Схема мейозу

2n2c

І поділ.

1n2c

1n1c

ІІ поділ.

Тема: Обмін речовин та енергії. Енергетичний обмін

1. Групи організмів за типами живлення.

За типами живлення розрізняють такі групи організмів:

Автотрофи - організми, здатні синтезувати органічні сполуки з неорганічних, використовуючі для цього різні форми енергії. Одні з них використовують для процесів синтезу енергію світла - це фототрофи (зелені рослини, фотосинтезуючі бактерії й ціанобактерії). Інші організми для цього використовують енергію хімічних реакцій - це хемотрофи (нітрифікуючі, сіркобактерії, залізобактерії тощо).

Гетеротрофи – організми, джерелом енергії для яких є органічні речовини, синтезовані іншими організмами (живі організми, їхні рештки або продукти життєдіяльності), які вони одержують з їжею (тварини, гриби та більшість прокаріот).

2. Загальна характеристика обміну речовин та енергії.

Обмін речовин та енергії (метаболізм)- сукупність процесів надходження поживних речовин в живі організми з навколишнього середовища, їхнього перетворення та виведення з організму продуктів життєдіяльності.

Процеси, пов'язані з поглинанням із довкілля, засвоєнням і накопиченням хімічних речовин, які використовуються для синтезу сполук, потрібних для організму, називають асиміляцією. Сукупність реакцій синтезу, що забезпечують ріст клітин і поновлення їхнього хімічного складу, називають пластичним обміном.Процеси обміну речовин, які приводять до розкладу певних сполук, називають дисиміляцією. Сукупність реакцій розщеплення складних сполук, які супроводжуються виділенням енергії, називають енергетичним обміном.

Таким чином, асиміляція та дисиміляція - це різні сторони єдиного процесу обміну речовин і перетворення енергіїв живих організмах.

3. Аденозинтрифосфорна кислота та її роль у біоенергетичних процесах.

Універсальним джерелом енергії для живих організмів є аденозинтрифосфорна кислота (АТФ). Це невипадково, молекула АТФ - нуклеотид, який складається із залишків азотистої основи (аденіну), вуглеводу (рибози) та трьох залишків фосфорної кислоти, які зв’язуються макроергічними зв’язками. Ця структура є нестійкою. Під дією ферменту може відщеплюється один залишок фосфорної кислоти, АТФ перетворюється на аденозиндифосфат (АДФ), вивільнюючи близько 42 кДж енергії. Коли від молекули АТФ відщеплюються два залишки фосфорної кислоти, утворюється аденозинмонофосфат (АМФ), при цьому вивільнюється 84 кДж енергії.

Ця енергія використовується для синтезу необхідних організму сполук, підтримання певної температури тіла тощо. З іншого боку, частина енергії, що вивільнюється, витрачається на синтез АТФ. Таким чином, молекули АТФ є універсальним хімічним акумулятором енергії в клітинах.

4. Енергетичний обмін та його етапи.

Енергетичний обмін організмів здійснюється у три послідовних етапи: підготовчий, безкисневий (анаеробне дихання) та кисневий (аеробне дихання).

І. Підготовчий етап енергетичного обміну.

Підготовчий етап енергетичного обміну у більшості багатоклітинних тварин і людини відбувається у шлунково-кишковому тракті, а також у цитоплазмі клітин одноклітинних організмів. На цьому етапі великі органічні молекули під дією ферментів розщеплюються до мономерів. Ці процеси перебігають з вивільненням незначної кількості енергії, яка розсіюється у вигляді теплоти.

ІІ. Анаеробний етап енергетичного обміну (безкисневе неповне розщеплення).

Цей етап енергетичного обміну відбувається в клітинах. Мономери, що виникли на попередньому етапі, зазнають подальшого багатоступеневого розщеплення без участі кисню. Найважливішим на безкисневому етапі енергетичного обміну є розщеплення в клітинах молекул глюкози переважно шляхом гліколізу – складного багатоступеневого процесу розщеплення молекули глюкози на дві молекули піровиноградної (С₃Н₄О₃) або (особливо у м'язових клітинах) молочної кислоти (С₃Н₆О₃), а також молочнокислого і спиртового бродіння (у деяких дріжджів і бактерій; ці реакції подібні до реакцій гліколізу, за винятком кінцевого етапу).

