Войти
Закрыть

Третій етап енергетичного обміну — клітинне дихання

9 Клас

Кисневий (аеробний) етап енергетичного обміну. Як уже зазначалося, енергетичний обмін речовин у організмів, що не можуть жити в безкисневих умовах, відбувається у три етапи. Найголовнішим вважають третій етап — окиснення карбоновмісних органічних речовин. Саме тоді клітина запасає найбільшу кількість енергії. Така висока ефективність клітинного дихання стала причиною того, що всі еволюційно розвинуті організми (тварини, гриби та рослини) виявилися просто нездатними повноцінно жити в безкисневому середовищі. Таку здатність мають лише примітивні одноклітинні істоти — бактерії, хоча й не всі. Аеробний етап енергетичного обміну називають клітинним (інколи тканинним) диханням. При цьому спершу відбувається окиснення Оксигеном піровиноградної кислоти, утвореної в результаті гліколізу, до СO2 та Н2O. Ці дві прості неорганічні речовини є кінцевими продуктами енергетичного обміну. У такий самий спосіб можуть окиснюватися й інші органічні молекули, наприклад амінокислоти. Однак у цьому випадку, крім СO2 і Н2O будуть утворюватися прості нітрогенумісні неорганічні речовини, наприклад амоніак NH3. Клітинне дихання — це сукупність складних хімічних перетворень, що контролюються ферментами. Цей процес в еукаріотних організмів відбувається в мітохондріях, а в бактерій — на внутрішній поверхні клітинної мембрани (іл. 17.1) Як і гліколіз, клітинне дихання є багатоетапним процесом, і кожна його стадія супроводжується виділенням енергії з наступним накопиченням її під час синтезу молекул АТФ....
0 Переглянути

Енергетичний обмін, або розпад величезних молекул до найдрібніших сполук

9 Клас

Сутність біологічного «горіння». Хоча перетворення енергії у клітині відбувається за тими ж законами фізики та хімії, що й спалювання вугілля на теплоелектростанціях або бензину у двигуні автомобіля (процес окиснення карбоновмісних сполук Оксигеном повітря), його ефективність у живих організмів значно вища. Вважають, що близько 55 % енергії, що вивільнилась під час окиснення органічних речовин, клітина запасає у формі енергії макроергічних зв'язків. До того ж, на відміну від теплових машин (двигун внутрішнього згорання, реактивний двигун, газова турбіна тощо), які також використовують для роботи потенційну енергію хімічних зв'язків, перенесення кінетичної енергії в клітині здійснюється не від гарячих частин до холодних. У клітині спрацьовують інші механізми (табл. 4). Наприклад, температура мітохондрії, незважаючи на те, що в ній постійно відбуваються хімічні реакції, супроводжувані виділенням значної кількості енергії, не відрізняється від температури інших частин клітини й температура у клітині залишається сталою та невисокою. Це вкрай необхідно, адже білки не витримують температури, вищої за 50 °С, понад яку відбувається денатурація. Невипадково в гомойотермних тварин температура в клітині зазвичай підтримується в діапазоні 36-40 °С, а в пойкілотермних — майже не відрізняється від температури довкілля. Наприклад, в антарктичних риб, що живуть під льодом, вона навіть трохи нижча за 0 °С. Енергетичний обмін та його етапи. Енергетичний обмін складається з трьох етапів: підготовчого, безкисневого та кисневого. Перший етап — підготовчий — це розщеплення полісахаридів на глюкозу та інші моносахариди; жирів — на гліцерин та жирні кислоти; білків — на амінокислоти; полінуклеотидів — на окремі нуклеотиди. Цей етап відбувається у тварин спочатку в травному тракті, а потім уже в клітинах; у рослин — безпосередньо в клітинах. Процес супроводжується виділенням незначної кількості енергії, що розсіюється у вигляді теплоти....
0 Переглянути

Метаболізм (обмін речовин і трансформація енергії) — одна з головних ознак живого

