Himpunan semua nilai parameter termodinamika yang diperlukan untuk menggambarkan sistem disebut keadaan termodinamika .

Karakteristik fisik sistem, yang perubahannya selama transisi sistem dari satu keadaan ke keadaan lain ditentukan oleh nilai parameter keadaan awal dan akhir dan tidak bergantung pada transisi, disebut fungsi negara (potensial termodinamika).

Fungsi negara adalah:

· energi dalam;

· entalpi;

· entropi;

· energi bebas;

potensial kimia dan elektrokimia.

Banyaknya suatu besaran yang dibawa pada suatu permukaan tertentu per satuan waktu disebut mengalir nilai ini.

Fenomena di mana satu proses dengan penuh semangat menyediakan aliran proses kedua disebut konjugasi .

Proses yang menjadi sumber energi disebut...
konjugasi. Proses yang menggunakan energi disebut mengkonjugasikan .

Hukum termodinamika pertama dan kedua. Menurut hukum pertama termodinamika, yang berbunyi sebagai berikut: panas yang dikomunikasikan ke sistem dihabiskan untuk meningkatkan energi internal sistem dan melakukan pekerjaan pada gaya eksternal oleh sistem, jenis energi yang berbeda dapat masuk satu sama lain, tetapi selama transformasi ini energi tidak hilang dan tidak muncul dari ketiadaan. Ini berarti bahwa untuk sistem tertutup
U = Q –W, di mana U adalah perubahan energi internal sistem; Q adalah kalor yang diserap oleh sistem; W adalah kerja yang dilakukan oleh sistem. [Energi internal berbeda dari panas dan kerja karena selalu berubah dengan cara yang sama selama transisi dari satu keadaan ke keadaan lain, terlepas dari jalur transisi!].

Perubahan energi panas Q dari sistem terisolasi sebanding dengan suhu mutlak T, yaitu, Q = T S, di mana S adalah faktor proporsionalitas, yang disebut perubahan entropi.

Hukum kedua termodinamika ada dalam dua formulasi. Formulasi pertama (formulasi Clausius) adalah sebagai berikut: perpindahan panas secara spontan dari benda yang bersuhu lebih rendah ke benda yang bersuhu lebih tinggi tidak mungkin. Formulasi kedua (formulasi Thomson) mengatakan bahwa tidak mungkin untuk membuat mesin gerak abadi dari jenis , yaitu, proses siklik, sebagai akibatnya semua panas yang diserap oleh sistem akan dihabiskan untuk melakukan pekerjaan. Menurut hukum kedua termodinamika, entropi sistem terisolasi meningkat dalam proses ireversibel, dan tetap tidak berubah dalam proses reversibel. Entropi adalah fungsi dari keadaan sistem, perbedaannya dalam proses reversibel yang sangat kecil adalah sama dengan rasio jumlah panas yang sangat kecil yang dikomunikasikan ke sistem dengan suhu absolut yang terakhir (ΔS = ΔQ:T ). Satuan entropi adalah J/K. Entropi adalah ukuran ketidakteraturan suatu sistem: jika entropi meningkat, ini berarti bahwa sistem cenderung pindah ke keadaan dengan probabilitas termodinamika yang lebih tinggi, yaitu, ke keadaan yang kurang teratur. Kesimpulan berikut dari hukum kedua termodinamika: pada suhu konstan, energi panas tidak dapat diubah menjadi kerja mekanik. Karena energi panas disebabkan oleh gerakan partikel yang kacau, jumlah vektor kecepatan partikel-partikel ini ke segala arah sama dengan nol. Dalam kerja mekanis, hanya energi yang mewakili gerakan satu arah benda (energi kinetik benda terbang, energi ion atau elektron yang bergerak dalam medan listrik) yang dapat diubah.

Kesimpulan menurut dua hukum:

Hukum pertama menetapkan hubungan kuantitatif antara panas, kerja dan perubahan energi internal, tetapi tidak menentukan arah proses termodinamika. Itu dieksekusi selalu dan untuk sistem apa pun. Hubungan dasar termodinamika: TΔS U+W.

Hukum kedua adalah statistik dan berlaku untuk sistem dengan jumlah partikel yang besar dan terbatas. Ini menunjukkan arah proses yang paling mungkin. Jika dinyatakan bahwa proses ini tidak mungkin, maka harus dipahami bahwa kemungkinan penyelesaiannya ada, tetapi dapat diabaikan.

Tabel 1. Potensi termodinamika

Transformasi energi dalam sel hidup. Dalam sel hidup, energi kimia yang tersimpan dalam senyawa organik diubah menjadi energi osmotik, listrik, dan mekanik. Jadi, misalnya, energi kimia glukosa diubah selama oksidasi seluler sebagian menjadi panas, sebagian menjadi energi ikatan makroergik ATP. Karena hidrolisis ATP, zat dapat ditransfer dari area yang lebih rendah ke area dengan konsentrasi lebih tinggi (kerja osmotik), transfer ion ke area yang lebih tinggi potensial listrik (kerja listrik), dalam tubuh hewan - kontraksi otot (kerja mekanis). Dalam hal ini, sebagian energi kimia ATP ditransfer menjadi energi osmotik, listrik dan mekanik.

Energi bebas dan potensial elektrokimia. Energi listrik, osmotik, dan kimia sel digunakan untuk melakukan pekerjaan, yaitu, untuk memindahkan partikel melawan gaya yang bekerja padanya. Ukuran kuantitatif dari konversi jenis energi ini adalah perubahan energi bebas (∆F). F adalah energi bebas Helmholtz (ΔF = U - TΔS). Karena itu tergantung pada kondisi proses, khususnya pada konsentrasi zat yang bereaksi, mereka mulai menggunakan apa yang disebut potensial termodinamika Gibbs dari 1 mol zat G. Dalam kimia, untuk partikel tak bermuatan, ini disebut potensial kimia - , untuk partikel bermuatan, potensi elektrokimia - .

Aliran reaksi kimia dalam fase cair tidak mengubah tekanan, tetapi dapat mengubah volume. Oleh karena itu, untuk sistem seperti itu, alih-alih mengubah energi internal, perubahan entalpi (∆H) digunakan, yang sama dengan U + p∆V, di mana p adalah tekanan, V adalah perubahan volume. [Catatan: entalpi adalah fungsi dari keadaan sistem termodinamika dengan parameter dan tekanan entropi independen]. Menurut hukum termodinamika, ada hubungan antara perubahan energi internal dan perubahan entalpi: G = H -T∆S (pada t dan p = konstan), di mana G adalah potensial termodinamika Gibbs, H adalah energi dalam, T * S adalah energi panas.

