Войти
Закрыть

Роль виділення у підтриманні гомеостазу

10 Клас

Екскреція і осморегуляція є дуже важливими процесами життєдіяльності, вони підтримують сталість внутрішнього середовища організму (гомеостаз). Їхня функція полягає в підтримці сталості складу й обсягу рідин внутрішнього середовища організму, насамперед крові. Шляхом екскреції видаляються побічні продукти метаболізму, багато з яких є токсичними і негативно впливають на перебіг нормальних метаболічних реакцій. Процеси екскреції й осморегуляції підтримують йонний склад рідин тіла за рахунок регуляції концентрації йонів Na+, K+, Mg2+, Ca2+, Fe2+, H+, Cl-, I-, PO34- HCO3. Процеси екскреції й осморегуляції підтримують постійну концентрацію йонів Гідрогену H+ (тобто підтримують кислотність середовища). Шляхом осморегуляції контролюється вміст води в рідинах тіла. Токсичні продукти обміну речовин Кінцеві продукти обміну речовин не можуть далі використовуватися організмом і мають вилучатися з нього. Основними відходами, які необхідно видаляти з організму, є вуглекислий газ і вода від розщеплення глюкози, амоніак від переробки амінокислот, солі. Частина цих продуктів є токсичною, тому в організмі формуються механізми, спрямовані на перетворення цих шкідливих речовин або на нешкідливі, або менш шкідливі для організму. Багато з продуктів метаболізму білків (амоніак, індол, феноли, ароматичні аміни) є дуже токсичними і, за високих концентрацій спричиняють ураження різних внутрішніх органів. Знешкодження токсичних продуктів розпаду білків відбувається в печінці. Амоніак перетворюється на сечовину або сечову кислоту; фенол, індол і скатол з’єднуються із сульфатною й глюкуроновою кислотами, утворюючи менш токсичні сполуки. В екскреції нітрогенвмісних речовин головну роль відіграють нирки, а невелика кількість цих речовин виводиться через легені й потові залози шкіри....

Виділення у рослин

10 Клас

Рослини не синтезують білок у надлишку і тому виділяють дуже мало нітрогенвмісних відходів, які утворюються під час розщеплення білків. Три кінцеві продукти, які утворюються у ході обмінних процесів, — кисень, вуглекислий газ і вода — використовуються рослинами як вихідні речовини для інших реакцій. Єдиний газоподібний продукт, що виділяється рослинами у великій кількості, — це кисень, що утворюється у ході фотосинтезу. Продуктами виділення у рослин також є нектар, дубильні речовини, слиз, смоли, ефірні олії, органічні кислоти, вітаміни, цукри, гормони, ферменти та інші речовини. Кількість речовин, що виділяється рослиною, може становити до 30 % від маси сполук, утворених під час фотосинтезу. Багато рослинних екскретів мають біологічне значення. Солодкий нектар важливий для залучення комах-запилювачів. Ефірні олії зумовлюють запах, що відлякує травоїдних тварин (кмин, кропива тощо). Віск захищає поверхню органів і перешкоджає випаровуванню води. Смоли затягують механічні ушкодження і захищають рослину від бактерій і грибів, що руйнують деревину (сосна, ялина та ін.). Виділення коренями спеціальних ґрунтових ферментів сприяє мінералізації органічних залишків у ґрунті. Протеолітичні ферменти комахоїдних рослин (росичка та інші) здійснюють позаклітинне травлення. Деякі кореневі, стеблові й листові виділення регулюють взаємодію різних рослин у фітоценозі (наприклад, пригнічують ріст конкурентів, сприяють мікоризі). Особливим виділенням є рослинний газоподібний гормон (фітогормон) етилен C2H4. Він контролює дозрівання плодів, розпускання бутонів, старіння та опадання листків....

