Енергообразующую системи клітини і їх характеристики
7. енергообразующую системи клітини і їх характеристики. Фази дисиміляції у гетеротрофів.
Енергообразующую система клітини.
-Складається з лізосом і мітохондрій.
-Служить основним джерелом енергії клітини у вигляді АТФ.
-У ній відбуваються процеси дисиміляції (гліколі і тканинне дихання)
Дисиміляція в біології, протилежна асиміляції сторона обміну речовин. яка полягає в руйнуванні органічних сполук з перетворенням білків, нуклеїнових кислот, жирів, вуглеводів (в тому числі введених в організм з їжею) в прості речовини.
Ряд процесів - дихання, бродіння і гліколіз - займає центральне місце в обміні речовин. В результаті цих процесів відбувається звільнення енергії, укладеної в молекулах складних органічних сполук, яка частково трансформується в енергію аденозінфосфорних кислот (переважно АТФ). Основні кінцеві продукти у всіх організмах - вода, вуглекислий газ і аміак. У тварин ці продукти в міру накопичення виділяються назовні. У рослинних організмах CO2 частково, a NH3 повністю використовуються для біосинтезу органічних речовин, будучи, таким чином вихідним матеріалом для асиміляції. Нерозривний зв'язок з асиміляцією забезпечує постійне оновлення тканин організму. При деяких патологічних станах і при голодуванні зазвичай переважає над асиміляцією, що веде до зменшення маси тіла.
8. Асиміляція в гетеротрофною клітці. Її фази. Сутність.
У процесі асиміляції за рахунок низькомолекулярних сполук в клітинах синтезуються високомолекулярні органічні сполуки. Гетеротрофні організми не можуть синтезувати органічні речовини з неорганічних, тому для процесів асиміляції вони потребують надходження органічних речовин ззовні у вигляді їжі. Потрапляючи в гетеротрофних організм, їжа перетравлюється, т. Е. Білки розщеплюються на амінокислоти, складні вуглеводи на прості і т. Д. А вже потім з цих простих органічних речовин в клітинах гетеротрофних організмів здійснюються процеси синтезу складних органічних речовин, що йдуть на побудову їх тіла. Необхідну для цього енергію доставляють процеси дисиміляції. Процес асиміляції проходить три стадії. Вихідними речовинами для нього служать ті продукти, к-які піддаються перетворенням на третій стадії дисиміляції. Т. о. третя стадія катаболізму є в той же час першої, вихідної стадією анаболізму (цикл Кребса). Реакції, що протікають на цій стадії, виконують як би подвійну функцію. З одного боку, вони беруть участь в завершальних етапах катаболізму. а з іншого служать і для анаболічних процесів, поставляючи речовини-попередники для наступних стадій анаболізму. Нерідко такі реакції називають амфіболіческімі. На цій стадії, напр. починається синтез білка. Вихідними реакціями цього процесу можна вважати освіту деяких альфа-кетокислот. На наступній, другій стадії анаболізму в ході реакцій амінування або трансаминирования ці к-ти перетворюються в амінокислоти, к-які на третій стадії анаболізму об'єднуються в поліпептидні ланцюги. В результаті ряду послідовних реакцій відбувається також синтез нуклеїнових к-т, ліпідів і полісахаридів. Однак шляхи анаболізму не є простим зверненням процесів катаболізму. Нек-риє реакції катаболізму практично незворотні, тому в ході еволюції були вироблені інші, обхідні реакції, що дозволили обійти ці тупики.
9. Гліколіз і тканинне дихання. Сутність, біологічне значення. Енергообразующую системи клітини. Окислювальне фосфорилювання.
Клітинне або тканинне дихання - сукупність біохімічних реакцій, що протікають в клітинах живих організмів, в ході яких відбувається окислення вуглеводів, ліпідів іамінокіслот до вуглекислого газу і води. Вивільнена енергія запасається в хімічних зв'язках макроергічних сполук (АТФ і ін.) І може бути використана в міру необхідності.
Гліколіз - шлях ферментативного розщеплення глюкози - є загальним практично для всіх живих організмів процесом. У аеробів він передує власне клітинному подиху, у анаеробів завершується бродінням. Сам по собі гліколіз є повністю анаеробним процесом і для здійснення не вимагає присутності кисню.
Перший його етап протікає з витратою енергії 2 молекул АТФ і включає в себе розщеплення молекули глюкози на 2 молекули глицеральдегид-3-фосфату. На другому етапі відбувається НАД-залежне окиснення глицеральдегид-3-фосфату, що супроводжується субстратним фосфорилюванням, тобто приєднанням до молекули залишку фосфорної кислоти і формуванням в ній макроергічним зв'язку, після якого залишок переноситься на АДФ з утворенням АТФ.