9 Клас

Обмін речовин та перетворення енергії в клітині. Основою будь-яких процесів, що відбуваються в організмі (рух, ріст, розвиток, розмноження) є відповідь на подразник — хімічні реакції перетворення одних хімічних речовин на інші, що супроводжуються накопиченням або виділенням енергії. Власне кажучи, вони є основою життєвих процесів і дозволяють організму рости, розмножуватися, підтримувати сталість своєї організації й відповідати на подразники зовнішнього середовища. Навіть у найменшій за розмірами клітині щосекунди відбувається тисячі хімічних перетворень. Причому ці перетворення мають протилежну спрямованість: в одних частинах клітини відбувається синтез речовини, наприклад АТФ, а в інших — їх розпад. Проте всі реакції чітко узгоджені та здійснюються під контролем клітини й організму, а тому за обов'язковою участю ферментів. Це дозволяє не лише прискорювати реакції в мільйони разів, причому без підвищення температури та за дуже низьких концентрацій речовин, а й регулювати процеси хімічних перетворень, що відбуваються в клітині. Сукупність реакцій, які відбуваються у клітинах живих істот, називають обміном речовин, або метаболізмом (від грец. метаболе — зміна, перетворення). Слід зазначити, що ключові реакції обміну речовин є універсальними для всіх живих істот, однак не лише кожний біологічний вид, а й кожна особина, яка має індивідуальні особливості будови, мають свої власні особливості обміну речовин. Хімічні реакції в клітинах відбуваються послідовно, тобто продукт, що утворився внаслідок однієї реакції, стає матеріалом для іншої і т. д. Цю сукупність реакцій називають метаболічними шляхами які зазвичай розгалужуються та утворюють цілі сітки метаболічних шляхів. Два напрямки метаболічних процесів. Перший метаболічний шлях — це сукупність реакцій розщеплення органічних речовин до найпростіших неорганічних сполук, таких як вода (Н2O), карбон(ІV) оксид (СO2), амоніак (NH3). Цей процес називають катаболізмом (від грец. катаболе — руйнування), або дисиміляцією (від лат. діссіміляціо — розподібнення), або енергетичним обміном. Усі реакції енергетичного обміну відбуваються з вивільненням енергії, частина якої резервується організмом головним чином у молекулах АТФ, а інша частина вивільняється у вигляді тепла....
0 Переглянути

Різноманітність типів будови клітини. Клітинна теорія

9 Клас

Подібність та відмінність клітин різних організмів. Як уже зазначалось, клітини всіх живих істот мають спільний план будови: клітинна мембрана; цитоплазма, яка містить органели та генетичний апарат — вмістилище спадкової інформації. Слід зазначити, що клітини різних груп організмів бактерій, рослин, тварин і грибів мають певні відмінності, які й зумовлюють їхній спосіб життя, тип живлення і здатність пересуватися. Найбільші відмінності спостерігаються між клітинами прокаріотів, до яких відносять різноманітні бактерії та еукаріоти — рослини, тварини й гриби. Головні відмінності клітин прокаріотів та еукаріотів. • Різні розміри. Клітини еукаріотів зазвичай у тисячі разів більші за об’ємом, ніж прокаріотів. Наприклад, діаметр типової клітини людини — близько 0,03 мм, тоді як розмір найбільших бактерій становить лише 0,002 мм (іл. 14.1). Значно більші розміри дозволяють еукаріотній клітині створити систему клітинних органел, підвищити рівень організації, зробити процеси, що в ній відбуваються, більш складними й водночас більш керованими. • Принципово різна організація цитоплазми. Сучасні дані, отримані за допомогою електронного мікроскопа, довели, що цитоплазма еукаріотного організму має чітко визначену структуру. Її основою є система пов’язаних між собою плазматичних мембран, що утворюють різноманітні функціональні відсіки-органели: ендоплазматичну сітку, апарат Гольджі, лізосоми, мікротільця і вакуолі. Тоді як у прокаріотів усі ці органели відсутні, а процеси, пов’язані із синтезом біологічних речовин, відбуваються на внутрішній стороні клітинної мембрани (іл. 14.2)....
0 Переглянути

