Войти
Закрыть

Енергетичний обмін. Кисневий (аеробний) етап

9 Клас

Кисневий етап енергетичного обміну (або аеробне дихання) можливий лише в аеробних умовах, коли органічні сполуки, що утворилися на безкисневому етапі, окиснюються в клітинах до кінцевих продуктів - вуглекислого газу СО2 та води Н2О. Процес біологічного окиснення органічних сполук, пов’язаний з відщепленням від них атомів Гідрогену, відбувається в мітохондріях за участю певних ферментів. Завдяки процесам окиснення організм накопичує значну кількість енергії в макроергічних зв’язках молекул АТФ. Запам’ятаємо: кисневий етап енергетичного обміну можливий лише за умов наявності кисню. Тому недостатнє надходження кисню в клітини аеробних організмів здатне порушити процеси метаболізму та спричинити смерть. Цікаво знати Повна назва НАД - нікотинамідаденіндинуклеотид. Вона спочатку здається неможливою для відтворення. Але спробуйте проаналізувати її складові, використовуючи свої знання з хімії. Ви переконаєтеся, це не так важко. Отже, тканинне, або клітинне, дихання - це використання кисню тканинами та клітинами для окиснення органічних сполук з одночасним заощадженням енергії, потрібної для забезпечення процесів життєдіяльності (мал. 88). Роль циклу Кребса в кисневому (аеробному) етапі енергетичного обміну. Важливе місце серед біохімічних перетворень, які відбуваються під час аеробного етапу енергетичного обміну, належить циклу біохімічних реакцій, так званому циклу Кребса. Цей цикл 1937 року відкрив англійський біохімік Ханс Адольф Кребс (мал. 89). Реакції циклу Кребса відбуваються в матриксі мітохондрій і становлять собою послідовне перетворення органічних кислот. Під час цих перетворень від органічних кислот відщеплюються молекули СО2, що залишають мітохондрії та зрештою виходять з клітини. У результаті кожного циклу Кребса як побічний продукт утворюється одна молекула АТФ. Але головним наслідком реакцій циклу є відщеплення від органічних кислот атомів Гідрогену, які передаються до сполук, що сприймають ці атоми, - акцепторів Гідрогену. Найважливішим акцептором Гідрогену є речовина НАД, приєднання до неї атому Гідрогену переводить її у відновлену форму (НАД • Н) (знайдіть цей процес на малюнку 88)....

Обмін речовин та перетворення енергії в клітині. Біохімічні механізми дихання

9 Клас

Ви вже знаєте, що процеси метаболізму - це складний ланцюг перетворень різноманітних сполук, починаючи від моменту надходження їх в організм або окрему клітину й закінчуючи видаленням кінцевих продуктів обміну речовин у зовнішнє середовище. Кінцевими продуктами розщеплення вуглеводів, жирних кислот та амінокислот зазвичай є вуглекислий газ та вода, які виводяться з організму. Для амінокислот додатковим продуктом розщеплення є сечовина - сполука, що містить Нітроген. У § 8 ми вже згадували, що сукупність реакцій синтезу, які забезпечують розвиток клітин та організмів, поновлення їхнього хімічного складу, називають пластичним обміном (від грец. пластос - створений). Ці процеси ще називають процесами асиміляції. На їх здійснення витрачається певна кількість енергії. Джерелом цієї енергії є сонячне світло (для більшості автотрофів) або енергія хімічних зв’язків сполук, що містяться у поживних речовинах, які поглинаються з довкілля (для гетеротрофів). Прикладами реакцій асиміляції є процеси синтезу амінокислот, моносахаридів, жирних кислот, нуклеотидів, полісахаридів, білків, нуклеїнових кислот, АТФ тощо. Сукупність реакцій розщеплення складних сполук в організмі до простіших, що супроводжуються виділенням енергії, називають енергетичним обміном, або процесами дисиміляції. Вони ґрунтуються на реакції безкисневого розщеплення складних сполук до простіших або на реакції окиснення. Обмін речовин в окремих клітинах і всьому організмі неможливий без відповідних перетворень енергії. Енергія, що вивільняється внаслідок процесів дисиміляції, може переходити в різні форми: теплову, енергію світла (явище біолюмінесценції: пригадайте жуків-світляків, яких ви неодноразово спостерігали літніми вечорами), механічну (забезпечує рухи тощо). Частина вивільненої енергії запасається у вигляді хімічних зв’язків, що виникають між залишками ортофосфатної кислоти в молекулах АТФ (пригадайте їхні будову та функції)....

