Презентация:. Энергетический и пластический обмен
 Скачать 7.35 Mb.
|
Энергетический и пластический обменМетаболизмОбмен веществ Обмен веществ (метаболизм) складывается из процессов расщепления и синтеза - диссимиляции и ассимиляции, постоянно протекающих в организме. Чтобы жизнь продолжалась, количество поступающей энергии должно превышать (или как минимум равняться) количеству расходуемой энергии, поэтому диссимиляция и ассимиляция поддерживают определенный баланс друг с другом. Ассимиляция (анаболизм) — совокупность процессов биосинтеза органических веществ с затратой энергии в живом организме. Диссимиляция (катаболизм) – процесс распада или окисления, в результате которого образуются более простые органические и неорганические вещества и энергия. Энергетический обмен Энергетический обмен (диссимиляция) - обратная ассимиляции сторона обмена веществ, совокупность реакций, которые приводят к высвобождению энергии химических связей. Это реакции расщепления жиров, белков, углеводов, нуклеиновых кислот до простых веществ. Возможно три этапа диссимиляции: подготовительный, анаэробный и аэробный. Среда обитания определяет количество этапов диссимиляции. Их может быть три, если организм обитает в кислородной среде, и два, если речь идет об организме, обитающем в бескислородной среде (к примеру, в кишечнике). Подготовительный этап Подготовительный этап осуществляется ферментами в ЖКТ. В результате действия ферментов сложные вещества превращаются в более простые: полимеры распадаются на мономеры. Это сопровождается разрывом химических связей и выделением энергии, большая часть которой рассеивается в виде тепла. Под действием ферментов белки расщепляются на аминокислоты, жиры - на глицерин и жирные кислоты, сложные углеводы - до простых сахаров. Бескислородный этап (анаэробный) – гликолиз Этот этап является последним для организмов-анаэробов, обитающих в условиях, где кислород отсутствует. На этапе гликолиза происходит расщепление молекулы глюкозы: образуется 2 молекулы АТФ и 2 молекулы пировиноградной кислоты (ПВК). Происходит данный этап в цитоплазме клеток. Кислородный этап (аэробный) Этот этап доступен только для аэробов - организмов, живущих в кислородной среде. Из каждой молекулы ПВК, образовавшейся на этапе гликолиза, синтезируется 18 молекул АТФ - в сумме с двух ПВК выход составляет 36 молекул АТФ. Таким образом, суммарно с одной молекулы глюкозы можно получить 38 АТФ (гликолиз + кислородный этап). Кислородный этап протекает на кристах митохондрий, где наибольшая концентрация окислительных ферментов. Главную роль в этом процессе играет так называемый цикл Кребса, который подробно изучает биохимия. Полисахариды (Гликоген C6H10O5) Моносахариды (Глюкоза C6H12O6) Пировиноградная кислота (ПВК) C3H4O3 CO2 H2O Подготовительный этап Гликолиз Кислородный этап 2 АТФ 36 АТФ АТФ - аденозинтрифосфорная кислота Молекула АТФ состоит из азотистого основания - аденина, углевода - рибозы и трех остатков фосфорной кислоты. АТФ гидролизуется до АДФ (аденозиндифосфорная кислота), а затем и до АМФ (аденозинмонофосфорная кислота). Гидролиз АТФ сопровождается выделением энергии (E) на каждом этапе и может быть представлен такой схемой: АТФ + H2O = АДФ + H3PO4 + E АДФ + H2O = АМФ + H3PO4 + E АМФ + H2O = аденин + рибоза + H3PO4 + E Пластический обмен АТФ является универсальным источником энергии в клетке: энергия макроэргических связей АТФ используется для реакций пластического обмена (ассимиляции), протекающих с затратой энергии: синтеза белка на рибосоме (трансляции), удвоению ДНК (репликации) и т.д. В результате пластического обмена в нашем организме происходит синтез белков, жиров и углеводов. Митоз и мейозС момента появления клетки и до ее смерти в результате апоптоза непрерывно продолжается жизненный цикл клетки. Деление Интерфаза