Клітинне ядро, його будова та функції. Хромосоми та каріотип

9 Клас

Клітинне ядро. Клітини грибів, рослин і тварин мають ядро — органелу, в якій міститься ДНК і яка є місцем зберігання генетичної інформації клітини. У ядрі міститься генетичний апарат клітини. Зазвичай ядро розташоване в центрі клітини, хоча в багатьох зрілих клітинах рослин воно притиснуте до клітинної стінки вакуолею (іл. 11.4). Ядро займає близько 20 % об’єму клітини (іл. 11.1). У круглих клітинах воно має форму кулі (звідки й походить назва «клітинне ядро»), у видовжених — еліпсоїда. Більшість клітин має одне ядро, але трапляються й багатоядерні клітини. В інфузорії-туфельки клітина містить два ядра (іл. 13.1): велике й мале. Велике ядро, або макронуклеус, регулює перебіг хімічних реакцій у клітині, а мале, або мікронуклеус, є місцем зберігання спадкової інформації. У клітинах вищих грибів зазвичай наявні два ядра: одне — від материнського, інше — від батьківського організмів (іл. 13.2). Зокрема, юні еритроцити ссавців на момент свого дозрівання втрачають ядро й здатність до поділу та живуть лише 120 днів (іл. 13.3). У рослин є також свої без’ядерні клітини. Оболонки таких клітин поступово накопичують спеціальну речовину, у них згасає життя, і вони перетворюються на міцні механічні структури. Ядро як центр керування клітиною. Майже одразу після відкриття ядра ще на початку XIX ст. висловлювались припущення щодо провідної ролі ядра в процесах росту й розвитку клітини та організму. Згодом це припущення довели численні дослідження. Найвідомішими стали такі експерименти. 1. Якщо із заплідненого яйця жаби одного виду мікрохірургічним шляхом видалити ядро, а на його місце помістити ядро жаби іншого, близького виду, то з цього ядра розвинеться жабеня іншого, а не першого виду. Отже, ядро — це апарат керування, що визначає характер росту і специфіку розвитку організму....
0 Переглянути

Двомембранні органели. Цитоскелет

9 Клас

Двомембранні органели. Крім органел, що побудовані з одного шару плазматичної мембрани, у клітинах тварин, рослин і грибів обов’язково є органели, тіло яких побудоване з двох шарів — зовнішнього та внутрішнього. Ці органели пов’язані з енергетичними процесами, що відбуваються у клітинах. Мітохондрії (від грец. мітос — нитка, хондріон — гранула) — невід’ємні компоненти будь-якої клітини тварин, рослин та грибів (іл. 12.1). До складу клітини може входити від двох-трьох до кількох тисяч мітохондрій, зокрема — у клітинах печінки ссавця їх близько 2,5 тисяч. Число мітохондрій залежить від фізіологічної активності клітини: що більше роботи вона виконує, то більше в ній мітохондрій. Звичайні за розміром мітохондрії добре помітні у світловий мікроскоп: вони нагадують зернятка, палички або тоненькі нитки. У клітинах, що містять дуже багато мітохондрій, утворюється справжня мережа, яку називають гігантською мітохондрією. Внутрішню будову мітохондрій вивчено за допомогою електронного мікроскопа. Зовнішня мембрана мітохондрії регулює надходження і виведення речовин. А на внутрішній мембрані відбуваються хімічні реакції, унаслідок яких вивільняється енергія. Для того щоб більш повно використовувати об'єм мітохондрії, внутрішня мембрана утворює складки — кристи (від лат. кріста — гребінь, плюмаж). Проміжки між кристами заповнені густою рідиною — матриксом, який містить іони К+ і Са2+, а також ферменти, завдяки яким відбуваються синтез АТФ. Крім того, у мітохондріях є ДНК, РНК і власні рибосоми. Молекули ДНК мають кільцеву форму. Рибосоми в мітохондріях за розмірами значно менші за ті, що містяться в цитоплазмі. Така організація мітохондрій забезпечує їм достатню незалежність від цитоплазми, адже вони самі здатні синтезувати власні білки, рости й розмножуватись у результаті поділу материнської мітохондрії на дві дочірні....
0 Переглянути