Таким чином, рівняння гліколізу має наступний вигляд:
Глюкоза + 2НАД + + 4АДФ + 2АТФ + 2Фн = 2ПВК + 2НАД ∙ Н + 2 АДФ + 4АТФ + 2H2 O + 4Н +.
Скоротивши АТФ і АДФ з лівої і правої частин рівняння реакції, отримаємо:
Глюкоза + 2НАД + + 2АДФ + 2Фн = 2НАД ∙ Н + 2ПВК + 2АТФ + 2H2 O + 2Н +.
Окислювальне фосфорилювання - один з найважливіших компонентів клітинного дихання, що приводить до отримання енергії у вигляді АТФ. Субстратами окисного фосфорилювання служать продукти розщеплення органічних сполук - білки, жири і вуглеводи.
Однак найчастіше в якості субстрату використовуються вуглеводи. Так, клітини головного мозку не здатні використовувати для дихання ніякий інший субстрат, крім вуглеводів.
Попередньо складні вуглеводи розщеплюються до простих, аж до утворення глюкози. Глюкоза є універсальним субстратом в процесі клітинного дихання. Окислення глюкози підрозділяється на 3 етапи:
гліколіз;
окислювальне декарбоксилювання або цикл Кребса;
окисне фосфорилювання.
10. Якісні особливості обміну речовин (динамічна стійкість, особливості біоенергетики, ферментативна, ентропія).
Обмін речовин (метаболізм), сукупність хімічних процесів, що забезпечують життєдіяльність організму.
Обмін речовин є одним з основних властивостей живої матерії. необхідною умовою життя. У процесі обміну речовин відбувається як витрачання вільної енергії, так і накопичення її в складних органічних сполуках або в формі електричних зарядів на поверхні клітинних мембран.
Принципова відмінність обміну речовин в живому організмі від обміну в неживих системах полягає в різній спрямованості термодинамічних процесів. В результаті обміну в неживій природі відбувається руйнування речовини, зі зменшенням кількості вільної енергії. В живому організмі в результаті обміну речовин накопичується енергія, за рахунок якої здійснюються пластичні процеси, ріст і розвиток організму.
Фізичні та хімічні процеси в живому організмі не втрачають свого внутрішнього якісного змісту, але істотно змінюються в напрямку, який визначається законами розвитку живої матерії. Накопичення вільної енергії стало можливо тільки в живому організмі. Ця якісно нова форма обміну енергії з'явилася з моменту виділення живого з неживого.
Нова форма обміну з антіентропійний спрямованістю стала причиною виникнення життя, визначила здатність живого протистояти руйнівному впливу зовнішнього середовища. Утримання цього антіентропійний стану можливо лише на основі постійного самооновлення, обміну.
У живих організмах будь-який процес супроводжується передачею енергії. Енергію визначають як здатність виконувати роботу. Спеціальний розділ фізики, який вивчає властивості і перетворення енергії в різних системах, називається термодинаміки. Під термодинамічною системою розуміють сукупність об'єктів, умовно виділених з навколишнього простору.
Термодинамічні системи поділяють на ізольовані, закриті і відкриті. Ізольованими називають системи, енергія і маса яких не змінюється, тобто вони не обмінюються з навколишнім середовищем ні речовиною, ні енергією. Закриті системи обмінюються з навколишнім середовищем енергією. але не речовиною, тому їх маса залишається постійною.
Відкритими системами називають системи, що обмінюються з навколишнім середовищем речовиною та енергією. З точки зору термодинаміки живі організми відносяться до відкритих систем, так як головна умова їх існування - безперервний обмін речовин і енергії. В основі процесів життєдіяльності лежать реакції атомів і молекул, що протікають у відповідності з тими ж фундаментальними законами, які керують такими ж реакціями поза організмом.
Відповідно до першого закону термодинаміки енергія не зникає і не виникає знову, а лише переходить з однієї форми в іншу.
Другий закон термодинаміки стверджує, що вся енергія, врешті-решт, перетворюється на теплову енергію, і організація матерії стає повністю невпорядкованою. У більш суворої формі цей закон формулюється так: ентропія замкнутої системи може тільки зростати, а кількість корисної енергії (тобто тієї, за допомогою якої може бути здійснена робота) усередині системи може лише зменшуватися. Під ентропією розуміють ступінь невпорядкованості системи.