Dalam sistem fisika dan kimia, perubahan energi bebas biasanya digambarkan melalui perubahan potensial elektrokimia (∆μ): G=m∙∆μ, di mana m adalah jumlah zat (mol) dalam sistem. Perubahan potensial elektrokimia selama transisi sistem dari keadaan 1 ke keadaan 2 ditentukan oleh perubahan energi kimia, osmotik, dan listrik: \u003d 02 -μ 01 + RT ln (c 2 / c 1) + zF (φ 2 -φ 1). Maka G = m 02 -μ 01 +RT ln (c 2 /c 1) + zF (φ 2 -φ 1).

Arti fisis dari potensial elektrokimia adalah bahwa perubahannya sama dengan kerja yang harus dikeluarkan untuk:

1. mensintesis 1 mol zat (kondisi 2) dari bahan awal (kondisi 1) dan menempatkannya dalam pelarut (istilah 02 -μ 01) - kerja kimia;

2. pemekatan larutan dari konsentrasi 1 ke s 2 [istilah RT ln (c 2 /c 1)] - kerja osmotik;

3. mengatasi gaya tolak-menolak listrik yang timbul dengan adanya beda potensial (φ 2 -φ 1) antara larutan [istilah zF (φ 2 -φ 1] - kerja listrik.

Perlu dicatat bahwa istilah bisa positif dan negatif.

Hukum kedua termodinamika dan kondisi kesetimbangan. Hukum kedua termodinamika menyatakan bahwa energi bebas tidak dapat meningkat dalam sistem yang terisolasi. Dengan kata lain, dalam sistem di mana H = 0, G = -T∆S 0. Selama transformasi energi dalam sistem ini disertai dengan transisi berbagai jenis energi satu sama lain tanpa konversi menjadi panas, yaitu, G=0, semua proses ini dapat dibalik. Tetapi, begitu sebagian energi berubah menjadi panas, prosesnya menjadi tidak dapat diubah lagi. Konsep reversibilitas proses dihubungkan dengan konsep kesetimbangan dinamis. Kesetimbangan adalah suatu keadaan sistem di mana setiap partikel dapat berpindah dari suatu keadaan 1 ke keadaan 2 dan sebaliknya, tetapi secara umum proporsi keadaan 1 dan keadaan 2 dalam sistem tidak berubah. Dalam sistem fisikokimia, proses berada dalam kesetimbangan, di mana = G / m = 0, yaitu, 02 -μ 01 + RT ln (c 2 / c 1) + zF (φ 2 -φ 1) = 0 .

Substrat dan produk reaksi biokimia atau ion pada kedua sisi membran dapat berada dalam kesetimbangan. Oleh karena itu, ada aplikasi untuk persamaan yang menggambarkan keadaan setimbang sistem:

1. persamaan konstanta kesetimbangan kimia: 0 = -RT lnK, di mana K adalah konstanta kesetimbangan;

2. persamaan potensial membran kesetimbangan (persamaan Nernst): jika membran sel permeabel terhadap salah satu ion, maka terjadi keseimbangan potensial membran pada membran: Μ = 1 –φ 2 = RT / zF lnc 1 / c 2, pada suhu 37C 0 \u003d 60 ln (s 1 / s 2) mV. Untuk penulisan yang lebih singkat, konsep potensial tak berdimensi diperkenalkan, yang sama dengan ln(с 1 /с 2), maka persamaan Nernst akan terlihat seperti ini Μ = 1 - 2 = ln(с 1 /с 2).

3. Distribusi Boltzmann: jika ada dua tingkat elektronik energi dalam molekul dengan energi E 1 dan E 2, maka Anda dapat menemukan populasi tingkat elektron dalam keadaan setimbang: E ​​= E 2 - E 1.

Penentuan eksperimental parameter termodinamika sistem biologis. Untuk menentukan parameter termodinamika sistem biologis, dua metode digunakan: penentuan produksi panas (kalorimetri) dan pengukuran konstanta kesetimbangan. Karena benda dalam kalorimeter tidak menghasilkan kerja, perubahan energi (entalpi) dapat dianggap sama dengan jumlah kalor yang dilepaskan Q. Ini adalah bagaimana perubahan entalpi H ditemukan selama proses biofisika atau reaksi biokimia yang dipelajari. Metode lain untuk mempelajari parameter termodinamika didasarkan pada pengukuran konstanta kesetimbangan pada suhu yang berbeda. Tetapi metode ini hanya cocok jika perubahan entalpi dan perubahan entropi tidak bergantung pada suhu. Dalam hal ini, persamaan van't Hoff digunakan: lnK = -∆H/RT + S/R (untuk satu mol zat).

Organisme sebagai sistem termodinamika. Saat menerapkan termodinamika pada sistem biologis, perlu mempertimbangkan kekhasan organisasi sistem kehidupan:

1) sistem biologis terbuka untuk aliran materi dan energi;

2) proses dalam sistem kehidupan tidak dapat diubah;

3) sistem kehidupan jauh dari keseimbangan;

4) sistem biologis bersifat heterofasik, terstruktur, dan fase individu dapat memiliki sejumlah kecil molekul.

Semua ini membedakan sistem biologis dari sistem yang terisolasi dan mendekati keadaan ekuilibrium. Oleh karena itu, untuk deskripsi yang lebih memadai tentang sifat-sifat sistem kehidupan, perlu diterapkan termodinamika proses ireversibel. Berbeda dengan termodinamika klasik, dalam termodinamika proses ireversibel, jalannya proses dalam waktu dipertimbangkan. Konsep dasar dalam termodinamika klasik adalah konsep keadaan setimbang. Dalam termodinamika proses ireversibel, konsep penting adalah konsep keadaan stasioner suatu sistem.

Catatan: Harus diperhitungkan bahwa organisme hidup terus berkembang dan berubah dan oleh karena itu, secara keseluruhan, bukanlah sistem yang diam. Dalam hal ini, ada toleransi: untuk interval waktu yang singkat, keadaan beberapa bagiannya dianggap stasioner.

Berbeda dengan kesetimbangan termodinamika, keadaan diam dicirikan oleh:

masuknya zat secara konstan ke dalam sistem dan pembuangan produk metabolisme;

biaya energi bebas yang konstan, yang mempertahankan kekonstanan konsentrasi zat dalam sistem;

· keteguhan parameter termodinamika (termasuk energi internal dan entropi).