Типи клітин та їхня порівняльна характеристика. Будова прокаріотичної клітини

9 Клас

Ви вже знаєте, що існують організми одноклітинні та багатоклітинні. В одноклітинних істот клітина одночасно є цілісним самостійним організмом, який здійснює всі життєві функції, притаманні й багатоклітинним тваринам, рослинам і грибам. Тому клітина одноклітинних організмів часто організована складніше, ніж клітини багатоклітинних. Клітини багатоклітинних істот зазвичай спеціалізуються на здійсненні лише певних функцій. Вони можуть утворювати тканини, органи та системи органів. Отже, у багатоклітинних організмів клітини слугують елементарними складовими частинами тканин або органів. Функціонування таких організмів як цілісних біологічних систем можливе лише завдяки взаємодії клітин різних типів (мал. 79). Чим відрізняються за будовою клітини рослин, грибів і тварин? Ви вже знаєте, що залежно від рівня організації клітини всі організми поділяють на дві групи - прокаріоти та еукаріоти. Клітини прокаріотів (бактерій, археїв) мають простішу будову (вони позбавлені ядра, більшості органел тощо). Клітини еукаріотів - тварин, рослин і грибів - організовані складніше. Вони мають ядро, принаймні на певних етапах свого клітинного циклу. Цитоплазма поділена мембранами на окремі функціональні ділянки, містить різноманітні органели. Але в будові клітин різних представників еукаріотів є й певні відмінності. Пригадаємо їх. Яка будова клітин прокаріотів? Понад 2,5 млрд років тому, коли ще не було ані рослин, ані тварин, ані грибів, на нашій планеті існували лише прокаріоти (від лат. про - перед, замість та грец. каріон - ядро). До них належать археї (нечисленна група прокаріотів), різні бактерії та ціанобактерії (мал. 81)....

Ядро: будова та функції

9 Клас

Ядро - обов’язкова складова будь-якої еукаріотичної клітини. У ньому зберігається спадкова інформація. Ядро регулює процеси життєдіяльності клітин. Лише деякі типи клітин еукаріотів у зрілому стані позбавлені ядра. Це, зокрема, еритроцити більшості ссавців, ситоподібні трубки вищих рослин. У таких клітинах ядро формується на початкових етапах розвитку, а потім руйнується. Втрата ядра супроводжується нездатністю клітини до розмноження. У багатьох клітин є лише одне ядро, але є клітини, які містять декілька або багато ядер (інфузорії, форамініфери, деякі водорості, гриби, посмуговані м’язові волоконця тощо). Ядро складається з поверхневого апарату і внутрішнього середовища (матриксу) (мал. 70. І). Поверхневий апарат ядра утворений двома мембранами - зовнішньою та внутрішньою, між якими є заповнений рідиною щілиноподібний простір. У деяких місцях зовнішня мембрана з’єднана із внутрішньою навколо мікроскопічних отворів - ядерних пор (мал. 70. II). Отвір пори заповнений білковими структурами. Зокрема, до складу цього комплексу входить білок-рецептор, здатний взаємодіяти з речовинами, які проходять через пору. Поверхневий апарат ядра забезпечує регуляцію транспорту речовин, які проходять через нього. Із цитоплазми всередину ядра надходять синтезовані в ній білки. Натомість з ядра до цитоплазми транспортуються різні типи молекул РНК. Білки ядерної пори забезпечують впізнавання, сортування та транспорт різних сполук....

Структура еукаріотичної клітини: мітохондрії і пластиди

9 Клас

Мітохондрії і пластиди - органели клітин еукаріотів, поверхневий апарат яких зазвичай складається з двох мембран, розділених міжмембранним простором. З іншими органелами клітини мітохондрії та пластиди просторово не пов’язані. Спільними їхніми функціями є участь в енергетичному обміні клітини. Мітохондрії (від грец. мітос - нитка і хондріон - зерно) є своєрідними генераторами енергії в клітині. Вони мають вигляд кулястих тілець, паличок, ниток (мал. 66). Число цих органел у клітинах різних типів може коливатись від 1 до 100 000 і більше й залежить від того, наскільки активно в клітині відбуваються процеси обміну речовин і перетворення енергії. Зовнішня мембрана мітохондрій гладенька, вона відмежовує цю органелу від цитозолю. Внутрішня мембрана утворює вгини всередину органел - кристи (мал. 66). Кристи мають вигляд дископодібних, трубчастих чи пластинчастих утворів, вони часто розгалужуються. На внутрішній мембрані, оберненій всередину мітохондрії, є особливі грибоподібні білкові утвори - АТФ-соми (мал. 67). Вони містять комплекс ферментів, необхідних для синтезу АТФ. Внутрішній простір мітохондрій заповнений напіврідкою речовиною - матриксом. Там містяться рибосоми, молекули ДНК, мРНК, тРНК тощо. У матриксі синтезуються білки, що входять до складу внутрішньої мембрани мітохондрій....