Митоз Митоз является непрямым способом деления клетки, наиболее распространенным среди эукариотических организмов. К митозу клетка готовится в период интерфазы путем синтеза белков, АТФ и удвоения молекулы ДНК в синтетическом периоде. Профаза - 2n4c Бесформенный хроматин в ядре начинает собираться в четкие оформленные структуры - хромосомы - происходит это за счет спирализации ДНК Оболочка ядра распадается, хромосомы оказываются в цитоплазме клетки Центриоли перемещаются к полюсам клетки, образуются центры веретена деления Метафаза - 2n4c ДНК максимально спирализована в хромосомы, которые располагаются на экваторе клетки. Каждая хромосома состоит из двух хроматид, соединенных центромерой (кинетохором). Нити веретена деления прикрепляются к центромерам хромосом (если точнее, прикрепляются к кинетохору центромеры). Анафаза - 4n4c Самая короткая фаза митоза. Хромосомы, состоящие из двух хроматид, распадаются на отдельные хроматиды. Нити веретена деления тянут хроматиды (дочерние хромосомы) к полюсам клетки. Телофаза - 2n2c В этой фазе хроматиды (дочерние хромосомы) достигают полюсов клетки. Начинается процесс деспирализации ДНК, хромосомы исчезают и становятся хроматином Появляется ядерная оболочка, формируется ядро, разрушаются нити веретена деления В телофазе происходит деление цитоплазмы - цитокинез (цитотомия), в результате которого образуются две дочерние клетки с набором 2n2c. В клетках животных цитокинез осуществляется стягиванием цитоплазмы, в клетках растений - формированием плотной клеточной стенки (которая растет изнутри кнаружи). Биологическое значение митоза очень существенно: В результате митоза образуются дочерние клетки - генетические копии (клоны) материнской. Митоз является универсальным способом бесполого размножения, регенерации и протекает одинаково у всех эукариот Универсальность митоза служит очередным доказательством единства всего органического мира. МейозМейоз или редукционное деление клетки - способ деления клетки, при котором наследственный материал в них (число хромосом) уменьшается вдвое. Мейоз происходит в ходе образования половых клеток (гамет) у животных и спор у растений. В результате мейоза из диплоидных клеток (2n) получаются гаплоидные (n). Мейоз состоит из двух последовательных делений, между которыми практически отсутствует пауза. Удвоение ДНК перед мейозом происходит в синтетическом периоде интерфазы (как и при митозе). Мейоз состоит из двух делений: мейоза I (редукционного) и мейоза II (эквационного). Первое деление называют редукционным, так как к его окончанию число хромосом уменьшается вдвое. Второе деление - эквационное очень похоже на митоз. Профаза мейоза I Помимо типичных для профазы процессов (спирализация ДНК в хромосомы, разрушение ядерной оболочки, движение центриолей к полюсам клетки) в профазе мейоза I происходят два важнейших процесса: конъюгация и кроссинговер. Конъюгация - сближение гомологичных хромосом друг с другом. Гомологичными хромосомами называются такие, которые соответствуют друг другу по размерам, форме и строению. В результате конъюгации образуются комплексы, состоящие из двух хромосом - биваленты. После конъюгации становится возможен следующий процесс - кроссинговер, в ходе которого происходит обмен участками между гомологичными хромосомами. Кроссинговер является важнейшим процессом, в ходе которого возникают рекомбинации генов, что создает уникальный материал для эволюции, последующего естественного отбора. Кроссинговер приводит к генетическому разнообразию потомства. Метафаза мейоза I 2n4c Биваленты (комплексы из двух хромосом) выстраиваются по экватору клетки. Формируется веретено деления, нити которого крепятся к центромере каждой хромосомы, составляющей бивалент. Профаза мейоз I 2n4c Анафаза мейоза I 2n4c Нити веретена деления сокращаются, вследствие чего биваленты распадаются на отдельные хромосомы, которые и притягиваются к полюсам клетки. В результате у каждого полюса формируется гаплоидный набор будущей клетки - n2c, за счет чего мейоз I и называется редукционным делением. Телофаза мейоза I 1n2c Происходит цитокинез - деление цитоплазмы. Формируются две клетки с гаплоидным набором хромосом. Очень короткая интерфаза после мейоза I сменяется новым делением - мейозом II. Мейоз IIПрофаза II – 1n2cМетафаза II – 1n2cАнафаза II – 2n2cТелофаза II – 1n1cВ результате мейоза I и мейоза II мы получили из диплоидной клетки 2n4c гаплоидную клетку - nc. В этом и состоит сущность мейоза - образование гаплоидных (половых) клеток. Значение мейоза:
- Потомство с новыми признаками - материал для эволюции, который проходит естественный отбор Бинарное деление надвое Митоз и мейоз возможен только у эукариот, а как же быть прокариотам - бактериям? Они изобрели несколько другой способ и делятся бинарным делением надвое. Оно встречается не только у бактерий, но и у ряда ядерных организмов: амебы, инфузории, эвглены зеленой. При благоприятных условиях бактерии делятся каждые 20 минут. В случае, если условия не столь благоприятны, то больше времени уходит на рост и развитие, накопление питательных веществ. Интервалы между делениями становятся длиннее. Амитоз Способ прямого деления клетки, при котором не происходит образования веретена деления и равномерного распределения хромосом. Клетки делятся напрямую путем перетяжки, наследственный материал распределяется "как кому повезет" - случайным образом. Установите соответствие между характеристикой и типом деления клеток, к которому ее относят. ХАРАКТЕРИСТИКА А) деление лежит в основе почкования кишечнополостных животных Б) гомологичные хромосомы отходят к разным полюсам клетки В) образуются дочерние клетки, идентичные материнской Г) между гомологичными хромосомами происходит обмен генами Д) гомологичные хромосомы конъюгируют друг с другом Е) деление лежит в основе вегетативного размножения ТИП ДЕЛЕНИЯ КЛЕТКИ 1) митоз 2) мейоз ответ: 121221 Установите соответствие между характеристикой и процессом.ХАРАКТЕРИСТИКА А) обеспечивает точное копирование наследственной информации Б) приводит к перекомбинации наследственной информации В) состоит из двух последовательных делений Г) приводит к образованию четырех гаплоидных клеток Д) приводит к образованию диплоидных клеток Е) состоит из одного деления ПРОЦЕСС 1) митоз 2) мейоз ответ: 122211 Установите последовательность процессов, происходящих во время интерфазы и митоза. Запишите в таблицу соответствующую последовательность цифр. 1) хромосомы выстраиваются в плоскости экватора 2) центриоли клеточного центра расходятся к полюсам клетки 3) деспирализация хромосом 4) синтез белков, увеличение количества митохондрий 5) хроматиды становятся самостоятельными хромосомами ответ: 42153 Установите соответствие между процессами и стадиями мейоза: к каждой позиции, данной в первом столбце, подберите соответствующую позицию из второго столбца.ПРОЦЕСС А) присоединение к хромосоме нитей от обоих полюсов клетки Б) конъюгация хромосом В) расхождение двухроматидных хромосом Г) выстраивание бивалентов в экваториальной плоскости Д) образование четырёх гаплоидных ядер Е) кроссинговер СТАДИЯ 1) первое деление 2) второе деление ответ: 211121 Сперматозоид крысы имеет 21 хромосому. Какой набор хромосом имеет клетка кожи крысы? В ответе запишите только количество хромосом. ответ: 42 Установите соответствие между процессами и фазами митоза, изображёнными на рисунках: к каждой позиции, данной в первом столбце, подберите соответствующую позицию из второго столбца.ПРОЦЕСС А) присоединение нитей веретена деления к хромосомам Б) спирализация хромосом В) укорачивание нитей веретена деления Г) расхождение центриолей к полюсам клетки Д) движение хромосом к полюсам клетки Е) выстраивание хромосом в одной плоскости ответ: 213132 |