Цитоплазма та її основні складові

9 Клас

Цитоплазма — основна за об’ємом частина тваринної чи рослинної клітини, яка розташована між клітинною мембраною та оболонкою ядра і є безбарвною напіврідкою речовиною, що містить чимало різноманітних органел — структур клітини певного функціонального призначення (іл. 11.1). Насправді цитоплазма є складною системою відсіків, каналів, лабіринтів, утворених плазматичною мембраною, що занурені в щільну напіврідку речовину — матрикс цитоплазми. Цитоплазма клітини перебуває в постійному русі. Сучасні дані, отримані за допомогою електронного мікроскопа, довели, що цитоплазма має чітку структуру, основою якої є система зв’язаних одна з одною плазматичних мембран, які утворюють різноманітні відсіки. Що зумовлює таку будову цитоплазми еукаріотів? У живій клітині щосекунди відбуваються тисячі хімічних реакцій. Причому часто перетворення тих самих речовин мають протилежний характер (зокрема — у клітинах рослин при фотосинтезі утворюється глюкоза, яка під час дихання розкладається). Це потребує розмежування біохімічних процесів у просторі. Саме тому цитоплазма еукаріотної клітини — це не безформна протоплазма, а структурно впорядкована система. Необхідність чіткого поділу цитоплазми клітини на функціональні відсіки зумовлена ще й багатоступеневістю реакцій обміну речовин, що вимагає їх певної послідовності. Продукт, отриманий у результаті першої ферментативної реакції, миттєво взаємодіє з іншим ферментом — вступає в наступну реакцію. Тому ферменти, що каталізують реакції того самого метаболічного циклу, зібрані у клітині в одному місці, а не розкидані по всій цитоплазмі. Для цього мембрани розділяють цитоплазму клітини на функціональні відсіки, у яких і міститься набір ферментів. Принцип поділу цитоплазми клітини на функціональні відсіки є обов'язковим для кожної клітини еукаріотів....
0 Переглянути

Будова клітини. Клітинна мембрана та клітинна оболонка

9 Клас

Загальний план будови клітин. Клітини одноклітинних і багатоклітинних організмів, тварин і рослин дуже різноманітні за розмірами та формою. В одному організмі можуть існувати клітини кулястої, еліпсоїдоподібної, видовженої, зіркоподібної та інших форм. їх об’єм в одному організмі може різнитися в мільйони разів! Але всі клітини, незважаючи на їх величезну різноманітність, мають загальний план будови (іл. 10.1). У кожній клітині бактерії, гриба, рослини або тварини містяться три компоненти: клітинна мембрана, цитоплазма й генетичний апарат. Клітинна мембрана. Клітинна, або плазматична, мембрана — будівельний матеріал клітини, а тому за масою є найбільшою структурою. Середня за розмірами клітина рослини чи тварини розміром в десяті частки міліметра містить мембрани площею кілька квадратних метрів! Дослідження клітин за допомогою електронного мікроскопа довели, що клітинна мембрана складається з трьох шарів (іл. 10.2): двох зовнішніх темних і внутрішнього світлого. Згодом з’ясували, що до складу клітинної мембрани у великій кількості входять фосфоліпіди, які власне й визначають її будову. За структурою молекули фосфоліпідів подібні до жирів, адже вони складаються з багатоатомних спиртів та багатоатомних жирних кислот. Однак до їх складу входить ще й залишок ортофосфатної кислоти, який робить молекулу полярною. Це приводить до того, що молекули фосфоліпідів мають гідрофобний та гідрофільний кінці й частково розчинюються у воді....
0 Переглянути