Осморегуляція

10 Клас

Важливу роль в організмі відіграють йони Натрію, Хлору, Калію, Магнію, Кальцію, Феруму, концентрація яких повинна строго регулюватися, оскільки ці йони беруть участь у багатьох процесах, включаючи роботу ферментів, синтез білків, утворення гормонів, проникність мембран, електричну активність і м’язове скорочення. Регуляція відносних концентрацій розчинених речовин і води всередині тканин тіла називається осморегуляцією. Живі організми населяють різноманітні середовища — суходіл, морські та прісні водойми. У солоній воді (гіпертонічному середовищі) вода з клітин «прагне» вийти назовні, тоді як у прісній воді (гіпотонічному середовищі) — навпаки, постійно надходить у клітину (мал. 51.1). Зрозуміло, що контроль внутрішньоклітинних умов у різних умовах існування потребує різних адаптацій. Існує два типи реакцій тварин на концентрацію осмотично активних речовин у зовнішньому середовищі. Пойкілосмотичні тварини не мають активної системи стабілізації концентрації осмотично активних речовин; концентрація солей у рідинах їхнього тіла є такою ж, як і назовні. Гомойосмотичні тварини здатні підтримувати сталість концентрації осмотично активних речовин у рідинах внутрішнього середовища. Способи осморегуляції гомойосмотичних тварин, що регулюють уміст води в організмі, різноманітні. Виділяють гіперосмотичні і гіпоосмотичні механізми регуляції....

Виділення у тварин

10 Клас

Переміщення речовин із клітини в зовнішнє середовище відбувається шляхом екзоцитозу. Цей процес дозволяє клітинам видаляти відходи, а також секретувати гормони і білки. Видалення відходів у клітині здійснюють лізосоми, які руйнують відпрацьовані клітинні компоненти. Перетравлений матеріал вивільняється у позаклітинне середовище. Клітини, які секретують біологічно активні речовини, формують спеціальні секреторні везикули. Такі везикули містять гормони, нейромедіатори або травні ферменти. Вони формуються з мембран комплексу Гольджі й вивільняють уміст назовні після надходження в клітину спеціального сигналу. Різноманітність органів виділення В одноклітинних тварин виділення відбувається безпосередньо через клітинну мембрану, у нижчих безхребетних — через епідерміс. У тварин, що стоять на вищому щаблі еволюції, розвинулися спеціальні органи, які виконують функцію екскреції. Вуглекислий газ виділяється через легені, трахеї або зябра; вода, сечовина і солі — через шкіру (з потом) і нирки (із сечею). Екскреція жовчних пігментів відбувається через печінку і виводиться з організму з послідом....

Утворення глікогену. Біосинтез ліпідів

10 Клас

У рослинах, як ви вже знаєте з матеріалу § 46, глюкоза, що синтезована в реакціях фотосинтезу, полімеризується до крохмалю. Саме крохмаль є запасним полісахаридом рослин. У грибів, тварин і людини вуглеводи також запасаються, але переважно у вигляді глікогену. Це полісахарид, теж полімер глюкози. Структурно глікоген є аналогом крохмалю, але має більший ступінь розгалуженості (мал. 49.1). Процес біосинтезу глікогену називається глікогенезом. Глікогенез стимулюється гормоном інсуліном. Полімеризація здійснюється кількома ферментами, що будують прямі або розгалужені ланцюжки глікогену. У лінійних ділянках основного ланцюга залишки глюкози зв’язані 1,4-глікозидними зв’язками, тоді як точки розгалуження формуються 1,6-глікозидними зв’язками (мал. 49.2). Синтезований глікоген накопичується переважно в клітинах печінки й м’язів (мал. 49.3). Його запаси є енергетичним резервом організму, що швидко мобілізується у разі потреби. За нестачі в організмі глюкози (через кілька годин після їжі або під час фізичних навантажень) глікоген печінки розщеплюється ферментами до глюкози, яка надходить у кров і використовується для харчування всього організму. У м’язах глікоген переробляється на глюкозу винятково для локального споживання; він є головним джерелом енергії для працюючих м’язів. Дізнайтеся більше Вуглеводи, які ми вживаємо з їжею (хліб, фрукти, солодощі) у процесі травлення розщеплюються до глюкози, яка потрапляє в кров. Ця глюкоза може використовуватися або для поточних енергетичних потреб, або для створення запасів енергії. Спочатку організм синтезує з глюкози глікоген, а пізніше починає перетворювати глюкозу на жири....