Сумарне рівняння гліколізу має такий вигляд:

С₆Н₁₂О₆ + 2АДФ + 2Н₃РО₄ = 2С₃Н₄О₃ + 2АТФ + 2Н₂О

піровиноградна кислота

Сумарне рівняння молочнокислого бродіння має такий вигляд:

С₆Н₁₂О₆ + 2АДФ + 2Н₃РО₄ = 2С₃Н₆О₃ + 2АТФ + 2Н₂О

молочна кислота

Сумарне рівняння спиртового бродіння має такий вигляд:

С₆Н₁₂О₆ + 2АДФ + 2Н₃РО₄ = 2С₂Н₅ОН + 2АТФ + 2Н₂О + 2СО₂

етиловий спирт

Під час анаеробного етапу енергетичного обмінувиділяється близько 200 кДж енергії.Частина її (майже 84 кДж) витрачається на синтез двох молекул АТФ, а решта (приблизно 116 кДж) - розсіюється у вигляді теплоти. Таким чином, процес гліколізу енергетично малоефективний лише 35-40% енергії акумулюється у макроергічних зв'язках АТФ. Це пояснюється тим, що кінцеві продукти гліколіз все ще містять у собі чимало зв'язаної енергії.

ІІІ. Аеробний етап енергетичного обміну (кисневе повне розщеплення).

Кисневий (аеробний) етап енергетичного обміну можливий лише в аеробних умовах (за наявності кисню),коли органічні сполуки, що утворилися на безкисневому етапі, окислюються в клітинах до кінцевих продуктів - СО₂ та Н₂О. Цей процес називають тканинним диханням. Воно відбувається в мітохондріях. У внутрішній мембрані мітохондрій розміщений так званий дихальний ланцюг. Його основу утворюють переносники електронів, які входять до складу ферментних комплексів, що каталізують окиснювально-відновні реакції. Впродовж аеробного етапу виділяється 2600 кДж енергії, що забезпечує синтез 36 молекул АТФ.

Сумарне рівняння аеробного дихання має такий вигляд:

2С₃Н₆О₃ + 6О₂ + 36Н₃РО₄ + 36АДФ = 6СО₂ + 36АТФ + 36Н₂О

Сумарне рівняння ІІ і ІІІ етапів енергетичного обміну має такий вигляд:

С₆Н₁₂О₆ + 38АДФ + 38Н₃РО₄ + 6О₂ = 38АТФ + 6СО₂+ 44Н₂О

У ході цих процесів виділяється близько 2800 кДж енергії, з якої запасається 1596 кДж, або 55% (у вигляді макроергічних зв'язків АТФ), а 45% - розсіюється у вигляді теплоти. Отже, основну роль у забезпеченні клітин енергією відіграє аеробний етап енергетичного обміну.

Тема: Пластичний обмін. Біосинтез білків

1. Біосинтез білків як один з основних процесів пластичного обміну.

Однією з найважливіших ознак будь-якої живої клітини є здатність до синтезу білків. Це зумовлено тим, що у ході життєдіяльності молекули білків постійно руйнуються, не можуть виконувати притаманні їм функції. Такі молекули видаляються з клітини, а на томість синтезуються нові, повноцінні.

2. Роль ДНК у синтезі білків. Код ДНК, його властивості.

Генетичний код - властива всім живим організмам єдина система збереження спадкової інформації в молекулах нуклеїнових кислот у вигляді певної послідовності нуклеотидів, яка визначає порядок введення амінокислот до поліпептидного ланцюга під час його синтезу.

Ділянка молекули ДНК, яка несе інформацію про первинну структуру одного білка, має назву ген.

Триплет- це ділянка ланцюга ДНК з трьох послідовно розташованих нуклеотидів, яка кодує одну з амінокислот.

Властивості генетичного коду:

1) Код триплетний, тобто встановлено, що кожний амінокислотний залишок у поліпептидному ланцюзі кодується певною послідовністю з трьох нуклеотидів.

2) Код універсальний, тобто єдиний для всіх організмів, які існують на Землі. В усіх організмів одні й ті самі амінокислоти кодуються одними й тими самими триплетами.

3) Код вироджений, тобто одну амінокислоту можуть кодувати кілька різних триплетів, що підвищує надійність генетичного коду.

4) Код однозначний, тобто кожний триплет кодує лише одну певну амінокислоту.

5) Код не перекривається, тобто генетична інформація може зчитуватися лише одним способом. Послідовність нуклеотидів починає зчитуватися із певної точки в одному напрямку, що визначає порядок зчитування триплетів усього ланцюга нуклеотидів.

6) У коді є "розділові знаки", тобто триплети, які не несуть генетичної інформації і лише відокремлюють одні гени від інших. Їх називають спейсерами (від англ. спейс - простір). У генетичному коді також є триплети (УАА, УАГ, УГА), кожен з яких означає припинення синтезу одного поліпептидного ланцюга (так звані стоп-кодони), а триплет АУГ визначає місце початку синтезу наступного.