Мікроскопія та інші методи дослідження клітин

9 Клас

Історична довідка. Першою людиною, яка побачила клітину, був Роберт Гук (1635-1703). Трапилося це в 60-х роках XVII ст. Якось він нарізав корок тонкими скибочками і заради цікавості розглянув їх за допомогою тогочасного мікроскопа (від грец. мікрос — малий, скоп — спостерігаю), який у ті часи використовували лише для світських розваг (іл. 9.1). Він побачив, що корок складається з повторюваних рядів однакових комірок, які він назвав англійським словом «cell» («камера», «чарунка», «клітка»). В англійській науковій мові затвердилася назва «cell», а в українській — «клітина». Сучасники Гука відкриття комірчастої будови тканин рослин не помітили. Головним методом дослідження клітин є мікроскопія, що вивчає дуже дрібні об'єкти за допомогою мікроскопів. Фізичні методи дослідження. Світлова мікроскопія. Відкриття клітинної будови всіх живих істот сталося завдяки винайденню світлового мікроскопа (іл. 9.2), у якому використовується збільшувальна здатність опуклих скляних лінз. Цей прилад збільшує зображення дрібних предметів щонайбільше у 2 000 разів. В основу світлової мікроскопії покладено оптичні властивості світла. Межі роздільної здатності мікроскопа (тобто розмір найменшого об'єкта, який можна побачити за допомогою цього приладу) визначаються довжиною світлової хвилі, а тому частки, коротші за довжину світлової хвилі, у звичайний мікроскоп розглянути неможливо. Здебільшого структури клітини безбарвні, тому у світловій мікроскопії застосовують спеціальні барвники, що роблять зображення окремих деталей клітини кольоровим, чітким і контрастним, зокрема надають можливість розглянути ядро та інші органоїди. Однак при цьому вбивається клітина. Саме тому головними факторами, що обмежували розвиток досліджень клітини, були не лише недосконалі мікроскопи, а й те, що вивчалися фіксовані, неживі матеріали. Останнє унеможливлювало спостереження за процесами, що відбуваються в клітинах....
0 Переглянути

Будова ДНК

9 Клас

Функція ДНК. Питання про речовину, з якої побудовані гени, залишалось нез’ясованим навіть тоді, коли генетики вже зробили свої перші й, мабуть, головні наукові відкриття. Спочатку вчені вважали, що роль речовини-носія спадковості відіграють особливі білки, що містяться в ядрі. Адже серед біологічних молекул саме білки мають найрізноманітнішу будову, а тому, на перший погляд, можуть забезпечити успадкування величезного числа ознак і функцій, властивих будь-якому організму. ДНК, на думку вчених того часу, не могла мати до цих механізмів безпосереднього стосунку, оскільки її будова занадто одноманітна, а тому їй призначали лише роль зберігача Фосфору в клітині. Роль ДНК у клітині та її молекулярна просторова будова залишались таємницею для декількох поколінь учених і лише в 40-50-х роках XX ст. було встановлено, що ДНК має одну-єдину функцію — зберігання та передачу потомству спадкової інформації. Першими кроками, що дозволили розгадати таємницю ДНК як зберігача генетичної інформації, стали досліди кількох наукових шкіл, здійснені в 1940-х роках. Вагомий внесок у розв'язання цієї наукової проблеми зробив український генетик Сергій Михайлович Гершензон. Він одним з перших довів, що ДНК є «генетичною речовиною». Хід експериментів, які він проводив, був таким. Мушок-дрозофіл поміщали в пробірки з поживним середовищем, у якому містилася велика кількість чистої ДНК. У таких пробірках виявився надзвичайно великий відсоток особин з генетичними порушеннями (мутаціями). До цих порушень не призводило додавання білків, вуглеводів, ліпідів, вітамінів та будь-яких інших біологічних молекул. Тому був зроблений висновок: саме ДНК має безпосередній стосунок до зберігання й передачі спадкової інформації, але питання про механізм дії цієї генетичної речовини та структури її молекул залишалися нез'ясованими до 50-х років XX ст....
0 Переглянути
Вперед
1 ... 38 39 40 41 42 43 44 45 46 ... 56
Назад

Навігація