Kutsutaan kaikkien järjestelmän kuvaamiseen tarvittavien termodynaamisten parametrien arvojen joukko termodynaaminen tila .

Järjestelmän fyysinen ominaisuus, jonka muuttuminen järjestelmän siirtymisen aikana tilasta toiseen määräytyy alku- ja lopputilan parametrien arvojen perusteella eikä riipu siirtymisestä, on ns. valtion toiminto (termodynaaminen potentiaali).

Valtion toiminnot ovat:

· sisäinen energia;

· entalpia;

· haje;

· ilmaista energiaa;

kemialliset ja sähkökemialliset potentiaalit.

Tietyn pinnan yli aikayksikköä kohti kulkeutuvan jonkin suuren määrää kutsutaan virtaus tämä arvo.

Ilmiötä, jossa yksi prosessi tarjoaa energeettisesti toisen prosessin virtauksen, kutsutaan konjugaatio .

Prosessia, joka on energian lähde, kutsutaan...
konjugoimalla. Energiaa käyttävää prosessia kutsutaan konjugaatti .

Termodynamiikan ensimmäinen ja toinen laki. Termodynamiikan ensimmäisen lain mukaan, joka kuuluu seuraavasti: järjestelmään siirtyvä lämpö kuluu järjestelmän sisäisen energian lisäämiseen ja järjestelmän ulkoisiin voimiin kohdistuvaan työhön, erityyppiset energiat voivat siirtyä toisiinsa, mutta näiden muutosten aikana Ī energia ei katoa eikä esiinny tyhjästä. Tämä tarkoittaa, että suljetussa järjestelmässä
∆U = ∆Q –W, missä ∆U on muutos järjestelmän sisäisessä energiassa; ∆Q on järjestelmän absorboima lämpö; W on järjestelmän tekemä työ. [Sisäinen energia eroaa lämmöstä ja työstä siinä, että se muuttuu aina samalla tavalla tilasta toiseen siirtymisen aikana siirtymäpolusta riippumatta!].

Eristetyn järjestelmän lämpöenergian muutos ∆Q on verrannollinen absoluuttiseen lämpötilaan T, eli ∆Q = T ∙ ∆S, missä ∆S on suhteellisuustekijä, jota kutsutaan entropian muutokseksi.

Termodynamiikan toinen pääsääntö on olemassa kahdessa muodossa. Ensimmäinen muotoilu (Clausiuksen formulaatio) on seuraava: lämmön spontaani siirtyminen alhaisemman lämpötilan kappaleista korkeamman lämpötilan kappaleisiin on mahdotonta. Toinen muotoilu (Thomsonin formulaatio) sanoo, että on mahdotonta luoda ĪĪ-tyyppistä ikuista liikettä, eli sellaista syklistä prosessia, jonka seurauksena kaikki järjestelmän absorboima lämpö kuluisi työntekoon. Termodynamiikan toisen pääsäännön mukaan eristetyn järjestelmän entropia kasvaa irreversiibelissä prosessissa ja pysyy muuttumattomana palautuvassa prosessissa. Entropia on systeemin tilan funktio, jonka differentiaali äärettömän pienessä palautuvassa prosessissa on yhtä suuri kuin järjestelmään välittyneen äärettömän pienen lämpömäärän suhde järjestelmän absoluuttiseen lämpötilaan (ΔS=ΔQ:T ). Entropiayksikkö on J/K. Entropia on järjestelmän epäjärjestyksen mitta: jos entropia kasvaa, tämä tarkoittaa, että järjestelmällä on taipumus mennä tilaan, jolla on suurempi termodynaaminen todennäköisyys, eli vähemmän järjestykseen. Johtopäätös seuraa termodynamiikan toisesta pääsäännöstä: vakiolämpötilassa lämpöenergiaa ei voida muuttaa mekaaniseksi työksi. Koska lämpöenergia johtuu hiukkasten kaoottisesta liikkeestä, näiden hiukkasten nopeusvektorien summa missä tahansa suunnassa on nolla. Mekaanisessa työssä vain kappaleiden yksisuuntaista liikettä edustava energia (lentävän kappaleen kineettinen energia, liikkuvien ionien tai elektronien energia sähkökentässä) voidaan muuntaa.

Johtopäätös kahden lain mukaan:

Ensimmäinen laki määrittää kvantitatiivisen suhteen lämmön, työn ja sisäisen energian muutoksen välille, mutta ei määrittele termodynaamisen prosessin suuntaa. Se suoritetaan aina ja kaikille järjestelmille. Termodynamiikan perusrelaatio: TΔS ≥ ΔU+W.

Toinen laki on tilastollinen ja pätee järjestelmiin, joissa on suuri, rajallinen määrä hiukkasia. Se osoittaa prosessin todennäköisimmän suunnan. Jos sanotaan, että tämä prosessi on mahdoton, on ymmärrettävä, että sen valmistumisen todennäköisyys on olemassa, mutta se on merkityksetön.

Taulukko 1. Termodynaamiset potentiaalit

Energian muunnos elävässä solussa. Elävässä solussa orgaanisiin yhdisteisiin varastoitunut kemiallinen energia muunnetaan osmoottiseksi, sähköiseksi ja mekaaniseksi energiaksi. Joten esimerkiksi glukoosin kemiallinen energia muuttuu solun hapettumisen aikana osittain lämmöksi, osittain ATP:n makroergisten sidosten energiaksi. ATP:n hydrolyysin ansiosta aineet voivat siirtyä alemman pitoisuuden alueelta korkeamman pitoisuuden alueelle (osmoottinen työ), ionien siirtyminen korkeamman pitoisuuden alueelle. sähköpotentiaali (sähkötyö), eläimen kehossa - lihasten supistuminen (mekaaninen työ). Tällöin osa ATP:n kemiallisesta energiasta siirtyy osmoottiseksi, sähköiseksi ja mekaaniseksi energiaksi.

Vapaa energia ja sähkökemiallinen potentiaali. Solun sähköistä, osmoottista ja kemiallista energiaa käytetään työn suorittamiseen eli hiukkasten liikuttamiseen niihin vaikuttavia voimia vastaan. Näiden energiatyyppien muuntamisen kvantitatiivinen mitta on vapaan energian muutos (∆F). ΔF on Helmholtzin vapaa energia (ΔF = ΔU - TΔS). Koska se riippuu prosessin olosuhteista, erityisesti reagoivien aineiden pitoisuudesta, he alkoivat käyttää niin sanottua Gibbsin termodynaamista potentiaalia 1 moolille ainetta ΔG. Kemiassa varauksettomille hiukkasille sitä kutsutaan kemialliseksi potentiaaliksi - μ, varautuneiden hiukkasten sähkökemialliseksi potentiaaliksi - μ.

Kemiallisten reaktioiden virtaus nestefaasissa ei muuta painetta, mutta voi muuttaa tilavuutta. Siksi tällaisissa järjestelmissä sisäisen energian muuttamisen sijaan käytetään entalpian muutosta (∆H), joka on yhtä suuri kuin ∆U + p∆V, missä p on paine, ∆V on tilavuuden muutos. [Huomautus: entalpia on termodynaamisen järjestelmän tilan funktio riippumattomilla entropiaparametreilla ja paineella]. Termodynamiikan lakien mukaan sisäisen energian muutoksen ja entalpian muutoksen välillä on suhde: ∆G = ∆H -T∆S (hetkellä t ja p = const), missä ∆G on Gibbsin termodynaaminen potentiaali, ∆H on sisäenergia, T * ∆S on lämpöenergia.

Fysikaalisissa ja kemiallisissa järjestelmissä vapaan energian muutosta kuvataan yleensä sähkökemiallisen potentiaalin (∆μ) muutoksen kautta: ∆G=m∙∆μ, missä m on aineen (mooli) määrä järjestelmässä. Sähkökemiallisen potentiaalin muutos järjestelmän siirtyessä tilasta 1 tilaan 2 määräytyy kemiallisten, osmoottisten ja sähköisten energioiden muutoksesta: ∆μ \u003d μ 02 -μ 01 + RT ln (c 2 / c 1) + zF (φ 2 -φ 1). Silloin ∆G = m μ 02 -μ 01 +RT ln (c 2 /c 1) + zF (φ 2 -φ 1).

Sähkökemiallisen potentiaalin fyysinen merkitys on, että sen muutos on yhtä suuri kuin työ, joka on käytettävä, jotta:

1. syntetisoi 1 mooli ainetta (tila 2) lähtöaineista (tila 1) ja aseta se liuottimeen (termi μ 02 -μ 01) - kemiallinen työ;

2. konsentroi liuos konsentraatiosta 1 arvoon s 2 [termi RT ln (c 2 /c 1)] - osmoottinen työ;

3. voittaa sähköiset hylkimisvoimat, jotka syntyvät ratkaisujen välisen potentiaalieron (φ 2 -φ 1) läsnä ollessa [termi zF (φ 2 -φ 1] - sähkötyö).

On huomattava, että termit voivat olla sekä positiivisia että negatiivisia.

Termodynamiikan toinen pääsääntö ja tasapainotila. Termodynamiikan toinen pääsääntö sanoo, että vapaa energia ei voi kasvaa eristetyssä järjestelmässä. Toisin sanoen järjestelmässä, jossa ∆H = 0, ∆G = -T∆S ≤0. Niin kauan kuin energiamuunnoksia tässä järjestelmässä seuraa erilaisten energiatyyppien siirtymät toisiinsa ilman niiden muuttumista lämmöksi, eli ∆G=0, kaikki nämä prosessit ovat palautuvia. Mutta heti kun osa energiasta muuttuu lämmöksi, prosessi muuttuu peruuttamattomaksi. Prosessin palautuvuuden käsite liittyy dynaamisen tasapainon käsitteeseen. Tasapaino on sellainen järjestelmän tila, jossa jokainen hiukkanen voi siirtyä jostain tilasta 1 johonkin tilaan 2 ja päinvastoin, mutta yleensä tilojen 1 ja 2 suhde järjestelmässä ei muutu. Fysikaaliskemiallisissa järjestelmissä prosessit ovat tasapainossa, jossa ∆μ = ∆G / m = 0, eli μ 02 -μ 01 + RT ln (c 2 / c 1) + zF (φ 2 -φ 1) = 0 .

Biokemiallisen reaktion substraatit ja tuotteet tai ionit kalvon molemmilla puolilla voivat olla tasapainossa. Siksi yhtälölle, joka kuvaa järjestelmän tasapainotilaa, on sovelluksia:

1. kemiallinen tasapainovakioyhtälö: ∆μ 0 = -RT lnK, missä K on tasapainovakio;

2. Tasapainokalvopotentiaalin yhtälö (Nernst-yhtälö): jos solukalvo on läpäisevä jollekin ionille, kalvolle muodostuu tasapainokalvopotentiaali: φ Μ = φ 1 -φ 2 = RT / zF lnc 1 / c 2, lämpötilassa 37C 0 φ Μ \u003d 60 ln (s 1/s 2) mV. Lyhyempään kirjoitukseen otettiin käyttöön dimensittömän potentiaalin ψ Μ käsite, joka on yhtä kuin ln(с 1 /с 2), jolloin Nernstin yhtälö näyttää tältä ψ Μ = ψ 1 - ψ 2 = ln(с 1 /с 2).

3. Boltzmann-jakauma: jos molekyylissä on kaksi energiaelektronitasoa, joiden energiat ovat E 1 ja E 2, niin löydät näiden tasojen populaation tasapainotilassa olevien elektronien mukaan: ∆E = E 2 - E 1.

Biologisten järjestelmien termodynaamisten parametrien kokeellinen määritys. Biologisten järjestelmien termodynaamisten parametrien määrittämiseen käytetään kahta menetelmää: lämmöntuotannon määritys (kalorimetria) ja tasapainovakioiden mittaus. Koska kalorimetrissä oleva esine ei tuota työtä, voidaan energian muutoksen (entalpian) katsoa olevan yhtä suuri kuin vapautuvan lämmön määrä ∆Q. Näin havaitaan entalpian ∆H muutos tutkitun biofysikaalisen prosessin tai biokemiallisen reaktion aikana. Toinen menetelmä termodynaamisten parametrien tutkimiseksi perustuu tasapainovakioiden mittaamiseen eri lämpötiloissa. Mutta tämä menetelmä sopii vain silloin, kun entalpian muutos ja entropian muutos eivät riipu lämpötilasta. Tässä tapauksessa käytetään van't Hoff -yhtälöä: lnK = -∆H/RT + ∆S/R (yhdelle ainemoolille).

Organismit termodynaamisina systeemeinä. Kun termodynamiikkaa sovelletaan biologisiin järjestelmiin, on otettava huomioon elävien järjestelmien organisoinnin erityispiirteet:

1) biologiset järjestelmät ovat avoimia aine- ja energiavirroille;

2) elävien järjestelmien prosessit ovat peruuttamattomia;

3) elävät järjestelmät ovat kaukana tasapainosta;

4) biologiset järjestelmät ovat heterofaasisia, rakenteellisia ja yksittäisissä faaseissa voi olla pieni määrä molekyylejä.

Kaikki tämä erottaa biologiset järjestelmät järjestelmistä, jotka ovat eristettyjä ja lähellä tasapainotilaa. Siksi elävien järjestelmien ominaisuuksien riittävää kuvaamiseksi on tarpeen soveltaa irreversiibelien prosessien termodynamiikkaa. Toisin kuin klassinen termodynamiikka, irreversiibelien prosessien termodynamiikassa otetaan huomioon prosessien kulku ajassa. Klassisen termodynamiikan peruskäsite on tasapainotilan käsite. Irreversiibelien prosessien termodynamiikassa tärkeä käsite on järjestelmän stationaarisen tilan käsite.

Huomaa: On otettava huomioon, että elävä organismi kehittyy ja muuttuu jatkuvasti, joten se ei kokonaisuutena ole kiinteä järjestelmä. Tässä tapauksessa on toleranssi: lyhyen aikavälin joidenkin sen osien tila pidetään paikallaan.

Toisin kuin termodynaamiselle tasapainolle, stationääritilalle on tunnusomaista

jatkuva aineiden virtaus järjestelmään ja aineenvaihduntatuotteiden poistaminen;

vapaan energian jatkuva hinta, joka ylläpitää järjestelmän aineiden pitoisuuksien vakautta;

· termodynaamisten parametrien (mukaan lukien sisäinen energia ja entropia) pysyvyys.

Kiinteässä tilassa oleva järjestelmä voi olla joko suljettu tai avoin. Avoin järjestelmä voi olla olemassa vain ulkopuolelta tulevan energian ja ympäristöön virtaavan energian ansiosta. Biologisissa järjestelmissä tärkeimmät virrat ovat ainevirrat ja sähkövaraukset.

Ainevirrat diffuusion ja sähködiffuusion seurauksena. yksi. Pääasiallinen liikkeellepaneva voima hiukkaskuljetuksessa yksinkertaisen diffuusion kautta on pitoisuusgradientti. Aineen virtaus diffuusion seurauksena solukalvon läpi lasketaan Fickin lain mukaan passiivista aineiden siirtymistä kalvon läpi: D on diffuusiokerroin; K on aineen jakautumiskerroin kalvon ja ympäröivän vesifaasin välillä; l on kalvon paksuus; cv on hiukkasten pitoisuus solun sisällä; с ext on solun ulkopuolella olevien hiukkasten pitoisuus; P on läpäisevyyskerroin. Jos tarkastellaan diffuusiota energian muuntamisen näkökulmasta, niin laskenta on suoritettava seuraavan yhtälön mukaisesti: Φ = – uc (dG/dx), missä u = D/RT on diffuusiosta riippuva suhteellisuuskerroin. molekyylien nopeus ja sitä kutsutaan liikkuvuudeksi. Näin ollen virtaus on verrannollinen aineen pitoisuuteen ja termodynaamisen potentiaalin gradienttiin virran suunnassa.

2. Pääasiallinen liikkeellepaneva voima varautuneiden hiukkasten siirtymisessä pitoisuusgradientin puuttuessa on sähkökenttä. Tässä tapauksessa käytetään Theorellin yhtälöä: Φ = – cu (dμ/dx), missä μ on sähkökemiallinen potentiaali. Siten vuo on yhtä suuri kuin kantaja-aineen konsentraation, sen liikkuvuuden ja sen sähkökemiallisen potentiaalin gradientin tulo. “–”-merkki osoittaa, että virtaus on suunnattu pienenevän μ:n suuntaan. Lisäksi käytetään Nernst-Planckin sähködiffuusioyhtälöä: Φ = –uRT (dc/dx) –cuz Fdφ/dx.

Virtaukset ja termodynaamiset voimat, jotka määräävät elintärkeiden prosessien kulkua, on esitetty taulukossa 3.

Taulukko 3. Konjugaattivirrat ja voimat epätasapainoisessa termodynamiikassa

Vakaan tilan termodynamiikka. Avoimilla järjestelmillä on erityispiirteitä: virtausten konjugaatio ja stationaaristen tilojen syntyminen. Nämä avoimien järjestelmien piirteet selittyvät lineaaristen irreversiibelien prosessien termodynamiikalla. Se kuvaa erilaisten toisiinsa liittyvien kiinteiden prosessien samanaikaista kulkua. Onsager muotoili lineaaristen irreversiibelien prosessien termodynamiikan teorian. Tämän teorian kokeellinen perusta on fenomenologiset lait, jotka muodostavat lineaarisen suhteen virtausten ja niitä aiheuttavien voimien välille (katso taulukko 2). Oletetaan, että järjestelmässä on kaksi virtausta - lämpövirta (Φ 1) ja diffuusiomassavirta (Φ 2) ja kaksi yleistävää voimaa - lämpötilaero X 1 ja pitoisuusero X 2 . Onsagerin mukaan avoimessa järjestelmässä jokainen virtaus riippuu kaikista läsnä olevista voimista ja päinvastoin, ts.

Φ 1 \u003d L 11 X 1 + L 12 X 2

Φ 2 \u003d L 21 X 1 + L 22 X 2,

jossa L 12 ja muut ovat suhteellisuuskertoimia virtauksen 1 ja voiman 2 välillä jne.

Näitä yhtälöitä kutsutaan fenomenologisiksi Onsager-yhtälöiksi. Ne osoittavat tulo- ja lähtövirtojen riippuvuuden sekä konjugoiduista että ei-konjugoiduista voimista. Kuten Onsager osoitti, lähellä tasapainoa virtausten väliset suhteellisuuskertoimet ovat keskenään yhtä suuret (L 12 = L 21). Toisin sanoen yhtäläinen toiminta saa aikaan samanlaisen vastauksen. Esimerkiksi hidastava vaikutus, joka liikkuvalla liuottimella on liuenneeseen aineeseen, on yhtä suuri kuin liuenneen aineen vastus liuottimelle.

Luonnossa on tilanne, jossa energian kasvun mukana kulkevat virtaukset eivät voi mennä itsestään, vaan voivat virrata minkä tahansa voimien vaikutuksesta. Tätä ilmiötä kutsutaan virtausten konjugaatioksi. Kriteeri järjestelmän virtojen konjugoinnin mahdollisuudelle on dissipatiivisen funktion positiivinen arvo ψ = Τ/V dS/dt ≥ 0, missä Τ on absoluuttinen lämpötila; dS/dt on entropian tuotantonopeus; V on järjestelmän tilavuus.

Hajoamisfunktio on mitta järjestelmän energian hajoamisesta lämmöksi. Se määrittää entropian kasvunopeuden järjestelmässä, jossa tapahtuu peruuttamattomia prosesseja. Mitä suurempi dissipatiivisen funktion arvo on, sitä nopeammin kaikkien tyyppien energia muuttuu lämmöksi. Lisäksi dissipatiivinen funktio määrittää prosessin spontaanin virtauksen mahdollisuuden: ψ>0:lle prosessi on mahdollinen, ψ:lle<0 – нет.

Termodynamiikka osoittaa, että jos järjestelmä on epätasapainoinen, mutta lähellä tasapainoa, niin ψ voidaan esittää yleistettyjen voimien - Xi ja yleistettyjen virtausten - Φi tulojen summalla, eli prosessien ψ potenssien summalla. = ∑ΦiXi ≥0. Dissipatiivisen funktion ψ positiivinen arvo tarkoittaa, että missä tahansa energianmuuntimessa tulotehon on ylitettävä lähtö. Useimmissa biologisissa prosesseissa kemiallinen energia muunnetaan osmoottiseksi, sähköiseksi ja mekaaniseksi energiaksi. Kaikissa näissä prosesseissa osa kemiallisesta energiasta hajoaa lämmöksi. Biologisissa prosesseissa kytkentähyötysuhde on 80-90 % eli vain 10-20 % energiasta muuttuu lämmöksi.

Avoimen järjestelmän stationaarista tilaa luonnehtii Prigoginen lause: stationaarisessa tilassa, jossa on kiinteät ulkoiset parametrit, entropian muodostumisnopeus systeemissä on ajallisesti vakio ja kooltaan minimaalinen.

Jos klassisen termodynamiikan järjestelmän evoluution kriteeri on, että irreversiibelien prosessien entropia eristetyssä järjestelmässä pyrkii maksimiarvoon ( Clausius-kriteeri), niin avoimessa järjestelmässä entropian tuotanto pyrkii minimiin ( Prigoginen kriteeri). Prigoginen kriteeri (Δψ>0) - stabiilisuuskriteeri - jos poikkeaa vakaasta tilasta Δψ<0. Это является доказательством того, что второй закон термодинамики выполняется в живой природе.

Prigoginen lauseesta seuraa, että jos järjestelmä otetaan pois stationaarisesta tilasta, se muuttuu, kunnes entropian tuotannon ominaisnopeus saa pienimmän arvon. Eli kunnes dissipatiivinen funktio saavuttaa minimin.

Energian muuntamisen tavat elävässä solussa. Mitchell selvitti hapettumisen ja fosforylaation kytkentäreaktioiden molekyylimekanismin vuonna 1976. Kirjoittaja kehitti oksidatiivisen fosforylaation kemosmoottisen teorian. Mitchellin teorian toinen osa on, että kalvossa on epäsymmetrinen ATPaasi, joka toimii reversiibelisti, eli se voi olla myös ATP-syntetaasi:

ATP + HOH (atp-aasi) ADP + F + 2H +

Epäsymmetria ATPaasin toiminnassa on se

a) ATP-hydrolyysin aikana protoni H+ ja hydroksyyli-OH- vangitaan kalvon vastakkaisille puolille;

b) ATP:n synteesin aikana vesi dissosioituu OH-:ksi, joka tulee kalvosta happamammaksi puolelle, ja H+:ksi, joka diffundoituu vastakkaiseen suuntaan.

Yleensä ADP-fosforylaatioprosessi tapahtuu johtuen vapaan energian muutoksesta OH-ionin neutraloinnin aikana happamassa ympäristössä ja H+-ionin emäksisessä ympäristössä.

Energian muuntamisen kannalta oksidatiivinen fosforylaatioprosessi koostuu kahdesta vaiheesta:

1. Elektroninsiirron kemiallisen energian muuntaminen energiaksi, joka liittyy protonien sähkökemiallisten potentiaalien eroihin hengitysketjua pitkin tapahtuvan elektroninsiirron ja kalvon läpi tapahtuvan protonien konjugoinnin seurauksena. Tässä tapauksessa: Δμ H+ = FΔφ M + RT ln ( 1 / 2), missä Δμ H+ on sähkökemiallisten potentiaalien erotus; Δφ M on sähköpotentiaaliero mitokondriokalvon ulko- ja sisäpuolen välillä; (1 ja 2 ovat protonipitoisuuksia ympäristössä ja mitokondrioiden sisällä.

2. Sähköpotentiaalien eron määräämä energian muuntaminen ATP:n makroergisen sidoksen kemialliseksi energiaksi (2H+:n siirron konjugaatio ja yhden ATP-molekyylin synteesi ADP:stä ja fosfaatista). Tämä voidaan ehdollisesti esittää muodossa Δμ H+ → QUOTE ~ ~.

Nyt on osoitettu, että H+:n sähkökemiallisten potentiaalien eron läsnä ollessa kytkentäkalvolla ei vain kemiallista työtä (ATP:n synteesi), vaan myös osmoottista työtä (eri yhdisteiden kuljettaessa kalvojen läpi), mekaanista työtä. (siimojen liikkuminen bakteereissa), ja myös lämpöä vapautuu (hapettavan fosforylaation lämpösäätelyn irrotus).

Symbolisesti hapettumisprosessien (eli elektroninsiirto - e) ja fosforylaation (makroergien synteesi - QUOTE ~ ~) konjugoitumisen kemosmoottinen teoria voidaan esittää kaaviona e LAINAUS ∆μ H+ LAINAUS LAINAUS~~. Seuraavat kemosmoottisen teorian pääasialliset seuraukset seuraavat tästä kaaviosta:

1. Jos Δμ H+ = 0, niin ATP-synteesiä ei tapahdu elektroninsiirron aikana.

2. Hengitysketjun toiminnan aikana syntyy kalvopotentiaalia (е→Δφ M).

3. Riittävän sähköisen potentiaalin luominen energian kytkentäkalvolle "+"-merkin ulkopuolella johtaa ATP:n synteesiin ADP:stä ja ortofosfaatista (Δφ M → QUOTE ~) ~).

4. Kalvopotentiaalin ansiosta on mahdollista pysäyttää ja jopa "kääntää" elektronien virtaus hengitysketjussa (Δφ M →e).

5. ATP:n hydrolyysin aikana konjugoivalla kalvolla syntyy membraanipotentiaali (QUOTE ~ ~ → Δφ M).

Joten tärkeimmät työtyypit elävässä solussa - sähköinen ja osmoottinen - suoritetaan biologisten kalvojen suoralla osallistumisella. ATP:n synteesi- ja hajoamisprosesseilla on keskeinen rooli solun energiassa. Solussa ATP on kemiallisen energian kerääjä.

Energiaa käytetään erilaisiin solussa tapahtuviin kemiallisiin reaktioihin. Jotkut organismit käyttävät auringonvalon energiaa biokemiallisiin prosesseihin - nämä ovat kasveja, kun taas toiset käyttävät kemiallisten sidosten energiaa ravintoprosessissa saaduissa aineissa - nämä ovat eläinorganismeja. Aineet ruoasta uutetaan halkaisemalla tai biologisella hapetuksella soluhengitysprosessissa.

Soluhengitys on biokemiallinen prosessi solussa, joka tapahtuu entsyymien läsnä ollessa, jonka seurauksena vapautuu vettä ja hiilidioksidia, energia varastoituu ATP-molekyylien makroenergeettisten sidosten muodossa. Jos tämä prosessi tapahtuu hapen läsnä ollessa, sitä kutsutaan "aerobiseksi". Jos se tapahtuu ilman happea, sitä kutsutaan "anaerobiseksi".

Biologisessa hapetuksessa on kolme päävaihetta:

1. Valmisteleva,

2. Anoksinen (glykolyysi),

3. Orgaanisten aineiden täydellinen hajoaminen (hapen läsnä ollessa).

Valmisteluvaihe. Ruoan kanssa otetut aineet hajoavat monomeereiksi. Tämä vaihe alkaa ruoansulatuskanavasta tai solun lysosomeista. Polysakkaridit hajoavat monosakkarideiksi, proteiinit aminohapoiksi, rasvat glyseroleiksi ja rasvahapoiksi. Tässä vaiheessa vapautuva energia haihtuu lämmön muodossa. On huomattava, että solut käyttävät hiilihydraatteja energiaprosesseihin ja mieluiten monosakkarideja. Ja aivot voivat käyttää työhönsä vain monosakkaridia - glukoosia.

Glukoosi hajoaa glykolyysin avulla kahdeksi kolmehiiliseksi palorypälehappomolekyyliksi. Niiden tuleva kohtalo riippuu hapen läsnäolosta solussa. Jos solussa on happea, palorypälehappo tulee mitokondrioihin hapettumaan täydellisesti hiilidioksidiksi ja vedeksi (aerobinen hengitys). Jos happea ei ole, niin eläinkudoksissa palorypälehappo muuttuu maitohapoksi. Tämä vaihe tapahtuu solun sytoplasmassa. Glykolyysi tuottaa vain kaksi ATP-molekyyliä.

Happi on välttämätöntä glukoosin täydelliselle hapettumiselle. Mitokondrioiden kolmannessa vaiheessa palorypälehappo hapettuu kokonaan hiilidioksidiksi ja vedeksi. Tämän seurauksena muodostuu vielä 36 ATP-molekyyliä.

Yhteensä 38 ATP-molekyyliä muodostuu yhdestä glukoosimolekyylistä kolmessa vaiheessa, kun otetaan huomioon kaksi glykolyysiprosessissa saatua ATP:tä.

Olemme siis tarkastelleet soluissa tapahtuvia energiaprosesseja. Biologisen hapettumisen vaiheet karakterisoitiin. Tämä päättää oppituntimme, kaikkea hyvää sinulle, näkemiin!

Ero hengityksen ja polttamisen välillä. Kennossa tapahtuvaa hengitystä verrataan usein palamisprosessiin. Molemmat prosessit tapahtuvat hapen, energian vapautumisen ja hapettumistuotteiden läsnä ollessa. Mutta toisin kuin palaminen, hengitys on järjestetty biokemiallisten reaktioiden prosessi, joka tapahtuu entsyymien läsnä ollessa. Hengityksen aikana hiilidioksidia syntyy biologisen hapettumisen lopputuotteena, ja palamisen aikana hiilidioksidin muodostuminen tapahtuu vedyn ja hiilen suorassa yhdistelmässä. Myös hengityksen aikana muodostuu tietty määrä ATP-molekyylejä. Eli hengitys ja palaminen ovat pohjimmiltaan erilaisia ​​prosesseja.

biolääketieteellistä merkitystä. Lääketieteessä ei vain glukoosin aineenvaihdunta ole tärkeää, vaan myös fruktoosi ja galaktoosi. Erityisen tärkeä lääketieteessä on kyky muodostaa ATP:tä ilman happea. Tämä mahdollistaa luurankolihasten intensiivisen työn ylläpitämisen olosuhteissa, joissa aerobinen hapetus ei ole riittävä. Kudokset, joilla on lisääntynyt glykolyyttinen aktiivisuus, pystyvät pysymään aktiivisina hapenpuutteen aikana. Sydänlihaksessa glykolyysin mahdollisuudet ovat rajalliset. On vaikea sietää heikentynyttä verenkiertoa, mikä voi johtaa iskemiaan. Useita sairauksia tunnetaan johtuen glykolyysiä säätelevien entsyymien puutteesta:

- hemolyyttinen anemia (nopeasti kasvavissa syöpäsoluissa glykolyysi tapahtuu nopeudella, joka ylittää sitruunahappokierron kapasiteetin), mikä edistää maitohapon lisääntynyttä synteesiä elimissä ja kudoksissa. Kohonneet maitohappotasot kehossa voivat olla oire syövästä.

Käyminen. Mikrobit pystyvät saamaan energiaa käymisprosessissa. Käyminen on ollut ihmisten tiedossa ammoisista ajoista lähtien, esimerkiksi viinin valmistuksessa. Jo aikaisemmin tiedettiin maitohappokäymisestä. Ihmiset söivät maitotuotteita epäilemättä, että nämä prosessit liittyvät mikro-organismien toimintaan. Tämän todisti ensin Louis Pasteur. Lisäksi eri mikro-organismit erittävät erilaisia ​​käymistuotteita. Nyt puhumme alkoholi- ja maitohappokäymisestä. Tämän seurauksena muodostuu etyylialkoholia, hiilidioksidia ja vapautuu energiaa. Panimot ja viininvalmistajat ovat käyttäneet tietyntyyppistä hiivaa stimuloimaan käymistä, mikä muuttaa sokerit alkoholiksi. Käymisen suorittavat pääasiassa hiiva, mutta myös jotkut bakteerit ja sienet. Saccharomyces-hiivaa käytetään perinteisesti maassamme. Amerikassa - Pseudomonas-suvun bakteerit. Ja Meksikossa käytetään bakteerien "liikkuvia sauvoja". Hiivamme fermentoivat yleensä heksoosia (kuuden hiilimonosakkarideja), kuten glukoosia tai fruktoosia. Alkoholin muodostumisprosessi voidaan kuvata seuraavasti: yhdestä glukoosimolekyylistä muodostuu kaksi alkoholimolekyyliä, kaksi hiilidioksidimolekyyliä ja kaksi ATP-molekyyliä. Tämä menetelmä on vähemmän kannattava kuin aerobiset prosessit, mutta sen avulla voit ylläpitää elämää ilman happea. Nyt puhutaan maitohappokäymisestä. Yksi glukoosimolekyyli muodostaa kaksi maitohappomolekyyliä ja kaksi ATP-molekyyliä vapautuu. Maitohappokäymistä käytetään laajalti maitotuotteiden valmistuksessa: juusto, juoksetettu maito, jogurtti. Maitohappoa käytetään myös virvoitusjuomien valmistuksessa.

C1-C4-osan tehtävät

1. Mitkä ympäristötekijät vaikuttavat susien määrän säätelyyn ekosysteemissä?

Vastaus:
1) antropogeeninen: metsien hävittäminen, ylittäminen;
2) bioottinen: ruuan puute, kilpailu, tautien leviäminen.

2. Määritä kuvassa näkyvä solunjakautumisen tyyppi ja vaihe. Mitä prosesseja tässä vaiheessa tapahtuu?

Vastaus:
1) kuva esittää mitoosin metafaasin;
2) karan kuidut ovat kiinnittyneet kromosomien sentromeereihin;
3) tässä vaiheessa kaksikromatidiset kromosomit asettuvat ekvaattorin tasoon.

3. Miksi maan kyntäminen parantaa viljelykasvien elinoloja?

Vastaus:
1) edistää rikkakasvien tuhoamista ja heikentää kilpailua viljelykasvien kanssa;
2) edistää kasvien veden ja kivennäisaineiden saantia;
3) lisää hapen saantia juurille.

4. Miten luonnollinen ekosysteemi eroaa agroekosysteemistä?

Vastaus:
1) suuri biologinen monimuotoisuus ja ruokasuhteiden ja ravintoketjujen monimuotoisuus;
2) aineiden tasapainoinen kierto;
3) pitkät olemassaoloajat.

5. Laajenna mekanismeja, jotka varmistavat kromosomien lukumäärän ja muodon pysyvyyden kaikissa organismien soluissa sukupolvelta toiselle?

Vastaus:
1) meioosin vuoksi muodostuu sukusoluja, joissa on haploidinen kromosomisarja;
2) hedelmöityksen aikana tsygootissa palautetaan diploidinen kromosomijoukko, mikä varmistaa kromosomijoukon pysyvyyden;
3) organismin kasvu tapahtuu mitoosin seurauksena, mikä varmistaa kromosomien lukumäärän pysyvyyden somaattisissa soluissa.

6. Mikä on bakteerien rooli aineen kierrossa?

Vastaus:
1) heterotrofiset bakteerit - hajottajat hajottavat orgaaniset aineet mineraaleiksi, jotka kasvit imevät;
2) autotrofiset bakteerit (valokuva, kemotrofit) - tuottajat syntetisoivat orgaanisia aineita epäorgaanisista varmistaen hapen, hiilen, typen jne.

7. Mitkä ovat sammaleisten kasvien ominaisuudet?

Vastaus:

2) sammalet lisääntyvät sekä seksuaalisesti että aseksuaalisesti vuorotellen sukupolvella: sukupuolinen (gametofyytti) ja aseksuaalinen (sporofyytti);
3) aikuinen sammalkasvi on sukupolvi (gametofyytti) ja itiölaatikko on suvuton (sporofyytti);
4) lannoitus tapahtuu veden läsnä ollessa.

8. Oravat elävät pääsääntöisesti havumetsässä ja ruokkivat pääasiassa kuusen siemeniä. Mitkä bioottiset tekijät voivat johtaa oravakannan vähenemiseen?

9. Tiedetään, että Golgi-laitteisto on erityisen hyvin kehittynyt haiman rauhassoluissa. Selitä miksi.

Vastaus:
1) haiman soluissa syntetisoidaan entsyymejä, jotka kerääntyvät Golgi-laitteen onteloihin;
2) Golgin laitteessa entsyymit pakataan kuplien muotoon;
3) Golgin laitteesta entsyymit kulkeutuvat haimatiehyen.

10. Ribosomit eri soluista, koko aminohapposarja ja samat mRNA- ja tRNA-molekyylit laitettiin koeputkeen ja luotiin kaikki olosuhteet proteiinisynteesille. Miksi yhden tyyppinen proteiini syntetisoidaan eri ribosomeissa koeputkessa?

Vastaus:
1) proteiinin primäärirakenne määräytyy aminohapposekvenssin perusteella;
2) proteiinisynteesin templaatit ovat samoja mRNA-molekyylejä, joissa on koodattu sama primääriproteiinirakenne.

11. Mitkä rakenteen piirteet ovat tyypillisiä Chordata-tyypin edustajille?

Vastaus:
1) sisäinen aksiaalinen luuranko;
2) hermosto putken muodossa kehon selkäpuolella;
3) aukot ruoansulatusputkessa.

12. Apila kasvaa niityllä kimalaisten pölyttämänä. Mitkä bioottiset tekijät voivat johtaa apilakannan vähenemiseen?

Vastaus:
1) kimalaisten määrän väheneminen;
2) kasvinsyöjien määrän kasvu;
3) kilpailijoiden kasvien lisääntyminen (vilja jne.).

13. Mitokondrioiden kokonaismassa suhteessa rotan eri elinten solujen massaan on: haimassa - 7,9%, maksassa - 18,4%, sydämessä - 35,8%. Miksi näiden elinten soluissa on erilainen mitokondrioiden sisältö?

Vastaus:
1) mitokondriot ovat solun energiaasemia, ATP-molekyylejä syntetisoidaan ja kerääntyy niihin;
2) sydänlihaksen intensiiviseen työhön tarvitaan paljon energiaa, joten mitokondrioiden pitoisuus sen soluissa on korkein;
3) maksassa mitokondrioiden määrä on suurempi kuin haimassa, koska sillä on intensiivisempi aineenvaihdunta.

14. Selitä, miksi naudanlihaa, joka ei ole läpäissyt terveystarkastusta, on vaarallista syödä alikypsennettynä tai kevyesti paistettuna.

Vastaus:
1) naudanlihassa voi olla naudan lapamato;
2) ruuansulatuskanavassa suomalaisesta kehittyy aikuinen mato, jonka lopullinen omistaja tulee henkilöstä.

15. Nimeä kuvassa näkyvä kasvisoluorganoidi, sen rakenteet, jotka on merkitty numeroilla 1-3, ja niiden tehtävät.

Vastaus:
1) kuvattu organoidi on kloroplasti;
2) 1 - granatylakoidit, osallistuvat fotosynteesiin;
3) 2 - DNA, 3 - ribosomit, osallistuvat omien kloroplastiproteiiniensa synteesiin.

16. Miksi bakteereja ei voida luokitella eukaryootiksi?

Vastaus:
1) niiden soluissa ydinainetta edustaa yksi pyöreä DNA-molekyyli, eikä se ole erotettu sytoplasmasta;
2) heillä ei ole mitokondrioita, Golgi-kompleksia, EPS:ää;
3) ei ole erikoistuneita sukusoluja, ei ole meioosia ja hedelmöitystä.

17. Mitkä muutokset bioottisissa tekijöissä voivat johtaa metsässä elävän ja pääosin kasveilla ruokkivan paljasetanan kannan kasvuun?

18. Kasvien lehdissä fotosynteesiprosessi etenee intensiivisesti. Esiintyykö sitä kypsissä ja kypsymättömissä hedelmissä? Selitä vastaus.

Vastaus:
1) fotosynteesi tapahtuu epäkypsissä hedelmissä (kun ne ovat vihreitä), koska ne sisältävät kloroplasteja;
2) Kypsyessään kloroplastit muuttuvat kromoplasteiksi, joissa ei tapahdu fotosynteesiä.

19. Mitkä gametogeneesin vaiheet on merkitty kuvassa kirjaimilla A, B ja C? Mitä kromosomeja soluilla on kussakin näistä vaiheista? Mitä erikoistuneita soluja tämä prosessi johtaa?

Vastaus:
1) A - lisääntymisvaihe (vyöhyke), diploidisolut;
2) B - kasvuvaihe (vyöhyke), diploidisolu;
3) B - kypsymisvaihe (vyöhyke), haploidisolut, siittiöt kehittyvät.

20. Miten bakteerisolut eroavat rakenteeltaan muiden villieläinten valtakuntien organismien soluista? Luettele vähintään kolme eroa.

Vastaus:
1) ei ole muodostunut ydintä, ydinkalvoa;
2) useita organelleja puuttuu: mitokondriot, ER, Golgi-kompleksi jne.;
3) heillä on yksi rengaskromosomi.

21. Miksi kasveja (tuottajia) pidetään alkulinkkinä aineiden kierrossa ja energian muuntamisessa ekosysteemissä?

Vastaus:
1) luoda orgaanisia aineita epäorgaanisista;
2) keräävät aurinkoenergiaa;
3) tuottaa orgaanista ainetta ja energiaa ekosysteemin muiden osien eliöille.

22. Mitkä prosessit varmistavat veden ja mineraalien liikkumisen kasvin läpi?

Vastaus:
1) juuresta lehtiin vesi ja kivennäisaineet liikkuvat suonten läpi haihdutuksen seurauksena, mikä johtaa imuvoimaan;
2) kasvin ylöspäin suuntautuvaa virtaa edistää juuripaine, joka syntyy jatkuvasta veden virtauksesta juureen solujen ja ympäristön aineiden pitoisuuksien eroista johtuen.

23. Tarkastellaan kuvan soluja. Selvitä, mitkä kirjaimet tarkoittavat prokaryoottisia ja eukaryoottisia soluja. Esitä todisteet näkökulmastasi.

Vastaus:
1) A - prokaryoottisolu, B - eukaryoottisolu;
2) kuvan A solussa ei ole muodostunutta ydintä, sen perinnöllistä materiaalia edustaa rengaskromosomi;
3) kuvan B solussa on hyvin muodostunut ydin ja organellit.

24. Mikä on sammakkoeläinten verenkiertoelimen komplikaatio kaloihin verrattuna?

Vastaus:
1) sydän muuttuu kolmikammioiseksi;
2) verenkierron toinen ympyrä ilmestyy;
3) sydän sisältää laskimo- ja sekaverta.

25. Miksi sekametsäekosysteemiä pidetään kuusimetsäekosysteemiä kestävämpänä?

Vastaus:
1) sekametsässä on enemmän lajeja kuin kuusimetsässä;
2) sekametsässä ravintoketjut ovat pidempiä ja haaroittuneempia kuin kuusimetsässä;
3) sekametsässä on enemmän tasoja kuin kuusimetsässä.

26. DNA-molekyylin osalla on seuraava koostumus: GATGAATAGTGCTTC. Luettele vähintään kolme seurausta, joihin tymiinin seitsemännen nukleotidin vahingossa korvaaminen sytosiinilla (C) voi johtaa.

Vastaus:
1) tapahtuu geenimutaatio - kolmannen aminohapon kodoni muuttuu;
2) proteiinissa yksi aminohappo voidaan korvata toisella, minkä seurauksena proteiinin primäärirakenne muuttuu;
3) kaikki muut proteiinirakenteet voivat muuttua, mikä johtaa uuden ominaisuuden ilmaantumiseen kehossa.

27. Punalevät (crimson) elävät suurissa syvyyksissä. Tästä huolimatta niiden soluissa tapahtuu fotosynteesi. Selitä, kuinka fotosynteesi tapahtuu, jos vesipatsas absorboi spektrin punaoranssin osan säteet.

Vastaus:
1) fotosynteesiä varten säteitä tarvitaan paitsi punaisessa myös spektrin sinisessä osassa;
2) violetit solut sisältävät punaista pigmenttiä, joka absorboi spektrin sinisen osan säteet, niiden energiaa käytetään fotosynteesiprosessissa.

28. Etsi annetusta tekstistä virheet. Ilmoita niiden lauseiden lukumäärä, joissa virheitä on tehty, ja korjaa ne.
1. Coelenteraatit ovat kolmikerroksisia monisoluisia eläimiä. 2. Heillä on maha- tai suolistoontelo. 3. Suolistoontelo sisältää pistelysoluja. 4. Coelenteraateilla on verkkohermosto (hajakuormitettu). 5. Kaikki suolistossa - vapaasti kelluvat organismit.

1) 1 - koelenteraatit - kaksikerroksiset eläimet;
2)3 - pistelyt solut ovat ektodermissa, eivät suolistontelossa;
3)5 - koelenteraattien joukossa on liitteenä olevia lomakkeita.

29. Miten kaasunvaihto tapahtuu nisäkkäiden keuhkoissa ja kudoksissa? Mikä on tämän prosessin syy?

Vastaus:
1) kaasunvaihto perustuu diffuusioon, joka johtuu keuhkorakkuloiden ilmassa ja veressä olevien kaasujen pitoisuuksien (osapaineen) eroista;
2) happi alveolaarisen ilman korkean paineen alueelta pääsee vereen ja hiilidioksidi veren korkeapainealueelta pääsee alveoleihin;
3) kudoksissa kapillaarien korkeapainealueelta happi pääsee solujen väliseen aineeseen ja sitten elinten soluihin. Hiilidioksidi solujen välisen aineen korkean paineen alueelta pääsee vereen.

30. Mikä on organismien funktionaalisten ryhmien osallistuminen biosfäärin aineiden kiertoon? Harkitse jokaisen roolia biosfäärin aineiden kierrossa.

Vastaus:
1) tuottajat syntetisoivat orgaanisia aineita epäorgaanisista aineista (hiilidioksidi, vesi, typpi, fosfori ja muut mineraalit), vapauttavat happea (paitsi kemotrofit);
2) eliöiden kuluttajat (ja muut funktionaaliset ryhmät) käyttävät ja muuntavat orgaanisia aineita, hapettavat niitä hengityksen aikana ottamalla happea ja vapauttaen hiilidioksidia ja vettä;
3) hajottajat hajottavat orgaaniset aineet epäorgaanisiksi typen, fosforin jne. yhdisteiksi palauttaen ne ympäristöön.

31. DNA-molekyylin osalla, joka koodaa aminohapposekvenssiä proteiinissa, on seuraava koostumus: G-A-T-G-A-A-T-A-G-TT-C-T-T-C. Selitä seuraukset, jos guaniini (G) -nukleotidi lisätään vahingossa seitsemännen ja kahdeksannen nukleotidin väliin.

Vastaus:
1) tapahtuu geenimutaatio - kolmannen ja sitä seuraavien aminohappojen koodit voivat muuttua;
2) proteiinin primäärirakenne voi muuttua;
3) mutaatio voi johtaa uuden ominaisuuden ilmaantumiseen organismissa.

32. Mitä kasvielimiä toukokuoriaiset vahingoittavat yksilön eri kehitysvaiheissa?

Vastaus:
1) kasvin juuret vahingoittavat toukkia;
2) puiden lehdet vahingoittavat täysikasvuisia kovakuoriaisia.

33. Etsi annetusta tekstistä virheet. Ilmoita niiden lauseiden lukumäärä, joissa virheitä on tehty, ja korjaa ne.
1. Tasamadot ovat kolmikerroksisia eläimiä. 2. Tyyppi Litteamadot ovat valkoinen planaria, ihmisen sukkulamadot ja maksamadot. 3. Litteämadoilla on pitkänomainen litteä runko. 4. Heillä on hyvin kehittynyt hermosto. 5. Tasamadot ovat kaksikotisia eläimiä, jotka munivat.

Virkeissä tehdyt virheet:
1) 2 - litteän madon tyyppi ei sisällä ihmisen sukkulamatoa, vaan se on pyöreämato;
2) 4 - lattamatoilla hermosto on heikosti kehittynyt;
3) 5 - litteät madot - hermafrodiitit.

34. Mikä on sikiö? Mikä on sen merkitys kasvien ja eläinten elämässä?

Vastaus:
1) hedelmä - koppisiementen generatiivinen elin;
2) sisältää siemeniä, joiden avulla tapahtuu kasvien lisääntyminen ja asettuminen;
3) kasvien hedelmät ovat eläinten ravintoa.

35. Suurin osa lintulajeista lentää talveksi pohjoisilta alueilta lämminverisyydestään huolimatta. Nimeä vähintään kolme tekijää, jotka saavat nämä eläimet muuttamaan.

Vastaus:
1) hyönteissyöjälintujen ruoka-esineitä ei ole saatavilla;
2) vesistöjen jääpeite ja maan lumipeite riistävät kasvinsyöjiltä linnuilta ruokaa;
3) päivänvalon pituuden muutos.

36. Mikä maito, steriloitu tai juuri lypsetty, happautuu nopeammin samoissa olosuhteissa? Selitä vastaus.

Vastaus:
1) juuri lypsetty maito hapan nopeammin, koska se sisältää bakteereja, jotka aiheuttavat tuotteen käymisen;
2) kun maitoa steriloidaan, maitohappobakteerien solut ja itiöt kuolevat ja maito säilyy pidempään.

37. Etsi annetusta tekstistä virheet. Ilmoita niiden lauseiden lukumäärä, joissa virheitä on tehty, selitä ne.
1. Niveljalkaisten tyypin pääluokat ovat äyriäiset, hämähäkit ja hyönteiset. 2. Äyriäisten ja hämähäkkieläinten runko on jaettu päähän, rintakehään ja vatsaan. 3. Hyönteisten runko koostuu päärintakehästä ja vatsasta. 4. Hämähäkkiantennit eivät. 5. Hyönteisillä on kaksi paria antenneja, kun taas äyriäisillä on yksi pari.

Virkeissä tehdyt virheet:
1) 2 - äyriäisten ja hämähäkkieläinten runko koostuu päärintakehästä ja vatsasta;
2)3 - hyönteisten runko koostuu päästä, rinnasta ja vatsasta;
3-5 - hyönteisillä on yksi pari antenneja ja äyriäisillä kaksi paria.

38. Todista, että kasvin juurakko on muunnettu verso.

Vastaus:
1) juurakossa on solmuja, joissa on alkeellisia lehtiä ja silmuja;
2) juurakon huipulla on apikaalinen silmu, joka määrää verson kasvun;
3) juurakosta lähtevät satunnaiset juuret;
4) juurakon sisäinen anatominen rakenne on samanlainen kuin varren.

39. Ihminen käyttää kemikaaleja tuholaisten torjuntaan. Ilmoita vähintään kolme muutosta tammimetsän elämässä, jos kaikki kasvinsyöjähyönteiset tuhotaan siitä kemiallisella menetelmällä. Selitä miksi ne tapahtuvat.

Vastaus:
1) hyönteispölyttämien kasvien määrä vähenee jyrkästi, koska kasvinsyöjähyönteiset ovat kasvien pölyttäjiä;
2) hyönteissyöjäorganismien (toisen asteen kuluttajat) määrä vähenee jyrkästi tai ne katoavat ravintoketjujen katkeamisen vuoksi;
3) osa hyönteisten tappamiseen käytetyistä kemikaaleista joutuu maaperään, mikä johtaa kasvien häiriintymiseen, maaperän kasviston ja eläimistön kuolemaan, kaikki rikkomukset voivat johtaa tammimetsien kuolemaan.

40. Miksi antibioottihoito voi johtaa suolen toimintahäiriöihin? Mainitse ainakin kaksi syytä.

Vastaus:
1) antibiootit tappavat ihmisen suolistossa elävät hyödylliset bakteerit;
2) kuitujen hajoaminen, veden imeytyminen ja muut prosessit häiriintyvät.

41. Mikä osa arkista on merkitty kuvassa kirjaimella A ja mistä rakenteista se koostuu? Mitkä ovat näiden rakenteiden tehtävät?

1) kirjain A tarkoittaa vaskulaarista kuitukimppua (laskimoa), nippu sisältää verisuonia, seulaputkia, mekaanista kudosta;
2) alukset kuljettavat vettä lehtiin;
3) seulaputket mahdollistavat orgaanisten aineiden kuljetuksen lehdistä muihin elimiin;
4) mekaaniset kudossolut antavat lujuutta ja ovat levyn runko.

42. Mitkä ovat sienikunnan tunnusomaiset piirteet?

Vastaus:
1) sienten runko koostuu filamenteista - hyfeistä, jotka muodostavat rihmaston;
2) lisääntyä seksuaalisesti ja aseksuaalisesti (itiöt, rihmasto, orastava);
3) kasvaa koko elämän ajan;
4) solussa: kuori sisältää kitiinin kaltaista ainetta, vararavintoainetta - glykogeenia.

43. Pienestä joen tulvan jälkeen muodostuneesta säiliöstä löydettiin seuraavat eliöt: ripset-kengät, vesikirput, valkoiset planaarit, iso lampetana, kykloopit, hydrat. Selitä, voidaanko tätä vesistöä pitää ekosysteeminä. Esitä vähintään kolme todistetta.

Vastaus:
Nimettyä väliaikaista säiliötä ei voida kutsua ekosysteemiksi, koska siinä:
1) ei ole tuottajia;
2) ei ole hajottajia;
3) aineiden suljettua kiertoa ei ole ja ravintoketjut ovat katkenneet.

44. Miksi kiristetyn kiristysnauhan alle laitetaan muistilappu, joka on kiinnitetty verenvuodon pysäyttämiseen suurista verisuonista ja jossa ilmoitetaan sen kiinnitysajankohta?

Vastaus:
1) Kun olet lukenut muistiinpanon, voit määrittää, kuinka paljon aikaa on kulunut kiristyssideen asettamisesta;
2) jos potilasta ei ollut mahdollista toimittaa lääkärille 1-2 tunnin kuluttua, kiristyssidettä tulee löysätä hetkeksi. Tämä estää kudosnekroosin.

45. Nimeä selkäytimen rakenteet, jotka on merkitty kuvassa numeroilla 1 ja 2, ja kuvaile niiden rakenteen ja toiminnan piirteitä.

Vastaus:
1) 1 - harmaa aine, jonka muodostavat neuronien kappaleet;
2) 2 - valkoinen aine, muodostuu pitkistä hermosolujen prosesseista;
3) harmaa aine suorittaa refleksitoimintoa, valkoinen aine - johtava toiminto.

46. ​​Mikä rooli sylkirauhasilla on ruuansulatuksessa nisäkkäillä? Luettele vähintään kolme toimintoa.

Vastaus:
1) sylkirauhasten eritys kostuttaa ja desinfioi ruokaa;
2) sylki osallistuu ruokaboluksen muodostukseen;
3) syljen entsyymit edistävät tärkkelyksen hajoamista.

47. Tulivuoren toiminnan seurauksena valtamereen muodostui saari. Kuvaile ekosysteemin muodostumisjärjestystä vastikään muodostuneella maapalalla. Listaa vähintään kolme kohdetta.

Vastaus:
1) ensin asettuvat mikro-organismit ja jäkälät, jotka muodostavat maaperän;
2) maaperään asettuvat kasvit, joiden itiöt tai siemenet kulkeutuvat tuulen tai veden mukana;
3) Kasvillisuuden kehittyessä ekosysteemiin ilmaantuu eläimiä, pääasiassa niveljalkaisia ​​ja lintuja.

48. Kokeneet puutarhurit levittävät lannoitetta hedelmäpuiden varren lähellä olevien ympyröiden reunoilla oleviin uriin eivätkä levitä niitä tasaisesti. Selitä miksi.

Vastaus:
1) juurijärjestelmä kasvaa, imuvyöhyke siirtyy juurikärjen taakse;
2) juuret, joissa on kehittynyt imuvyöhyke - juurikarvat - sijaitsevat varren lähellä olevien ympyröiden reunoja pitkin.

49. Mikä muunneltu verso näkyy kuvassa? Nimeä rakenteen elementit, jotka on merkitty kuvassa numeroilla 1, 2, 3, ja niiden suorittamat toiminnot.

Vastaus:
1) polttimo;
2) 1 - mehukas hilseilevä lehti, johon varastoidaan ravinteita ja vettä;
3) 2 - satunnaiset juuret, jotka varmistavat veden ja kivennäisaineiden imeytymisen;
4) 3 - munuainen, varmistaa verson kasvun.

50. Mitkä ovat sammaleiden rakenteen ja elämän ominaisuudet? Listaa vähintään kolme kohdetta.

Vastaus:
1) suurin osa sammalista on lehtikasveja, joissakin niistä on risoideja;
2) sammalilla on huonosti kehittynyt johtava järjestelmä;
3) sammalet lisääntyvät sekä sukupuolisesti että aseksuaalisesti sukupolvien vaihdolla: sukupuolinen (gametofyytti) ja aseksuaalinen (sporofyytti); aikuinen sammalkasvi on sukupolvi, ja itiölaatikko on aseksuaali.

51. Metsäpalon seurauksena osa kuusimetsästä paloi. Selitä, kuinka se paranee itsestään. Luettele vähintään kolme vaihetta.

Vastaus:
1) ruohomaiset valoa rakastavat kasvit kehittyvät ensin;
2) sitten ilmestyy koivun, haavan, männyn versoja, joiden siemenet putosivat tuulen avulla, muodostuu pienilehtinen tai mäntymetsä.
3) valoa rakastavien lajien latvoksen alla kehittyy varjoa sietäviä kuusia, jotka syrjäyttävät myöhemmin kokonaan muut puut.

52. Perinnöllisen sairauden syyn selvittämiseksi potilaan solut tutkittiin ja yhden kromosomin pituudessa havaittiin muutos. Mikä tutkimusmenetelmä mahdollisti tämän taudin syyn selvittämisen? Mihin mutaatioon se liittyy?

Vastaus:
1) taudin syy selvitetään sytogeneettisellä menetelmällä;
2) sairaus johtuu kromosomimutaatiosta - kromosomifragmentin katoamisesta tai lisäyksestä.

53. Mikä kirjain kuvassa tarkoittaa blastulaa lansetin kehityssyklissä. Mitkä ovat blastulan muodostumisen piirteet?

Vastaus:
1) blastula on merkitty kirjaimella G;
2) blastula muodostuu tsygootin murskauksen aikana;
3) blastulan koko ei ylitä tsygootin kokoa.

54. Miksi sienet eristetään erityisessä orgaanisen maailman valtakunnassa?

Vastaus:
1) sienten runko koostuu ohuista haarautuvista langoista - hyfeistä, jotka muodostavat myseelin tai rihmaston;
2) myseelisolut varastoivat hiilihydraatteja glykogeenin muodossa;
3) sieniä ei voida liittää kasveihin, koska niiden soluissa ei ole klorofylliä ja kloroplasteja; seinä sisältää kitiiniä;
4) sieniä ei voida katsoa eläimiksi, koska ne imevät ravinteita koko kehon pinnalta eivätkä niele niitä ruokapakkareina.

55. Joissakin metsäbiokenoosissa tehtiin vuorokauden petolintujen massaammunta kanalintujen suojelemiseksi. Selitä, kuinka tämä tapahtuma vaikutti kanojen määrään.

Vastaus:
1) aluksi kanojen määrä kasvoi, koska niiden viholliset (luonnollisesti säätelevät määrää) tuhottiin;
2) sitten kanojen määrä väheni ruuan puutteen vuoksi;
3) sairaiden ja heikkokuntoisten yksilöiden määrä lisääntyi tautien leviämisen ja petoeläinten puuttumisen vuoksi, mikä vaikutti myös kanojen määrän vähenemiseen.

56. Valkoisen jäniksen turkin väri vaihtelee ympäri vuoden: talvella jänis on valkoinen ja kesällä harmaa. Selitä, minkä tyyppistä vaihtelua eläimessä havaitaan ja mikä määrää tämän ominaisuuden ilmenemisen.

Vastaus:
1) jänisissä havaitaan muunnelman (fenotyyppinen, ei-perinnöllinen) vaihtelu;
2) tämän ominaisuuden ilmentymisen määräävät muutokset ympäristöolosuhteissa (lämpötila, päivän pituus).

57. Nimeä lansetin alkionkehityksen vaiheet, jotka on merkitty kuvassa kirjaimilla A ja B. Laajenna kunkin vaiheen muodostumisen piirteitä.
A B

Vastaus:
1) A - gastrula - kaksikerroksisen alkion vaihe;
2) B - hermohermo, jossa on tulevan toukan tai aikuisen organismin alku;
3) gastrula muodostuu blastulan seinämän invaginaatiolla, ja hermolevyyn asetetaan ensin hermolevy, joka toimii säätelijänä muiden elinjärjestelmien asettamisessa.

58. Mitkä ovat bakteerien rakenteen ja elintärkeän toiminnan pääpiirteet? Listaa vähintään neljä ominaisuutta.

Vastaus:
1) bakteerit - esiydinorganismit, joilla ei ole formalisoitua ydintä ja monia organelleja;
2) ravitsemusmenetelmän mukaan bakteerit ovat heterotrofeja ja autotrofeja;
3) korkea lisääntymisnopeus jakautumalla;
4) anaerobit ja aerobit;
5) kiistatilanteessa koetaan epäsuotuisia olosuhteita.

59. Mitä eroa on maa-ilmaympäristön ja veden välillä?

Vastaus:
1) happipitoisuus;
2) erot lämpötilan vaihteluissa (laaja vaihteluiden amplitudi maa-ilmaympäristössä);
3) valaistusaste;
4) tiheys.

Vastaus:
1) merilevällä on kyky kerätä kemiallista alkuainetta jodia;
2) Jodi on välttämätön kilpirauhasen normaalille toiminnalle.

61. Miksi kenkäsilmäsolua pidetään kiinteänä organismina? Mitkä värpästen-kenkien organellit on merkitty kuvassa numeroilla 1 ja 2 ja mitä toimintoja ne suorittavat?

Vastaus:
1) ripsisolu suorittaa kaikki itsenäisen organismin toiminnot: aineenvaihdunta, lisääntyminen, ärtyneisyys, sopeutuminen;
2) 1 - pieni ydin, osallistuu seksuaaliseen prosessiin;
3) 2 - suuri ydin, säätelee elintärkeitä prosesseja.

61. Mitkä ovat sienten rakenteen ja elämän ominaisuudet? Listaa vähintään kolme ominaisuutta.

62. Selitä happosateiden kasveille aiheuttamat haitat. Kerro vähintään kolme syytä.

Vastaus:
1) vahingoittaa suoraan kasvien elimiä ja kudoksia;
2) saastuttaa maaperää, vähentää hedelmällisyyttä;
3) vähentää kasvien tuottavuutta.

63. Miksi matkustajia kehotetaan imemään tikkaria lentokoneeseen noustaessaan tai laskeutuessaan?

Vastaus:
1) nopea paineen muutos ilma-aluksen nousun tai laskun aikana aiheuttaa epämukavuutta välikorvassa, jossa tärykalvon alkupaine kestää kauemmin;
2) nielemisliikkeet parantavat ilman pääsyä kuuloputkeen (Eustachian), jonka kautta paine välikorvan ontelossa tasoittuu ympäristön paineen kanssa.

64. Miten niveljalkaisten verenkiertojärjestelmä eroaa annelidien verenkiertojärjestelmästä? Ilmoita vähintään kolme merkkiä, jotka osoittavat nämä erot.

Vastaus:
1) niveljalkaisilla verenkiertojärjestelmä on avoin ja annelideissa suljettu;
2) niveljalkaisilla on sydän selän puolella;
3) annelideilla ei ole sydäntä, sen toimintoa suorittaa rengasmainen suoni.

65. Minkä tyyppinen eläin on kuvassa? Mitä numerot 1 ja 2 osoittavat? Nimeä muita tämän tyypin edustajia.

Vastaus:
1) suolen tyyppiin;
2) 1 - ektoderma, 2 - suolistontelo;
3) korallipolyypit, meduusat.

66. Mitkä ovat lämminveristen eläinten morfologiset, fysiologiset ja käyttäytymiseen liittyvät sopeutumiset ympäristön lämpötilaan?

Vastaus:
1) morfologiset: lämpöä eristävät kannet, ihonalainen rasvakerros, muutokset kehon pinnassa;
2) fysiologinen: lisääntynyt hien ja kosteuden haihtumisen intensiteetti hengityksen aikana; verisuonten kaventuminen tai laajentuminen, aineenvaihdunnan tason muutokset;
3) käyttäytyminen: pesien, kolojen rakentaminen, päivittäisen ja vuodenajan toiminnan muutokset ympäristön lämpötilasta riippuen.

67. Miten geneettisen tiedon vastaanottaminen ytimestä ribosomiin tapahtuu?

Vastaus:
1) mRNA:n synteesi tapahtuu ytimessä komplementaarisuuden periaatteen mukaisesti;
2) mRNA - DNA-osan kopio, joka sisältää tietoa proteiinin primäärirakenteesta, siirtyy ytimestä ribosomiin.

68. Mikä on saniaisten komplikaatio sammaleisiin verrattuna? Anna vähintään kolme merkkiä.

Vastaus:
1) saniaisilla on juuret;
2) saniaisissa, toisin kuin sammalissa, on muodostunut kehittynyt johtava kudos;
3) saniaisten kehityskierrossa aseksuaalinen sukupolvi (sporofyytti) hallitsee sukupuolista (gametofyytti), jota edustaa uloskasvu.

69. Nimeä selkärankaisen eläimen alkiokerros, joka on merkitty kuvassa numerolla 3. Millaista kudosta ja mitä elimiä siitä muodostuu.

Vastaus:
1) itukerros - endodermi;
2 epiteelikudos (suoli- ja hengityselinten epiteeli);
3) elimet: suolet, ruoansulatusrauhaset, hengityselimet, jotkut umpieritysrauhaset.

70. Mikä rooli linnuilla on metsän biokenoosissa? Anna vähintään kolme esimerkkiä.

Vastaus:
1) säännellä kasvien määrää (jakaa hedelmiä ja siemeniä);
2) säädellä hyönteisten, pienjyrsijöiden määrää;
3) toimia petoeläinten ravinnoksi;
4) lannoittaa maaperää.

71. Mikä on leukosyyttien suojaava rooli ihmiskehossa?

Vastaus:
1) leukosyytit kykenevät fagosytoosiin - syömään ja sulattamaan proteiineja, mikro-organismeja, kuolleita soluja;
2) leukosyytit osallistuvat tiettyjä antigeenejä neutraloivien vasta-aineiden tuotantoon.

72. Etsi virheitä annetusta tekstistä. Ilmoita niiden ehdotusten numerot, joissa ne on tehty, korjaa ne.
Perinnöllisyyden kromosomiteorian mukaan:
1. Geenit sijaitsevat kromosomeissa lineaarisessa järjestyksessä. 2. Jokaisella on tietty paikka - alleeli. 3. Yhden kromosomin geenit muodostavat kytkentäryhmän. 4. Kytkentäryhmien lukumäärä määräytyy kromosomien diploidisen boorin mukaan. 5. Geenisidoksen rikkominen tapahtuu kromosomien konjugaatioprosessissa meioosin profaasissa.

Virkeissä tehdyt virheet:
1)2 - geenin sijainti - lokus;
2)4 - kytkentäryhmien lukumäärä on yhtä suuri kuin haploidinen kromosomijoukko;
3)5 - geenisidoksen katkeaminen tapahtuu risteytyksen aikana.

73. Miksi jotkut tiedemiehet kutsuvat vihreää euglenaa kasviksi ja toiset eläimeksi? Listaa vähintään kolme syytä.

Vastaus:
1) kykenee heterotrofiseen ravintoon, kuten kaikki eläimet;
2) pystyy liikkumaan aktiivisesti etsiessään ruokaa, kuten kaikki eläimet;
3) sisältää klorofylliä solussa ja kykenee autotrofiseen ravintoon, kuten kasvit.

74. Mitä prosesseja tapahtuu energia-aineenvaihdunnan vaiheissa?

Vastaus:
1) valmisteluvaiheessa monimutkaiset orgaaniset aineet jaetaan vähemmän monimutkaisiksi (biopolymeerit - monomeereiksi), energia hajoaa lämmön muodossa;
2) glykolyysiprosessissa glukoosi hajoaa palorypälehapoksi (tai maitohapoksi tai alkoholiksi) ja syntetisoituu 2 ATP-molekyyliä;
3) happivaiheessa pyruvaatti (pyruvaatti) hajoaa hiilidioksidiksi ja vedeksi ja syntetisoituu 36 ATP-molekyyliä.

75. Ihmiskehoon muodostuneessa haavassa verenvuoto loppuu lopulta, mutta märkimistä voi esiintyä. Selitä, mistä veren ominaisuuksista tämä johtuu.

Vastaus:
1) verenvuoto pysähtyy veren hyytymisen ja veritulpan muodostumisen vuoksi;
2) märkiminen johtuu fagosytoosin suorittaneiden kuolleiden leukosyyttien kerääntymisestä.

76. Etsi annetusta tekstistä virheet, korjaa ne. Ilmoita niiden lauseiden lukumäärä, joissa virheitä on tehty, selitä ne.
1. Proteiineilla on suuri merkitys organismien rakenteessa ja elämässä. 2. Nämä ovat biopolymeerejä, joiden monomeerit ovat typpipitoisia emäksiä. 3. Proteiinit ovat osa plasmakalvoa. 4. Monet proteiinit suorittavat entsymaattista toimintaa solussa. 5. Proteiinimolekyyleissä perinnöllinen tieto organismin ominaisuuksista on salattu. 6. Proteiini- ja tRNA-molekyylit ovat osa ribosomeja.

Virkeissä tehdyt virheet:
1) 2 - proteiinimonomeerit ovat aminohappoja;
2)5 - perinnöllinen tieto organismin ominaisuuksista on salattu DNA-molekyyleihin;
3) 6-ribosomit sisältävät rRNA-molekyylejä, eivät tRNA:ta.

77. Mikä on likinäköisyys? Mihin osaan silmää kuva on kohdistettu likinäköisellä ihmisellä? Mitä eroa on synnynnäisen ja hankitun likinäköisyyden muodon välillä?

Vastaus:
1) likinäköisyys on näköelinten sairaus, jossa henkilö ei erota kaukana olevia esineitä;
2) likinäköisellä henkilöllä esineen kuva näkyy verkkokalvon edessä;
3) synnynnäisellä likinäköisyydellä silmämunan muoto muuttuu (pitenee);
4) hankittu likinäköisyys liittyy linssin kaarevuuden muutokseen (lisääntymiseen).

78. Mitä eroa on ihmisen pään luurangolla ja suurapinoiden pään luurangolla? Luettele vähintään neljä eroa.

Vastaus:
1) kallon aivojen ylivalta kasvojen yläpuolelle;
2) leukalaitteen pienentäminen;
3) leuan ulkoneman esiintyminen alaleuassa;
4) yläkaareiden pienentäminen.

79. Miksi ihmiskehon vuorokaudessa erittämän virtsan määrä ei ole yhtä suuri kuin samana aikana juomansa nesteen määrä?

Vastaus:
1) osa vedestä kuluu elimistössä tai muodostuu aineenvaihduntaprosesseissa;
2) osa vedestä haihtuu hengityselinten ja hikirauhasten kautta.

80. Etsi annetusta tekstistä virheet, korjaa ne, ilmoita niiden lauseiden numerot, joissa ne on tehty, kirjoita nämä lauseet virheettömiksi.
1. Eläimet ovat heterotrofisia organismeja, jotka ruokkivat valmiita orgaanisia aineita. 2. On yksisoluisia ja monisoluisia eläimiä. 3. Kaikilla monisoluisilla eläimillä on kahdenvälinen kehon symmetria. 4. Useimmat heistä ovat kehittäneet erilaisia ​​liikuntaelimiä. 5. Vain niveljalkaisilla ja sointuneilla on verenkiertojärjestelmä. 6. Postembryonaalinen kehitys kaikissa monisoluisissa eläimissä on suoraa.

Virkeissä tehdyt virheet:
1) 3 - kaikilla monisoluisilla eläimillä ei ole ruumiin kahdenvälistä symmetriaa; esimerkiksi coelenteraateissa se on säteittäinen (radiaalinen);
2) 5 - verenkiertoelimiä esiintyy myös annelideissa ja nilviäisissä;
3) 6 - suora postembryonaalinen kehitys ei ole luontaista kaikille monisoluisille eläimille.

81. Mikä on veren merkitys ihmisen elämässä?

Vastaus:
1) suorittaa kuljetustoimintoa: hapen ja ravinteiden toimittamista kudoksiin ja soluihin, hiilidioksidin ja aineenvaihduntatuotteiden poistamista;
2) suorittaa suojaavaa toimintaa leukosyyttien ja vasta-aineiden aktiivisuuden vuoksi;
3) osallistuu organismin elintärkeän toiminnan humoraaliseen säätelyyn.

82. Käytä tietoa alkion alkuvaiheista (tsygootti, blastula, gastrula) vahvistaaksesi eläinmaailman kehitysjärjestyksen.

Vastaus:
1) tsygoottivaihe vastaa yksisoluista organismia;
2) blastula-vaihe, jossa solut eivät ole erilaistuneita, on samanlainen kuin siirtomaamuodot;
3) gastrulavaiheessa oleva alkio vastaa suolen ontelon (hydran) rakennetta.

83. Suurten lääkeannosten syöttämiseen laskimoon liittyy niiden laimentaminen suolaliuoksella (0,9 % NaCl-liuos). Selitä miksi.

Vastaus:
1) suurten lääkeannosten käyttöönotto ilman laimentamista voi aiheuttaa jyrkän muutoksen veren koostumuksessa ja peruuttamattomia ilmiöitä;
2) fysiologisen suolaliuoksen (0,9 % NaCl-liuos) pitoisuus vastaa veriplasman suolojen pitoisuutta eikä aiheuta verisolujen kuolemaa.

84. Etsi annetusta tekstistä virheet, korjaa ne, ilmoita niiden lauseiden numerot, joissa ne on tehty, kirjoita nämä lauseet virheettömään.
1. Niveljalkaisten eläimillä on ulompi kitiininen kansi ja nivelletyt raajat. 2. Useimpien vartalo koostuu kolmesta osasta: pää, rintakehä ja vatsa. 3. Kaikilla niveljalkaisilla on yksi antennipari. 4. Heidän silmänsä ovat monimutkaiset. 5. Hyönteisten verenkiertojärjestelmä on suljettu.

Virkeissä tehdyt virheet:
1)3 - kaikilla niveljalkaisilla ei ole yhtä paria antenneja (äyriäisillä ei ole niitä, ja äyriäisillä kummallakin on kaksi paria);
2) 4 - kaikilla niveljalkaisilla ei ole yhdistelmäsilmiä: hämähäkkieläimillä ne ovat yksinkertaisia ​​tai puuttuvat, hyönteisillä ne voivat olla yhdistelmäsilmien ohella yksinkertaisia;
3-5 - niveljalkaisten verenkierto ei ole suljettu.

85. Mitkä ovat ihmisen ruoansulatusjärjestelmän toiminnot?

Vastaus:
1) elintarvikkeiden mekaaninen käsittely;
2) elintarvikkeiden kemiallinen käsittely;
3) ruuan siirtäminen ja sulamattomien jäämien poistaminen;
4) ravinteiden, kivennäissuolojen ja veden imeytyminen vereen ja imusolmukkeisiin.

86. Mikä luonnehtii kukkivien kasvien biologista edistymistä? Listaa vähintään kolme ominaisuutta.

Vastaus:
1) laaja valikoima populaatioita ja lajeja;
2) laaja asutus maapallolla;
3) sopeutumiskyky elämään erilaisissa ympäristöolosuhteissa.

87. Miksi ruokaa pitäisi pureskella perusteellisesti?

Vastaus:
1) hyvin pureskeltava ruoka kyllästyy nopeasti syljellä suuontelossa ja alkaa sulaa;
2) hyvin pureskeltava ruoka kyllästyy nopeasti ruoansulatusnesteillä mahassa ja suolistossa ja on siksi helpompi sulattaa.

88. Etsi annetusta tekstistä virheet. Ilmoita niiden ehdotusten numerot, joissa ne on tehty, korjaa ne.
1. Populaatio on kokoelma saman lajin vapaasti risteytyviä yksilöitä, jotka asuvat yhteisellä alueella pitkään 2. Saman lajin eri populaatiot ovat suhteellisen erillään toisistaan, eivätkä niiden yksilöt risteydy. 3. Saman lajin kaikkien populaatioiden geenipooli on sama. 4. Populaatio on evoluution perusyksikkö. 5. Ryhmä saman lajin sammakoita, jotka elävät syvässä lätäkössä yhden kesän, on populaatio.

Virkeissä tehdyt virheet:
1)2 - saman lajin populaatiot ovat osittain eristettyjä, mutta eri populaatioiden yksilöt voivat risteytyä;
2)3 — saman lajin eri populaatioiden geenipoolit ovat erilaisia;
3)5 - sammakkoryhmä ei ole populaatio, koska saman lajin yksilöiden ryhmä katsotaan populaatioksi, jos se vie saman tilan useiden sukupolvien ajan.

89. Miksi on suositeltavaa juoda suolavettä kesällä pitkittyneen janoisena?

Vastaus:
1) kesällä hikoilu lisääntyy ihmisessä;
2) mineraalisuolat erittyvät kehosta hien mukana;
3) suolavesi palauttaa normaalin vesi-suolatasapainon kudosten ja kehon sisäisen ympäristön välillä.

90. Mikä todistaa, että ihminen kuuluu nisäkkäiden luokkaan?

Vastaus:
1) elinjärjestelmien rakenteen samankaltaisuus;
2) hiusrajan esiintyminen;
3) alkion kehitys kohdussa;
4) jälkeläisten ruokkiminen maidolla, jälkeläisten hoitaminen.

91. Mitkä prosessit ylläpitävät ihmisen veriplasman kemiallisen koostumuksen pysyvyyttä?

Vastaus:
1) puskurijärjestelmien prosessit pitävät väliaineen reaktion (pH) vakiona;
2) plasman kemiallisen koostumuksen neurohumoraalinen säätely suoritetaan.

92. Etsi virheitä annetusta tekstistä. Ilmoita niiden ehdotusten numerot, joissa ne on tehty, ja selitä ne.
1. Populaatio on kokoelma eri lajien vapaasti risteytyviä yksilöitä, jotka ovat asuneet yhteisellä alueella pitkään 2. Populaation tärkeimmät ryhmäominaisuudet ovat lukumäärä, tiheys, ikä, sukupuoli ja tilarakenteet. 3. Populaation kaikkien geenien kokonaisuutta kutsutaan geenipooliksi. 4. Väestö on elävän luonnon rakenneyksikkö. 5. Populaatioiden lukumäärä on aina vakaa.

Virkeissä tehdyt virheet:
1)1 - populaatio on kokoelma saman lajin vapaasti risteytyviä yksilöitä, jotka asuvat populaation yhteisellä alueella pitkään;
2)4 - populaatio on lajin rakenneyksikkö;
3-5 - populaatioiden lukumäärä voi vaihdella eri vuodenaikoina ja vuosina.

93. Mitkä kehon sisäosan rakenteet suojaavat ihmiskehoa ympäristön lämpötilatekijöiden vaikutuksilta? Selitä heidän roolinsa.

Vastaus:
1) ihonalainen rasvakudos suojaa kehoa jäähtymiseltä;
2) hikirauhaset muodostavat hikeä, joka haihtuessaan suojaa ylikuumenemiselta;
3) pään hiukset suojaavat vartaloa jäähtymiseltä ja ylikuumenemiselta;
4) Ihon kapillaarien luumenin muuttaminen säätelee lämmönsiirtoa.

94. Ilmoita vähintään kolme henkilön etenevää biologista ominaisuutta, jotka hän on hankkinut pitkän evoluution aikana.

Vastaus:
1) kallon aivojen ja aivoosan kasvu;
2) pystyasento ja vastaavat muutokset luurangossa;
3) käden vapautuminen ja kehitys, peukalon vastustus.

95. Mikä meioosin jako on samanlainen kuin mitoosi? Selitä, kuinka se ilmentyy ja mihin solun kromosomijoukkoon johtaa.

Vastaus:
1) samankaltaisuus mitoosin kanssa havaitaan meioosin toisessa jaossa;
2) kaikki faasit ovat samanlaisia, sisarkromosomit (kromatidit) hajaantuvat solun napoihin;
3) tuloksena olevilla soluilla on haploidi joukko kromosomeja.

96. Mitä eroa on valtimoverenvuodon ja laskimoverenvuodon välillä?

Vastaus:
1) valtimoverenvuoto, tulipunainen veri;
2) se ampuu ulos haavasta voimakkaalla suihkulla, suihkulähteellä.

97. Minkä ihmiskehossa tapahtuvan prosessin kaavio on esitetty kuvassa? Mikä on tämän prosessin taustalla ja miten veren koostumus muuttuu sen seurauksena? Selitä vastaus.
kapillaari

Vastaus:
1) kuvassa on kaavio kaasunvaihdosta keuhkoissa (keuhkovesikkelin ja veren kapillaarin välillä);
2) kaasunvaihto perustuu diffuusioon - kaasujen tunkeutumiseen korkeapaineisesta paikasta pienempään paineeseen;
3) kaasunvaihdon seurauksena veri kyllästyy hapella ja muuttuu laskimosta (A) valtimoon (B).

98. Mitä vaikutuksia hypodynamialla (alhainen motorinen aktiivisuus) on ihmiskehoon?

Vastaus:
hypodynamia johtaa:
1) aineenvaihdunnan tason laskuun, rasvakudoksen lisääntymiseen, ylipainoon;
2) luuranko- ja sydänlihasten heikkeneminen, sydämen kuormituksen lisääminen ja kehon kestävyyden vähentäminen;
3) laskimoveren pysähtyminen alaraajoissa, vasodilataatio, verenkiertohäiriöt.

(Muut vastauksen muotoilut ovat sallittuja, jotka eivät vääristä sen merkitystä.)

99. Mitkä ovat kuivissa olosuhteissa elävien kasvien ominaisuudet?

Vastaus:
1) kasvien juuristo tunkeutuu syvälle maaperään, saavuttaa pohjaveden tai sijaitsee maaperän pintakerroksessa;
2) joissakin kasveissa vettä varastoituu lehtiin, varsiin ja muihin elimiin kuivuuden aikana;
3) lehdet on peitetty vahapinnoitteella, karvaisia ​​tai muunnettuja piikiksi tai neulasiksi.

100. Mistä johtuu rautaionien tarve päästä ihmisen vereen? Selitä vastaus.

Vastaus:

2) erytrosyytit kuljettavat happea ja hiilidioksidia.

101. Minkä verisuonten kautta ja millaista verta tulee sydämen kammioihin, jotka on merkitty kuvassa numeroilla 3 ja 5? Mihin verenkierron ympyrään jokainen näistä sydämen rakenteista on yhteydessä?

Vastaus:
1) laskimoveri tulee ylemmästä ja alemmasta onttolaskimosta numerolla 3 merkittyyn kammioon;
2) numerolla 5 merkitty kammio vastaanottaa valtimoverta keuhkolaskimoista;
3) sydämen kammio, joka on merkitty numerolla 3, liittyy suureen verenkiertoon;
4) sydämen kammio, joka on merkitty numerolla 5, liittyy keuhkojen verenkiertoon.

102. Mitä vitamiinit ovat, mikä on niiden rooli ihmiskehon elämässä?

Vastaus:
1) vitamiinit - biologisesti aktiiviset orgaaniset aineet, joita tarvitaan pieniä määriä;
2) ne ovat osa entsyymejä, jotka osallistuvat aineenvaihduntaan;
3) lisätä kehon vastustuskykyä haitallisia ympäristövaikutuksia vastaan, stimuloida kasvua, kehon kehitystä, kudosten ja solujen palautumista.

103. Kalima-perhonen vartalon muoto muistuttaa lehtiä. Kuinka samanlainen vartalon muoto syntyi perhosessa?

Vastaus:
1) erilaisten perinnöllisten muutosten esiintyminen yksilöissä;
2) muunneltujen yksilöiden säilyttäminen luonnollisella valinnalla;
3) lehtiä muistuttavan kehon muotoisten yksilöiden lisääntyminen ja leviäminen.

104. Mikä on useimpien entsyymien luonne ja miksi ne menettävät aktiivisuutensa säteilytason noustessa?

Vastaus:
1) useimmat entsyymit ovat proteiineja;
2) säteilyn vaikutuksesta tapahtuu denaturaatio, proteiinientsyymin rakenne muuttuu.

105. Etsi annetusta tekstistä virheet. Ilmoita ehdotusten lukumäärä, jossa ne on tehty, ja korjaa ne.
1. Kasvit, kuten kaikki elävät organismit, ruokkivat, hengittävät, kasvavat ja lisääntyvät. 2. Ravitsemusmenetelmän mukaan kasvit luokitellaan autotrofisiksi organismeiksi. 3. Hengitessään kasvit imevät hiilidioksidia ja vapauttavat happea. 4. Kaikki kasvit lisääntyvät siemenillä. 5. Kasvit, kuten eläimet, kasvavat vain ensimmäisinä elinvuosina.

Virkeissä tehdyt virheet:
1) 3 - hengittäessään kasvit imevät happea ja vapauttavat hiilidioksidia;
2-4 - vain kukkivat ja voimisiemenet lisääntyvät siemenillä ja levät, sammalet, saniaiset - itiöillä;
3-5 - kasvit kasvavat koko elämänsä ajan, niillä on rajoittamaton kasvu.

106. Mistä johtuu rautaionien tarve päästä ihmisen vereen? Selitä vastaus.

Vastaus:
1) rauta-ionit ovat osa punasolujen hemoglobiinia;
2) erytrosyyttien hemoglobiini kuljettaa happea ja hiilidioksidia, koska se pystyy sitoutumaan näihin kaasuihin;
3) hapen saanti on välttämätöntä solun energia-aineenvaihdunnalle ja hiilidioksidi on sen poistettava lopputuote.

107. Selitä, miksi eri rotuihin kuuluvat ihmiset luokitellaan samaan lajiin. Esitä vähintään kolme todistetta.

Vastaus:
1) rakenteen, elämänprosessien, käyttäytymisen samankaltaisuus;
2) geneettinen yhtenäisyys - sama kromosomisarja, niiden rakenne;
3) rotujenväliset avioliitot tuottavat lisääntymiskykyisiä jälkeläisiä.

108. Muinaisessa Intiassa rikoksesta epäiltyä henkilöä tarjottiin niellä kourallinen kuivaa riisiä. Jos hän ei onnistunut, syyllisyys katsottiin todistetuksi. Anna tälle prosessille fysiologinen perustelu.

Vastaus:
1) nieleminen on monimutkainen refleksitoiminto, johon liittyy syljeneritystä ja kielen juuren ärsytystä;
2) voimakkaalla jännityksellä syljeneritys estyy jyrkästi, suu kuivuu ja nielemisrefleksi ei esiinny.

109. Etsi virheitä annetusta tekstistä. Ilmoita niiden ehdotusten numerot, joissa ne on tehty, ja selitä ne.
1. Biogeosenoosin ravintoketjun koostumus sisältää tuottajat, kuluttajat ja hajottajat. 2. Ruokaketjun ensimmäinen lenkki ovat kuluttajat. 3. Kuluttajat maailmassa keräävät fotosynteesiprosessissa absorboitunutta energiaa. 4. Fotosynteesin pimeässä vaiheessa happea vapautuu. 5. Pelkistimet myötävaikuttavat kuluttajien ja tuottajien keräämän energian vapautumiseen.

Virkeissä tehdyt virheet:
1) 2 - ensimmäinen linkki on tuottajat;
2) 3 - kuluttajat eivät pysty fotosynteesiin;
3)4 - happea vapautuu fotosynteesin valovaiheessa.

110. Mitkä ovat anemian syyt ihmisillä? Luettele vähintään kolme mahdollista syytä.

Vastaus:
1) suuri verenhukka;
2) aliravitsemus (raudan ja vitamiinien puute jne.);
3) punasolujen muodostumisen rikkominen hematopoieettisissa elimissä.

111. Ampiaiskärpäs on väriltään ja ruumiinmuodoltaan samanlainen kuin ampiainen. Nimeä sen suojalaitteen tyyppi, selitä sen merkitys ja kuntoilun suhteellinen luonne.

Vastaus:
1) sopeutumistyyppi - mimikri, suojaamattoman eläimen vartalon värin ja muodon jäljitelmä suojattuun eläimeen;
2) ampiaisen muistutus varoittaa mahdollista petoeläintä pistovaarasta;
3) kärpäsestä tulee nuorten lintujen saalis, jotka eivät ole vielä kehittäneet refleksiä ampiaiseen.

112. Muodosta ravintoketju käyttämällä kaikkia seuraavia esineitä: humus, ristihämähäkki, haukka, talitiainen, huonekärpäs. Määritä kolmannen tilauksen kuluttajat koostetusta ketjusta.

Vastaus:
1) humus -> huonekärpäs -> hämähäkkiristi -> talitiainen -> haukka;
2) kolmannen asteen kuluttaja - talitiainen.

113. Etsi virheitä annetusta tekstistä. Ilmoita niiden lauseiden lukumäärä, joissa virheitä on tehty, ja korjaa ne.
1. Annelidit ovat kaikkein organisoituneimpia eläimiä muiden matojen lajikkeista. 2. Annelidilla on avoin verenkiertojärjestelmä. 3. Annelidien runko koostuu identtisistä segmenteistä. 4. Annelideissa ei ole ruumiinonteloa. 5. Annelidien hermostoa edustavat perifaryngeaalinen rengas ja selkähermoketju.

Virkeissä tehdyt virheet:
1) 2 - Annelidilla on suljettu verenkiertojärjestelmä;
2) 4 - Annelideissa on ruumiinontelo;
3-5 - hermoketju sijaitsee kehon vatsan puolella.

114. Nimeä ainakin kolme maakasvien aromorfoosia, joiden ansiosta ne pääsivät ensimmäisenä hallitsemaan maata. Perustele vastaus.

Vastaus:
1) sisäkudoksen - orvaskeden, jossa on stomata - ilmaantuminen, mikä edistää suojaa haihtumista vastaan;
2) aineiden kuljetuksen takaavan johtavan järjestelmän esiintyminen;
3) tukitoimintoa suorittavan mekaanisen kudoksen kehittyminen.

115. Selitä syy pussieläinten suureen monimuotoisuuteen Australiassa ja niiden puuttumiseen muilla mantereilla.

Vastaus:
1) Australia erottui muista mantereista pussieläinten kukoistuskaudella ennen istukkaeläinten ilmestymistä (maantieteellinen eristäminen);
2) Australian luonnonolosuhteet vaikuttivat pussieläinten merkkien ja aktiivisen lajittelun eroihin;
3) muilla mantereilla pussieläimiä korvattiin istukan nisäkkäillä.

116. Missä tapauksissa muutos DNA-nukleotidien sekvenssissä ei vaikuta vastaavan proteiinin rakenteeseen ja toimintoihin?

Vastaus:
1) jos nukleotidisubstituution seurauksena ilmaantuu toinen kodoni, joka koodaa samaa aminohappoa;
2) jos nukleotidisubstituution seurauksena muodostunut kodoni koodaa toista aminohappoa, jolla on samanlaiset kemialliset ominaisuudet ja joka ei muuta proteiinin rakennetta;
3) jos nukleotidimuutoksia esiintyy intergeenisillä tai ei-toimivilla DNA-alueilla.

117. Miksi hauen ja ahvenen suhdetta joen ekosysteemissä pidetään kilpailukykyisenä?

Vastaus:
1) ovat saalistajia, syövät samanlaista ruokaa;
2) asuvat samassa säiliössä, tarvitsevat samanlaiset olosuhteet elämään, sortavat toisiaan.

118. Etsi annetusta tekstistä virheet. Ilmoita niiden lauseiden lukumäärä, joissa virheitä on tehty, ja korjaa ne.
1. Niveljalkaisten tyypin pääluokat ovat äyriäiset, hämähäkit ja hyönteiset. 2. Hyönteisillä on neljä paria jalkoja ja hämähäkkieläimillä kolme paria. 3. Ravulla on yksinkertaiset silmät ja ristihämähäkillä monimutkaiset silmät. 4. Hämähäkkieläinten syylät sijaitsevat vatsassa. 5. Spider-cross ja Maybug hengittävät keuhkopussien ja henkitorven avulla.

Virkeissä tehdyt virheet:
1) 2 - hyönteisillä on kolme paria jalkoja ja hämähäkkieläimillä - neljä paria;
2) 3 - rapuilla on yhdistelmäsilmät ja ristihämähäkillä yksinkertaiset silmät;
3-5 - toukokuukuoriaisella ei ole keuhkopusseja, vaan vain henkitorvi.

119. Mitkä ovat hattusienten rakenteen ja elämän ominaisuudet? Listaa vähintään neljä ominaisuutta.

Vastaus:
1) niillä on myseeli ja hedelmärunko;
2) lisääntyvät itiöillä ja rihmastossa;
3) ravitsemusmenetelmän mukaan - heterotrofit;
4) useimmat muodostavat mykoritsa.

120. Mitkä aromorfoosit antoivat muinaisille sammakkoeläimille mahdollisuuden hallita maata.

Vastaus:
1) keuhkohengityksen ilmaantuminen;
2) leikattujen raajojen muodostuminen;
3) kolmikammioisen sydämen ja kahden verenkiertopiirin ilmestyminen.

Solun elinkaari osoittaa selvästi, että solun elämä jakautuu interkineesin ja mitoosin jaksoksi. Interkineesin aikana kaikki elintärkeät prosessit suoritetaan aktiivisesti, paitsi jakautuminen. Keskitytään ensin niihin. Solun tärkein elinprosessi on aineenvaihdunta.

Sen perusteella tapahtuu spesifisten aineiden muodostumista, kasvua, solujen erilaistumista sekä solujen ärtyneisyyttä, liikkumista ja itsensä lisääntymistä. Monisoluisessa organismissa solu on osa kokonaisuutta. Siksi solun kaikkien elintärkeiden prosessien morfologiset ominaisuudet ja luonne muodostuvat organismin ja ulkoisen ympäristön vaikutuksesta. Keho vaikuttaa soluihin pääasiassa hermoston kautta sekä umpierityshormonien toiminnan kautta.

Aineenvaihdunta on tietty aineiden muutosjärjestys, joka johtaa solun säilymiseen ja uusiutumiseen. Aineenvaihduntaprosessissa toisaalta soluun tulee aineita, jotka prosessoituvat ja ovat osa solurunkoa, ja toisaalta solusta poistuvat aineet, jotka ovat hajoamistuotteita, eli solu ja ympäristö vaihtaa aineita. Kemiallisesti aineenvaihdunta ilmaistaan ​​kemiallisissa reaktioissa, jotka seuraavat peräkkäin tietyssä järjestyksessä. Tiukan järjestyksen aineiden muuntamisen aikana tarjoavat proteiiniaineet - entsyymit, jotka toimivat katalyytteinä. Entsyymit ovat spesifisiä, eli ne vaikuttavat tietyllä tavalla vain tiettyihin aineisiin. Entsyymien vaikutuksesta tietty aine kaikista mahdollisista muutoksista muuttuu monta kertaa nopeammin vain yhteen suuntaan. Tämän prosessin seurauksena muodostuneet uudet aineet muuttuvat edelleen muiden, yhtä spesifisten entsyymien jne. vaikutuksesta.

Aineenvaihdunta ajava periaate on yhtenäisyyden ja vastakohtien taistelun laki. Itse asiassa aineenvaihdunta määräytyy kahdella ristiriitaisella ja samalla yhteisellä prosessilla - assimilaatio ja dissimilaatio. Solu käsittelee ulkoisesta ympäristöstä saadut aineet ja muuttuu tälle solulle ominaisiksi aineiksi (assimilaatio). Siten sen sytoplasman koostumus, ytimen organellit päivitetään, muodostuu troofisia sulkeumia, tuotetaan salaisuuksia, hormoneja. Assimilaatioprosessit ovat synteettisiä, ne jatkuvat energian imeytymisen kanssa. Tämän energian lähde on dissimilaatioprosessit. Tämän seurauksena niiden aiemmin muodostuneet orgaaniset aineet tuhoutuvat ja energiaa vapautuu ja muodostuu tuotteita, joista osa syntetisoituu uusiksi soluaineiksi, kun taas osa erittyy solusta (eritteet). Dissimilaatiossa vapautuva energia käytetään assimilaatiossa. Siten assimilaatio ja dissimilaatio ovat kaksi, vaikkakin erilaista, mutta läheisesti liittyvää aineenvaihdunnan aspektia.

Aineenvaihdunta on erilainen paitsi eri eläimissä, myös saman organismin sisällä eri elimissä ja kudoksissa. Tämä spesifisyys ilmenee siinä, että kunkin elimen solut pystyvät omaksumaan vain tiettyjä aineita, rakentamaan niistä tiettyjä kehonsa aineita ja vapauttamaan melko tiettyjä aineita ulkoiseen ympäristöön. Aineenvaihdunnan myötä myös energiaa vaihtuu, eli solu imee energiaa ulkoisesta ympäristöstä lämmön, valon muodossa ja vapauttaa puolestaan ​​säteily- ja muuta energiaa.

Aineenvaihdunta koostuu useista yksityisistä prosesseista. Tärkeimmät ovat:

1) aineiden tunkeutuminen soluun;

2) niiden "käsittely" ravitsemus- ja hengitysprosessien avulla (aerobinen ja anaerobinen);

3) "käsittelytuotteiden" käyttö erilaisiin synteettisiin prosesseihin, joista esimerkkinä voi olla proteiinien synteesi ja salaisuuden muodostaminen;

4) jätetuotteiden poistaminen kennosta.

Plasmalemmalla on tärkeä rooli aineiden tunkeutumisessa sekä aineiden poistamisessa solusta. Molempia näitä prosesseja voidaan tarkastella fysikaalis-kemiallisesta ja morfologisesta näkökulmasta. Läpäisevyys johtuu passiivisesta ja aktiivisesta siirrosta. Ensimmäinen johtuu diffuusio- ja osmoosiilmiöistä. Aineita voi kuitenkin päästä soluun vastoin näitä lakeja, mikä kertoo itse solun aktiivisuudesta ja sen selektiivisyydestä. Tiedetään esimerkiksi, että natriumioneja pumpataan ulos solusta, vaikka niiden pitoisuus ulkoisessa ympäristössä on suurempi kuin solussa, kun taas kaliumioneja päinvastoin pumpataan soluun. Tätä ilmiötä kuvataan nimellä "natrium-kaliumpumppu", ja siihen liittyy energiankulutus. Kyky tunkeutua soluun vähenee, kun hydroksyyliryhmien (OH) määrä molekyylissä kasvaa, kun aminoryhmä (NH2) viedään molekyyliin. Orgaaniset hapot tunkeutuvat helpommin kuin epäorgaaniset hapot. Ammoniakki tunkeutuu erityisen nopeasti alkaleista. Läpäisevyyden kannalta molekyylin koko on myös tärkeä. Solujen läpäisevyys vaihtelee riippuen reaktiosta, lämpötilasta, valaistuksesta, iästä ja itse solun fysiologisesta tilasta, ja nämä syyt voivat lisätä joidenkin aineiden läpäisevyyttä ja samalla heikentää muiden aineiden läpäisevyyttä.

Morfologinen kuva ympäristöstä peräisin olevien aineiden läpäisevyydestä on hyvin jäljitettävissä, ja se tapahtuu fagosytoosilla (fageiini - syödä) ja pinosytoosilla (pyneiini - juoda). Molempien mekanismit näyttävät olevan samanlaisia ​​ja eroavat vain määrällisesti. Fagosytoosin avulla vangitaan suuremmat hiukkaset ja pinosytoosin avulla pienemmät ja vähemmän tiheät. Ensin aineet adsorboituvat mukopolysakkarideilla peitetyn plasmalemman pinnalle, sitten ne uppoavat sen kanssa syvälle ja muodostuu kupla, joka sitten irtoaa plasmalemmasta (kuva 19). Imeytyneiden aineiden prosessointi tapahtuu sulatusta muistuttavien prosessien aikana, joka huipentuu suhteellisen yksinkertaisten aineiden muodostumiseen. Solunsisäinen ruoansulatus alkaa siitä, että fagosyyttiset tai pinosyyttiset vesikkelit fuusioituvat ruoansulatusentsyymejä sisältävien primaaristen lysosomien kanssa ja muodostuu sekundaarinen lysosomi eli ruoansulatusvakuoli. Niissä tapahtuu entsyymien avulla aineiden hajoamista yksinkertaisemmiksi. Tämä prosessi ei sisällä vain lysosomeja, vaan myös muita solun komponentteja. Siten mitokondriot tarjoavat prosessin energiapuolen; sytoplasmisen retikulumin kanavia voidaan käyttää prosessoitujen aineiden kuljettamiseen.

Solunsisäinen ruoansulatus päättyy toisaalta suhteellisen yksinkertaisten tuotteiden muodostumiseen, joista taas syntetisoidaan monimutkaisia ​​aineita (proteiineja, rasvoja, hiilihydraatteja), joita käytetään solurakenteiden uudistamiseen tai salaisuuksien muodostamiseen, ja toisaalta tuotteita. poistetaan solusta eritteinä. Esimerkkejä prosessoitujen tuotteiden käytöstä ovat proteiinisynteesi ja salaisuuksien muodostus.

Riisi. 19. Pinosytoosikaavio:

L - pinosyyttisen kanavan (1) ja pinosyyttisten vesikkeleiden (2) muodostuminen. Nuolet osoittavat plasmalemman tunkeutumisen suunnan. B-Zh - pinosytoosin peräkkäiset vaiheet; 3 - adsorboituneet hiukkaset; 4 - solukasvuston vangitsemat hiukkaset; 5 - solujen plasmakalvo; D, E, B - pinosytoottisen vakuolin muodostumisen peräkkäiset vaiheet; G - ruokapartikkelit vapautuvat tyhjiön kuoresta.

Proteiinisynteesi tapahtuu ribosomeissa ja se tapahtuu ehdollisesti neljässä vaiheessa.

Ensimmäinen vaihe sisältää aminohappojen aktivoinnin. Niiden aktivaatio tapahtuu sytoplasmisessa matriisissa entsyymien (aminoasyyli-RNA-syntetaasien) osallistuessa. Tunnetaan noin 20 entsyymiä, joista jokainen on spesifinen vain yhdelle aminohapolle. Aminohapon aktivointi tapahtuu, kun se yhdistetään entsyymin ja ATP:n kanssa.

Vuorovaikutuksen seurauksena pyrofosfaatti lohkeaa ATP:stä ja energia, joka on yhteydessä ensimmäisen ja toisen fosfaattiryhmän välillä, siirtyy kokonaan aminohappoon. Tällä tavalla aktivoitu aminohappo (aminoasyladenylaatti) muuttuu reaktiiviseksi ja saa kyvyn yhdistyä muiden aminohappojen kanssa.

Toinen vaihe on aktivoidun aminohapon sitoutuminen RNA:n siirtoon (t-RNA). Tässä tapauksessa yksi t-RNA-molekyyli kiinnittää vain yhden aktivoidun aminohapon molekyylin. Näissä reaktioissa on mukana sama entsyymi kuin ensimmäisessä vaiheessa, ja reaktio päättyy t-RNA:n ja aktivoidun aminohapon kompleksin muodostumiseen. tRNA-molekyyli koostuu kaksoiskierteestä, joka on suljettu toisesta päästä. Tämän heliksin suljettua (pää) päätä edustaa kolme nukleotidiä (antikodoni), jotka määrittävät tämän t-RNA:n kiinnittymisen pitkän lähetti-RNA (i-RNA) -molekyylin tiettyyn kohtaan (kodoniin). Aktivoitu aminohappo kiinnittyy tRNA:n toiseen päähän (kuvio 20). Esimerkiksi, jos tRNA-molekyylin pääosassa on UAA-tripletti, vain aminohappo lysiini voidaan kiinnittää sen vastakkaiseen päähän. Siten jokaisella aminohapolla on oma spesifinen t-RNA. Jos kolme terminaalista nukleotidia eri tRNA:issa ovat samat, niin sen spesifisyyden määrää nukleotidisekvenssi tRNA:n toisessa osassa. tRNA:han kiinnittyneen aktivoidun aminohapon energiaa käytetään muodostamaan peptidisidoksia polypeptidimolekyyliin. Aktivoitu aminohappo kuljetetaan tRNA:lla hyaloplasman kautta ribosomeihin.

Kolmas vaihe on polypeptidiketjujen synteesi. Lähetti-RNA, joka lähtee ytimestä, ulottuu tietyn polyribosomin useiden ribosomien pienten alayksiköiden läpi, ja samat synteesiprosessit toistuvat jokaisessa niistä. Avauksen aikana tuon myyrän muniminen

Riisi. 20. Kaavio polypeptidisynteesiä varten ribosomeissa i-RNA:n ja t-RNA:n avulla: /, 2 - ribosomi; 3 - t-RNA, joka kantaa antikodoneja toisessa päässä: ACC, AUA. Ayv AGC ja toisessa päässä vastaavasti aminohapot: tryptofaani, roller, lysiini, seriini (5); 4-n-RNA, jossa koodit sijaitsevat: UGG (tryptofaani)» URU (valiini). UAA (lysiini), UCG (seriini); 5 - syntetisoitu polypeptidi.

t-RNA coule, jonka tripletti vastaa m-RNA:n koodisanaa. Sitten koodisana siirtyy vasemmalle ja sen mukana siihen kiinnittynyt t-RNA. Sen tuoma aminohappo on yhdistetty peptidisidoksella syntetisoivan polypeptidin aikaisemmin tuotuun aminohappoon; t-RNA erotetaan i-RNA:sta, tapahtuu i-RNA-informaation translaatio (poiskirjoittaminen), eli proteiinisynteesi. Ilmeisesti kaksi t-RNA-molekyyliä on kiinnittynyt ribosomeihin samanaikaisesti: toinen kohtaan, joka kantaa syntetisoitua polypeptidiketjua, ja toinen kohtaan, johon seuraava aminohappo on kiinnittynyt, ennen kuin se putoaa paikalleen ketjussa.

Neljäs vaihe on polypeptidiketjun poistaminen ribosomista ja syntetisoidulle proteiinille ominaisen spatiaalisen konfiguraation muodostaminen. Lopulta muodostumisen loppuun saattanut proteiinimolekyyli tulee itsenäiseksi. tRNA:ta voidaan käyttää toistuvaan synteesiin, kun taas mRNA tuhoutuu. Proteiinimolekyylin muodostumisen kesto riippuu siinä olevien aminohappojen lukumäärästä. Uskotaan, että yhden aminohapon lisääminen kestää 0,5 sekuntia.

Synteesiprosessi vaatii energiankulutusta, jonka lähteenä on ATP, jota muodostuu pääasiassa mitokondrioissa ja vähäisessä määrin ytimessä ja lisääntyneen soluaktiivisuuden myötä myös hyaloplasmassa. Hyaloplasman ytimessä ATP ei muodostu oksidatiivisen prosessin perusteella, kuten mitokondrioissa, vaan glykolyysin eli anaerobisen prosessin perusteella. Siten synteesi tapahtuu ytimen, hyaloplasman, ribosomien, mitokondrioiden ja solun rakeisen sytoplasmisen retikulumin koordinoidun työn ansiosta.

Solun eritysaktiivisuus on myös esimerkki useiden solurakenteiden koordinoidusta työstä. Eritys on sitä, että solu tuottaa erityisiä tuotteita, joita monisoluisessa organismissa käytetään useimmiten koko organismin etujen mukaisesti. Joten sylki, sappi, mahaneste ja muut salaisuudet auttavat jalostamaan ruokaa

Riisi. 21. Kaavio yhdestä mahdollisesta erityssynteesin tavoista solussa ja sen erittymiseen:

1 - salaisuus ytimessä; 2 - pro-secretin poistuminen ytimestä; 3 - prosecretin kerääntyminen sytoplasmisen retikulumin säiliöön; 4 - säiliön erottaminen salauksella sytoplasmisesta retikulumista; 5 - lamellikompleksi; 6 - tippa salaisuutta lamellikompleksin alueella; 7- kypsä eritysrae; 8-9 - peräkkäiset erityksen vaiheet; 10 - salaisuus solun ulkopuolella; 11 - solujen plasmalemma.

Ruoansulatuselimet. Salaisuudet voivat muodostua joko vain proteiineista (useita hormoneja, entsyymejä) tai koostuvat glykoproteiineista (lima), ligu-proteiineista, glykolipoproteiineista, harvemmin niitä edustavat lipidit (maidon ja talirauhasten rasva) t tai epäorgaaniset aineet (pohjarauhasten suolahappo).

Erityssoluissa voidaan tavallisesti erottaa kaksi päätä: basaali (suuntaan perikapillaarin tilaan päin) ja apikaalinen (vastaan ​​tilaan, jossa erite erittyy). Erityssolun komponenttien sijainnissa havaitaan vyöhykejakoa, ja tyvistä apikaalisiin päihin (napoihin) ne muodostavat seuraavan rivin: rakeinen sytoplasminen retikulumi, tuma, lamellikompleksi, eritysrakeita (kuva 21). Basaali- ja apikaalisten navojen plasmalemmassa on usein mikrovilliä, minkä seurauksena pinta aineiden sisäänpääsylle verestä ja imusolmukkeesta tyvinapan kautta ja valmiin salaisuuden poisto apikaalisen navan kautta lisääntyy.

Proteiiniluonteisen salaisuuden (haima) muodostuessa prosessi alkaa salaisuudelle spesifisten proteiinien synteesillä. Siksi erityssolujen tumassa on runsaasti kromatiinia, sillä on hyvin määritelty ydin, jonka ansiosta muodostuu kaikki kolme RNA-tyyppiä, jotka tulevat sytoplasmaan ja osallistuvat proteiinisynteesiin. Joskus ilmeisesti erityssynteesi alkaa ytimestä ja päättyy sytoplasmaan, mutta useimmiten hyaloplasmaan ja jatkuu rakeisessa sytoplasmisessa retikulumissa. Sytoplasmisen retikulumin tubuluksilla on tärkeä rooli primäärituotteiden kerääntymisessä ja niiden kuljettamisessa. Tässä suhteessa erityssoluissa on monia ribosomeja ja sytoplasminen retikulumi on hyvin kehittynyt. Sytoplasmisen retikulumin osat, joissa on ensisijainen salaisuus, revitään irti ja ohjataan lamellikompleksiin, joka siirtyy sen tyhjiin. Täällä tapahtuu erittyvien rakeiden muodostumista.

Tässä tapauksessa salaisuuden ympärille muodostuu lipoproteiinikalvo, ja itse salaisuus kypsyy (menettää vettä) keskittyen enemmän. Rakeiden tai vakuolien muodossa oleva valmis salaisuus poistuu lamellikompleksista ja vapautuu solujen apikaalisen navan kautta. Mitokondriot tarjoavat energiaa koko prosessiin. Luonteeltaan ei-proteiinin salaisuuksia syntetisoituu ilmeisesti sytoplasmisessa retikulumissa ja joissakin tapauksissa jopa mitokondrioissa (lipidisalaisuudet). Eritysprosessia säätelee hermosto. Rakentavien proteiinien ja salaisuuksien lisäksi solussa tapahtuvan aineenvaihdunnan seurauksena voi muodostua troofisia aineita (glykogeeni, rasva, pigmentit jne.), tuottaa energiaa (säteily-, lämpö- ja sähköinen biovirta).

Aineenvaihdunta saatetaan päätökseen vapauttamalla ulkoiseen ympäristöön useita aineita, joita solut eivät yleensä käytä ja ovat usein

Jopa haitallista hänelle. Aineiden poisto solusta, samoin kuin sisäänotto, tapahtuu passiivisten fysikaalisten ja kemiallisten prosessien (diffuusio, osmoosi) perusteella ja aktiivisella siirrolla. Erittymisen morfologisella kuvalla on usein päinvastainen luonne kuin fagosytoosin. Erittyvät aineet ovat kalvon ympäröimiä.

Tuloksena oleva vesikkeli lähestyy solukalvoa, joutuu kosketuksiin sen kanssa, murtautuu sitten läpi ja vesikkelin sisältö on solun ulkopuolella.

Kuten olemme jo sanoneet, aineenvaihdunta määrää myös muita solun elintärkeitä ilmenemismuotoja, kuten solujen kasvua ja erilaistumista, ärtyneisyyttä ja solujen kykyä lisääntyä.

Solujen kasvu on aineenvaihdunnan ulkoinen ilmentymä, joka ilmenee solukoon kasvuna. Kasvu on mahdollista vain, jos aineenvaihduntaprosessissa assimilaatio voittaa dissimilaatiota ja jokainen solu kasvaa vain tiettyyn rajaan asti.

Solujen erilaistuminen on sarja laadullisia muutoksia, jotka etenevät eri tavalla eri soluissa ja jotka määräytyvät ympäristön ja DNA-osien, joita kutsutaan geeneiksi, aktiivisuudesta. Tämän seurauksena syntyy eri kudosten erilaatuisia soluja, ja tulevaisuudessa soluissa tapahtuu ikääntymiseen liittyviä muutoksia, joita ei ole tutkittu. Tiedetään kuitenkin, että soluista tyhjenee vesi, proteiinipartikkelit kasvavat, mikä johtaa kolloidin dispergoituneen faasin kokonaispinnan vähenemiseen ja sen seurauksena aineenvaihdunnan intensiteetin laskuun. Siksi solun elintärkeä potentiaali pienenee, oksidatiiviset, pelkistys- ja muut reaktiot hidastuvat, joidenkin prosessien suunta muuttuu, minkä vuoksi soluun kerääntyy erilaisia ​​aineita.

Solun ärtyisyys on sen reaktio ulkoisen ympäristön muutoksiin, joiden ansiosta solun ja ympäristön välillä syntyvät väliaikaiset ristiriidat eliminoituvat ja elävä rakenne mukautuu jo muuttuneeseen ulkoiseen ympäristöön.

Ärtyvyysilmiössä voidaan erottaa seuraavat seikat:

1) ympäristötekijän vaikutus (esim. mekaaninen, kemiallinen, säteily jne.)

2) solun siirtyminen aktiiviseen eli kiihtyvään tilaan, joka ilmenee biokemiallisten ja biofysikaalisten prosessien muutoksena solun sisällä ja solun läpäisevyys ja hapenotto voi lisääntyä, sen kolloidinen tila sytoplasma muuttuu, sähköiset toimintavirrat ilmaantuvat jne.;

3) solun reaktio ympäristön vaikutuksiin, ja eri soluissa vaste ilmenee eri tavoin. Siten sidekudoksessa tapahtuu paikallinen aineenvaihduntamuutos, lihaskudoksessa tapahtuu supistuminen, rauhaskudoksiin erittyy salaisuutta (sylki, sappi jne.), hermoimpulssi hermosoluissa.alue, leviää koko kudoksessa. Hermosolussa viritys voi levitä paitsi saman kudoksen muihin elementteihin (jolloin muodostuu monimutkaisia ​​kiihtyviä järjestelmiä - refleksikaaria), vaan myös siirtyä muihin kudoksiin. Tämän ansiosta hermoston säätelevä rooli suoritetaan. Näiden reaktioiden monimutkaisuusaste riippuu eläimen organisaation korkeudesta.Ärsyttävän aineen voimakkuudesta ja luonteesta riippuen erotetaan seuraavat kolme ärtyneisyystyyppiä: normaali, paranekroosinen ja nekroottinen. Jos ärsykkeen voimakkuus ei ylitä tavanomaista, joka on ominaista ympäristölle, jossa solu tai koko organismi elää, solussa syntyvät prosessit poistavat lopulta ristiriidan ulkoisen ympäristön kanssa ja solu palaa normaalitilaansa. Tässä tapauksessa mikroskoopilla näkyvää solurakennetta ei tapahdu. Jos ärsykkeen voimakkuus on suuri tai se vaikuttaa soluun pitkään, niin solunsisäisten prosessien muutos johtaa merkittävään häiriöön solun toiminnassa, rakenteessa ja kemiassa. Siihen ilmaantuu sulkeumia, muodostuu rakenteita lankojen, kokkareiden, verkkojen jne. muodossa. Sytoplasman reaktio siirtyy happamuutta kohti, solun rakenteen ja fysikaalis-kemiallisten ominaisuuksien muutos häiritsee solun normaalia toimintaa, asettaa sen elämän ja kuoleman partaalle. Tätä tilaa Nasonov ja Aleksandrov kutsuivat paranekroottiseksi*. Se on palautuva ja voi johtaa solujen palautumiseen, mutta se voi myös johtaa solukuolemaan. Lopuksi, jos aine vaikuttaa erittäin voimakkaalla voimalla, solun sisällä tapahtuvat prosessit häiriintyvät niin pahasti, että toipuminen on mahdotonta ja solu kuolee. Tämän jälkeen tapahtuu useita rakenteellisia muutoksia, eli solu siirtyy nekroosin tai nekroosin tilaan.

Liikenne. Solulle ominaisen liikkeen luonne on hyvin monimuotoinen. Ensinnäkin solussa tapahtuu jatkuvaa sytoplasman liikettä, joka liittyy ilmeisesti aineenvaihduntaprosessien toteuttamiseen. Lisäksi erilaiset sytoplasmiset muodostelmat voivat liikkua hyvin aktiivisesti solussa, esimerkiksi värekarvot värekarvaisessa epiteelissä, mitokondriot; tekee liikkeen ja ytimen. Muissa tapauksissa liike ilmaistaan ​​solun pituuden tai tilavuuden muutoksena, jonka jälkeen se palaa alkuperäiseen asentoonsa. Tällaista liikettä havaitaan lihassoluissa, lihaskuiduissa ja pigmenttisoluissa. Myös avaruudessa liikkuminen on yleistä. Se voidaan suorittaa pseudopodojen, kuten ameeban, avulla. Näin leukosyytit ja jotkut side- ja muiden kudosten solut liikkuvat. Siittiöillä on erityinen liiketapa avaruudessa. Niiden translaatioliike johtuu hännän kiemurtelevista taivutuksista ja siittiöiden pyörimisestä pituusakselin ympäri. Suhteellisen yksinkertaisesti järjestäytyneissä olennoissa ja joissakin erittäin organisoituneiden monisoluisten eläinten soluissa liikkumista avaruudessa aiheuttavat ja ohjaavat erilaiset ulkoisen ympäristön tekijät, ja sitä kutsutaan takseiksi.

On olemassa: kemotaksis, thigmotaksis ja reotaxis. Kemotaksis - liike kohti tai pois kemikaaleista. Tällaiset taksit havaitsevat veren leukosyytit, jotka liikkuvat ameboideina kohti kehoon päässeitä bakteereja vapauttaen tiettyjä aineita, Tigmotaxis - liikettä kohti tai pois kosketusta kiinteästä kappaleesta. Esimerkiksi ruokahiukkasten kevyt kosketus ameeba saa sen päällystämään ne ja sitten nielemään ne. Voimakas mekaaninen ärsytys voi aiheuttaa liikettä vastakkaiseen suuntaan kuin ärsyttävä alku. Reotaxis - liike nesteen virtausta vastaan. Kyky reotaksiin on siittiöillä, jotka liikkuvat kohdussa munasoluun päin olevaa liman virtausta vastaan.

Kyky lisääntyä itse on elävän aineen tärkein ominaisuus, jota ilman elämä on mahdotonta. Jokaiselle elävälle järjestelmälle on ominaista peruuttamattomien muutosten ketju, joka päättyy kuolemaan. Jos nämä järjestelmät eivät synnyttäisi uusia järjestelmiä, jotka pystyisivät käynnistämään syklin uudelleen, elämä loppuisi.

Solun itselisäystoiminto suoritetaan jakautumalla, mikä on seurausta solun kehityksestä. Elämänsä aikana solujen massa kasvaa, koska assimilaatio on ylivoimainen dissimilaatioon nähden, mutta solun tilavuus kasvaa nopeammin kuin sen pinta. Näissä olosuhteissa aineenvaihdunnan intensiteetti laskee, tapahtuu solun syviä fysikaalis-kemiallisia ja morfologisia uudelleenjärjestelyjä, assimilaatioprosessit estyvät vähitellen, mikä on vakuuttavasti todistettu leimattujen atomien avulla. Tämän seurauksena solun kasvu ensin pysähtyy, ja sitten sen olemassaolo muuttuu mahdottomaksi ja jakautuminen tapahtuu.

Siirtyminen jakautumiseen on laadullinen harppaus tai seuraus assimilaatiossa ja dissimilaatiossa tapahtuneista määrällisistä muutoksista, mekanismi näiden prosessien välisten ristiriitojen ratkaisemiseksi. Solunjakautumisen jälkeen ne ikään kuin nuorentuvat, niiden elinpotentiaali kasvaa, koska jo koon pienenemisen vuoksi aktiivisen pinnan osuus kasvaa, aineenvaihdunta yleensä ja erityisesti sen assimilaatiovaihe tehostuvat.

Siten solun yksilöllinen elämä koostuu interfaasijaksosta, jolle on ominaista lisääntynyt aineenvaihdunta, ja jakautumisjaksosta.

Interfaasi on jaettu tietyllä tavalla:

1) presynteettiselle ajanjaksolle (Gj), jolloin assimilaatioprosessien intensiteetti kasvaa vähitellen, mutta DNA:n reduplikaatio ei ole vielä alkanut;

2) synteettinen (S), jolle on tunnusomaista synteesin korkeus, jonka aikana DNA kaksinkertaistuu, ja

3) postsynteettinen (G2), kun DNA-synteesiprosessit pysähtyvät.

On olemassa seuraavat pääasialliset jakotyypit:

1) epäsuora jakautuminen (mitoosi tai karyokineesi);

2) meioosi eli pelkistysjako ja

3) amitoosi eli suora jakautuminen.

Energiaa tarvitaan kaikille eläville soluille - sitä käytetään erilaisiin solussa tapahtuviin biologisiin ja kemiallisiin reaktioihin. Jotkut organismit käyttävät auringonvalon energiaa biokemiallisiin prosesseihin - nämä ovat kasveja (kuva 1), kun taas toiset käyttävät ravintoprosessissa saatujen aineiden kemiallisten sidosten energiaa - nämä ovat eläinorganismeja. Energian talteenotto tapahtuu pilkkomalla ja hapettamalla näitä aineita, hengitysprosessissa tätä hengitystä kutsutaan ns. biologinen hapetus, tai soluhengitys.

Riisi. 1. Auringonvalon energia

Soluhengitys- tämä on biokemiallinen prosessi solussa, joka etenee entsyymien osallistuessa, minkä seurauksena vapautuu vettä ja hiilidioksidia, energia varastoituu ATP-molekyylien korkean energian sidoksina. Jos tämä prosessi tapahtuu hapen läsnä ollessa, sitä kutsutaan aerobinen, mutta jos se tapahtuu ilman happea, sitä kutsutaan anaerobinen.

Biologisessa hapetuksessa on kolme päävaihetta:

1. Valmisteleva.

2. Anoksinen (glykolyysi).

3. Orgaanisten aineiden täydellinen hajoaminen (hapen läsnä ollessa).

Ruoan kanssa otetut aineet hajoavat monomeereiksi. Tämä vaihe alkaa ruoansulatuskanavasta tai solun lysosomeista. Polysakkaridit hajoavat monosakkarideiksi, proteiinit aminohapoiksi, rasvat glyseroliksi ja rasvahapoiksi. Tässä vaiheessa vapautuva energia haihtuu lämmön muodossa. On huomattava, että solut käyttävät hiilihydraatteja energiaprosesseihin, ja monosakkaridit ovat parempia, ja aivot voivat käyttää työhönsä vain monosakkaridia - glukoosia (kuva 2).

Riisi. 2. Valmisteluvaihe

Glukoosi hajoaa glykolyysin avulla kahdeksi kolmehiiliseksi palorypälehappomolekyyliksi. Pyruviinihapon jatkokohtalo riippuu hapen läsnäolosta solussa. Jos solussa on happea, palorypälehappo siirtyy mitokondrioihin täydelliseen hapettumiseen hiilidioksidiksi ja vedeksi (aerobinen hengitys). Jos happea ei ole, niin eläinkudoksissa palorypälehappo muuttuu maitohapoksi. Tämä vaihe tapahtuu solun sytoplasmassa.

glykolyysi- tämä on reaktiosarja, jonka seurauksena yksi glukoosimolekyyli hajoaa kahdeksi palorypälehappomolekyyliksi, samalla kun vapautuu energiaa, joka riittää muuttamaan kaksi ADP-molekyyliä kahdeksi ATP-molekyyliksi (kuva 3).

Riisi. 3. Anoksinen vaihe

Happi on välttämätöntä glukoosin täydelliselle hapettumiselle. Kolmannessa vaiheessa palorypälehappo hapettuu kokonaan mitokondrioissa hiilidioksidiksi ja vedeksi, jolloin muodostuu vielä 36 ATP-molekyyliä, koska tämä vaihe tapahtuu hapen mukana, sitä kutsutaan hapeksi tai aerobiseksi (kuva 4). .

Riisi. 4. Orgaanisen aineen täydellinen hajoaminen

Yhteensä 38 ATP-molekyyliä muodostuu yhdestä glukoosimolekyylistä kolmessa vaiheessa, kun otetaan huomioon kaksi glykolyysiprosessissa saatua ATP:tä.

Näin ollen olemme tarkastelleet soluissa tapahtuvia energiaprosesseja, luonnehtineet biologisen hapettumisen vaiheita.

Hengitystä, joka tapahtuu solussa energian vapautuessa, verrataan usein palamisprosessiin. Molemmat prosessit tapahtuvat hapen, energian vapautumisen ja hapettumistuotteiden - hiilidioksidin ja veden - läsnä ollessa. Mutta toisin kuin palaminen, hengitys on järjestetty biokemiallisten reaktioiden prosessi, joka tapahtuu entsyymien läsnä ollessa. Hengityksen aikana hiilidioksidia syntyy biologisen hapettumisen lopputuotteena, ja palamisen aikana hiilidioksidin muodostuminen tapahtuu vedyn ja hiilen suorassa yhdistelmässä. Myös hengityksen aikana muodostuu veden ja hiilidioksidin lisäksi tietty määrä ATP-molekyylejä, eli hengitys ja palaminen ovat pohjimmiltaan erilaisia ​​prosesseja (kuva 5).

Riisi. 5. Erot hengityksen ja palamisen välillä

Glykolyysi ei ole vain pääasiallinen glukoosin aineenvaihduntareitti, vaan myös ravinnon fruktoosin ja galaktoosin aineenvaihdunta. Erityisen tärkeä lääketieteessä on glykolyysin kyky muodostaa ATP:tä ilman happea. Tämä mahdollistaa luurankolihasten intensiivisen työn ylläpitämisen olosuhteissa, joissa aerobinen hapetus ei ole riittävä. Kudokset, joilla on lisääntynyt glykolyyttinen aktiivisuus, pystyvät pysymään aktiivisina hapenpuutteen aikana. Sydänlihaksessa glykolyysin mahdollisuudet ovat rajalliset. On vaikea sietää heikentynyttä verenkiertoa, mikä voi johtaa iskemiaan. Useiden sairauksien tiedetään johtuvan glykolyysientsyymien riittämättömästä aktiivisuudesta, joista yksi on hemolyyttinen anemia (nopeasti kasvavissa syöpäsoluissa glykolyysi tapahtuu nopeudella, joka ylittää sitruunahappokierron kapasiteetin), mikä edistää lisääntynyttä syöpäsolujen synteesiä. maitohappo elimiin ja kudoksiin (kuva 6).

Riisi. 6. Hemolyyttinen anemia

Kohonneet maitohappotasot kehossa voivat olla oire syövästä. Tätä metabolista ominaisuutta käytetään joskus joidenkin kasvainten hoitoon.

Mikrobit pystyvät saamaan energiaa käymisprosessissa. Käyminen on ollut ihmisten tiedossa ammoisista ajoista lähtien, esimerkiksi viinin valmistuksessa maitohappokäyminen tunnettiin jo aikaisemmin (kuva 7).

Riisi. 7. Viinin ja juuston valmistus

Ihmiset söivät maitotuotteita epäilemättä, että nämä prosessit liittyvät mikro-organismien toimintaan. Termi "käyminen" otti käyttöön hollantilainen Van Helmont prosesseille, jotka liittyvät kaasun vapautumiseen. Tämän todisti ensin Louis Pasteur. Lisäksi eri mikro-organismit erittävät erilaisia ​​käymistuotteita. Puhumme alkoholi- ja maitohappokäymisestä. Alkoholikäyminen- Tämä on hiilihydraattien hapetusprosessi, jonka seurauksena muodostuu etyylialkoholia, hiilidioksidia ja vapautuu energiaa. Panimot ja viininvalmistajat ovat käyttäneet tiettyjen hiivatyyppien kykyä stimuloida käymistä, mikä muuttaa sokerit alkoholiksi. Käymisen suorittavat pääasiassa hiivat, mutta myös jotkut bakteerit ja sienet (kuva 8).

Riisi. 8. Hiiva, jauhosienet, käymistuotteet - kvass ja etikka

Maassamme käytetään perinteisesti Saccharomyces-hiivaa, Amerikassa - Pseudomonas-suvun bakteereja, Meksikossa käytetään bakteereja "liikkuvia tikkuja", Aasiassa käytetään mucor-sieniä. Hiivamme fermentoivat yleensä heksoosia (kuuden hiilimonosakkarideja), kuten glukoosia tai fruktoosia. Alkoholin muodostumisprosessi voidaan kuvata seuraavasti: yhdestä glukoosimolekyylistä muodostuu kaksi alkoholimolekyyliä, kaksi hiilidioksidimolekyyliä ja kaksi ATP-molekyyliä vapautuu.

C6H12O6 → 2C2H5OH + 2CO 2 + 2ATP

Hengitykseen verrattuna tällainen prosessi on vähemmän hyödyllinen kuin aerobiset prosessit, mutta mahdollistaa elämän ylläpitämisen ilman happea. klo maitohappokäyminen yksi glukoosimolekyyli muodostaa kaksi maitohappomolekyyliä ja kaksi ATP-molekyyliä vapautuu, tätä voidaan kuvata yhtälöllä:

C6H12O6 → 2C3H603 + 2ATP

Maitohapon muodostumisprosessi on hyvin lähellä alkoholikäymisprosessia, glukoosi, kuten alkoholikäymisessä, hajoaa pyruviinihapoksi, sitten se ei muutu alkoholiksi, vaan maitohapoksi. Maitohappokäymistä käytetään laajalti maitotuotteiden valmistuksessa: juusto, raejuusto, juoksetettu maito, jogurtit (kuva 9).

Riisi. 9. Maitohappobakteerit ja maitohappokäymistuotteet

Juuston muodostusprosessiin osallistuvat ensin maitohappobakteerit, jotka tuottavat maitohappoa, sitten propionihappobakteerit muuttavat maitohapon propionihapoksi, minkä ansiosta juustoilla on melko spesifinen terävä maku. Maitohappobakteereja käytetään hedelmien ja vihannesten säilönnässä, maitohappoa makeisteollisuudessa ja virvoitusjuomien valmistuksessa.

Bibliografia

1. Mamontov S.G., Zakharov V.B., Agafonova I.B., Sonin N.I. Biologia. Yleiset kuviot. - Bustard, 2009.

2. Ponomareva I.N., Kornilova O.A., Chernova N.M. Yleisen biologian perusteet. Luokka 9: Oppikirja 9. luokan oppilaitosten opiskelijoille / Toim. prof. SISÄÄN. Ponomareva. - 2. painos, tarkistettu. - M.: Ventana-Graf, 2005.

3. Pasechnik V.V., Kamensky A.A., Kriksunov E.A. Biologia. Johdatus yleiseen biologiaan ja ekologiaan: 9. luokan oppikirja, 3. painos, stereotypia. - M.: Bustard, 2002.

1. "Biologia ja lääketiede" -sivusto ()

3. Internet-sivusto "Medical Encyclopedia" ()

Kotitehtävät

1. Mitä on biologinen hapetus ja sen vaiheet?

2. Mikä on glykolyysi?

3. Mitä yhtäläisyyksiä ja eroja alkoholi- ja maitohappokäymisen välillä on?

1. Elävien organismien ravitsemustyypit
2. Fotosynteesi
3. energian vaihto

1. Elinvoimaa kaikista organismeista on mahdollista vain, jos niillä on energiaa. Energian saantimenetelmän mukaan kaikki solut ja organismit jaetaan kahteen ryhmään: autotrofit ja heterotrofit.

Heterotrofit(Kreikkalaiset heterot - erilainen, erilainen ja trofe - ruoka, ravinto) eivät itse pysty syntetisoimaan orgaanisia yhdisteitä epäorgaanisista, vaan heidän on saatava ne ympäristöstä. Orgaaniset aineet eivät palvele heille vain ruokaa, vaan myös energian lähteenä. Heterotrofeihin kuuluvat kaikki eläimet, sienet, useimmat bakteerit sekä klorofyllittömät maakasvit ja levät.

Heterotrofiset organismit luokitellaan sen mukaan, miten ne saavat ruokaa. holotsoinen(eläimet), jotka vangitsevat kiinteitä hiukkasia, ja osmotrofinen(sienet, bakteerit), jotka syövät liuenneita aineita.

Monimuotoiset heterotrofiset organismit pystyvät yhdessä hajottamaan kaikki autotrofien syntetisoimat aineet sekä ihmisen tuotantotoiminnan tuloksena syntetisoidut mineraaliaineet. Heterotrofiset organismit yhdessä autotrofien kanssa muodostavat yhden biologisen järjestelmän maan päällä, jota yhdistävät trofiset suhteet.

Autotrofit- organismit, jotka ruokkivat (eli saavat energiaa) epäorgaanisista yhdisteistä, joita ovat jotkut bakteerit ja kaikki vihreät kasvit. Autotrofit jaetaan kemotrofeihin ja fototrofeihin.

Kemotrofit- organismit, jotka käyttävät redox-reaktioiden aikana vapautuvaa energiaa. Kemotrofeihin kuuluvat nitrifioivat (typpeä sitovat) bakteerit, rikki-, vety- (metaania muodostavat), mangaani-, rautaa muodostavat ja hiilimonoksidia käyttävät bakteerit.

Fototrofit- vain vihreitä kasveja. Valo on heidän energianlähde.

2. Fotosynteesi(kreikaksi phos - suku. syksy. valokuvat - valo ja synteesi - yhteys) - orgaanisten aineiden muodostuminen vihreiden kasvien solujen sekä joidenkin bakteerien toimesta valoenergian mukana, prosessi valoenergian muuntamiseksi kemialliseksi energiaa. Esiintyy pigmenttien (klorofylli ja jotkut muut) avulla kloroplastien ja solukromatoforien tylakoideissa. Fotosynteesi perustuu redox-reaktioihin, joissa elektronit siirtyvät luovuttaja-pelkistimestä (vesi, vety jne.) akseptoriin (latinaksi akseptori - vastaanotin) - hiilidioksidi, asetaatti, jolloin muodostuu pelkistettyjä yhdisteitä - hiilihydraatteja ja vapautuminen happea, jos vesi hapettuu.

Fotosynteettiset bakteerit, jotka käyttävät muita luovuttajia kuin vettä, eivät vapauta happea.

Fotosynteesin valoreaktiot(valon aiheuttama) virtaus kloroplastien tylakoidien granassa Näkyvät valokvantit (fotonit) ovat vuorovaikutuksessa klorofyllimolekyylien kanssa siirtäen ne virittyneeseen tilaan. Klorofyllin koostumuksessa oleva elektroni absorboi tietyn pituisen valokvantin ja liikkuu askeleiden tapaan elektronien kantajaketjua pitkin menettäen energiaa, jonka tehtävänä on fosforyloida ADP ATP:ksi. Tämä on erittäin tehokas prosessi: kloroplasteissa tuotetaan 30 kertaa enemmän ATP:tä kuin samojen kasvien mitokondrioissa. Tämä kerää energiaa, joka tarvitaan seuraaviin - fotosynteesin pimeisiin reaktioihin. Elektronien kantajina toimivat aineet: sytokromit, plastokinoni, ferredoksiini, flavoproteiini, reduktaasi jne. Osa virittyneistä elektroneista käytetään pelkistämään NADP + NADPH:ksi. Auringonvalon vaikutuksesta kloroplasteissa vesi hajoaa - fotolyysi, tässä tapauksessa muodostuu elektroneja, jotka kompensoivat niiden häviämisen klorofyllillä; sivutuotteena happea vapautuu planeettamme ilmakehään. Tämä on happea, jota hengitämme ja joka on välttämätön kaikille aerobisille organismeille.

Korkeampien kasvien, levien ja syanobakteerien kloroplastit sisältävät kaksi rakenteeltaan ja koostumukseltaan erilaista valojärjestelmää. Kun fotosysteemi II:n pigmentit (reaktiokeskus - klorofyllin kompleksi proteiinin kanssa, joka absorboi valoa aallonpituudella 680 nm - P680) absorboivat valokvantit, elektronit siirtyvät vedestä väliakseptoriin ja kantajaketjun kautta. fotosysteemin I reaktiokeskukseen. Ja tämä fotosysteemi on reaktiokeskus, joka paljastaa klorofyllimolekyylin vaahdon yhdessä erityisen proteiini-KOM:n kanssa, joka absorboi valoa aallonpituudella 700 nm - P700. Klorofyllin F1 molekyyleissä on "reikiä" - PLDPH:hen siirtyneiden elektronien täyttämättömiä paikkoja. Nämä "reiät" täytetään FI:n toiminnan aikana muodostuneilla elektroneilla. Toisin sanoen Photosystem II toimittaa elektroneja fotosysteemille I, jotka käytetään siinä NADP +:n ja NADPH:n pelkistykseen. Valon virittämien fotosysteemin II elektronien liikeradalla lopulliseen vastaanottajaan - fotosysteemi I:n klorofylliin, ADP fosforyloituu energiarikkaaksi ATP:ksi. Siten valoenergia varastoituu ATP-molekyyleihin ja kuluu edelleen hiilihydraattien, proteiinien, nukleiinihappojen ja muiden kasvien elintärkeiden prosessien synteesiin ja niiden kautta kaikkien kasveja ravitsevien organismien elintärkeään toimintaan.

Pimeät reaktiot tai hiilen kiinnitysreaktiot, jotka eivät liity valoon, suoritetaan kloroplastien stromassa. Niissä avainasemassa on hiilidioksidin kiinnittäminen ja hiilen muuntaminen hiilihydraateiksi. Nämä reaktiot ovat luonteeltaan syklisiä, koska osa välihiilihydraateista tapahtuu kondensaatioprosessissa ja uudelleenjärjestelyssä ribuloosidifosfaatiksi, ensisijaiseksi CO 2 -akseptoriksi, mikä varmistaa syklin jatkuvan toiminnan. Tämän prosessin kuvasi ensimmäisenä amerikkalainen biokemisti Melvin Calvin.

Epäorgaanisen yhdisteen CO 2 muuntaminen orgaanisiksi yhdisteiksi - hiilihydraateiksi, joiden kemiallisiin sidoksiin aurinkoenergiaa varastoituu, tapahtuu monimutkaisen entsyymin - ribuloosi-1,5-difosfaattikarboksylaasin - avulla. Se tarjoaa yhden CO 2 -molekyylin lisäämisen viiden hiilen riboloosi-1,5-difosfaattiin, mikä johtaa kuuden hiilen välituotteen lyhytikäisen yhdisteen muodostumiseen. Tämä yhdiste hajoaa hydrolyysin seurauksena kahdeksi kolmihiiliseksi, joka pelkistetään ATP:n ja NADPH:n avulla kolmihiilisiksi sokereiksi (trioosifosfaatit). Ne muodostavat fotosynteesin lopputuotteen - glukoosin.

Osa trioosifosfaateista, jotka ovat käyneet läpi kondensaatio- ja uudelleenjärjestelyprosessit, muuttuen ensin ribuloosimonofosfaatiksi ja sitten ribuloosidifosfaatiksi, on jälleen mukana jatkuvassa glukoosimolekyylien luomiskierrossa. Glukoosi voidaan polymeroida entsymaattisesti

tärkkelys ja selluloosa - kasvien peruspolysakkaridi.

Joidenkin kasvien (sokeriruoko, maissi, amarantti) fotosynteesin piirre on hiilen ensimmäinen konversio neljän hiilen yhdisteiden kautta. Tällaiset kasvit saivat indeksin C 4 -kasvit ja fotosynteesi niissä hiiliaineenvaihduntaa. C 4 -kasvit kiinnittävät tutkijoiden huomion korkean fotosynteettisen tuottavuuden ansiosta.

Tapoja lisätä maatalouskasvien tuottavuutta:

Riittävä mineraaliravinto, joka voi varmistaa aineenvaihduntaprosessien parhaan kulun;

Täydellisempi valaistus, joka voidaan saavuttaa tiettyjen kasvien kylvömäärien avulla, kun otetaan huomioon valonsietoisten ja varjoa sietävien valonkulutus;

Normaali hiilidioksidin määrä ilmassa (sen pitoisuuden lisääntyessä fotosynteesiin liittyvä kasvien hengitysprosessi häiriintyy);

Maaperän kosteus, joka vastaa kasvien kosteustarpeita, ilmasto- ja maatalousteknisistä olosuhteista riippuen.

Fotosynteesin merkitys luonnossa.

Maapallolla tapahtuvan fotosynteesin seurauksena muodostuu vuosittain 150 miljardia tonnia orgaanista ainetta ja vapautuu noin 200 miljardia tonnia vapaata happea. Fotosynteesi ei ainoastaan ​​tarjoa ja ylläpitää maan ilmakehän nykyaikaista koostumusta, joka on välttämätön sen asukkaiden elämälle, vaan myös estää hiilidioksidipitoisuuden kasvun ilmakehässä, mikä estää planeettamme ylikuumenemisen (ns. kasvihuoneen takia vaikutus). Fotosynteesin aikana vapautuva happi on välttämätöntä organismien hengittämiselle ja suojaa niitä haitallisilta lyhytaaltoiselta ultraviolettisäteilyltä.

Kemosynteesi(myöhäinen kreikkalainen chemeta - kemia ja kreikkalainen synteesi - yhteys) - autotrofinen prosessi orgaanisen aineen luomiseksi bakteerien avulla, jotka eivät sisällä klorofylliä. Kemosynteesi tapahtuu epäorgaanisten yhdisteiden hapettumisen vuoksi: vety, rikkivety, ammoniakki, rautaoksidi (II) jne. CO 2:n assimilaatio etenee kuten fotosynteesissä (Calvinin sykli), paitsi metaanin muodostuminen, homoasetaattibakteerit. Hapetuksesta saatu energia varastoituu bakteereihin ATP:n muodossa.

Kemosynteettisillä bakteereilla on poikkeuksellisen tärkeä rooli kemiallisten alkuaineiden biogeokemiallisissa sykleissä biosfäärissä. Nitrifioivien bakteerien elintärkeä toiminta on yksi tärkeimmistä maaperän hedelmällisyyden tekijöistä. Kemosynteettiset bakteerit hapettavat raudan, mangaanin, rikin jne.

Kemosynteesin löysi venäläinen mikrobiologi Sergei Nikolaevich Vinogradsky (1856-1953) vuonna 1887.

3. Energian vaihto

Energia-aineenvaihdunnan kolme vaihetta suoritetaan erityisten entsyymien osallistuessa solujen ja organismien eri osiin.

Ensimmäinen vaihe on valmistelu- etenee (eläimillä ruoansulatuselimissä) entsyymien vaikutuksesta, jotka hajottavat molekyylejä di- ja polysakkaridien, rasvojen, proteiinien, nukleiinihappojen kanssa pienemmiksi molekyyleiksi: glukoosi, glyseroli ja rasvahapot, aminohapot, nukleotidit. Tämä vapauttaa pienen määrän energiaa, joka haihtuu lämmön muodossa.

Toinen vaihe on hapeton tai epätäydellinen hapetus. Sitä kutsutaan myös anaerobiseksi hengitykseksi (fermentaatioksi) tai glykolyysi. Glykolyysin entsyymit sijaitsevat sytoplasman nestemäisessä osassa - hyaloplasmassa. Glukoosi halkeaa, ja jokainen moleeni halkeaa ja hapetetaan vaiheittain entsyymien osallistuessa kahdeksi kolmehiiliseksi palorypälehappomolekyyliksi CH 3 - CO - COOH, jossa COOH on orgaanisille hapoille tyypillinen karboksyyliryhmä.

Yhdeksän entsyymiä osallistuu peräkkäin tähän glukoosin muuntamiseen. Glykolyysiprosessissa glukoosimolekyylit hapettuvat, eli vetyatomit menetetään. Vedyn vastaanottaja (ja elektroni) näissä reaktioissa ovat nikotiiniamidinindinukleotidi (NAD +) -molekyylejä, jotka ovat samanlaisia ​​kuin NADP + ja eroavat toisistaan ​​vain siinä tapauksessa, että riboosimolekyylissä ei ole fosforihappotähdettä. Kun palorypälehappoa pelkistetään pelkistetyllä NAD:lla, muodostuu glykolyysin lopputuote, maitohappo. Fosforihappo ja ATP osallistuvat glukoosin hajoamiseen.

Yhteenvetona tämä prosessi näyttää tältä:

C6H12O6 + 2H3P04 + 2ADP \u003d 2C3H603 + 2ATP + 2H20.

Hiivasienissä glukoosimolekyyli muunnetaan ilman hapen osallistumista etyylialkoholiksi ja hiilidioksidiksi (alkoholikäyminen):

C6H12O6 + 2H3P04 + 2ADP - 2C2Hb0H + 2C02 + 2ATP + 2H2O.

Joissakin mikro-organismeissa glukoosin hajoaminen ilman happea voi johtaa etikkahapon, asetonin jne. muodostumiseen. Kaikissa tapauksissa yhden glukoosimolekyylin hajoamiseen liittyy kahden ATP-molekyylin muodostuminen, joista 40 % on makroergisissa sidoksissa. energiasta varastoituu, loput haihtuvat lämmön muodossa.

Energia-aineenvaihdunnan kolmas vaihe(hapen jakautumisen vaihe , tai aerobisen hengityksen vaihe) suoritetaan mitokondrioissa. Tämä vaihe liittyy mitokondriomatriisiin ja sisäkalvoon; entsyymit ovat mukana siinä, jotka ovat entsymaattinen rengas "kuljetin", nimeltään Krebsin sykli, nimetty sen löytäneen tiedemiehen mukaan. Tätä monimutkaista ja pitkää monien entsyymien työskentelytapaa kutsutaan myös trikarboksyylihapposykli.

Kerran mitokondrioissa pyruviinihappo (PVA) hapettuu ja muuttuu energiarikkaaksi aineeksi - asetyylikoentsyymi A:ksi tai lyhyesti asetyyli-CoA:ksi. Krebsin syklissä asetyyli-CoA-molekyylit tulevat eri energialähteistä. PVA:n hapetusprosessissa elektronien vastaanottajat NAD + pelkistyvät NADH:ksi ja vielä yksi akseptorityyppi pelkistyy - FAD FADH 2:ksi (FAD on flaviiniadeniinidinukleotidi). Näihin molekyyleihin varastoitunutta energiaa käytetään syntetisoimaan ATP:tä, universaalia biologista energiaakkua. Aerobisen hengityksen vaiheessa elektronit NADH:sta ja FADH 2:sta liikkuvat monivaiheisessa ketjussa, jossa ne siirtyvät lopulliseen elektronin vastaanottajaan, molekyylihappiin. Siirtoon osallistuu useita elektronin kantajia: koentsyymi Q, sytokromit ja, mikä tärkeintä, happi. Kun elektronit liikkuvat hengityskuljettimen vaiheesta toiseen, vapautuu energiaa, joka kuluu ATP-synteesiin. Mitokondrioiden sisällä H + -kationit yhdistyvät O 2 ~ -anionien kanssa muodostaen vettä. Krebsin syklissä muodostuu CO 2:ta ja elektronien kuljetusketjussa vettä. Samanaikaisesti yksi glukoosimolekyyli, joka on täysin hapettunut hapen pääsyn myötä CO 2:lle ja H 2 0:lle, edistää 38 ATP-molekyylin muodostumista. Edellä olevasta seuraa, että orgaanisten aineiden hapen pilkkominen eli aerobinen hengitys on pääroolissa solun energian tuottamisessa. Hapen puutteen tai sen täydellisen puuttumisen yhteydessä tapahtuu hapetonta, anaerobista, orgaanisten aineiden halkeilua; tällaisen prosessin energia riittää vain kahden ATP-molekyylin luomiseen. Tämän ansiosta elävät olennot voivat tulla toimeen ilman happea lyhyen aikaa.