεΐνες αποτελούνται μόνο από αμινοξέα (ινιδικές πρωτεΐνες, ανοσοσφαιρίνες). Οι σύνθετες πρωτεΐνες περιέχουν ένα πρωτεϊνικό μέρος και ένα μη πρωτεϊνικό μέρος - προσθετικές ομάδες. Υπάρχουν λιποπρωτεΐνες (περιέχουν λιπίδια), γλυκοπρωτεΐνες (υδατάνθρακες), φωσφοπρωτεΐνες (μία ή περισσότερες φωσφορικές ομάδες), μεταλλοπρωτεΐνες (διάφορα μέταλλα), νουκλεοπρωτεΐνες (νουκλεϊκά οξέα). Οι προσθετικές ομάδες συνήθως παίζουν σημαντικό ρόλο σε μια πρωτεΐνη που εκτελεί τη βιολογική της λειτουργία.

Λειτουργίες πρωτεϊνών:

1.Καταλυτικό (ενζυματικό). Όλα τα ένζυμα είναι πρωτεΐνες. Οι ενζυμικές πρωτεΐνες καταλύουν τη ροή στο σώμα χημικές αντιδράσεις.

2. Κατασκευαστική (δομική). Διεξάγεται από τις ινιδικές πρωτεΐνες κερατίνες (νύχια, μαλλιά), κολλαγόνο (τένοντες), ελαστίνη (σύνδεσμοι).

3. Μεταφορές. Ένας αριθμός πρωτεϊνών είναι ικανοί να προσκολλώνται και να μεταφέρονται διάφορες ουσίες(η αιμοσφαιρίνη μεταφέρει οξυγόνο).

4. Ορμονικό (ρυθμιστικό). Πολλές ορμόνες είναι πρωτεϊνικές ουσίες (η ινσουλίνη ρυθμίζει το μεταβολισμό της γλυκόζης).

5.Προστατευτικό. Οι ανοσοσφαιρίνες αίματος είναι αντισώματα. ινώδες και θρομβίνη εμπλέκονται στην πήξη του αίματος.

6. Συσταλτικό (μοτέρ). Η ακτίνη και η μυοσίνη σχηματίζουν μικρονημάτια και πραγματοποιούν συστολή των μυών, η τουμπουλίνη σχηματίζει μικροσωληνίσκους.

7. Υποδοχέας (σήμα). Ορισμένες πρωτεΐνες που είναι ενσωματωμένες στη μεμβράνη «αντιλαμβάνονται πληροφορίες» από το περιβάλλον.

8.Ενέργεια. Όταν διασπάται 1 g πρωτεΐνης, απελευθερώνονται 17,6 kJ ενέργειας.

Ένζυμα. Οι ενζυμικές πρωτεΐνες καταλύουν χημικές αντιδράσεις στο σώμα. Αυτές οι αντιδράσεις, λόγω ενεργειακών λόγων, είτε δεν εμφανίζονται καθόλου στο σώμα, είτε συμβαίνουν πολύ αργά.

Από τη βιοχημική τους φύση, όλα τα ένζυμα είναι υψηλού μοριακού βάρους πρωτεϊνικές ουσίες, συνήθως τεταρτοταγούς δομής. Όλα τα ένζυμα περιέχουν μη πρωτεϊνικά συστατικά εκτός από πρωτεΐνη. Το πρωτεϊνικό μέρος ονομάζεται αποένζυμο και το μη πρωτεϊνικό μέρος ονομάζεται συμπαράγοντας (αν είναι απλή ανόργανη ουσία, για παράδειγμα, Zn2+) ή συνένζυμο (συνένζυμο) (αν είναι οργανική ένωση).

Το μόριο του ενζύμου περιέχει ενεργό κέντρο, που αποτελείται από δύο τμήματα - ρόφηση (υπεύθυνη για τη δέσμευση του ενζύμου στο μόριο του υποστρώματος) και καταλυτική (υπεύθυνη για την εμφάνιση της ίδιας της κατάλυσης). Κατά τη διάρκεια της αντίδρασης, το ένζυμο δεσμεύει το υπόστρωμα, αλλάζει διαδοχικά τη διαμόρφωση του, σχηματίζοντας μια σειρά από ενδιάμεσα μόρια που τελικά παράγουν προϊόντα αντίδρασης.

Η διαφορά μεταξύ των ενζύμων και των ανόργανων καταλυτών είναι η εξής:

1. Ένα ένζυμο καταλύει μόνο έναν τύπο αντίδρασης.

2.Η ενζυμική δραστηριότητα περιορίζεται σε ένα αρκετά στενό εύρος θερμοκρασίας (συνήθως 35-45 0C).

3.Τα ένζυμα είναι ενεργά σε ορισμένες τιμές pH (τα περισσότερα σε ελαφρώς αλκαλικό περιβάλλον).

2.2.2.4. Νουκλεϊκά οξέα

μονονουκλεοτίδια. Ένα μονονουκλεοτίδιο αποτελείται από μια αζωτούχα βάση πουρίνης (αδενίνη - Α, γουανίνη - G) ή πυριμιδίνη (κυτοσίνη - C, θυμίνη - Τ, ουρακίλη - U), σάκχαρο πεντόζης (ριβόζη ή δεοξυριβόζη) και 1-3 υπολείμματα φωσφορικό οξύ.

Πολυνουκλεοτίδια. Υπάρχουν δύο τύποι νουκλεϊκών οξέων: DNA και RNA. Τα νουκλεϊκά οξέα είναι πολυμερή των οποίων τα μονομερή είναι νουκλεοτίδια.

Τα νουκλεοτίδια DNA και RNA αποτελούνται από τα ακόλουθα συστατικά:

1. Βάση αζώτου (στο DNA: αδενίνη, γουανίνη, κυτοσίνη και θυμίνη· στο RNA: αδενίνη, γουανίνη, κυτοσίνη και ουρακίλη).

2. Σάκχαρο πεντόζης (στο DNA - δεοξυριβόζη, στο RNA - ριβόζη).

3. Κατάλοιπο φωσφορικού οξέος.

DNA (δεοξυ ριβονουκλεϊκά οξέα) είναι ένα μη διακλαδισμένο πολυμερές μακράς αλυσίδας που αποτελείται από τέσσερις τύπους μονομερών - νουκλεοτίδια A, T, G και C - συνδεδεμένα μεταξύ τους ομοιοπολικό δεσμόμέσω υπολειμμάτων φωσφορικού οξέος.

Το μόριο DNA αποτελείται από δύο σπειροειδώς στριμμένες αλυσίδες (διπλή έλικα). Σε αυτή την περίπτωση, η αδενίνη σχηματίζει 2 δεσμούς υδρογόνου με τη θυμίνη και η γουανίνη σχηματίζει 3 δεσμούς με την κυτοσίνη. Αυτά τα ζεύγη αζωτούχων βάσεων ονομάζονται συμπληρωματικά. Σε ένα μόριο DNA βρίσκονται πάντα το ένα απέναντι από το άλλο. Οι αλυσίδες σε ένα μόριο DNA είναι σε αντίθετες κατευθύνσεις. Χωρική δομήΤα μόρια DNA ιδρύθηκαν το 1953 από τους D. Watson και F. Crick.

Με τη σύνδεση με τις πρωτεΐνες, το μόριο του DNA σχηματίζει ένα χρωμόσωμα. Ένα χρωμόσωμα είναι ένα σύμπλεγμα ενός μορίου DNA με πρωτεΐνες. Τα μόρια DNA των ευκαρυωτικών οργανισμών (μύκητες, φυτά και ζώα) είναι γραμμικά, ανοιχτού άκρου, συνδέονται με πρωτεΐνες, σχηματίζοντας χρωμοσώματα. Στα προκαρυωτικά (βακτήρια), το DNA είναι κλειστό σε έναν δακτύλιο, δεν σχετίζεται με πρωτεΐνες και δεν σχηματίζει γραμμικό χρωμόσωμα.

Λειτουργία του DNA: αποθήκευση, μετάδοση και αναπαραγωγή σε γενεές γενετικές πληροφορίες. Το DNA καθορίζει ποιες πρωτεΐνες πρέπει να συντεθούν και σε ποιες ποσότητες.

Το RNA (ριβονουκλεϊκά οξέα) περιέχει ριβόζη αντί για δεοξυριβόζη και ουρακίλη αντί για θυμίνη. Το RNA τυπικά έχει μόνο έναν κλώνο, ο οποίος είναι μικρότερος από τους κλώνους του DNA. Το δίκλωνο RNA βρίσκεται σε ορισμένους ιούς.

Τύποι RNA:

Πληροφορίες (μήτρα) RNA - mRNA (ή mRNA). Διαθέτει ανοιχτό κύκλωμα. Χρησιμεύει ως πρότυπα για τη σύνθεση πρωτεϊνών, μεταφέροντας πληροφορίες σχετικά με τη δομή τους από το μόριο DNA σε ριβοσώματα στο κυτταρόπλασμα.

Μεταφορά RNA - tRNA. Παρέχει αμινοξέα στο μόριο της συντιθέμενης πρωτεΐνης. Το μόριο tRNA αποτελείται από 70-90 νουκλεοτίδια και, χάρη στις ενδοκλωνικές συμπληρωματικές αλληλεπιδράσεις, αποκτά μια χαρακτηριστική δευτερογενή δομή με τη μορφή «φύλλου τριφυλλιού».

Ριβοσωμικό RNA - rRNA. Σε συνδυασμό με ριβοσωμικές πρωτεΐνες, σχηματίζει ριβοσώματα - οργανίδια στα οποία γίνεται η πρωτεϊνοσύνθεση.

Σε ένα κύτταρο, το mRNA αντιπροσωπεύει περίπου το 5%, το tRNA για περίπου το 10% και το rRNA για περίπου το 85% του συνόλου του κυτταρικού RNA.

Λειτουργίες του RNA: συμμετοχή στη βιοσύνθεση πρωτεϊνών.

Αυτοδιπλασιασμός του DNA. Τα μόρια DNA έχουν μια ικανότητα που δεν είναι εγγενής σε κανένα άλλο μόριο - την ικανότητα να διπλασιάζονται. Η διαδικασία του διπλασιασμού των μορίων του DNA ονομάζεται αντιγραφή. Η αντιγραφή βασίζεται στην αρχή της συμπληρωματικότητας - ο σχηματισμός δεσμών υδρογόνου μεταξύ των νουκλεοτιδίων A και T, G και C.

Αυτή η διαδικασία πραγματοποιείται από ένζυμα πολυμεράσης DNA. Υπό την επιρροή τους, οι αλυσίδες των μορίων του DNA διαχωρίζονται σε ένα μικρό τμήμα του μορίου. Στην αλυσίδα του μητρικού μορίου ολοκληρώνονται θυγατρικές αλυσίδες. Στη συνέχεια, ένα νέο τμήμα ξετυλίγεται και ο κύκλος αναπαραγωγής επαναλαμβάνεται.

Ως αποτέλεσμα, σχηματίζονται θυγατρικά μόρια DNA που δεν διαφέρουν μεταξύ τους ή από το μητρικό μόριο. Κατά τη διαίρεση των κυττάρων, τα θυγατρικά μόρια DNA κατανέμονται μεταξύ των κυττάρων που προκύπτουν. Έτσι μεταφέρονται οι πληροφορίες από γενιά σε γενιά.

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3. ΔΟΜΗ ΚΥΤΤΑΡΩΝ

Βασικές αρχές της κυτταρικής θεωρίας:

1. Το κύτταρο είναι η δομική μονάδα όλων των ζωντανών όντων. Όλοι οι ζωντανοί οργανισμοί αποτελούνται από κύτταρα (με εξαίρεση τους ιούς).

2. Το κύτταρο είναι η λειτουργική μονάδα όλων των ζωντανών όντων. Το κύτταρο παρουσιάζει ολόκληρο το σύμπλεγμα των ζωτικών λειτουργιών.

3. Το κύτταρο είναι η μονάδα ανάπτυξης όλων των ζωντανών όντων. Νέα κύτταρα σχηματίζονται μόνο ως αποτέλεσμα της διαίρεσης του αρχικού (μητρικού) κυττάρου.

4. Το κύτταρο είναι η γενετική μονάδα όλων των ζωντανών όντων. Τα χρωμοσώματα ενός κυττάρου περιέχουν πληροφορίες για την ανάπτυξη ολόκληρου του οργανισμού.

5. Τα κύτταρα όλων των οργανισμών είναι παρόμοια σε χημική σύσταση, δομή και λειτουργίες.

3.1. ΕΙΔΗ ΚΥΤΤΑΡΙΚΗΣ ΟΡΓΑΝΩΣΗΣ

Μεταξύ των ζωντανών οργανισμών, μόνο οι ιοί δεν έχουν κυτταρική δομή. Όλοι οι άλλοι οργανισμοί αντιπροσωπεύονται από κυτταρικές μορφές ζωής. Υπάρχουν δύο τύποι κυτταρικής οργάνωσης: η προκαρυωτική και η ευκαρυωτική. Οι προκαρυώτες περιλαμβάνουν βακτήρια και τα γαλαζοπράσινα, οι ευκαρυώτες περιλαμβάνουν φυτά, μύκητες και ζώα.

Τα προκαρυωτικά κύτταρα είναι σχετικά απλά. Δεν έχουν πυρήνα, η περιοχή όπου βρίσκεται το DNA στο κυτταρόπλασμα ονομάζεται νουκλεοειδές, το μόνο μόριο DNA είναι κυκλικό και δεν σχετίζεται με πρωτεΐνες, τα κύτταρα είναι μικρότερα από τα ευκαρυωτικά, το κυτταρικό τοίχωμα περιλαμβάνει ένα γλυκοπεπτίδιο - μουρεΐνη, δεν υπάρχουν μεμβρανικά οργανίδια, οι λειτουργίες τους εκτελούνται με εισβολές της πλασματικής μεμβράνης, τα ριβοσώματα είναι μικρά, δεν υπάρχουν μικροσωληνίσκοι, επομένως το κυτταρόπλασμα είναι ακίνητο και οι βλεφαρίδες και τα μαστίγια έχουν ειδική δομή.

Τα ευκαρυωτικά κύτταρα έχουν έναν πυρήνα στον οποίο βρίσκονται τα χρωμοσώματα - γραμμικά μόρια DNA που συνδέονται με πρωτεΐνες· διάφορα μεμβρανικά οργανίδια βρίσκονται στο κυτταρόπλασμα.

Τα φυτικά κύτταρα διακρίνονται από την παρουσία ενός παχύ κυτταρικού τοιχώματος κυτταρίνης, πλαστιδίων και ενός μεγάλου κεντρικού κενοτόπιου που μετατοπίζει τον πυρήνα στην περιφέρεια. Το κυτταρικό κέντρο των ανώτερων φυτών δεν περιέχει κεντριόλες. Ο υδατάνθρακας αποθήκευσης είναι το άμυλο.

Τα μυκητιακά κύτταρα έχουν ένα κυτταρικό τοίχωμα που περιέχει χιτίνη, ένα κεντρικό κενοτόπιο στο κυτταρόπλασμα και χωρίς πλαστίδια. Μόνο ορισμένοι μύκητες έχουν κεντριόλιο στο κέντρο του κυττάρου. Ο κύριος αποθεματικός υδατάνθρακας είναι το γλυκογόνο.

Τα ζωικά κύτταρα, κατά κανόνα, έχουν λεπτό κυτταρικό τοίχωμα, δεν περιέχουν πλαστίδια και κεντρικό κενοτόπιο· το κυτταρικό κέντρο χαρακτηρίζεται από ένα κεντριόλιο. Ο υδατάνθρακας αποθήκευσης είναι το γλυκογόνο.

3.2. ΔΟΜΗ ΕΥΚΑΡΥΩΤΙΚΟΥ ΚΥΤΤΑΡΟΥ

Όλα τα κύτταρα αποτελούνται από τρία κύρια μέρη:

1. Η κυτταρική μεμβράνη περιορίζει το κύτταρο από το περιβάλλον.

2. Το κυτταρόπλασμα αποτελεί το εσωτερικό περιεχόμενο του κυττάρου.

3. Πυρήνας (σε προκαρυώτες - νουκλεοειδές). Περιέχει το γενετικό υλικό ενός κυττάρου.

3.2.1. Κυτταρική μεμβράνη

Η δομή της κυτταρικής μεμβράνης. Η βάση της κυτταρικής μεμβράνης είναι η πλασματική μεμβράνη - μια βιολογική μεμβράνη που περιορίζει το εσωτερικό περιεχόμενο του κυττάρου από το εξωτερικό περιβάλλον.

Όλες οι βιολογικές μεμβράνες είναι μια διπλή στιβάδα λιπιδίων, των οποίων τα υδρόφοβα άκρα βλέπουν προς τα μέσα και τα υδρόφιλα κεφάλια προς τα έξω. Οι πρωτεΐνες βυθίζονται σε αυτό σε διάφορα βάθη, μερικές από τις οποίες διεισδύουν στη μεμβράνη κατευθείαν. Οι πρωτεΐνες μπορούν να κινούνται στο επίπεδο της μεμβράνης. Οι μεμβρανικές πρωτεΐνες εκτελούν διάφορες λειτουργίες: μεταφορά διαφόρων μορίων. λήψη και μετατροπή σημάτων από το περιβάλλον· διατήρηση της δομής της μεμβράνης. Η πιο σημαντική ιδιότητα των μεμβρανών είναι η επιλεκτική διαπερατότητα.

Οι πλασματικές μεμβράνες των ζωικών κυττάρων έχουν ένα στρώμα γλυκοκάλυκα στο εξωτερικό, που αποτελείται από γλυκοπρωτεΐνες και γλυκολιπίδια, το οποίο εκτελεί λειτουργίες σηματοδότησης και υποδοχέα. Παίζει σημαντικό ρόλο στο συνδυασμό των κυττάρων σε ιστούς. Πλασματικές μεμβράνες φυτικά κύτταρακαλυμμένο με κυτταρικό τοίχωμα κυτταρίνης. Οι πόροι στον τοίχο επιτρέπουν στο νερό να περάσει και μικρά μόριακαι η ακαμψία παρέχει στο στοιχείο μηχανική υποστήριξη και προστασία.

Λειτουργίες της κυτταρικής μεμβράνης. Η κυτταρική μεμβράνη εκτελεί τις ακόλουθες λειτουργίες: καθορίζει και διατηρεί το σχήμα του κυττάρου. προστατεύει το κύτταρο από μηχανικές επιδράσεις και διείσδυση βλαβερών βιολογικών παραγόντων. οριοθετεί το εσωτερικό περιεχόμενο του κελιού. ρυθμίζει το μεταβολισμό μεταξύ του κυττάρου και του περιβάλλοντος, διασφαλίζοντας τη σταθερότητα της ενδοκυτταρικής σύνθεσης. πραγματοποιεί αναγνώριση πολλών μοριακών σημάτων (για παράδειγμα, ορμονών). συμμετέχει στο σχηματισμό μεσοκυττάριων επαφών και διαφόρων ειδών ειδικών προεξοχών του κυτταροπλάσματος (μικρολάχνες, βλεφαρίδες, μαστίγια).

Μηχανισμοί διείσδυσης ουσιών στα κύτταρα. Υπάρχει μια συνεχής ανταλλαγή ουσιών μεταξύ του κυττάρου και του περιβάλλοντος. Τα ιόντα και τα μικρά μόρια μεταφέρονται διαμέσου της μεμβράνης με παθητική ή ενεργητική μεταφορά, τα μακρομόρια και τα μεγάλα σωματίδια με ενδο- και εξωκυττάρωση.

Η παθητική μεταφορά είναι η κίνηση μιας ουσίας κατά μήκος μιας βαθμίδας συγκέντρωσης, που πραγματοποιείται χωρίς δαπάνη ενέργειας, με απλή διάχυση, όσμωση ή διευκολυνόμενη διάχυση με τη βοήθεια πρωτεϊνών-φορέων. Ενεργή μεταφορά- η μεταφορά μιας ουσίας από πρωτεΐνες-φορείς έναντι μιας βαθμίδας συγκέντρωσης σχετίζεται με την ενεργειακή δαπάνη.

Ενδοκυττάρωση είναι η απορρόφηση ουσιών περιβάλλοντάς τες με προεξοχές της πλασματικής μεμβράνης με το σχηματισμό κυστιδίων που περιβάλλονται από τη μεμβράνη. Η εξωκυττάρωση είναι η απελευθέρωση ουσιών από το κύτταρο περιβάλλοντάς τες με αποφύσεις της πλασματικής μεμβράνης με το σχηματισμό κυστιδίων που περιβάλλονται από τη μεμβράνη. Η απορρόφηση και η απελευθέρωση στερεών και μεγάλων σωματιδίων ονομάζονται φαγοκυττάρωση και αντίστροφη φαγοκυττάρωση, αντίστοιχα, ενώ τα υγρά ή διαλυμένα σωματίδια ονομάζονται πινοκύττωση και αντίστροφη πινοκύττωση.

3.2.2. Κυτόπλασμα

Το κυτταρόπλασμα είναι το εσωτερικό περιεχόμενο του κυττάρου και αποτελείται από την κύρια ουσία (υαλόπλασμα) και τις διάφορες ενδοκυτταρικές δομές που περιέχονται σε αυτό (εγκλείσεις και οργανίδια).

Το υαλόπλασμα (μήτρα) είναι διάλυμα νερούανόργανες και οργανικές ουσίες, ικανές να αλλάζουν το ιξώδες του και να βρίσκονται σε συνεχή κίνηση.

Οι κυτταροπλασματικές δομές του κυττάρου αντιπροσωπεύονται από εγκλείσματα και οργανίδια. Τα εγκλείσματα είναι ασταθείς δομές του κυτταροπλάσματος με τη μορφή κόκκων (άμυλο, γλυκογόνο, πρωτεΐνες) και σταγονιδίων (λίπη). Τα οργανίδια είναι μόνιμα και απαραίτητα συστατικά των περισσότερων κυττάρων, έχουν συγκεκριμένη δομή και εκτελούν ζωτικές λειτουργίες.

Μονομεμβρανικά κυτταρικά οργανίδια: ενδοπλασματικό δίκτυο, φυλλωτό σύμπλεγμα Golgi, λυσοσώματα.

Το ενδοπλασματικό δίκτυο (δίκτυο) είναι ένα σύστημα διασυνδεδεμένων κοιλοτήτων, σωλήνων και καναλιών, που οριοθετούνται από το κυτταρόπλασμα από ένα στρώμα μεμβράνης και διαιρούν το κυτταρόπλασμα των κυττάρων σε απομονωμένους χώρους. Αυτό είναι απαραίτητο για να διαχωριστούν πολλές παράλληλες αντιδράσεις. Υπάρχει τραχύ ενδοπλασματικό δίκτυο (στην επιφάνειά του υπάρχουν ριβοσώματα στα οποία συντίθεται η πρωτεΐνη) και λείο ενδοπλασματικό δίκτυο (στην επιφάνειά του πραγματοποιείται η σύνθεση λιπιδίων και υδατανθράκων).

Η συσκευή Golgi (στρωματικό σύμπλεγμα) είναι μια στοίβα από 5-20 πεπλατυσμένες μεμβρανικές κοιλότητες σε σχήμα δίσκου και μικροφυσαλίδες που δένονται από αυτές. Η λειτουργία του είναι μετασχηματισμός, συσσώρευση, μεταφορά ουσιών που εισέρχονται σε αυτό σε διάφορες ενδοκυτταρικές δομές ή έξω από το κύτταρο. Οι μεμβράνες της συσκευής Golgi είναι ικανές να σχηματίζουν λυσοσώματα.

Τα λυσοσώματα είναι μεμβρανικά κυστίδια που περιέχουν λυτικά ένζυμα. Στα λυσοσώματα, αφομοιώνονται και τα δύο προϊόντα που εισέρχονται στο κύτταρο μέσω της ενδοκύττωσης και τα συστατικά μέρη των κυττάρων ή ολόκληρο το κύτταρο (αυτόλυση). Υπάρχουν πρωτογενή και δευτερογενή λυσοσώματα. Τα πρωτογενή λυσοσώματα είναι μικροφυσαλίδες που αποσπώνται από τις κοιλότητες της συσκευής Golgi, που περιβάλλονται από μία μόνο μεμβράνη και περιέχουν ένα σύνολο ενζύμων. Μετά τη σύντηξη των πρωτογενών λυσοσωμάτων με το υπόστρωμα που πρόκειται να αφομοιωθεί, σχηματίζονται δευτερογενή λυσοσώματα (για παράδειγμα, τα πεπτικά κενοτόπια των πρωτοζώων).

Τα κενοτόπια είναι μεμβρανικοί σάκοι γεμάτοι με υγρό. Η μεμβράνη ονομάζεται τονοπλάστης και το περιεχόμενο ονομάζεται κυτταρικός χυμός. Ο κυτταρικός χυμός μπορεί να περιέχει αποθεματικά θρεπτικά συστατικά, διαλύματα χρωστικών, άχρηστα προϊόντα και υδρολυτικά ένζυμα. Τα κενοτόπια εμπλέκονται στη ρύθμιση του μεταβολισμού νερού-αλατιού, στη δημιουργία πίεσης στρογγυλοποίησης, στη συσσώρευση εφεδρικών ουσιών και στην απομάκρυνση τοξικών ενώσεων από το μεταβολισμό.

Το ενδοπλασματικό δίκτυο, το σύμπλεγμα Golgi, τα λυσοσώματα και τα κενοτόπια είναι δομές μονής μεμβράνης και σχηματίζουν ένα σύστημα ενιαίας μεμβράνης του κυττάρου.

Οργανίδια κυττάρων διπλής μεμβράνης: μιτοχόνδρια και πλαστίδια.

Τα ευκαρυωτικά κύτταρα έχουν επίσης οργανίδια που απομονώνονται από το κυτταρόπλασμα με δύο μεμβράνες. Αυτά είναι τα μιτοχόνδρια και τα πλαστίδια. Έχουν το δικό τους κυκλικό μόριο DNA, μικρά ριβοσώματα και είναι ικανά να διαιρεθούν. Αυτό χρησίμευσε ως βάση για την εμφάνιση της συμβιωτικής θεωρίας της προέλευσης των ευκαρυωτών. Σύμφωνα με αυτή τη θεωρία, στο παρελθόν, τα μιτοχόνδρια και τα πλαστίδια ήταν ανεξάρτητοι προκαρυώτες, οι οποίοι αργότερα μεταπήδησαν σε ενδοσυμβίωση με άλλους κυτταρικούς οργανισμούς.

Τα μιτοχόνδρια είναι οργανίδια σε σχήμα ράβδου, οβάλ ή στρογγυλά. Τα περιεχόμενα των μιτοχονδρίων (μήτρα) περιορίζονται από το κυτταρόπλασμα από δύο μεμβράνες: μια εξωτερική λεία μεμβράνη και μια εσωτερική που σχηματίζει πτυχές (cristae). Τα μόρια ATP σχηματίζονται στα μιτοχόνδρια.

Τα πλαστίδια είναι οργανίδια που περιβάλλονται από ένα κέλυφος που αποτελείται από δύο μεμβράνες με μια ομοιογενή ουσία στο εσωτερικό (στρώμα). Τα πλαστίδια είναι χαρακτηριστικά μόνο των κυττάρων φωτοσυνθετικών ευκαρυωτικών οργανισμών. Ανάλογα με το χρώμα τους διακρίνονται οι χλωροπλάστες, οι χρωμοπλάστες και οι λευκοπλάστες.

Οι χλωροπλάστες είναι πράσινα πλαστίδια στα οποία λαμβάνει χώρα η διαδικασία της φωτοσύνθεσης. Η εξωτερική μεμβράνη είναι λεία. Εσωτερικά - σχηματίζει ένα σύστημα επίπεδων κυστιδίων (θυλακοειδή), τα οποία συλλέγονται σε στοίβες (granas). Οι θυλακοειδείς μεμβράνες περιέχουν πράσινες χρωστικές, χλωροφύλλες, καθώς και καροτενοειδή. Οι χρωμοπλάστες είναι πλαστίδια που περιέχουν καροτενοειδή χρωστικές ουσίες που τους δίνουν κόκκινο, κίτρινο και πορτοκαλί χρώμα. Δίνουν έντονα χρώματα σε λουλούδια και φρούτα. Οι λευκοπλάστες είναι μη χρωματισμένα, άχρωμα πλαστίδια. Περιέχεται στα κύτταρα υπόγειων ή άχρωμων τμημάτων φυτών (ρίζες, ριζώματα, κόνδυλοι). Ικανό να συσσωρεύει αποθεματικά θρεπτικά συστατικά, κυρίως άμυλο, λιπίδια και πρωτεΐνες. Οι λευκοπλάστες μπορούν να μετατραπούν σε χλωροπλάστες (για παράδειγμα, όταν ανθίζουν οι κόνδυλοι της πατάτας) και οι χλωροπλάστες μπορούν να μετατραπούν σε χρωμοπλάστες (για παράδειγμα, όταν ωριμάζουν τα φρούτα).

Οργανίδια που δεν έχουν δομή μεμβράνης: ριβοσώματα, μικρονημάτια, μικροσωληνίσκοι, κυτταρικό κέντρο.

Τα ριβοσώματα είναι μικρά οργανίδια, σφαιρικού σχήματος, που αποτελούνται από πρωτεΐνες και rRNA. Τα ριβοσώματα αντιπροσωπεύονται από δύο υπομονάδες: μεγάλες και μικρές. Μπορούν είτε να είναι ελεύθερα στο κυτταρόπλασμα είτε συνδεδεμένα με το ενδοπλασματικό δίκτυο. Η πρωτεϊνοσύνθεση συμβαίνει στα ριβοσώματα.

Οι μικροσωληνίσκοι και τα μικρονημάτια είναι δομές που μοιάζουν με νήματα που αποτελούνται από συσταλτικές πρωτεΐνες και είναι υπεύθυνες για τις κινητικές λειτουργίες του κυττάρου. Οι μικροσωληνίσκοι μοιάζουν με μεγάλους κοίλους κυλίνδρους, τα τοιχώματα των οποίων αποτελούνται από πρωτεΐνες - τουμπουλίνες. Τα μικρονήματα είναι ακόμη πιο λεπτές, μακριές δομές που μοιάζουν με νήματα που αποτελούνται από ακτίνη και μυοσίνη. Οι μικροσωληνίσκοι και τα μικρονημάτια διαπερνούν ολόκληρο το κυτταρόπλασμα του κυττάρου, σχηματίζοντας τον κυτταροσκελετό του, προκαλώντας κυκλώσεις (κυτταροπλασματική ροή), ενδοκυτταρικές κινήσεις οργανιδίων, σχηματίζοντας την άτρακτο κ.λπ. Οι μικροσωληνίσκοι οργανωμένοι με έναν ορισμένο τρόπο σχηματίζουν κεντρόλια του κυτταρικού κέντρου, των βασικών σωμάτων, των βλεφαρίδων και των μαστιγίων.

Το κυτταρικό κέντρο (κεντρόσωμα) βρίσκεται συνήθως κοντά στον πυρήνα και αποτελείται από δύο κεντρόλια που βρίσκονται κάθετα μεταξύ τους. Κάθε κεντριόλιο μοιάζει με έναν κοίλο κύλινδρο, το τοίχωμα του οποίου σχηματίζεται από 9 τριάδες μικροσωληνίσκων. Τα κεντριόλια παίζουν σημαντικό ρόλο στην κυτταρική διαίρεση σχηματίζοντας την άτρακτο.

Τα μαστίγια και οι βλεφαρίδες είναι οργανίδια κίνησης, τα οποία είναι ιδιόμορφες αποφύσεις του κυτταροπλάσματος του κυττάρου. Ο σκελετός ενός μαστιγίου ή βλεφαρίδας έχει τη μορφή κυλίνδρου, κατά μήκος της περιμέτρου του οποίου υπάρχουν 9 ζευγαρωμένοι μικροσωληνίσκοι και στο κέντρο - 2 μονοί.

3.2.3. Πυρήνας

Τα περισσότερα κύτταρα έχουν έναν πυρήνα, αλλά υπάρχουν και πολυπύρηνα κύτταρα (σε ορισμένα πρωτόζωα, στους σκελετικούς μύες των σπονδυλωτών). Μερικά εξαιρετικά εξειδικευμένα κύτταρα χάνουν τους πυρήνες τους (ερυθροκύτταρα στα θηλαστικά και κύτταρα σωληναρίου στα αγγειόσπερμα).

Ο πυρήνας έχει συνήθως σφαιρικό ή ωοειδές σχήμα. Ο πυρήνας αποτελείται από ένα πυρηνικό περίβλημα και καρυόπλασμα που περιέχει χρωματίνη (χρωμοσώματα) και πυρήνες.

Το πυρηνικό περίβλημα σχηματίζεται από δύο μεμβράνες (εξωτερική και εσωτερική). Οι τρύπες στο πυρηνικό περίβλημα ονομάζονται πυρηνικοί πόροι. Μέσω αυτών γίνεται η ανταλλαγή ουσιών μεταξύ του πυρήνα και του κυτταροπλάσματος.

Το καρυόπλασμα είναι το εσωτερικό περιεχόμενο του πυρήνα.

Η χρωματίνη είναι ένα μη τυλιγμένο μόριο DNA που συνδέεται με πρωτεΐνες. Σε αυτή τη μορφή, το DNA υπάρχει σε μη διαιρούμενα κύτταρα. Σε αυτή την περίπτωση, είναι δυνατός ο διπλασιασμός του DNA (αντιγραφή) και η εφαρμογή των πληροφοριών που περιέχονται στο DNA. Ένα χρωμόσωμα είναι ένα σπειροειδές μόριο DNA που σχετίζεται με πρωτεΐνες. Το DNA τυλίγεται πριν από την κυτταρική διαίρεση για να κατανεμηθεί με μεγαλύτερη ακρίβεια το γενετικό υλικό κατά τη διαίρεση. Στο στάδιο της μετάφασης, κάθε χρωμόσωμα αποτελείται από δύο χρωματίδες, οι οποίες είναι αποτέλεσμα διπλασιασμού του DNA. Οι χρωματίδες συνδέονται μεταξύ τους στην περιοχή της πρωτογενούς συστολής ή κεντρομερούς. Το κεντρομερίδιο χωρίζει το χρωμόσωμα σε δύο σκέλη. Ορισμένα χρωμοσώματα έχουν δευτερεύουσες συστολές.

Ο πυρήνας είναι μια σφαιρική δομή της οποίας η λειτουργία είναι η σύνθεση rRNA.

Λειτουργίες του πυρήνα: 1. Αποθήκευση γενετικής πληροφορίας και μεταφορά της στα θυγατρικά κύτταρα κατά τη διαίρεση. 2. Έλεγχος της κυτταρικής δραστηριότητας.

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4. ΜΕΤΑΒΟΛΙΣΜΟΣ ΚΑΙ ΜΕΤΑΤΡΟΠΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ

4.1. ΕΙΔΗ ΔΙΑΤΡΟΦΗΣ ΓΙΑ ΖΩΝΤΑΝΟΥΣ ΟΡΓΑΝΙΣΜΟΥΣ

Όλοι οι ζωντανοί οργανισμοί που ζουν στη Γη είναι ανοιχτά συστήματα που εξαρτώνται από την παροχή ύλης και ενέργειας από το εξωτερικό. Η διαδικασία κατανάλωσης ύλης και ενέργειας ονομάζεται διατροφή. ΧΗΜΙΚΕΣ ΟΥΣΙΕΣείναι απαραίτητα για την οικοδόμηση του σώματος, ενέργεια - για τη διεξαγωγή ζωτικών διεργασιών.

Ανάλογα με το είδος της διατροφής, οι ζωντανοί οργανισμοί χωρίζονται σε αυτότροφους και ετερότροφους.

Οι αυτότροφοι είναι οργανισμοί που χρησιμοποιούν διοξείδιο του άνθρακα ως πηγή άνθρακα (φυτά και ορισμένα βακτήρια). Με άλλα λόγια, πρόκειται για οργανισμούς ικανούς να δημιουργούν οργανικές ουσίες από ανόργανες - διοξείδιο του άνθρακα, νερό, μεταλλικά άλατα.

Ανάλογα με την πηγή ενέργειας, τα αυτότροφα χωρίζονται σε φωτότροφα και χημειοτροφικά. Τα φωτότροφα είναι οργανισμοί που χρησιμοποιούνται για βιοσύνθεση ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΦΩΤΟΣ(φυτά, κυανοβακτήρια). Τα χημειοτροφικά είναι οργανισμοί που χρησιμοποιούν την ενέργεια των χημικών αντιδράσεων οξείδωσης ανόργανων ενώσεων για βιοσύνθεση (χημοτροφικά βακτήρια: υδρογόνο, νιτροποιητικά, βακτήρια σιδήρου, βακτήρια θείου κ.λπ.).

Τα ετερότροφα είναι οργανισμοί που χρησιμοποιούν οργανικές ενώσεις (ζώα, μύκητες και τα περισσότερα βακτήρια) ως πηγή άνθρακα.

Σύμφωνα με τη μέθοδο λήψης τροφής, τα ετερότροφα χωρίζονται σε φαγότροφα (ολόζωα) και οσμότροφα. Οι φαγότροφοι (ολόζωα) καταπίνουν στερεά κομμάτια τροφής (ζώα), τα οσμότροφα απορροφούν οργανικές ουσίες από διαλύματα απευθείας μέσω των κυτταρικών τοιχωμάτων (μύκητες, τα περισσότερα βακτήρια).

Οι μιξότροφοι είναι οργανισμοί που μπορούν τόσο να συνθέσουν οργανικές ουσίες από ανόργανες όσο και να τρέφονται με έτοιμες οργανικές ενώσεις (εντομοφάγα φυτά, εκπρόσωποι του κλάδου των φυκιών euglena κ.λπ.).

Ο Πίνακας 1 δείχνει το είδος της διατροφής μεγάλων συστηματικών ομάδων ζωντανών οργανισμών.

Τραπέζι 1

Τύποι διατροφής μεγάλων συστηματικών ομάδων ζωντανών οργανισμών

4.2. ΕΝΝΟΙΑ ΤΟΥ ΜΕΤΑΒΟΛΙΣΜΟΥ

Ο μεταβολισμός είναι το σύνολο όλων των χημικών αντιδράσεων που συμβαίνουν σε έναν ζωντανό οργανισμό. Η σημασία του μεταβολισμού είναι να δημιουργεί τις απαραίτητες ουσίες για τον οργανισμό και να του παρέχει ενέργεια. Υπάρχουν δύο συστατικά του μεταβολισμού - ο καταβολισμός και ο αναβολισμός.

Ο καταβολισμός (ή ο ενεργειακός μεταβολισμός ή η αφομοίωση) είναι ένα σύνολο χημικών αντιδράσεων που οδηγούν στο σχηματισμό απλές ουσίεςαπό πιο πολύπλοκες (υδρόλυση πολυμερών σε μονομερή και διάσπαση των τελευταίων σε ενώσεις χαμηλού μοριακού βάρους διοξειδίου του άνθρακα, νερού, αμμωνίας και άλλων ουσιών). Οι καταβολικές αντιδράσεις συμβαίνουν συνήθως με την απελευθέρωση ενέργειας.

Ο αναβολισμός (ή πλαστικός μεταβολισμός, ή αφομοίωση) είναι η αντίθετη έννοια του καταβολισμού - ένα σύνολο αντιδράσεων χημικής σύνθεσης σύνθετες ουσίεςαπό απλούστερες (ο σχηματισμός υδατανθράκων από διοξείδιο του άνθρακα και νερό κατά τη φωτοσύνθεση, αντιδράσεις σύνθεσης μήτρας). Οι αναβολικές αντιδράσεις απαιτούν ενεργειακή δαπάνη για να συμβούν.

Διεργασίες πλαστικού και μεταβολισμό της ενέργειαςείναι άρρηκτα συνδεδεμένα. Όλες οι συνθετικές (αναβολικές) διεργασίες απαιτούν ενέργεια που παρέχεται μέσω αντιδράσεων αφομοίωσης. Οι ίδιες οι αντιδράσεις διάσπασης (καταβολισμός) συμβαίνουν μόνο με τη συμμετοχή ενζύμων που συντίθενται κατά τη διαδικασία αφομοίωσης.

4.3. Το ATP ΚΑΙ Ο ΡΟΛΟΣ ΤΟΥ ΣΤΟ ΜΕΤΑΒΟΛΙΣΜΟ

Η ενέργεια που απελευθερώνεται κατά τη διάσπαση της οργανικής ύλης δεν χρησιμοποιείται αμέσως από το κύτταρο, αλλά αποθηκεύεται με τη μορφή ενώσεων υψηλής ενέργειας, συνήθως με τη μορφή τριφωσφορικής αδενοσίνης (ATP).

Το ATP (αδενοσινοτριφωσφορικό οξύ) είναι ένα μονονουκλεοτίδιο που αποτελείται από αδενίνη, ριβόζη και τρία υπολείμματα φωσφορικού οξέος που συνδέονται μεταξύ τους με δεσμούς υψηλής ενέργειας. Αυτοί οι δεσμοί αποθηκεύουν ενέργεια, η οποία απελευθερώνεται όταν σπάσουν:

ATP + H2O --> ADP + H3PO4 + Q1

ADP + H2O --> AMP + H3PO4 + Q2

AMP + H2O --> αδενίνη + ριβόζη + H3PO4 + Q3,

Όπου το ATP είναι τριφωσφορικό οξύ αδενοσίνης. ADP - διφωσφορικό οξύ αδενοσίνης; AMP - μονοφωσφορικό οξύ αδενοσίνης. Q1 = Q2 = 30,6 kJ; Q3 = 13,8 kJ.

Η παροχή ATP στο κύτταρο είναι περιορισμένη και αναπληρώνεται μέσω της διαδικασίας της φωσφορυλίωσης. Η φωσφορυλίωση είναι η προσθήκη ενός υπολείμματος φωσφορικού οξέος στο ADP (ADP + P ATP). Η ενέργεια που συσσωρεύεται στα μόρια ATP χρησιμοποιείται από το σώμα σε αναβολικές αντιδράσεις (αντιδράσεις βιοσύνθεσης). Το μόριο ATP είναι ένας παγκόσμιος αποθηκευτικός και φορέας ενέργειας για όλα τα έμβια όντα.

4.4. ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΗ ΑΝΤΑΛΛΑΓΗ

Η ενέργεια που απαιτείται για τη ζωή λαμβάνεται από τους περισσότερους οργανισμούς ως αποτέλεσμα διεργασιών οξείδωσης οργανικών ουσιών, δηλαδή ως αποτέλεσμα καταβολικών αντιδράσεων. Η πιο σημαντική σύνδεση, που λειτουργεί ως καύσιμο, είναι η γλυκόζη.

Σε σχέση με το ελεύθερο οξυγόνο, οι οργανισμοί χωρίζονται σε τρεις ομάδες.

Τα αερόβια (υποχρεωτικά αερόβια) είναι οργανισμοί που μπορούν να ζήσουν μόνο σε περιβάλλον οξυγόνου (ζώα, φυτά, ορισμένα βακτήρια και μύκητες).

Τα αναερόβια (υποχρεωτικά αναερόβια) είναι οργανισμοί που δεν μπορούν να ζήσουν σε περιβάλλον οξυγόνου (μερικά βακτήρια).

Οι προαιρετικές μορφές (προαιρετικά αναερόβια) είναι οργανισμοί που μπορούν να ζήσουν τόσο παρουσία οξυγόνου όσο και χωρίς αυτό (ορισμένα βακτήρια και μύκητες).

Στα υποχρεωτικά αερόβια και τα προαιρετικά αναερόβια, παρουσία οξυγόνου, ο καταβολισμός συμβαίνει σε τρία στάδια: προπαρασκευαστικό, χωρίς οξυγόνο και οξυγόνο. Ως αποτέλεσμα, οι οργανικές ουσίες διασπώνται σε ανόργανες ενώσεις. Στα υποχρεωτικά αναερόβια και τα προαιρετικά αναερόβια, όταν υπάρχει έλλειψη οξυγόνου, ο καταβολισμός συμβαίνει στα δύο πρώτα στάδια: προπαρασκευαστικό και χωρίς οξυγόνο. Ως αποτέλεσμα, σχηματίζονται ενδιάμεσες οργανικές ενώσεις που είναι ακόμα πλούσιες σε ενέργεια.

Στάδια καταβολισμού:

1. Το πρώτο στάδιο - προπαρασκευαστικό - συνίσταται στην ενζυματική διάσπαση πολύπλοκων οργανικών ενώσεων σε απλούστερες. Οι πρωτεΐνες διασπώνται σε αμινοξέα, τα λίπη σε γλυκερίνη και λιπαρά οξέα, οι πολυσακχαρίτες σε μονοσακχαρίτες, τα νουκλεϊκά οξέα σε νουκλεοτίδια. U πολυκύτταροι οργανισμοίαυτό συμβαίνει στον γαστρεντερικό σωλήνα, σε μονοκύτταρους οργανισμούς - σε λυσοσώματα υπό τη δράση υδρολυτικών ενζύμων. Η ενέργεια που απελευθερώνεται σε αυτή τη διαδικασία διαχέεται με τη μορφή θερμότητας. Οι οργανικές ενώσεις που προκύπτουν είτε υφίστανται περαιτέρω οξείδωση είτε χρησιμοποιούνται από το κύτταρο για να συνθέσει τις δικές του οργανικές ενώσεις.

2. Το δεύτερο στάδιο - ατελής οξείδωση (χωρίς οξυγόνο) - συνίσταται σε περαιτέρω διάσπαση οργανικών ουσιών, που πραγματοποιείται στο κυτταρόπλασμα του κυττάρου χωρίς τη συμμετοχή οξυγόνου.

Η χωρίς οξυγόνο, ατελής οξείδωση της γλυκόζης ονομάζεται γλυκόλυση. Ως αποτέλεσμα της γλυκόλυσης ενός μορίου γλυκόζης, σχηματίζονται δύο μόρια πυροσταφυλικού οξέος (PVA, πυροσταφυλικό) CH3COCOOH, ATP και νερό, καθώς και άτομα υδρογόνου, τα οποία δεσμεύονται από το μόριο NAD+ και αποθηκεύονται με τη μορφή NADTH.

Ο συνολικός τύπος της γλυκόλυσης έχει ως εξής:

C6H12O6 + 2 H3PO4 + 2 ADP + 2 NAD+ --> 2 C3H4O3 + 2 H2O + 2 ATP + 2 NADH.

Σε περίπτωση απουσίας οξυγόνου στο περιβάλλον, τα προϊόντα της γλυκόλυσης (PVC και NADTH) υποβάλλονται σε επεξεργασία είτε σε αιθυλική αλκοόλη - αλκοολική ζύμωση (σε ζυμομύκητες και φυτικά κύτταρα με έλλειψη οξυγόνου)

CH3COCOOH --> CO2 + CH3SON

CH3SON + 2 NADH --> C2H5OH + 2 NAD+,

Ή σε γαλακτικό οξύ - ζύμωση γαλακτικού οξέος (σε ζωικά κύτταρα με έλλειψη οξυγόνου)

CH3COCOOH + 2 NADH C3H6O3 + 2 NAD+.

Με την παρουσία οξυγόνου στο περιβάλλον, τα προϊόντα της γλυκόλυσης υφίστανται περαιτέρω διάσπαση σε τελικά προϊόντα.

3. Το τρίτο στάδιο - πλήρης οξείδωση (αναπνοή) - αποτελείται από την οξείδωση του PVC σε διοξείδιο του άνθρακα και νερό, που πραγματοποιείται στα μιτοχόνδρια, με την υποχρεωτική συμμετοχή οξυγόνου.

Αποτελείται από τρία στάδια:

Α) σχηματισμός ακετυλο συνενζύμου Α.

Β) οξείδωση του ακετυλοσυνενζύμου Α στον κύκλο του Krebs.

Β) οξειδωτική φωσφορυλίωση στην αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων.

Α. Στο πρώτο στάδιο, το PVC μεταφέρεται από το κυτταρόπλασμα στα μιτοχόνδρια, όπου αλληλεπιδρά με τα ένζυμα της μήτρας και σχηματίζει: 1) διοξείδιο του άνθρακα, το οποίο αφαιρείται από το κύτταρο. 2) άτομα υδρογόνου, τα οποία παραδίδονται από μόρια φορείς στην εσωτερική μεμβράνη του μιτοχονδρίου. 3) ακετυλο συνένζυμο Α (ακετυλο-CoA).

Β. Στο δεύτερο στάδιο, το ακετυλοσυνένζυμο Α οξειδώνεται στον κύκλο του Krebs. Ο κύκλος του Krebs (κύκλος τρικαρβοξυλικού οξέος, κύκλος κιτρικού οξέος) είναι μια αλυσίδα διαδοχικών αντιδράσεων κατά τις οποίες ένα μόριο ακετυλο-CoA παράγει: 1) δύο μόρια διοξειδίου του άνθρακα, 2) ένα μόριο ATP και 3) τέσσερα ζεύγη ατόμων υδρογόνου που μεταφέρονται στα μόρια -μεταφορείς- NAD και FAD.

Έτσι, ως αποτέλεσμα της γλυκόλυσης και του κύκλου Krebs, το μόριο της γλυκόζης διασπάται σε CO2 και η ενέργεια που απελευθερώνεται κατά τη διάρκεια αυτής της διαδικασίας δαπανάται για τη σύνθεση του 4ATP και συσσωρεύεται σε 10NADTH και 4FADTH2.

Β. Στο τρίτο στάδιο, άτομα υδρογόνου με NADTH και FADTH2 οξειδώνονται από μοριακό οξυγόνο O2 για να σχηματίσουν νερό. Ένα NADTH είναι ικανό να σχηματίσει 3 ATP και ένα FADTH2 είναι ικανό να σχηματίσει 2 ATP. Έτσι, η ενέργεια που απελευθερώνεται σε αυτή την περίπτωση αποθηκεύεται με τη μορφή άλλων 34 ATP. Ο σχηματισμός ΑΤΡ στα μιτοχόνδρια με τη συμμετοχή οξυγόνου ονομάζεται οξειδωτική φωσφορυλίωση.

Έτσι, η συνολική εξίσωση για τη διάσπαση της γλυκόζης στη διαδικασία κυτταρική αναπνοήέχει την εξής μορφή:

C6H12O6 + 6 O2 + 38 H3PO4 + 38 ADP --> 6 CO2 + 44 H2O + 38 ATP.

Έτσι, κατά τη διάρκεια της γλυκόλυσης, σχηματίζονται 2 μόρια ATP, κατά τη διάρκεια της κυτταρικής αναπνοής - άλλα 36 ATP, γενικά, με πλήρη οξείδωση της γλυκόζης - 38 ATP.

4.5. ΠΛΑΣΤΙΚΟ ΑΝΤΑΛΛΑΓΜΑ

4.5.1. Φωτοσύνθεση

Η φωτοσύνθεση είναι η σύνθεση οργανικών ενώσεων από ανόργανες με χρήση φωτεινής ενέργειας. Η συνολική εξίσωση για τη φωτοσύνθεση είναι:

6 CO2 + 6 H2O --> C6H12O6 + 6 O2.

Η φωτοσύνθεση γίνεται με τη συμμετοχή φωτοσυνθετικών χρωστικών που έχουν μοναδική ιδιοκτησίαμετατροπή του ηλιακού φωτός σε ενέργεια χημικός δεσμόςμε τη μορφή ATP. Η πιο σημαντική χρωστική ουσία είναι η χλωροφύλλη.

Η διαδικασία της φωτοσύνθεσης αποτελείται από δύο φάσεις: το φως και το σκοτάδι.

1. Η ελαφριά φάση της φωτοσύνθεσης εμφανίζεται μόνο στο φως στη μεμβράνη του θυλακοειδούς γρανά. Αυτά περιλαμβάνουν: απορρόφηση κβαντών φωτός από τη χλωροφύλλη, φωτόλυση νερού και σχηματισμό μορίου ATP.

Υπό την επίδραση ενός κβαντικού φωτός (hv), η χλωροφύλλη χάνει ηλεκτρόνια, περνώντας σε διεγερμένη κατάσταση:

Hv
chl --> chl* + e-.

Αυτά τα ηλεκτρόνια μεταφέρονται με φορείς στην εξωτερική επιφάνεια της μεμβράνης του θυλακοειδούς, δηλαδή απέναντι από τη μήτρα, όπου και συσσωρεύονται.

Ταυτόχρονα, γίνεται φωτόλυση του νερού μέσα στα θυλακοειδή, δηλαδή η αποσύνθεσή του υπό την επίδραση του φωτός

Hv
2 H2O --> O2 +4 H+ + 4 e-.

Τα ηλεκτρόνια που προκύπτουν μεταφέρονται από φορείς σε μόρια χλωροφύλλης και τα ανάγουν. Τα μόρια της χλωροφύλλης επιστρέφουν σε σταθερή κατάσταση.

Πρωτόνια υδρογόνου που σχηματίζονται κατά τη φωτόλυση του νερού συσσωρεύονται μέσα στο θυλακοειδή, δημιουργώντας μια δεξαμενή Η+. Ως αποτέλεσμα, η εσωτερική επιφάνεια της μεμβράνης του θυλακοειδούς φορτίζεται θετικά (λόγω Η+), και η εξωτερική επιφάνεια φορτίζεται αρνητικά (λόγω e-). Καθώς τα αντίθετα φορτισμένα σωματίδια συσσωρεύονται και στις δύο πλευρές της μεμβράνης, η διαφορά δυναμικού αυξάνεται. Όταν επιτευχθεί η κρίσιμη τιμή της διαφοράς δυναμικού, η δύναμη ηλεκτρικό πεδίοαρχίζει να ωθεί πρωτόνια μέσω του καναλιού συνθετάσης ATP. Η ενέργεια που απελευθερώνεται σε αυτή τη διαδικασία χρησιμοποιείται για τη φωσφορυλίωση των μορίων ADP. Ο σχηματισμός ATP κατά τη φωτοσύνθεση υπό την επίδραση της φωτεινής ενέργειας ονομάζεται φωτοφωσφορυλίωση.

Τα ιόντα υδρογόνου, μόλις βρεθούν στην εξωτερική επιφάνεια της μεμβράνης του θυλακοειδούς, συναντούν ηλεκτρόνια εκεί και σχηματίζουν ατομικό υδρογόνο, το οποίο συνδέεται με το μόριο φορέα υδρογόνου NADP (φωσφορικό δινουκλεοτίδιο νικοτιναμίδης αδενίνης):

2 H+ + 4e- + NADP+ --> NADPH2.

Έτσι, κατά την ελαφριά φάση της φωτοσύνθεσης, συμβαίνουν τρεις διεργασίες: ο σχηματισμός οξυγόνου λόγω της αποσύνθεσης του νερού, η σύνθεση του ATP και ο σχηματισμός ατόμων υδρογόνου με τη μορφή NADPH2. Το οξυγόνο διαχέεται στην ατμόσφαιρα και το ATP και το NADPH2 συμμετέχουν στις διαδικασίες της σκοτεινής φάσης 2. Η σκοτεινή φάση της φωτοσύνθεσης εμφανίζεται στη μήτρα του χλωροπλάστη τόσο στο φως όσο και στο σκοτάδι και αντιπροσωπεύει μια σειρά διαδοχικών μετασχηματισμών του CO2 που προέρχονται από τον αέρα στον κύκλο του Calvin. Οι αντιδράσεις σκοτεινής φάσης πραγματοποιούνται χρησιμοποιώντας την ενέργεια του ATP. Στον κύκλο Calvin, το CO2 συνδυάζεται με υδρογόνο από το NADPH2 για να σχηματίσει γλυκόζη.

Στη διαδικασία της φωτοσύνθεσης, εκτός από τους μονοσακχαρίτες (γλυκόζη κ.λπ.), συντίθενται μονομερή άλλων οργανικών ενώσεων - αμινοξέα, γλυκερόλη και λιπαρά οξέα.

4.5.2. Χημειοσύνθεση

Η χημειοσύνθεση (χημειοαυτοτροφία) είναι η διαδικασία σύνθεσης οργανικών ενώσεων από ανόργανες (CO2 κ.λπ.) λόγω της χημικής ενέργειας της οξείδωσης. ανόργανες ουσίες(θείο, υδρόθειο, σίδηρος, αμμωνία, νιτρώδες κ.λπ.).

Μόνο τα χημειοσυνθετικά βακτήρια είναι ικανά για χημειοσύνθεση: νιτροποιητικά, υδρογόνο, βακτήρια σιδήρου, βακτήρια θείου κ.λπ. Οξειδώνουν ενώσεις αζώτου, σιδήρου, θείου και άλλων στοιχείων. Όλα τα χημειοσυνθετικά είναι υποχρεωτικά αερόβια, καθώς χρησιμοποιούν ατμοσφαιρικό οξυγόνο.

Η ενέργεια που απελευθερώνεται κατά τις αντιδράσεις οξείδωσης αποθηκεύεται από τα βακτήρια με τη μορφή μορίων ATP και χρησιμοποιείται για τη σύνθεση οργανικών ενώσεων, η οποία προχωρά παρόμοια με τις αντιδράσεις της σκοτεινής φάσης της φωτοσύνθεσης.

4.5.3. Βιοσύνθεση πρωτεϊνών

Οι γενετικές πληροφορίες σε όλους σχεδόν τους οργανισμούς αποθηκεύονται με τη μορφή μιας συγκεκριμένης αλληλουχίας νουκλεοτιδίων DNA (ή RNA σε ιούς RNA). Τα προκαρυωτικά και πολλοί ιοί περιέχουν γενετικές πληροφορίες με τη μορφή ενός μόνο μορίου DNA. Όλα τα τμήματα του κωδικοποιούν μακρομόρια. Στα ευκαρυωτικά κύτταρα, το γενετικό υλικό κατανέμεται σε πολλά μόρια DNA οργανωμένα σε χρωμοσώματα.

Ένα γονίδιο είναι ένα τμήμα ενός μορίου DNA (λιγότερο συχνά RNA) που κωδικοποιεί τη σύνθεση ενός μακρομορίου: mRNA (πολυπεπτίδιο), rRNA ή tRNA. Η περιοχή του χρωμοσώματος όπου βρίσκεται ένα γονίδιο ονομάζεται τόπος. Το σύνολο των γονιδίων του πυρήνα του κυττάρου είναι ένας γονότυπος, το σύνολο των γονιδίων του απλοειδούς συνόλου των χρωμοσωμάτων είναι το γονιδίωμα και το σύνολο των γονιδίων του εξωπυρηνικού DNA (μιτοχόνδρια, πλαστίδια, κυτταρόπλασμα) είναι το πλασμόνιο.

Η υλοποίηση πληροφοριών που καταγράφονται στα γονίδια μέσω της πρωτεϊνοσύνθεσης ονομάζεται γονιδιακή έκφραση (εκδήλωση). Οι γενετικές πληροφορίες αποθηκεύονται ως μια συγκεκριμένη αλληλουχία νουκλεοτιδίων DNA και υλοποιούνται ως αλληλουχία αμινοξέων σε μια πρωτεΐνη. Το RNA δρα ως ενδιάμεσοι και φορείς πληροφοριών. Δηλαδή, η εφαρμογή της γενετικής πληροφορίας γίνεται ως εξής:

DNA --> RNA --> πρωτεΐνη

Αυτή η διαδικασία πραγματοποιείται σε δύο στάδια:

1) μεταγραφή?

2) εκπομπή.

Η μεταγραφή είναι η σύνθεση του RNA χρησιμοποιώντας το DNA ως πρότυπο. Το αποτέλεσμα είναι mRNA. Η διαδικασία της μεταγραφής απαιτεί πολλή ενέργεια με τη μορφή ATP και πραγματοποιείται από το ένζυμο RNA πολυμεράση.

Ταυτόχρονα, δεν μεταγράφεται ολόκληρο το μόριο DNA, αλλά μόνο τα επιμέρους τμήματα του. Ένα τέτοιο τμήμα (μεταγραφόνιο) ξεκινά με έναν προαγωγέα - ένα τμήμα του DNA όπου προσκολλάται η RNA πολυμεράση και όπου αρχίζει η μεταγραφή, και τελειώνει με έναν τερματιστή - ένα τμήμα του DNA που περιέχει ένα σήμα στο τέλος της μεταγραφής. Το Transcripton είναι ένα γονίδιο από την άποψη της μοριακής βιολογίας.

Η μεταγραφή, όπως και η αντιγραφή, βασίζεται στην ικανότητα των αζωτούχων βάσεων των νουκλεοτιδίων να συνδέονται συμπληρωματικά. Κατά τη μεταγραφή, ο διπλός κλώνος του DNA σπάει και η σύνθεση RNA πραγματοποιείται κατά μήκος ενός κλώνου DNA.

Κατά τη διαδικασία μετάφρασης, η αλληλουχία νουκλεοτιδίων DNA μεταγράφεται στο συντιθέμενο μόριο mRNA, το οποίο δρα ως εκμαγείο στη διαδικασία της βιοσύνθεσης πρωτεϊνών.

Η μετάφραση είναι η σύνθεση μιας πολυπεπτιδικής αλυσίδας χρησιμοποιώντας mRNA ως πρότυπο.

Και οι τρεις τύποι RNA εμπλέκονται στη μετάφραση: το mRNA είναι η μήτρα πληροφοριών. Τα tRNA παραδίδουν αμινοξέα και αναγνωρίζουν κωδικόνια. Το rRNA μαζί με τις πρωτεΐνες σχηματίζουν ριβοσώματα, τα οποία συγκρατούν mRNA, tRNA και πρωτεΐνη και πραγματοποιούν τη σύνθεση της πολυπεπτιδικής αλυσίδας.

Το mRNA μεταφράζεται όχι από ένα, αλλά ταυτόχρονα από πολλά (έως 80) ριβοσώματα. Τέτοιες ομάδες ριβοσωμάτων ονομάζονται πολυσώματα. Η συμπερίληψη ενός αμινοξέος σε μια πολυπεπτιδική αλυσίδα απαιτεί ενέργεια 4 ΑΤΡ.

Κώδικας DNA. Οι πληροφορίες για τη δομή των πρωτεϊνών «γράφονται» στο DNA με τη μορφή μιας αλληλουχίας νουκλεοτιδίων. Κατά τη διαδικασία της μεταγραφής, αντιγράφεται στο συντιθέμενο μόριο mRNA, το οποίο λειτουργεί ως πρότυπο στη διαδικασία της βιοσύνθεσης πρωτεϊνών. Ένας ορισμένος συνδυασμός νουκλεοτιδίων DNA, και, κατά συνέπεια, mRNA, αντιστοιχεί σε ένα ορισμένο αμινοξύ στην πολυπεπτιδική αλυσίδα μιας πρωτεΐνης. Αυτή η αντιστοιχία ονομάζεται γενετικός κώδικας. Ένα αμινοξύ προσδιορίζεται από 3 νουκλεοτίδια συνδυασμένα σε μια τριπλέτα (κωδόνιο). Δεδομένου ότι υπάρχουν 4 τύποι νουκλεοτιδίων, συνδυάζοντας 3 σε μια τριάδα, δίνουν 43 = 64 παραλλαγές τριπλέτες (ενώ κωδικοποιούνται μόνο 20 αμινοξέα). Από αυτά, τα 3 είναι «κωδικόνια διακοπής» που σταματούν τη μετάφραση, τα υπόλοιπα 61 είναι κωδικοποιητικά. Διαφορετικά αμινοξέα κωδικοποιούνται από διαφορετικούς αριθμούς τριπλών: από 1 έως 6.

Ιδιότητες του γενετικού κώδικα:

1. Ο κωδικός είναι τριπλός. Ένα αμινοξύ κωδικοποιείται από τρία νουκλεοτίδια (τριπλή) σε ένα μόριο νουκλεϊκού οξέος.

2.Ο κώδικας είναι καθολικός. Όλοι οι ζωντανοί οργανισμοί, από τους ιούς μέχρι τους ανθρώπους, χρησιμοποιούν έναν μόνο γενετικό κώδικα.

3. Ο κωδικός είναι ξεκάθαρος (συγκεκριμένος). Ένα κωδικόνιο αντιστοιχεί σε ένα μόνο αμινοξύ.

4. Ο κωδικός είναι περιττός. Ένα αμινοξύ κωδικοποιείται από περισσότερες από μία τριπλέτες.

5.Ο κωδικός δεν επικαλύπτεται. Ένα νουκλεοτίδιο δεν μπορεί να είναι μέρος πολλών κωδικονίων σε μια αλυσίδα νουκλεϊκού οξέος.

Στάδια πρωτεϊνικής σύνθεσης:

1. Η μικρή υπομονάδα του ριβοσώματος συνδυάζεται με το εναρκτήριο met-tRNA, και στη συνέχεια με το mRNA, μετά από το οποίο σχηματίζεται ένα ολόκληρο ριβόσωμα, που αποτελείται από μια μικρή και μια μεγάλη υπομονάδα.

2. Το ριβόσωμα κινείται κατά μήκος του mRNA, το οποίο συνοδεύεται από πολλαπλές επαναλήψεις του κύκλου προσθήκης του επόμενου αμινοξέος στην αναπτυσσόμενη πολυπεπτιδική αλυσίδα.

3. Το ριβόσωμα φτάνει σε ένα από τα τρία κωδικόνια λήξης του mRNA, η πολυπεπτιδική αλυσίδα απελευθερώνεται και διαχωρίζεται από το ριβόσωμα. Τα ριβοσωματικά υποσωματίδια διαχωρίζονται, διαχωρίζονται από το mRNA και μπορούν να λάβουν μέρος στη σύνθεση της επόμενης πολυπεπτιδικής αλυσίδας.

Αντιδράσεις σύνθεσης μήτρας. Οι αντιδράσεις σύνθεσης προτύπου περιλαμβάνουν: αυτοδιπλασιασμό DNA, σχηματισμό mRNA, tRNA και rRNA σε ένα μόριο DNA, βιοσύνθεση πρωτεΐνης σε mRNA. Το κοινό όλων αυτών των αντιδράσεων είναι ότι ένα μόριο DNA σε μια περίπτωση ή ένα μόριο mRNA σε μια άλλη δρα ως μήτρα πάνω στην οποία σχηματίζονται πανομοιότυπα μόρια. Οι αντιδράσεις σύνθεσης μήτρας αποτελούν τη βάση για την ικανότητα των ζωντανών οργανισμών να αναπαράγουν το δικό τους είδος.

http://sfedu.ru/lib1/chem/020101/m2_a_020101.htm

ζωντανέψτε τις ιδέες σας, οι οποίες

2) Η σύγχρονη νεολαία απλά δεν έχει χρόνο.Το πρόγραμμα σπουδών είναι τόσο μεγάλο που

3) Η κοινωνία δεν ξέρει τι είναι σχολικό συμβούλιο, πώς (εννοείται σύγκριση)........, γιατί.........

β) κλείσιμο των στομάτων, που εμποδίζει τη διείσδυση του διοξειδίου του άνθρακα

γ) αρχίζει η μετουσίωση των ενζύμων που καταλύουν τις αντιδράσεις της φωτοσύνθεσης

δ) η διέγερση των ηλεκτρονίων στα μόρια της χλωροφύλλης μειώνεται

2. Οι διεργασίες οξείδωσης συμβαίνουν στα κυτταρικά οργανίδια:

α) στα ριβοσώματα

β) στα μιτοχόνδρια

γ) στο ενδοπλασματικό δίκτυο

δ) στα μιτοχόνδρια και στους χλωροπλάστες

3. Το πρώτο και το δεύτερο στάδιο της διάσπασης των υψηλομοριακών ενώσεων στο κύτταρο συμβαίνουν σε:

α) κυτταρόπλασμα

β) μιτοχόνδρια

γ) λυσοσώματα

δ) σύμπλεγμα Golgi

4. Τα κύρια τελικά προϊόντα του κύκλου του Krebs είναι:

α) διοξείδιο του άνθρακα και οξυγόνο

β) διοξείδιο του άνθρακα και FAD*H2

γ) οξαλοξικό οξύ και πυροσταφυλικό δ) οξαλοξικό οξύ, NAD*H2 και ADP

ε) οξαλοξικό οξύ, NAD*H2 και ADP

στ) οξαλοξικό οξύ, NAD*H2, FAD*H2 και ATP

5. Τελικά προϊόντα αλκοολική ζύμωσηείναι:

α) αλκοόλ, γαλακτικό οξύ, ATP, διοξείδιο του άνθρακα

β) νερό και διοξείδιο του άνθρακα

γ) γαλακτικό οξύ

δ) αλκοόλ, νερό, διοξείδιο του άνθρακα και ATP

6. Η ομοιότητα της διαδικασίας ζύμωσης σε βακτηριακά κύτταρα και στους μύες των θηλαστικών υπό συνθήκες πείνας με οξυγόνο συνίσταται στο σχηματισμό:

ΕΝΑ) μεγάλη ποσότηταδιοξείδιο του άνθρακα

β) αλκοόλ

γ) NAD+ από NAD*H + H+

δ) ακετυλο-CoA ε) γαλακτικό οξύ

7. Το λίπος που γεμίζει την καμπούρα μιας καμήλας δεν χρησιμεύει κυρίως ως πηγή ενέργειας, αλλά ως πηγή νερού. Η λήψη νερού από λίπος παρέχει μια μεταβολική διαδικασία:

α) οξείδωση

β) μετατροπή του λίπους σε υδατάνθρακες

γ) αποσύνθεση του λίπους σε νερό, λιπαρό καρβοξυλικά οξέακαι γλυκερίνη

8. Τα λίπη είναι οι πιο αποδοτικές πηγές ενέργειας στο κύτταρο γιατί:

α) τα μόριά τους περιέχουν πολλά άτομα άνθρακα και υδρογόνου

β) πρόκειται για ενώσεις χαμηλού μοριακού βάρους

γ) τα μόριά τους δεν περιέχουν διπλούς δεσμούς

δ) τα μόριά τους έχουν λίγα άτομα οξυγόνου

9. Το ενδοπλασματικό δίκτυο είναι
α) εσωτερικός σκελετός του κυττάρου
β) ένα σύστημα μεμβρανών και σωληναρίων όπου γίνεται η σύνθεση και η μεταφορά ουσιών
γ) το σύστημα των μεμβρανών και των σωληναρίων είναι παρόμοιο απεκκριτικό σύστημαοργανισμών
10. Τα περισσότερα ζωντανά κύτταρα χαρακτηρίζονται από:
α) την ικανότητα σχηματισμού γεννητικών κυττάρων
β) την ικανότητα να διεξάγει νευρικές ώσεις
γ) ικανότητα συστολής
δ) μεταβολική ικανότητα
11. Το νερό είναι η βάση της ζωής γιατί:
α) μπορεί να είναι σε τρία καταστάσεις συνάθροισης
β) στα κύτταρα του εμβρύου είναι πάνω από 90%
γ) είναι ένας διαλύτης που εξασφαλίζει τόσο την εισροή ουσιών στο κύτταρο όσο και την απομάκρυνση των μεταβολικών προϊόντων από αυτό
δ) ψύχει την επιφάνεια κατά την εξάτμιση
12. Η ενζυμική αλυσίδα έχει την νουκλεοτιδική αλληλουχία TTAGGCCGCCATG. Προσδιορίστε τη νουκλεοτιδική αλληλουχία του mRNA.
13. Η ουσία της κυτταρικής θεωρίας αντικατοπτρίζεται με μεγαλύτερη ακρίβεια:
α) όλοι οι φυτικοί οργανισμοί αποτελούνται από κύτταρα
β) όλοι οι ζωντανοί οργανισμοί αποτελούνται από κύτταρα
γ) τα πάντα, και προκαρυώτες και ευκαρυώτες, αποτελούνται από κύτταρα
δ) τα κύτταρα όλων των οργανισμών έχουν ίδια δομή
14. Η μεταγραφή πραγματοποιείται στη διαδικασία:
α) μεταφορά πληροφοριών από το DNA στο mRNA
β) Αντιγραφή DNA
γ) μετάφραση πληροφοριών RNA στην αλληλουχία αμινοξέων στην πρωτεΐνη
δ) Επιδιόρθωση DNA
15. Στα ζωικά κύτταρα, οι εφεδρικοί υδατάνθρακες είναι:
α) κυτταρίνη
β) άμυλο
γ) μουρεΐνη
δ) γλυκογόνο

ΕΝΑ. απώλεια γούνας από ελέφαντες β. επιμήκυνση άκρων αλόγου
V. η εμφάνιση αυγών ερπετών και η ανάπτυξή τους στην ξηρά

3. Ποια κατεύθυνση εξέλιξης οδηγεί σε σοβαρές αλλαγές στο σώμα και στην εμφάνιση νέων ταξινομικών κατηγοριών;
ΕΝΑ. μετατροπή των φύλλων κάκτου σε αγκάθια β. εμφάνιση θερμόαιματος
V. απώλεια πεπτικών οργάνων σε επίπεδους σκώληκες

4. ΔΙΑΦΟΡΕΤΙΚΟΙ ΤΥΠΟΙΟι σπίνοι του Δαρβίνου προέκυψαν από:
ΕΝΑ. αρωματοποίηση β. εκφυλισμός γ. ιδιοπροσαρμογές

5. Τα φύκια ταξινομούνται ως κατώτερα φυτά και τα βρύα ως ανώτερα φυτά, επειδή:
ΕΝΑ. τα βρύα αναπαράγονται με σπόρια, αλλά τα φύκια δεν β. Τα βρύα έχουν χλωροφύλλη, αλλά τα φύκια όχι
V. Τα βρύα έχουν όργανα που αυξάνουν την οργάνωσή τους σε σύγκριση με τα φύκια
δ. η διαίρεση σε κατώτερα και ανώτερα φυτά είναι αυθαίρετη, επειδή και τα βρύα και τα φύκια βρίσκονται στο ίδιο επίπεδο ανάπτυξης

6. Τι από τα παρακάτω ισχύει για την αρωματοποίηση, την ιδιοπροσαρμογή, τον εκφυλισμό;
ΕΝΑ. κυτταρικοί πνεύμονες στα ερπετά β. πρωτογενής εγκεφαλικός φλοιός στα ερπετά
V. γυμνή ουρά κάστορα δ. απουσία άκρων φιδιού
δ. έλλειψη ριζών στο dodder
ε. η εμφάνιση διαφράγματος στην κοιλία της καρδιάς στα ερπετά
και. μαστικοί αδένες στα θηλαστικά h. σχηματισμός βατραχοπέδιλων σε θαλάσσιο ίππο
Και. απουσία κυκλοφορικό σύστημασε ταινίες
ι. έλλειψη ιδρωτοποιών αδένων στους σκύλους

7. Ως αποτέλεσμα της εμφάνισης της χλωροφύλλης, οι οργανισμοί πήγαν:
ΕΝΑ. Προς την αυτοτροφική διατροφήσι. στην ετερότροφη διατροφή
V. σε μικτό τύπο διατροφής 8. Η ποικιλία των συσκευών εξηγείται από:
ΕΝΑ. μόνο την επίδραση των περιβαλλοντικών συνθηκών στο σώμα
σι. αλληλεπίδραση γονότυπου και περιβαλλοντικών συνθηκών γ. μόνο από τα χαρακτηριστικά του γονότυπου

8. Η βιολογική πρόοδος μιας συγκεκριμένης ομάδας οργανισμών επιτυγχάνεται με τους εξής τρόπους:
A. aromorphosis β. ιδιοπροσαρμογή γ. γενικός εκφυλισμός
Δ. α+β δ. α+β+γ

9. Ένα είδος που βρίσκεται σε κατάσταση βιολογικής προόδου χαρακτηρίζεται από:
Α.αύξηση του επιπέδου οργάνωσης β. μείωση του επιπέδου οργάνωσης
Β. επέκταση του εύρους, αύξηση αριθμών, διάσπαση του είδους σε υποείδη
Δ. μείωση αριθμών και μείωση εμβέλειας

10. Το είδος βρίσκεται σε κατάσταση βιολογικής προόδου:
Α. βίσωνας β. γκίνγκο γ. Black Crane Mr. House Sparrow

11. Ποιοι από τους παρακάτω τύπους οργανισμών βρίσκονται σε κατάσταση βιολογική παλινδρόμηση?
Α. Καναδική Elodea β. Σκαθάρι του Κολοράντο γ. Τίγρη Ussuri δ. γκρίζος αρουραίος

13. Η πορεία της εξέλιξης στην οποία προκύπτουν ομοιότητες μεταξύ οργανισμών διαφορετικών συστηματικών ομάδων που ζουν σε παρόμοιες συνθήκες ονομάζεται:
Α.βαθμολόγηση β. απόκλιση γ. σύγκλιση δ. παραλληλισμός

14. Από τα ακόλουθα ζεύγη οργάνων δεν είναι ομόλογα:
Α. τα όργανα ισορροπίας των μυγών (haleteres), εξασφαλίζοντας τη σταθερή πτήση τους - φτερά εντόμου
Β. βράγχια γυρίνων - βράγχια μαλακίων Β. βράγχια καμάρες ψαριών - ακουστικά οστάρια

15. Από τα αναφερόμενα ζεύγη οργανισμών, ένα παράδειγμα σύγκλισης μπορεί να είναι:
Α. λευκή και καφέ αρκούδα β. μαρσιποφόρος και πολικός λύκος
Β. κοινή αλεπού και αρκτική αλεπού δ. τυφλοπόντικας και γριούλα