Структура еукаріотичної клітини: ендоплазматична сітка, комплекс Гольджі, лізосоми, вакуолі

9 Клас

Ви вже знаєте, що внутрішній вміст еукаріотичної клітини впорядкований системою мембран. Яка будова та функції ендоплазматичної сітки? Ендоплазматична сітка (мал. 59) становить собою систему порожнин у вигляді мікроскопічних канальців та їхніх потовщень (так званих цистерн). Вони обмежені клітинною мембраною та сполучаються між собою. Розрізняють два різновиди ендоплазматичної сітки: зернисту та незернисту. Зерниста, або гранулярна, ендоплазматична сітка дістала свою назву тому, що на її мембранах розташовані рибосоми. Мембрани зернистої ендоплазматичної сітки можуть сполучатися з плазматичною мембраною. На мембранах незернистої, або агранулярної, ендоплазматичної сітки рибосом немає. Різновиди ендоплазматичної сітки - зерниста та незерниста - мають просторові та функціональні зв’язки: їхні мембрани безпосередньо переходять одна в одну. Одна з основних функцій зернистої ендоплазматичної сітки - забезпечення біосинтезу білків. Ці процеси відбуваються на її мембранах за участі рибосом (докладніше про механізм синтезу білків ви дізнаєтеся з § 22). Синтезовані білки можуть накопичуватись у порожнинах зернистої ендоплазматичної сітки, розподілятися між різними ділянками клітини або виводитися з неї назовні (мал. 60). Крім того, зерниста ендоплазматична сітка бере участь у синтезі компонентів клітинних мембран, зокрема зовнішньої мембрани оболонки ядра в період між двома поділами клітини....

Структура еукаріотичної клітини: цитоплазма, рибосоми, органели руху, клітинний центр

9 Клас

Що таке цитоплазма? Внутрішній уміст клітини, за винятком ядра, називають цитоплазмою (від грец. китос - клітина та плазма - виліплене, сформоване). Це неоднорідний колоїдний розчин органічних і неорганічних речовин у воді - цитозоль. Уміст води може коливатись у значних межах, сягаючи в молодих клітинах до 90 %. З органічних сполук у цитоплазмі є різноманітні білки, амінокислоти, моно-, оліго- та полісахариди, ліпіди, різні типи РНК тощо. З неорганічних - катіони металів (зокрема, Са2+, К+), аніони карбонатної та ортофосфатної кислот, аніони Сl- та ін. У клітинах багатьох одноклітинних твариноподібних організмів (інфузорії, евглени тощо) до підмембранних комплексів належить пелікула. Це ущільнений зовнішній шар цитоплазми, у якому можуть перебувати різні опорні структури (сплощені мішечки, оточені мембраною в інфузорій, білкові смужки в евглен тощо). Пелікула надає міцності оболонці клітини, забезпечуючи відносну сталість її форми. Цитозоль може перебувати в рідкому (золь) або драглистому (гель) стані. При цьому різні його ділянки можуть одночасно бути у різних станах. Перехід цитозолю з одного стану в інший забезпечує амебоїдний рух клітин за допомогою несправжніх ніжок, а також процеси фаго- та піноцитозу. Фізичний стан цитозолю впливає на швидкість перебігу біохімічних процесів: що він густіший, то повільніше відбуваються біохімічні реакції. Цитозоль об’єднує в єдину функціональну біологічну систему всі клітинні структури і забезпечує їхню взаємодію. У цитозолі відбуваються транспорт різних сполук, процеси обміну речовин. Цитозоль перебуває в постійному русі. Ви можете самостійно спостерігати за ним, увівши до живої клітини забарвлені сполуки. Цитоплазма як внутрішнє середовище клітини характеризується відносною сталістю будови та властивостей. Внутрішній простір еукаріотичноі клітини строго впорядкований....

Структура еукаріотичної клітини: поверхневий апарат

9 Клас

Ви вже знаєте, що клітина є структурно-функціональною одиницею живих істот. Це означає, що на клітинному рівні організації живої матерії повністю проявляються всі основні властивості живого: обмін речовин і перетворення енергії, здатність до росту, розмноження, руху, подразливість, збереження і передача спадкової інформації нащадкам тощо. Пригадайте: залежно від наявності ядра всі організми поділяють на прокаріотів та еукаріотів. Клітини прокаріотів (наприклад бактерій) не мають ядра. Про будову їхніх клітин ви дізнаєтеся з § 15. Клітини еукаріотів - грибів, рослин і тварин - обов’язково мають ядро. Незважаючи на багатоманітність форм, організація клітин усіх цих організмів підпорядкована єдиним закономірностям (мал. 43). Внутрішній уміст кожної клітини оточує поверхневий апарат, до складу якого входить клітинна мембрана. Внутрішнє середовище клітини між клітинною мембраною та ядром - це цитоплазма. У ній розташовані постійні клітинні структури органели. Кожна з органел забезпечує відповідні процеси життєдіяльності клітини. Непостійні структури - включення - це запасні сполуки чи кінцеві продукти обміну речовин. Поверхневий апарат. До поверхневого апарату належать плазматична мембрана, надмембранні та підмембранні структури. До складу плазматичної мембрани (її ще називають плазмалемою) входять насамперед ліпіди, білки та вуглеводи (мал. 44). Молекули ліпідів розташовані у два шари: їхні гідрофільні «голівки» (ортофосфатні групи) обернені до зовнішнього та внутрішнього боку мембрани. Гідрофобні «хвости», що складаються з ланцюжків жирних кислот, обернені всередину (мал. 44. II)....