Неминуча тенденція до зростання ентропії, що супроводжується настільки ж неминучим перетворенням корисної хімічної енергії на непотріб теплову, змушує живі системи захоплювати все нові порції енергії (їжі), щоб підтримувати своє структурний і функціональний стан. Фактично здатність витягати корисну енергію з навколишнього середовища є одним з основних властивостей, які відрізняють живі системи від неживих, тобто безперервно йде обмін речовин і енергії є одним з основних ознак живих істот. Щоб протистояти збільшення ентропії, підтримувати свою структуру і функції, живі істоти повинні отримувати енергію в доступній для них формі з навколишнього середовища і повертати в середу еквівалентну кількість енергії у формі, менш придатною для подальшого використання.
З позицій термодинаміки метаболізм являє собою сукупність процесів. в якій реакції, які споживають енергію із зовнішнього середовища. сполучаються з енергодающіх реакціями, що дозволяє живим істотам чинити постійний опір наростанню ентропії. З'ясування біохімічних механізмів, що призводять до генерації різних форм біологічної енергії, є предметом біоенергетики. Джерелом енергії служать реакції, в ході яких з'єднання, що містять атоми вуглецю в високовосстановленном стані, піддаються окисленню, а спеціальні дихальні переносники приєднують протони й електрони (відновлюються) і в такому вигляді транспортують атоми водню до дихального ланцюга.
11. Гіпотези походження еукаріотів (симбиотическая і інвагінаціонний).
Найбільш популярна в даний час симбиотическая гіпотеза походження еукаріотичних клітин, згідно з якою основою, або клітиною-господарем, в еволюції клітини еукаріотичного типу послужив анаеробний прокариот, здатний лише до амебоідному руху. Перехід до аеробного дихання пов'язаний з наявністю в клітині мітохондрії, які відбулися шляхом змін симбіонтів - аеробних бактерій, що проникнули в клітку-господаря і співіснували з нею.
Подібне походження припускають для джгутиків, предками яких служили симбіонти-бактерії, що мали джгутик і нагадували сучасних спирохет. Придбання кліткою джгутиків мало поряд з освоєнням активного способу руху важливий наслідок загального порядку. Припускають, що базальні тільця, якими забезпечені джгутики, могли еволюціонувати в центриоли в процесі виникнення механізму мітозу.
Здатність зелених рослин до фотосинтезу обумовлена присутністю в їх клітинах хлоропластів. Прихильники симбиотической гіпотези вважають, що симбионтами клітини-господаря, дали початок хлоропластам. послужили прокариотические синьо-зелені водорості.
Серйозним аргументом на користь симбіотичного походження мітохондрій, центриолей і хлоропластів є те, що перераховані органели мають власну ДНК. Разом з тим білки баціллін і тубулін, з яких складаються джгутики і війки відповідно сучасних прокаріот і еукаріот, мають різну будову.
Центральним і важким для відповіді є питання про походження ядра. Припускають, що воно також могло утворитися з симбіонту-прокаріоти. Збільшення кількості ядерної ДНК, у багато разів перевищує в сучасній еукаріотичної клітці її кількість в мітохондрій або хлоропласті, відбувалося, мабуть, поступово шляхом переміщення груп генів з геномів симбіонтів. Не можна виключити, однак, що ядерний геном формувався шляхом нарощування генома клітини-господаря (без участі симбіонтів).
Згідно інвагінаціонний гіпотезі. предковой формою еукаріотичної клітини був аеробний прокаріотів. Усередині такої клітини-господаря перебувало одночасно кілька геномів, але спочатку прикріплюється до клітинної оболонці. Органели, що мають ДНК, а також ядро, виникли шляхом впячивания і отшнуровиванія ділянок оболонки з подальшою функціональною спеціалізацією в ядро, мітохондрій, хлоропласти. У процесі подальшої еволюції відбулося ускладнення ядерного генома, з'явилася система цитоплазматических мембран.
^ Інвагінаціонний гіпотеза добре пояснює наявність в оболонках ядра, мітохондрій, хлоропластів, двох мембран. Однак вона не може відповісти на питання, чому біосинтез білка в хлоропластах і мітохондріях в деталях відповідає такому в сучасних прокариотических клітинах, але відрізняється від біосинтезу білка в цитоплазмі еукаріотичної клітини.
12. Клітинний цикл, його періодизація. Мітотичний цикл і його механізми. Проблеми клітинної проліферації в медицині.
Навігація по сторінці: