Лекция - клетка като отворена биологична система саморегулиращ

Cell - най-малката структурна и функционална единица на живите същества. Кейдж - цялостен, самовъзпроизвеждащ се и саморегулираща се система, която има всички качества на живот.
Жизнените свойства на клетката. Главна жива клетка имот - обмяната на веществата. От междуклетъчното вещество в клетки постоянно получава хранителни вещества и кислород, и продуктите от разграждането се различават. Веществата, получени от клетки, които участват в биосинтезата на процеси. Биосинтеза - е образуването на протеини, мазнини, въглехидрати, и техните съединения от прости вещества. Веществата, образувани по време на биосинтеза присъщи на определени клетки на тялото. Например, в мускулни клетки синтезират протеини да се осигури тяхното намаляване.
Едновременно с биосинтезата в клетките настъпва разграждане на органични съединения. агенти за разпадане се образуват от по-проста структура. Повечето от реакцията на разлагане се включваща кислород и освобождаване на енергия. Тази енергия се изразходва за жизнените процеси в клетката. Процесите на биосинтеза и разбивка представляват метаболизъм, което е съпроводено от енергийните трансформации.
Клетките се характеризират с растежа и размножаването. телесни клетки се размножават чрез разделяне на половина. Всеки от получените дъщерни клетки се увеличава и достига размерите на родителя. Нови клетки изпълняват функцията на майка клетката. Продължителността им на живот на клетките варира от няколко часа до няколко десетки години.
Живите клетки са в състояние да отговорят на физични и химични промени в тяхната среда. Това свойство се нарича клетка възбудимост. В този случай, за състоянието на останалата част на клетките е оперативно - вълнение. Когато възбуждани от промените в клетки на скоростта на биосинтеза и дезинтегриращи вещества, консумацията на кислород, температура. Във възбудено състояние, различни клетки изпълняват присъщите им функции. Клетки на жлезата образуват и вещества освобождаване мускулни - са намалени, нервни клетки настъпва при слаб електрически сигнал - на нервни импулси, които могат да бъдат разпределени през клетъчните мембрани.
Вътрешната среда на организма. Повечето клетки в организма не са свързани с външната среда. Техните жизнените функции е предвидено вътрешната среда, които са 3 вида течности междуклетъчната (тъкан), течността от която клетките са в директен контакт, кръвта и лимфата. Вътрешна среда клетка осигурява вещества, необходими за тяхната дейност, както и чрез продуктите от разлагането са отстранени. На вътрешната среда на организма е относителната постоянството на състава и физико-химичните свойства. Само при това условие на клетките да функционират правилно.
Метаболизъм, биосинтезата и разлагане на органични съединения, растеж, размножаване, възбудимост -Basic живот свойства на клетките. Vital свойства на клетките, предвидени относително постоянен състав на вътрешната среда на организма.
От друга страна, клетката - част от многоклетъчен организъм, е част от тъканта е предмет на нервната и хуморален регулиране на целия организъм

30. енергийния метаболизъм и неговите етапи. Гликолиза и дишането. Техните характеристики и био-енергия. За функционирането на тялото се нуждае от енергия. Растенията се натрупват слънчева енергия в органична материя чрез фотосинтеза. В процеса на енергийния метаболизъм органични вещества се разграждат и енергията на химични връзки се освобождава. Част от нея се разсейва като топлина и частично се съхранява в ATP молекули. При животни, обмяната на енергия се провежда в три етапа.

Първият етап - подготвителен. Храни влиза в тялото на животни и хора под формата на сложни макромолекулни съединения. Преди да влезе в клетките и тъканите, тези вещества трябва да бъдат унищожени до ниско молекулно тегло, по-достъпни за клетъчната усвояването на веществата.

В първата фаза, хидролитично разцепване на органичните вещества, като достига с помощта на вода. Това се извършва под действието на ензими в храносмилателния тракт на многоклетъчни животни, храносмилателни вакуоли едноклетъчни, и на клетъчно ниво - в лизозомите.

Реакциите на подготвителната фаза:

протеини + Н20 -> амино + Q;

мазнини + Н20 -> глицерол + висша мастна киселина + Q;

полизахариди -> глюкоза + Q.

В бозайници и човешки протеини са разделени на амино киселини в стомаха и в дванадесетопръстника под въздействието на ензими - peptidgidrolaz (пепсин, трипсин, химотрипсин). Разцепване полизахариди започва в устата под действието на ензим pytalin на, и допълнително се разпростира в дванадесетопръстника от амилаза. По същия разделянето и мазнини от липаза. Всички на енергията, освободена по време на това се разсейва във вид на нискомолекулни вещества tepla.Obrazuyuschiesya влиза кръвта и се доставят на всички органи и клетки. В клетките те влизат лизозомата или директно в цитоплазмата. Ако отцепването протича при клетъчно ниво в лизозомите, веществото веднага навлиза в цитоплазмата. На този етап, получаването на материали към етапа на вътреклетъчния rasschepleniyu.Vtoroy - аноксична окисление. Вторият етап се провежда при клетъчно ниво в отсъствие на кислород. Той се среща в цитоплазмата. Помислете за разделяне на глюкоза като една от ключовите метаболитен клетката. Всички други органични вещества (мастни киселини, глицерол, аминокиселини) на различни етапи на процесите в неговото сгънато prevrascheniya.Beskislorodnoe разцепване наречени гликолиза на глюкоза. Глюкозата се подлага на серия от последователни преобразувания Първоначално той се превръща фруктоза, фосфорилиран - активиран с две молекули АТР и превръща фруктоза-дифосфат. Освен хексахидро въглехидратна молекула разделя на две три въглеродни съединения - глицерофосфат две молекули (триоз). След редица реакции, те се окисляват, губи два водородни атома, и се превръща в две молекули на пирогроздена киселина (PVK). Като резултат от тези реакции се синтезират четири молекули на АТР. След първоначалното активиране на глюкоза две молекули АТР са изразходвани, общия сбор е 2ATF. По този начин, глюкоза освободен от разцепване на енергията се съхранява частично в две молекули АТР и частично се консумира като топлина. Четири водородни атоми, които са били отстранени чрез окисление глицерофосфат, свързани с носител водород NAD + (никотинамид-динуклеотид фосфат). Това е същата водород носител като NADP +, но участва в реакции на енергийния метаболизъм.

В обща реакционна схема гликолизата:

S6N1206 2NAD + + -> + 2S3N403 2NAD • 2H

Възстановените молекулите на NAD • 2Н влизат в митохондриите, където окислени, като vodorod.V зависимост от вида на клетка, тъкан или организми пирогроздена киселина в безкислородна среда може по-нататък да се превръща в млечна киселина, етилов алкохол, олеинова киселина, или други органични вещества. В анаеробни организми, тези процеси се наричат ​​ферментация.

S6N1206 2NAD + + -> + 2S3N403 2NAD • 2H <=> 2S3N603 2NAD + +

Глюкоза PVK млечна киселина

S6N1206 2NAD + + -> + 2S3N403 2NAD • 2H <=> 2S2N5ON + 2S02 + 2NAD +

Глюкоза PVK етилов алкохол

Трети етап - биологично окисляване, или дишане. Тази стъпка се извършва само в присъствието на кислород и се нарича още кислород. Той се среща в цитоплазмата на mitohondriyah.Pirovinogradnaya киселина влиза в митохондриите, където губи молекула на въглероден диоксид и се превръща в оцетна киселина, свързване с активатор и носител-коензим А в резултат ацетил-СоА след това се подлага на серия от циклични реакции. Продукти аноксична храносмилането - млечна киселина, етилов алкохол - наричан също претърпяват промени и се подлагат на окисляване с кислород. Трансформираните млечна киселина, пирогроздена киселина, ако е оформен с недостиг на кислород в животински тъкани. Етанолът се окислява до оцетна киселина и KoA.Tsiklicheskie свързани с реакции, в които има превръщане на оцетна киселина се наричат ​​ди- и трикарбоксилна киселина цикъл, или Krebs цикъл, след учен, който първо е описано тази реакция. В серия от последователни реакции настъпи декарбоксилиране - отстраняване на въглероден диоксид и окисляване - отстраняване на водород от образуваните вещества. Въглероден диоксид, образуван по време на декарбоксилиране PVCs и в цикъла на Кребс, освободен от митохондриите и допълнително от клетката и тялото по време на дишане. По този начин, въглероден диоксид се образува директно в декарбоксилиране на органични вещества. Преглед водород, който се отстранява от междинните съединения е свързан към носител NAD + и NAD образува • 2Н. По време на фотосинтеза, въглероден диоксид е свързан към междинните съединения и редуцира с водород. Тук е обратния процес. Крайният акцептор на електрони е молекула на кислород въвеждане на митохондриите по време на дишане. атомите на кислорода в външната страна на мембраната приемат електрони и стават отрицателно заредени. Положителни водородни йони съчетават с отрицателно зареден кислород и се образуват водни молекули. Припомнете си, че атмосферния кислород се получава чрез фотосинтеза в фотолиза на водните молекули и водородът е възстановяването на въглероден диоксид. В процеса на енергийния метаболизъм, водород и кислород се рекомбинира, и се превръща във вода.

Общата реакционна стъпка кислород окисляване:

2S3N403 4Н + + 602 -> 6S02 + 6N20;

По този начин, на изхода на АТР молекули в кислород окисляване е 18 пъти по-голяма, отколкото в безкислородна.

общото уравнение глюкоза окислението на два етапа:

S6N1206 + 602 -> 6S02 + 6N20 + Е -> Q (топлина).

Така, в разцепването на глюкоза в два етапа се образува общо 38 молекули АТР, основната част - 36 молекули - окисляване с кислород. Такава енергия печалба предвидено преференциално развитие на аеробните организми в сравнение с анаеробно.

Breath - универсален процес, общи за всички еукариотни клетки. В резултат на дишането на въглехидрати енергия се предава на ATP - универсална енергия молекула. Смята се, че дишането като такива започва с разцепването на глюкоза - изграждане "блок" на захароза и нишесте.

Дишането е винаги се извършва при аеробни условия води до образуването и лоша енергия - вода и въглероден диоксид (СО2).

процес дишане започва в цитоплазмата и завършва в митохондриите. Общото уравнение на пълно окисление на глюкоза могат да бъдат написани като след общата формула:

C6H12O6 + 6O2 = 6SO2 + 6H2O + енергия под формата на 36 ATP молекули.

(Процес на частично окисление на въглехидрати удължаване анаеробно (или понякога аеробно), но завършва форма енергично достатъчно богати съединения (лимонена, оцетна, млечна и м. P. киселина), е известен като ферментация. Това е характерно за много прокариотни организми, по-специално бактериите, много гъбични клетки и животински части липсва кислород. общата схема на връзката между ферментация и дишането е показано на Фигура 30).

Целият процес може да бъде разделен на няколко етапа: гликолизните, цикъла на Кребс и elektronotransportnuyu верига. Гликолиза среща в цитоплазмата на клетките. Тя се провежда в отсъствието на кислород и свойства, както изглежда, всички живи организми. Гликолиза очевидно произхожда до кислород в атмосферата на земята, появата на еукариотна клетка, и трябва да се разглежда като един от най-примитивните и архаични биохимични процеси. Метод fermentativen гликолиза и включва девет реакции, една от които окисление, е свързано с нивото на фосфорилиране на субстрата (т.нар фосфорилиране, което се случва по време на гликолиза). Така две молекули NAD сведени до две молекули и съхранявани NADH2 значителна част от енергията, освободена в реакцията на окисление. Освен това в процеса на гликолиза два ADP молекули са превърнати в две молекули АТР. По време на гликолиза в първия етап, глюкоза и други въглехидрати са ензимно превърнат в фруктоза-1,6-бифосфат. На този етап дишане енергия, съхранена по-рано само консумира.