Хемосинтез

10 Клас

Органічна продукція хемосинтезу становить менше 1 % від фотосинтезу, проте він має величезне значення для біологічних і геохімічних процесів на Землі. Основне значення хемосинтезу полягає в тому, що він забезпечує кругообіг найважливіших елементів зі змінним ступенем окиснення: Феруму, Сульфуру, Нітрогену та інших. Суттєве значення в кругообігу Нітрогену належить хемотрофним нітрифікуючим бактеріям. Вони поширені в природі, і здійснювані ними процеси відбуваються у досить великих масштабах. Процес нітрифікації є джерелом нітратів і нітритів — сполук Нітрогену, що засвоюються рослинами і включаються до складу органічних речовин. До того ж, життєдіяльність нітрифікуючих бактерій — найважливіший чинник родючості ґрунтів. Важливу роль у процесах перетворення речовин у ґрунтах відіграють також водневі бактерії. Залізобактерії відіграють важливу роль у кругообігу таких елементів, як Ферум і Манган. Завдяки їхній життєдіяльності на дні водойм відкладаються залізні й марганцеві руди. Сіркобактерії, утворюючи сульфатну кислоту, сприяють поступовому руйнуванню і вивітрюванню гірських порід, руйнуванню кам’яних і металевих споруд. Хемосинтезуючі організми виробляють органічні речовини там, де фотосинтез неможливий. Глибоко на дні океанів існують справжні «оази життя» навколо «чорних паліїв». «Чорні палії» — це підводні гарячі джерела, вода яких насичена сполуками Сульфуру. Сіркобактерії використовують ці сполуки для свого росту, а ними живляться інші живі організми (мал. 48.3)....

Фотосинтез у прокаріотів. Планетарне значення фотосинтезу

10 Клас

Фотосинтезуючими є багато груп бактерій, зокрема ціанобактерії. У бактерій немає хлоропластів, тому фотосинтез відбувається в цитоплазмі та на внутрішніх складках плазматичної мембрани — мезосомах. На мезосомах розташовані фотосинтезуючі пігменти — бактеріохлорофіли, які здійснюють світлову фазу фотосинтезу; темнова фаза відбувається в цитоплазмі. Подібно до хлорофілу, бактеріохлорофіли поглинають енергію світла й випускають електрони, які передаються по електроннотранспортному ланцюгу і забезпечують синтез АТФ, НАДФ Н. Далі відбувається фіксація СО2 у карбонові сполуки. Бактеріальний фотосинтез може відбуватися як з виділенням кисню, так і без його виділення. Кисневий (оксигенний) фотосинтез відбувається у ціанобактерій (синьо-зелених водоростей) (мал. 47.1). Він подібний до фотосинтезу вищих рослин: забезпечується хлорофілом а; супроводжується виділенням молекулярного кисню; відбувається з фотолізом води як джерела електронів. Безкисневий (аноксигенний) фотосинтез відбувається в пурпурних, деяких зелених і геліобактерій (мал. 47.2). Це найдавніші, примітивні форми фотосинтезу, які:...

Фотосинтез. Темнова фаза

10 Клас

У процесах темнової фази фотосинтезу утворюються вуглеводи — первинні органічні речовини. Саме в цій фазі відбувається включення атмосферного CO2 у склад біосфери. Реакції синтезу органічних речовин відбуваються з використанням енергії, накопиченої у ході світлової фази (мал. 46.1). Темнова фаза фотосинтезу здійснюється у стромі хлоропластів. Ця фаза називається темновою тому, що світло не бере в ній безпосередньої участі. У рослин вона відбувається як удень, так і вночі. Сукупність послідовних реакцій темнової фази називається циклом Кальвіна. Цикл названий на честь американського біохіміка Мелвіна Кальвіна, який отримав за його відкриття Нобелівську премію з хімії 1961 р. Під час біохімічних реакцій циклу Кальвіна за участю вуглекислого газу і продуктів світлової фази фотосинтезу НАДФ Н2 і АТФ утворюються молекули глюкози. Синтез 1 молекули глюкози відбувається за 6 обертів циклу і потребує 6 молекул CO2, 12 молекул НАДФН і 18 молекул АТФ. Цикл Кальвіна складається з трьох стадій: карбоксилювання, відновлення та регенерації (мал. 46.2). Карбоксилювання. Ця стадія найважливіша, оскільки саме на ній неорганічний Карбон у складі CO2 включається до складу органічних речовин. Ключовою реакцією є приєднання молекули вуглекислого газу до 5-карбонової сполуки рибулозо-1,5-бісфосфату. Реакція каталізується ферментом рибулозобісфосфаткарбоксилазою (скорочено — RuBisCo). Процеси карбоксилюваня здійснюються за участю АТФ, отриманої під час світлової фази фотосинтезу. Нова, вже 6-карбонова сполука, нестійка і швидко розкладається на дві молекули 3-фосфогліцеролової кислоти (3-ФГК)....