3. Етапи біосинтезу білка.

Механізм процесу біосинтезу білків з'ясовано у 50-х роках XX сторіччя. На основі робіт багатьох вчених була висунута матрична теорія синтезу білка. Згідно цієї теорії, синтез білка - дуже складний багатоступінчастий процес. У ньому беруть участь ДНК, різні види РНК і різноманітні ферменти. Кожний білок синтезується на своїй особливій матриці і для цього потрібна своя особлива іРНК. Одна молекула іРНК визначає послідовність нуклеотидів з відрізка ДНК, рівного одному гену, і переносить цю інформацію на послідовність розташування амінокислот у поліпептидному ланцюгу одного білка.

Етапи біосинтезу білка:

І. Транскрипція.

Транскрипція- це синтез молекули іРНК на одному з ланцюгів ДНК, який здійснюється за принципом комплементарності.

При цьому кожному з триплетів гену ДНК у іРНК відповідає послідовність з трьох нуклеотидів, які комплементарні нуклеотидам триплету та мають назву кодон. Тобто певному триплету ДНК відповідає кодон іРНК (триплет ДНК - кодон іРНК).

ІІ.Активація амінокислот та приєднання їх до тРНК.

Амінокислоти надходять до рибосоми не самостійно, а у супроводі тРНК. Біля верхівки "листка конюшини" тРНК розташовані три нуклеотиди, що визначають, яку саме амінокислоту слід транспортувати. Ця послідовність нуклеотидів у складі тРНК має назву антикодон, тому що вона комплементарна одному з кодонів іРНК (триплет ДНК - кодон іРНК - антикодон тРНК). Особливий фермент "пізнає" антикодон і приєднує до основи молекули тРНК не яку-небудь, а певну, "свою" амінокислоту. У клітині є стільки ж різних типів тРНК, скільки типів кодонів, кодуючих амінокислоти.

ІІІ. Трансляція.

Трансляція (від лат. транслятіо- передача) - це процес переносу інформації про первинну структуру білка, яка міститься у вигляді послідовності нуклеотидів іРНК, далі у вигляді послідовності амінокислотних залишків молекули білка, що синтезується, який супроводжується ототожненням кожної амінокислоти синтезуємого білка з певним кодоном іРНК через посередництво антикодону тРНК.

IV. Утворення вторинної, третинної та четвертинної структур молекули білка.

На заключному етапі синтезований білок набуває своєї природної просторової структури. За участю відповідних ферментів від нього відщеплюються зайві амінокислотні залишки, вводяться небілкові фосфатні, карбоксильні та інші групи, приєднуються вуглеводи, ліпіди тощо. Лише після цих процесів молекула білка стає функціонально активною.

Всі процеси синтезу білкової молекули здійснюються при участі спеціальних ферментів. А також, що кожна з цих реакцій потребує витрат енергії, джерелом якої є реакції розщеплення АТФ.

Тема: Хемосинтез. Фотосинтез

1. Особливості обміну речовин та енергії у різних груп організмів.

Автотрофна асиміляція

Неорганічні речовини Фотосинтез Прості органічні сполуки

(СО₂, Н₂О та ін.) Хемосинтез (амінокислоти, моносахариди та ін.)

Біосинтез Макромолекули тіла

(білки, ліпіди та ін.)

Гетеротрофна асиміляція

Органічні речовини Травлення Прості органічні сполуки

(білки, вуглеводи та ін.) (амінокислоти, моносахариди та ін.)

Біосинтез Макромолекули тіла

(білки, ліпіди та ін.)

2. Хемосинтез.

Хемосинтез був відкритий у 1887 році видатним російським мікробіологом С.М.Виноградським.

Хемосинтез - це процес утворення органічних речовин за рахунок хімічної енергії перетворення неорганічних сполук. До хемотрофних організмів належать деякі групи бактерій: нітрифікуючи, сіркобактерії, залізобактерії тощо.

Нітрифікуючи бактерії:

нітрити (солі HNO₂)

аміак (NH₃)

нітрати (солі НNO₃) синтез

Залізобактерії: Fe²⁺ Fe³⁺Е АТФ органічних

Сіркобактерії: сполук

2Н₂S + О₂ = 2Н₂О + 2S

2Н₂S + 2Н₂О + ЗО₂ = 2Н₂SО₄

<2 3 456 7 8 >

Дата добавления: 2014-12-22; просмотров: 1272;