Методи дослідження клітин. Типи мікроскопії

9 Клас

Яка наука вивчає клітини? Клітини, їхню будову та процеси життєдіяльності досліджує наука цитологія. Вона бере початок з відкриття, яке 1665 р. здійснив англійський дослідник Роберт Гук (мал. 35). За допомогою сконструйованого власноруч мікроскопа він розглянув оболонки клітин корка й запропонував термін клітина. 1702 р. голландський дослідник Антоні ван Левенгук (мал. 36), також за допомогою мікроскопів власної конструкції, відкрив бактерії, одноклітинні твариноподібні організми (інфузорії та ін.), описав деякі клітини багатоклітинних тварин (еритроцити та сперматозоїди). Які методи застосовують у сучасній цитології? Сучасні дослідження в галузі цитології спрямовані насамперед на вивчення найдрібніших органел і структур, їхніх функцій у клітині. Адже удосконалені збільшувальні прилади й новітні технології відкривають нові перспективи перед дослідниками. Нині щодалі більше розвиваються дослідження в галузі клітинної інженерії. Першим приладом, який дав змогу вивчати клітини, був світловий (оптичний) мікроскоп. Розгляньте малюнок 37 і пригадайте будову світлового мікроскопа. Методи досліджень, які здійснюють за допомогою цього приладу, називають світловою мікроскопією. Метод світлової мікроскопії ґрунтується на тому, що через прозорий чи напівпрозорий об’єкт дослідження проходять промені світла, які згодом потрапляють до системи лінз об’єктива та окуляра (мал. 37). Ці лінзи збільшують об’єкт дослідження, при цьому кратність збільшення можна визначити як добуток збільшень об’єктива й окуляра. Наприклад, якщо лінзи окуляра забезпечують збільшення в 10 разів, а об’єктива - в 40, то загальне збільшення об’єкта досліджень становитиме 400 разів. Сучасні світлові мікроскопи можуть забезпечувати збільшення до 2-3 тис. разів. Удосконалити свої навички роботи зі світловим мікроскопом ви зможете під час виконання лабораторної роботи (див. с. 61)....

Поняття про перетворення енергії в біологічних системах. АТФ

9 Клас

Сукупність реакцій синтезу, які забезпечують розвиток клітин та організмів, поновлення їхнього хімічного складу, називають пластичним обміном. На здійснення цих процесів витрачається певна кількість енергії. Процеси розщеплення складних речовин до простіших супроводжуються виділенням енергії. Їх називають енергетичним обміном. Процеси синтезу потрібних організму сполук і процеси їхнього розщеплення - це різні сторони єдиного процесу обміну речовин і перетворення енергії в живих організмах - метаболізму. Завдяки процесам обміну речовин і перетворення енергії забезпечується підтримання гомеостазу за змін умов навколишнього середовища. Автотрофи, гетеротрофи та міксотрофи. Для організмів, які населяють нашу планету, основним джерелом енергії є сонячне світло, завдяки якому прямо чи опосередковано задовольняються їхні енергетичні потреби (мал. 31). Пригадайте: організми, здатні синтезувати органічні речовини з неорганічних, називають автотрофами (від грец. аутос - сам і трофе - споживати) (мал. 32. А). При цьому одні з них здатні до фотосинтезу. Їх називають фототрофними (від грец. фотос - світло і трофе). До них належать зелені рослини, деякі бактерії (наприклад, ціанобактерії). Енергію світла, яку вони вбирають з довкілля, ці організми використовують для забезпечення власних процесів життєдіяльності або ж накопичують її у вигляді енергії хімічних зв’язків синтезованих ними сполук. Активізуйте свої знання Як окремі клітини, так і цілісні організми належать до відкритих біологічних систем. Це означає, що їхнє існування можливе лише завдяки постійному надходженню з навколишнього середовища поживних речовин разом із запасеною в них енергією, їхнім перетворенням з виділенням енергії та виведенню назовні продуктів життєдіяльності. Значна частина енергії, що виділяється, слугує для підтримання теплового балансу організмів. Сукупність згаданих процесів має назву обмін речовин, або метаболізм....

Навігація