Фотосинтез. Світлова фаза

10 Клас

Процес фотосинтезу складається з двох основних фаз — світлової і темнової. Під час світлової фази кванти світла вловлюються хлорофілом, енергія квантів використовується для синтезу АТФ і НАДФ H2. Побічним продуктом є кисень. У ході темнової фази за рахунок АТФ та інших продуктів світлової фази відбувається фіксація молекул CO2 і утворюються молекули глюкози. До фотосинтезу здатні рослини і деякі бактерії. У клітинах рослин фотосинтез відбувається в хлоропластах: світлова фаза — на мембранах тилакоїдів, темнова — у стромі. Світлова фаза: поглинання енергії Сонця Сонячна енергія уловлюється фотосинтетичними пігментами, серед яких основну роль відіграє хлорофіл а. Крім того, існують хлорофіли b, c, d, f. Допоміжними пігментами є каротиноїди (жовті, помаранчеві, червоні) і фікобіліни (червоні й сині пігменти червоних водоростей). Фотосинтетичні пігменти згруповані на мембранах тилакоїдів у комплекси двох типів — фотосистему I (ФС I) і фотосистему II (ФС II). Кожна фотосистема складається з кількох сотень молекул пігментів. Усі пігменти фотосистеми можуть поглинати кванти світла, але тільки одна молекула хлорофілу фотосистеми може використовувати поглинену енергію у фотохімічних реакціях. Ця молекула називається реакційним центром (мал. 45.1). Усі інші молекули пігментів утворюють антенний комплекс: вони уловлюють енергію світла і передають її в реакційний центр....

Посттрансляційне дозрівання білків

10 Клас

Після закінчення синтезу може відбуватися процес посттрансляційного дозрівання білка. Посттрансляційні зміни включають видалення фрагментів поліпептидного ланцюга, приєднання небілкової частини, остаточне формування просторової структури молекули. У результаті формується функціонально активний білок. Фолдінг Залишаючи рибосому, поліпептидний ланцюг згортається, і білок набуває певної просторової структури (конформації). Процес спонтанного згортання поліпептидного ланцюга має назву фолдінг. Кінцева форма білкової молекули багато в чому зумовлена його первинною структурою, тобто послідовністю амінокислот у поліпептидному ланцюжку. Властивості амінокислот, такі як електричний заряд, гідрофільність і гідрофобність, визначають характер їх взаємодії одна з одною і клітинним оточенням. Наприклад, у глобулярних цитоплазматичних білків гідрофобні амінокислотні залишки занурюються в глиб молекули, а гідрофільні розподіляються по поверхні. Також формування структури білка визначається утворенням зв’язків (гідрофобних, електростатичних та ін.) між радикалами амінокислотних залишків (мал. 44.1). Для підтримання конформації білкових молекул величезне значення має формування ковалентних дисульфідних зв’язків між атомами Сульфуру бічних радикалів цистеїну. У результаті формується і підтримується третинна структура білка, що обумовлює його властивості й функції. Зокрема, в молекулах ферментів формуються активні центри, що виконують каталітичні функції. На окремих поліпептидах у складі білків з четвертинною структурою формуються поверхні, що контактують завдяки нековалентним зв’язкам (гідрофобним, йонним, водневим). У молекулах білків клітинних мембран формуються канали для трансмембранного транспорту речовин....

Навігація