По време на гликолиза фруктоза-1,6-бифосфат се превръща в пируват (пирогроздена киселина) - основна връзка в енергийния метаболизъм на клетките. Крайният резултат от тези две стъпки на процеса на гликолиза е, че една молекула глюкоза се превръща в две молекули пируват и енергия се съхранява под формата на четири молекули на 2 АТР и 2 NADH2 (Фигура 31). Пируват могат да бъдат разположени по различни начини в зависимост от естеството и вида на клетъчния метаболизъм. Основната външен фактор, който прави последващо използване на пируват, - е кислород. Аеробни път (много еукариоти, прокариоти част) води до пълно окисление на глюкоза с образуването на молекули на АТР-голяма от тази, получена от гликолизата. Тази част от процеса на дишане се провежда в митохондриални еукариотни клетки в две фази - в цикъл и elektronotransportnoy веригата на Krebs. Ензими, които катализират реакциите на цикъла на Кребс, са разположени във вътрешното отделение на митохондриите - матрицата. Това свободно проникне през пируват на мембраната и АТР. Ензими и други компоненти изградени в електрическия транспорт верига митохондриална cristae мембрани. При липса на кислород, пируват и близкия него biogenetically SOA-ацетил съединение не се окислява до въглероден диоксид. Крайните продукти тук, могат да бъдат млечна, маслена киселина, етанол и други подобни, алкохол Krebs цикъл (цикъл на лимонена киселина, на цикъла на трикарбоксилна киселина) име G.Krebsa (1953 Нобелова награда за YG), започва с образуването на лимонена киселина (цитрат). Въпреки това, преди "Enter", в цикъла на Кребс, пируват се окислява и декарбоксилира. По време на тази реакция, и енергия се освобождава от NAD образува NADH2 и една молекула на пируват образува една ацетилова група. Всяка ацетилова група след това е временно прикачен към коензим А (SOA), голяма молекула, състояща се от нуклеотид и пантотенова киселина (витамин група В). Комплексът е ацетил група и ацетил-нарича SOA SOA. В такива "активирани" форма dvuhuglerodnye ацетилни групи са свързани към връзката на 4-6-въглерод оксалоацетат и образуваното съединение цитрат. По време на работния цикъл на два до шест въглеродни атоми цитрат окислява до СО2 и оксалоацетат се намалява и е отново в цикъла (фиг. 32). В резултат на всички реакции при окислението на въглеродните атоми освобождава енергия, която се използва за конвертиране на ADP АТР (1 молекула на цикъл) и NADH2 образуване на NAD (3 молекули на цикъл). кислород цикъла на Кребс не е пряко ангажиран. Като резултат от реакции на глюкоза цикъл молекулата на Krebs се окислява напълно. Част от енергията се използва за синтеза на АТФ от АДФ. Повечето, обаче остава под формата на електрони образувани чрез окисляване на въглерод. Тези електрони се прехвърлят към носител на електрони, основните от които NAD, и са на високо енергийно ниво. Вектори електрони ги предадат elektronotransportnuyu верига. кислород цикъла на Кребс не е пряко ангажиран. Като резултат от реакции на глюкоза цикъл молекулата на Krebs се окислява напълно. Част от енергията се използва за синтеза на АТФ от АДФ. Повечето, обаче остава под формата на електрони образувани чрез окисляване на въглерод. Тези електрони се прехвърлят към носител на електрони, основните от които NAD, и са на високо енергийно ниво. Вектори електрони ги предават elektronotransportnuyu верига, която се основава на различни протеини (като цитохроми). Успоредно с друга верига компонент - хинони - осигурява прехвърляне на протони през мембраната на митохондриите. Например, когато хиноновото молекула улавя електрон от цитохром тя отдава и на протона от околната среда. Ако хиноновото дарява електрон към цитохром следващия, а след това на протона се връща в околната среда. Това създава протонен градиент. Градиентът на протонната стимулира синтеза на АТФ от АДФ. Когато електроните се движат в elektronotransportnoy верига те се спускат "спускане" от високо ниво на енергия на по-ниска, с кислород. Енергията, като по този начин, който се освобождава отново се използва за синтеза на АТФ от АДФ. Този процес се нарича окислително фосфорилиране (сега повечето биохимици смятат, че окислително фосфорилиране в митохондриите се извършва от chemiosmotic интерфейс (теорията на британския учен биохимик Питър Мичъл, Нобелова награда за химия за 1978)). В края на веригата от кислород и електрони се включват заедно с протони (водородни йони) за образуване на водна молекула. В резултат на разделянето на една молекула глюкоза се произвежда по време на дишане на 36 ATP молекули. Анаеробните добиви ферментация само две ATP молекули на молекула на глюкоза. Енергията се съхранява под формата на АТФ, се използва по-нататък за всички биохимични реакции и всички физиологични процеси в клетката, което изисква разходите си.

Дори и да работи в областта на биологията

Обобщение на биологията

Clover расте в поляната се опрашват от пчели. Какво биотични фактори могат да доведат до намаляване на броя на населението детелина?