Sistem dalam keadaan stasioner dapat berupa tertutup atau terbuka. Sistem terbuka hanya bisa ada karena masuknya energi dari luar dan keluarnya energi ke lingkungan. Dalam sistem biologi, aliran terpenting adalah aliran zat dan muatan listrik.

Aliran zat sebagai hasil difusi dan elektrodifusi. satu. Kekuatan pendorong utama dalam transportasi partikel dengan difusi sederhana adalah gradien konsentrasi. Aliran zat sebagai hasil difusi melalui membran sel dihitung menurut hukum Fick untuk transfer pasif zat melalui membran: D adalah koefisien difusi; K adalah koefisien distribusi zat antara membran dan fase berair sekitarnya; l adalah ketebalan membran; cv adalah konsentrasi partikel di dalam sel; ext adalah konsentrasi partikel di luar sel; P adalah koefisien permeabilitas. Jika kita mempertimbangkan difusi dari sudut pandang konversi energi, maka perhitungan harus dilakukan menurut persamaan berikut: = – uc (dG/dx), di mana u = D/RT adalah koefisien proporsionalitas, yang bergantung pada laju difusi molekul dan disebut mobilitas. Dengan demikian, aliran sebanding dengan konsentrasi zat dan gradien potensial termodinamika dalam arah arus.

2. Kekuatan pendorong utama dalam transfer partikel bermuatan tanpa adanya gradien konsentrasi adalah medan listrik. Dalam hal ini, persamaan Theorell digunakan: = – cu (dμ/dx), di mana adalah potensial elektrokimia. Dengan demikian, fluks sama dengan produk konsentrasi pembawa, mobilitasnya, dan gradien potensial elektrokimianya. Tanda “–” menunjukkan bahwa aliran diarahkan ke arah penurunan . Selain itu, persamaan elektrodifusi Nernst-Planck digunakan: = –uRT (dc/dx) –cuz Fdφ/dx.

Aliran dan gaya termodinamika yang menentukan aliran proses vital ditunjukkan pada Tabel 3.

Tabel 3. Aliran dan gaya konjugasi dalam termodinamika nonequilibrium

Termodinamika keadaan tunak. Sistem terbuka memiliki ciri-ciri khusus: konjugasi aliran dan munculnya keadaan stasioner. Ciri-ciri sistem terbuka ini dijelaskan oleh termodinamika proses ireversibel linier. Ini menggambarkan aliran simultan dari berbagai proses stasioner yang saling terkait. Teori termodinamika proses ireversibel linier dirumuskan oleh Onsager. Dasar eksperimental teori ini adalah hukum fenomenologis yang menetapkan hubungan linier antara aliran dan gaya yang menyebabkannya (lihat Tabel 2). Mari kita asumsikan bahwa ada dua aliran dalam sistem - aliran panas (Φ 1) dan aliran massa difusi (Φ 2) dan dua gaya generalisasi - perbedaan suhu X 1 dan perbedaan konsentrasi X 2 . Menurut Onsager, dalam sistem terbuka, setiap aliran bergantung pada semua gaya yang ada, dan sebaliknya, yaitu.

1 \u003d L 11 X 1 + L 12 X 2

2 \u003d L 21 X 1 + L 22 X 2,

di mana L 12 dan lainnya adalah koefisien proporsionalitas antara aliran 1 dan gaya 2, dll.

Persamaan ini disebut persamaan Onsager fenomenologis. Mereka menunjukkan ketergantungan aliran input dan output, baik pada kekuatan terkonjugasi dan non-konjugasi. Seperti yang ditunjukkan Onsager, mendekati ekuilibrium, koefisien proporsionalitas antara aliran adalah sama satu sama lain (L 12 = L 21). Dengan kata lain, tindakan yang sama menyebabkan respons yang sama. Misalnya, efek perlambatan yang dimiliki pelarut yang bergerak pada zat terlarut sama dengan hambatan yang dimiliki zat terlarut pada pelarut.

Di alam, ada situasi ketika aliran yang mengalir dengan peningkatan energi tidak dapat berjalan sendiri, tetapi dapat mengalir di bawah aksi kekuatan apa pun. Fenomena ini disebut konjugasi aliran. Kriteria kemungkinan konjugasi aliran dalam sistem adalah nilai positif dari fungsi disipatif = /V dS/dt 0, di mana adalah suhu mutlak; dS/dt adalah laju produksi entropi; V adalah volume sistem.

Fungsi disipatif adalah ukuran disipasi energi sistem menjadi panas. Ini menentukan tingkat kenaikan entropi dalam sistem di mana proses ireversibel berlangsung. Semakin tinggi nilai fungsi disipatif, semakin cepat energi semua jenis diubah menjadi panas. Selain itu, fungsi disipatif menentukan kemungkinan aliran spontan dari proses: untuk >0, proses itu mungkin, untuk<0 – нет.

Termodinamika menunjukkan bahwa jika sistem tidak setimbang, tetapi mendekati kesetimbangan, maka dapat diwakili oleh jumlah produk gaya umum - Xi dan aliran umum - i, yaitu jumlah kekuatan proses = iXi 0. Nilai positif dari fungsi disipatif berarti bahwa dalam setiap konverter energi, daya input harus melebihi output. Dalam sebagian besar proses biologis, energi kimia diubah menjadi energi osmotik, listrik, dan mekanik. Dalam semua proses ini, sebagian energi kimia dihamburkan menjadi panas. Untuk proses biologis, efisiensi kopling adalah 80-90%, yaitu, hanya 10-20% energi yang diubah menjadi panas.

Keadaan stasioner dari sistem terbuka dicirikan oleh teorema Prigogine: dalam keadaan stasioner dengan parameter eksternal tetap, laju produksi entropi dalam sistem adalah konstan dalam waktu dan besarnya minimal.

Jika kriteria untuk evolusi suatu sistem dalam termodinamika klasik adalah bahwa entropi untuk proses ireversibel dalam sistem yang terisolasi cenderung ke nilai maksimum ( Kriteria Clausius), maka dalam sistem terbuka produksi entropi cenderung minimum ( Kriteria Prigogine). Kriteria Prigogine (Δψ>0) - kriteria stabilitas - jika terjadi penyimpangan dari kondisi tunak Δψ<0. Это является доказательством того, что второй закон термодинамики выполняется в живой природе.

Ini mengikuti dari teorema Prigogine bahwa jika sistem dikeluarkan dari keadaan stasioner, maka itu akan berubah sampai laju spesifik produksi entropi mengambil nilai terkecil. Artinya, sampai fungsi disipatif mencapai minimum.

Cara-cara konversi energi dalam sel hidup. Mekanisme molekuler reaksi kopling oksidasi dan fosforilasi diuraikan oleh Mitchell pada tahun 1976. Penulis mengembangkan teori kemiosmotik dari fosforilasi oksidatif. Bagian kedua dari teori Mitchell adalah bahwa ada ATPase asimetris di membran yang bekerja secara reversibel, yaitu dapat juga menjadi ATP sintetase:

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

Asimetri dalam aksi ATPase adalah bahwa

a) selama hidrolisis ATP, proton H+ dan hidroksil OH- ditangkap pada sisi yang berlawanan dari membran;

b) selama sintesis ATP, air berdisosiasi menjadi OH-, yang masuk ke sisi lebih asam dari membran, dan H+, yang berdifusi ke arah yang berlawanan.

Secara umum, proses fosforilasi ADP terjadi karena adanya perubahan energi bebas pada saat netralisasi ion OH- dalam suasana asam, dan ion H+ dalam suasana basa.

Dari sudut pandang konversi energi, proses fosforilasi oksidatif terdiri dari dua tahap:

1. Perubahan energi kimia transfer elektron menjadi energi yang berhubungan dengan perbedaan potensial elektrokimia proton sebagai akibat konjugasi transfer elektron sepanjang rantai respirasi dan transfer proton melalui membran. Dalam hal ini: H+ = FΔφ M + RT ln ( 1 / 2), di mana H+ adalah beda potensial elektrokimia; M adalah perbedaan potensial listrik antara sisi luar dan dalam membran mitokondria; (1 dan 2 adalah konsentrasi proton di lingkungan dan di dalam mitokondria.

2. Konversi energi, ditentukan oleh perbedaan potensial listrik, menjadi energi kimia dari ikatan makroergik ATP (konjugasi transfer 2H + dan sintesis satu molekul ATP dari ADP dan fosfat). Ini dapat direpresentasikan secara kondisional sebagai H+ → QUOTE ~ ~.

Sekarang telah ditunjukkan bahwa dengan adanya perbedaan potensial elektrokimia H+ pada membran kopling, tidak hanya kerja kimia (sintesis ATP), tetapi juga kerja osmotik (selama pengangkutan berbagai senyawa melalui membran), kerja mekanis (pergerakan flagela pada bakteri), dan panas juga dilepaskan (pemisahan termoregulasi fosforilasi oksidatif).

Secara simbolis, teori kemiosmotik konjugasi proses oksidasi (yaitu, transfer elektron - e) dan fosforilasi (sintesis makroerg - QUOTE ~ ~) dapat direpresentasikan sebagai diagram e KUTIPAN H+ KUTIPAN KUTIPAN~~. Konsekuensi utama berikut dari teori kemiosmotik mengikuti dari skema ini:

1. Jika H+ = 0, maka sintesis ATP tidak terjadi selama transfer elektron.

2. Selama operasi rantai pernapasan, potensial membran dihasilkan (е→Δφ M).

3. Terciptanya potensial listrik yang cukup pada energy-coupling membrane dengan tanda “+” di luar akan menyebabkan sintesis ATP dari ADP dan ortofosfat (Δφ M → QUOTE ~) ~).

4. Karena potensial membran, dimungkinkan untuk menghentikan dan bahkan "membalikkan" aliran elektron dalam rantai pernapasan (Δφ M →e).

5. Selama hidrolisis ATP pada membran konjugasi, potensial membran dihasilkan (QUOTE ~ ~ → M).

Jadi, jenis pekerjaan utama dalam sel hidup - listrik dan osmotik - dilakukan dengan partisipasi langsung membran biologis. Proses sintesis dan pemecahan ATP memainkan peran sentral dalam energi sel. Di dalam sel, ATP adalah akumulator energi kimia.

Energi digunakan untuk berbagai reaksi kimia yang berlangsung di dalam sel. Beberapa organisme menggunakan energi sinar matahari untuk proses biokimia - ini adalah tanaman, sementara yang lain menggunakan energi ikatan kimia dalam zat yang diperoleh dalam proses nutrisi - ini adalah organisme hewan. Zat dari makanan diekstraksi dengan pemecahan atau oksidasi biologis dalam proses respirasi sel.

Respirasi sel adalah proses biokimia dalam sel yang terjadi dengan adanya enzim, akibatnya air dan karbon dioksida dilepaskan, energi disimpan dalam bentuk ikatan makroenergi molekul ATP. Jika proses ini berlangsung dengan adanya oksigen, maka disebut "aerobik". Jika terjadi tanpa oksigen, maka disebut "anaerobik".

Oksidasi biologis mencakup tiga tahap utama:

1. Persiapan,

2. Anoxic (glikolisis),

3. Dekomposisi lengkap zat organik (dengan adanya oksigen).

Tahap persiapan. Zat yang diambil dengan makanan dipecah menjadi monomer. Tahap ini dimulai di saluran pencernaan atau di lisosom sel. Polisakarida dipecah menjadi monosakarida, protein menjadi asam amino, lemak menjadi gliserol dan asam lemak. Energi yang dilepaskan pada tahap ini dihamburkan dalam bentuk panas. Perlu dicatat bahwa sel menggunakan karbohidrat untuk proses energi, dan lebih disukai monosakarida. Dan otak hanya dapat menggunakan monosakarida - glukosa untuk bekerja.

Glukosa dipecah oleh glikolisis menjadi dua molekul asam piruvat tiga karbon. Nasib mereka selanjutnya tergantung pada keberadaan oksigen di dalam sel. Jika oksigen ada di dalam sel, maka asam piruvat memasuki mitokondria untuk oksidasi lengkap menjadi karbon dioksida dan air (respirasi aerobik). Jika tidak ada oksigen, maka pada jaringan hewan asam piruvat berubah menjadi asam laktat. Tahap ini terjadi di sitoplasma sel. Glikolisis hanya menghasilkan dua molekul ATP.

Oksigen sangat penting untuk oksidasi lengkap glukosa. Pada tahap ketiga di mitokondria, asam piruvat sepenuhnya teroksidasi menjadi karbon dioksida dan air. Akibatnya, 36 molekul ATP lainnya terbentuk.

Secara total, 38 molekul ATP terbentuk dari satu molekul glukosa dalam tiga tahap, dengan mempertimbangkan dua ATP yang diperoleh dalam proses glikolisis.

Dengan demikian, kami telah mempertimbangkan proses energi yang terjadi dalam sel. Tahapan oksidasi biologis ditandai. Ini menyimpulkan pelajaran kami, semua yang terbaik untuk Anda, selamat tinggal!

Perbedaan antara bernafas dan terbakar. Respirasi yang terjadi di dalam sel sering dibandingkan dengan proses pembakaran. Kedua proses terjadi dengan adanya oksigen, pelepasan energi dan produk oksidasi. Namun, tidak seperti pembakaran, respirasi adalah proses berurutan dari reaksi biokimia yang terjadi dengan adanya enzim. Selama respirasi, karbon dioksida muncul sebagai produk akhir dari oksidasi biologis, dan dalam proses pembakaran, pembentukan karbon dioksida terjadi dengan kombinasi langsung hidrogen dengan karbon. Juga selama respirasi, sejumlah molekul ATP terbentuk. Artinya, respirasi dan pembakaran pada dasarnya adalah proses yang berbeda.

signifikansi biomedis. Untuk pengobatan, tidak hanya metabolisme glukosa yang penting, tetapi juga fruktosa dan galaktosa. Terutama penting dalam kedokteran adalah kemampuan untuk membentuk ATP tanpa adanya oksigen. Ini memungkinkan untuk mempertahankan kerja intensif otot rangka dalam kondisi efisiensi oksidasi aerobik yang tidak mencukupi. Jaringan dengan peningkatan aktivitas glikolitik dapat tetap aktif selama periode kekurangan oksigen. Di otot jantung, kemungkinan glikolisis terbatas. Sulit untuk mentolerir gangguan suplai darah, yang dapat menyebabkan iskemia. Beberapa penyakit diketahui karena kurangnya enzim yang mengatur glikolisis:

- anemia hemolitik (dalam sel kanker yang tumbuh cepat, glikolisis terjadi pada tingkat yang melebihi kapasitas siklus asam sitrat), yang berkontribusi pada peningkatan sintesis asam laktat di organ dan jaringan. Peningkatan kadar asam laktat dalam tubuh bisa menjadi gejala kanker.

Fermentasi. Mikroba mampu memperoleh energi dalam proses fermentasi. Fermentasi sudah dikenal orang sejak dahulu kala, misalnya dalam pembuatan wine. Bahkan sebelumnya telah diketahui tentang fermentasi asam laktat. Orang mengkonsumsi produk susu tanpa curiga bahwa proses ini terkait dengan aktivitas mikroorganisme. Hal ini pertama kali dibuktikan oleh Louis Pasteur. Selain itu, mikroorganisme yang berbeda mengeluarkan produk fermentasi yang berbeda. Sekarang kita akan berbicara tentang fermentasi alkohol dan asam laktat. Akibatnya, etil alkohol, karbon dioksida terbentuk dan energi dilepaskan. Pembuat bir dan pembuat anggur telah menggunakan jenis ragi tertentu untuk merangsang fermentasi, yang mengubah gula menjadi alkohol. Fermentasi dilakukan terutama oleh ragi, tetapi juga oleh beberapa bakteri dan jamur. Ragi Saccharomyces secara tradisional digunakan di negara kita. Di Amerika - bakteri dari genus Pseudomonas. Dan di Meksiko, bakteri "batang bergerak" digunakan. Ragi kami cenderung memfermentasi heksosa (monosakarida enam karbon) seperti glukosa atau fruktosa. Proses pembentukan alkohol dapat direpresentasikan sebagai berikut: dari satu molekul glukosa, dua molekul alkohol, dua molekul karbon dioksida dan dua molekul ATP terbentuk. Metode ini kurang menguntungkan daripada proses aerobik, tetapi memungkinkan Anda untuk mempertahankan hidup tanpa adanya oksigen. Sekarang mari kita bicara tentang fermentasi asam laktat. Satu molekul glukosa membentuk dua molekul asam laktat dan dua molekul ATP dilepaskan. Fermentasi asam laktat banyak digunakan untuk produksi produk susu: keju, susu kental, yogurt. Asam laktat juga digunakan dalam pembuatan minuman ringan.

Tugas bagian C1-C4

1. Faktor lingkungan apa yang berkontribusi terhadap pengaturan jumlah serigala dalam ekosistem?

Menjawab:
1) antropogenik: deforestasi, overshooting;
2) biotik: kekurangan makanan, persaingan, penyebaran penyakit.

2. Tentukan jenis dan fase pembelahan sel yang ditunjukkan pada gambar. Proses apa yang terjadi pada fase ini?

Menjawab:
1) gambar menunjukkan metafase mitosis;
2) serat gelendong melekat pada sentromer kromosom;
3) pada fase ini, kromosom dua kromatid berbaris di bidang ekuator.

3. Mengapa membajak tanah meningkatkan kondisi kehidupan tanaman budidaya?

Menjawab:
1) berkontribusi pada penghancuran gulma dan melemahkan persaingan dengan tanaman budidaya;
2) berkontribusi pada pasokan tanaman dengan air dan mineral;
3) meningkatkan suplai oksigen ke akar.

4. Apa perbedaan ekosistem alami dengan agroekosistem?

Menjawab:
1) keanekaragaman hayati yang besar dan keragaman hubungan makanan dan rantai makanan;
2) sirkulasi zat yang seimbang;
3) periode keberadaan yang lama.

5. Perluas mekanisme yang memastikan keteguhan jumlah dan bentuk kromosom di semua sel organisme dari generasi ke generasi?

Menjawab:
1) karena meiosis, gamet dengan set kromosom haploid terbentuk;
2) selama pembuahan di zigot, set kromosom diploid dipulihkan, yang memastikan keteguhan set kromosom;
3) pertumbuhan organisme terjadi karena mitosis, yang memastikan kekonstanan jumlah kromosom dalam sel somatik.

6. Apa peran bakteri dalam siklus materi?

Menjawab:
1) bakteri heterotrofik - pengurai menguraikan zat organik menjadi mineral yang diserap oleh tanaman;
2) bakteri autotrof (foto, kemotrof) - produsen mensintesis zat organik dari anorganik, memastikan sirkulasi oksigen, karbon, nitrogen, dll.

7. Apa ciri-ciri tumbuhan berlumut?

Menjawab:

2) lumut berkembang biak baik secara seksual dan aseksual dengan generasi bergantian: seksual (gametofit) dan aseksual (sporofit);
3) lumut dewasa adalah generasi seksual (gametofit) dan kotak dengan spora adalah aseksual (sporofit);
4) pembuahan terjadi dengan adanya air.

8. Tupai, sebagai suatu peraturan, hidup di hutan jenis konifera dan terutama memakan biji pohon cemara. Faktor biotik apa yang dapat menyebabkan penurunan populasi tupai?

9. Diketahui bahwa aparatus Golgi berkembang sangat baik di sel kelenjar pankreas. Jelaskan mengapa.

Menjawab:
1) di sel pankreas, enzim disintesis yang menumpuk di rongga aparatus Golgi;
2) di aparatus Golgi, enzim dikemas dalam bentuk gelembung;
3) dari aparatus Golgi, enzim dibawa ke dalam saluran pankreas.

10. Ribosom dari sel yang berbeda, seluruh rangkaian asam amino dan molekul mRNA dan tRNA yang sama ditempatkan dalam tabung reaksi, dan semua kondisi untuk sintesis protein dibuat. Mengapa satu jenis protein disintesis pada ribosom yang berbeda dalam tabung reaksi?

Menjawab:
1) struktur primer protein ditentukan oleh urutan asam amino;
2) template untuk sintesis protein adalah molekul mRNA yang sama, di mana struktur protein primer yang sama dikodekan.

11. Fitur struktur apa yang menjadi ciri perwakilan tipe Chordata?

Menjawab:
1) kerangka aksial internal;
2) sistem saraf berupa tabung di sisi punggung tubuh;
3) celah di saluran pencernaan.

12. Semanggi tumbuh di padang rumput, diserbuki oleh lebah. Faktor biotik apa yang dapat menyebabkan penurunan populasi semanggi?

Menjawab:
1) penurunan jumlah lebah;
2) peningkatan jumlah hewan herbivora;
3) reproduksi tanaman pesaing (sereal, dll.).

13. Massa total mitokondria dalam kaitannya dengan massa sel berbagai organ tikus adalah: di pankreas - 7,9%, di hati - 18,4%, di jantung - 35,8%. Mengapa sel-sel organ ini memiliki kandungan mitokondria yang berbeda?

Menjawab:
1) mitokondria adalah stasiun energi sel, molekul ATP disintesis dan terakumulasi di dalamnya;
2) untuk kerja otot jantung yang intensif, banyak energi yang dibutuhkan, oleh karena itu kandungan mitokondria dalam selnya adalah yang tertinggi;
3) di hati, jumlah mitokondria lebih tinggi dibandingkan dengan pankreas, karena memiliki metabolisme yang lebih intensif.

14. Jelaskan mengapa daging sapi yang tidak lolos pengawasan sanitasi berbahaya untuk dimakan setengah matang atau digoreng sebentar.

Menjawab:
1) dalam daging sapi mungkin ada sirip cacing pita sapi;
2) di saluran pencernaan, cacing dewasa berkembang dari Finn, dan orang tersebut menjadi pemilik terakhir.

15. Sebutkan organoid sel tumbuhan yang ditunjukkan pada gambar, strukturnya yang ditunjukkan oleh angka 1-3, dan fungsinya.

Menjawab:
1) organoid yang digambarkan adalah kloroplas;
2) 1 - grana tilakoid, berpartisipasi dalam fotosintesis;
3) 2 - DNA, 3 - ribosom, terlibat dalam sintesis protein kloroplas mereka sendiri.

16. Mengapa bakteri tidak dapat digolongkan sebagai eukariota?

Menjawab:
1) di dalam selnya, zat inti diwakili oleh satu molekul DNA melingkar dan tidak terpisah dari sitoplasma;
2) tidak memiliki mitokondria, kompleks Golgi, EPS;
3) tidak memiliki sel germinal khusus, tidak ada meiosis dan fertilisasi.

17. Perubahan faktor biotik apa yang dapat menyebabkan peningkatan populasi siput telanjang yang hidup di hutan dan terutama memakan tumbuhan?

18. Pada daun tumbuhan, proses fotosintesis berlangsung secara intensif. Apakah itu terjadi pada buah matang dan mentah? Jelaskan jawabannya.

Menjawab:
1) fotosintesis terjadi pada buah yang belum matang (saat masih hijau), karena mengandung kloroplas;
2) saat matang, kloroplas berubah menjadi kromoplas, di mana fotosintesis tidak terjadi.

19. Tahapan gametogenesis apa yang ditunjukkan pada gambar dengan huruf A, B dan C? Apa set kromosom yang dimiliki sel pada setiap tahap ini? Untuk pengembangan sel khusus apa yang dibawa proses ini?

Menjawab:
1) A - tahap (zona) reproduksi (pembelahan), sel diploid;
2) B - tahap pertumbuhan (zona), sel diploid;
3) B - tahap (zona) pematangan, sel haploid, spermatozoa berkembang.

20. Bagaimana struktur sel bakteri berbeda dari sel organisme dari kingdom satwa liar lainnya? Sebutkan setidaknya tiga perbedaan.

Menjawab:
1) tidak ada inti yang terbentuk, membran inti;
2) sejumlah organel tidak ada: mitokondria, ER, kompleks Golgi, dll .;
3) memiliki satu cincin kromosom.

21. Mengapa tumbuhan (produsen) dianggap sebagai mata rantai awal dalam sirkulasi zat dan transformasi energi dalam suatu ekosistem?

Menjawab:
1) membuat zat organik dari anorganik;
2) mengumpulkan energi matahari;
3) menyediakan bahan organik dan energi untuk organisme bagian lain dari ekosistem.

22. Proses apa yang memastikan pergerakan air dan mineral melalui tumbuhan?

Menjawab:
1) dari akar ke daun, air dan mineral bergerak melalui pembuluh karena transpirasi, yang menghasilkan gaya mengisap;
2) arus ke atas pada tanaman didorong oleh tekanan akar, yang terjadi sebagai akibat dari pasokan air yang konstan ke akar karena perbedaan konsentrasi zat dalam sel dan lingkungan.

23. Perhatikan sel-sel yang ditunjukkan pada gambar. Tentukan huruf apa yang menunjukkan sel prokariotik dan eukariotik. Berikan bukti untuk sudut pandang Anda.

Menjawab:
1) A - sel prokariotik, B - sel eukariotik;
2) sel pada gambar A tidak memiliki nukleus yang terbentuk, bahan herediternya diwakili oleh kromosom cincin;
3) sel pada gambar B memiliki nukleus dan organel yang terbentuk dengan baik.

24. Apa komplikasi sistem peredaran darah amfibi dibandingkan dengan ikan?

Menjawab:
1) jantung menjadi tiga bilik;
2) lingkaran sirkulasi darah kedua muncul;
3) jantung mengandung darah vena dan darah campuran.

25. Mengapa ekosistem hutan campuran dianggap lebih lestari daripada ekosistem hutan cemara?

Menjawab:
1) ada lebih banyak spesies di hutan campuran daripada di hutan cemara;
2) di hutan campuran, rantai makanan lebih panjang dan lebih bercabang daripada di hutan cemara;
3) ada lebih banyak tingkatan di hutan campuran daripada di hutan cemara.

26. Bagian dari molekul DNA memiliki komposisi sebagai berikut: GATGAATAGTGCTTC. Sebutkan setidaknya tiga konsekuensi yang dapat ditimbulkan oleh penggantian nukleotida ketujuh timin dengan sitosin (C) secara tidak sengaja.

Menjawab:
1) mutasi gen akan terjadi - kodon asam amino ketiga akan berubah;
2) dalam protein, satu asam amino dapat diganti dengan yang lain, akibatnya struktur primer protein akan berubah;
3) semua struktur protein lainnya dapat berubah, yang akan menyebabkan munculnya sifat baru dalam tubuh.

27. Ganggang merah (merah tua) hidup di kedalaman yang sangat dalam. Meskipun demikian, fotosintesis terjadi di dalam sel mereka. Jelaskan bagaimana fotosintesis terjadi jika kolom air menyerap sinar bagian spektrum merah-oranye.

Menjawab:
1) untuk fotosintesis, sinar diperlukan tidak hanya di bagian merah, tetapi juga di bagian biru dari spektrum;
2) sel ungu mengandung pigmen merah yang menyerap sinar bagian biru dari spektrum, energinya digunakan dalam proses fotosintesis.

28. Temukan kesalahan dalam teks yang diberikan. Tunjukkan jumlah kalimat di mana kesalahan dibuat, perbaiki.
1. Coelenterata adalah hewan multiseluler tiga lapis. 2. Mereka memiliki rongga lambung atau usus. 3. Rongga usus termasuk sel penyengat. 4. Coelenterata memiliki sistem saraf mesh (difus). 5. Semua usus - organisme mengambang bebas.

1) 1 - coelenterata - hewan dua lapis;
2)3 - sel penyengat terkandung dalam ektoderm, dan bukan di rongga usus;
3)5 - di antara coelenterata ada formulir terlampir.

29. Bagaimana pertukaran gas terjadi di paru-paru dan jaringan pada mamalia? Apa alasan untuk proses ini?

Menjawab:
1) pertukaran gas berdasarkan difusi, yang disebabkan oleh perbedaan konsentrasi gas (tekanan parsial) di udara alveolus dan di dalam darah;
2) oksigen dari area bertekanan tinggi di udara alveolar memasuki darah, dan karbon dioksida dari area bertekanan tinggi dalam darah memasuki alveoli;
3) di jaringan, oksigen dari daerah bertekanan tinggi di kapiler memasuki zat antar sel dan kemudian ke sel-sel organ. Karbon dioksida dari area bertekanan tinggi dalam zat antar sel memasuki darah.

30. Apa partisipasi kelompok fungsional organisme dalam sirkulasi zat di biosfer? Pertimbangkan peran masing-masing zat dalam siklus zat di biosfer.

Menjawab:
1) produsen mensintesis zat organik dari zat anorganik (karbon dioksida, air, nitrogen, fosfor, dan mineral lainnya), melepaskan oksigen (kecuali kemotrof);
2) konsumen (dan kelompok fungsional lainnya) organisme menggunakan dan mengubah zat organik, mengoksidasinya selama respirasi, menyerap oksigen dan melepaskan karbon dioksida dan air;
3) pengurai menguraikan zat organik menjadi senyawa anorganik nitrogen, fosfor, dll., Mengembalikannya ke lingkungan.

31. Bagian dari molekul DNA yang mengkode urutan asam amino dalam protein memiliki komposisi sebagai berikut: G-A-T-G-A-A-T-A-G-TT-C-T-T-C. Jelaskan konsekuensi penambahan nukleotida guanin (G) secara tidak sengaja antara nukleotida ketujuh dan kedelapan.

Menjawab:
1) mutasi gen akan terjadi - kode asam amino ketiga dan selanjutnya dapat berubah;
2) struktur primer protein dapat berubah;
3) mutasi dapat menyebabkan munculnya sifat baru dalam suatu organisme.

32. Organ tanaman apa yang dirusak oleh kumbang Mei pada berbagai tahap perkembangan individu?

Menjawab:
1) akar tanaman merusak larva;
2) daun pohon merusak kumbang dewasa.

33. Temukan kesalahan dalam teks yang diberikan. Tunjukkan jumlah kalimat di mana kesalahan dibuat, perbaiki.
1. Cacing pipih adalah hewan berlapis tiga. 2. Jenis Cacing pipih termasuk planaria putih, cacing gelang manusia dan cacing hati. 3. Cacing pipih memiliki tubuh pipih memanjang. 4. Mereka memiliki sistem saraf yang berkembang dengan baik. 5. Cacing pipih adalah hewan dioecious yang bertelur.

Kesalahan yang dibuat dalam kalimat:
1) 2 - jenis cacing pipih tidak termasuk cacing gelang manusia, itu adalah cacing gelang;
2) 4 - pada cacing pipih, sistem saraf kurang berkembang;
3) 5 - Cacing pipih - hermaprodit.

34. Apa itu janin? Apa signifikansinya dalam kehidupan tumbuhan dan hewan?

Menjawab:
1) buah - organ generatif angiospermae;
2) mengandung benih, yang dengannya reproduksi dan pemukiman kembali tanaman terjadi;
3) buah tumbuhan merupakan makanan bagi hewan.

35. Sebagian besar spesies burung terbang untuk musim dingin dari wilayah utara, meskipun mereka berdarah panas. Sebutkan setidaknya tiga faktor yang menyebabkan hewan tersebut bermigrasi.

Menjawab:
1) objek makanan burung pemakan serangga menjadi tidak tersedia;
2) lapisan es di badan air dan lapisan salju di tanah menghilangkan makanan burung herbivora;
3) perubahan panjang siang hari.

36. Susu mana, yang disterilkan atau yang baru diperah, akan lebih cepat asam dalam kondisi yang sama? Jelaskan jawabannya.

Menjawab:
1) susu yang baru diperah akan lebih cepat asam, karena mengandung bakteri penyebab fermentasi produk;
2) bila susu disterilkan, sel dan spora bakteri asam laktat mati, dan susu disimpan lebih lama.

37. Temukan kesalahan dalam teks yang diberikan. Tunjukkan jumlah kalimat di mana kesalahan dibuat, jelaskan.
1. Kelas utama dari jenis Arthropoda adalah Crustacea, Arakhnida dan Serangga. 2. Tubuh krustasea dan arakhnida dibagi menjadi kepala, dada dan perut. 3. Tubuh serangga terdiri dari cephalothorax dan abdomen. 4. Antena laba-laba tidak. 5. Serangga memiliki dua pasang antena, sedangkan krustasea memiliki satu pasang.

Kesalahan yang dibuat dalam kalimat:
1) 2 - tubuh krustasea dan arakhnida terdiri dari cephalothorax dan perut;
2)3 - tubuh serangga terdiri dari kepala, dada dan perut;
3-5 - serangga memiliki satu pasang antena, dan krustasea memiliki dua pasang.

38. Buktikan bahwa rimpang tanaman adalah tunas yang dimodifikasi.

Menjawab:
1) rimpang memiliki nodus yang di dalamnya terdapat daun dan kuncup yang belum sempurna;
2) di bagian atas rimpang adalah tunas apikal, yang menentukan pertumbuhan tunas;
3) akar adventif berangkat dari rimpang;
4) struktur anatomi bagian dalam rimpang mirip dengan batang.

39. Manusia menggunakan bahan kimia untuk mengendalikan hama. Tunjukkan setidaknya tiga perubahan dalam kehidupan hutan ek jika semua serangga herbivora dihancurkan di dalamnya dengan metode kimia. Jelaskan mengapa hal itu akan terjadi.

Menjawab:
1) jumlah serangga penyerbuk tanaman akan berkurang tajam, karena serangga herbivora adalah penyerbuk tanaman;
2) jumlah organisme pemakan serangga (konsumen orde kedua) akan berkurang tajam atau menghilang karena terputusnya rantai makanan;
3) bagian dari bahan kimia yang digunakan untuk membunuh serangga akan masuk ke dalam tanah, yang akan menyebabkan terganggunya kehidupan tanaman, kematian flora dan fauna tanah, semua pelanggaran dapat menyebabkan kematian hutan ek.

40. Mengapa pengobatan antibiotik dapat menyebabkan disfungsi usus? Sebutkan setidaknya dua alasan.

Menjawab:
1) antibiotik membunuh bakteri menguntungkan yang hidup di usus manusia;
2) kerusakan serat, penyerapan air dan proses lainnya terganggu.

41. Bagian mana dari lembaran yang ditunjukkan pada gambar dengan huruf A dan terdiri dari struktur apa? Apa fungsi dari struktur-struktur tersebut?

1) huruf A menunjukkan bundel berserat vaskular (vena), bundel termasuk pembuluh darah, tabung saringan, jaringan mekanis;
2) kapal menyediakan transportasi air ke daun;
3) tabung ayakan menyediakan transportasi zat organik dari daun ke organ lain;
4) sel jaringan mekanik memberi kekuatan dan merupakan kerangka lembaran.

42. Apa ciri khas kingdom fungi?

Menjawab:
1) tubuh jamur terdiri dari filamen - hifa, membentuk miselium;
2) bereproduksi secara seksual dan aseksual (spora, miselium, tunas);
3) tumbuh sepanjang hidup;
4) di dalam sel: cangkangnya mengandung zat seperti kitin, nutrisi cadangan - glikogen.

43. Di reservoir kecil yang terbentuk setelah banjir sungai, organisme berikut ditemukan: sepatu ciliates, daphnia, planaria putih, siput kolam besar, cyclops, hydra. Jelaskan apakah badan air ini dapat dianggap sebagai ekosistem. Berikan setidaknya tiga bukti.

Menjawab:
Waduk sementara yang disebut tidak dapat disebut ekosistem, karena di dalamnya:
1) tidak ada produsen;
2) tidak ada pengurai;
3) tidak ada peredaran zat yang tertutup dan rantai makanan terputus.

44. Mengapa catatan ditempatkan di bawah torniket, yang digunakan untuk menghentikan pendarahan dari pembuluh darah besar, yang menunjukkan waktu pemakaiannya?

Menjawab:
1) setelah membaca catatan, Anda dapat menentukan berapa lama waktu telah berlalu sejak torniket dipasang;
2) jika setelah 1-2 jam tidak memungkinkan untuk mengantarkan pasien ke dokter, maka torniket harus dilonggarkan untuk sementara waktu. Ini akan mencegah nekrosis jaringan.

45. Sebutkan struktur sumsum tulang belakang, yang ditunjukkan pada gambar dengan nomor 1 dan 2, dan jelaskan ciri-ciri struktur dan fungsinya.

Menjawab:
1) 1 - materi abu-abu, dibentuk oleh badan neuron;
2) 2 - materi putih, dibentuk oleh proses neuron yang panjang;
3) materi abu-abu melakukan fungsi refleks, materi putih - fungsi konduktif.

46. ​​Apa peran kelenjar ludah dalam pencernaan pada mamalia? Sebutkan minimal tiga fungsi.

Menjawab:
1) sekresi kelenjar ludah melembabkan dan mendisinfeksi makanan;
2) air liur terlibat dalam pembentukan bolus makanan;
3) enzim air liur berkontribusi pada pemecahan pati.

47. Sebagai hasil dari aktivitas gunung berapi, sebuah pulau terbentuk di lautan. Jelaskan urutan pembentukan ekosistem pada sebidang tanah yang baru terbentuk. Daftar setidaknya tiga item.

Menjawab:
1) yang pertama mengendap adalah mikroorganisme dan lumut yang menyediakan pembentukan tanah;
2) tanaman menetap di tanah, spora atau biji yang dibawa oleh angin atau air;
3) saat vegetasi berkembang, hewan muncul di ekosistem, terutama artropoda dan burung.

48. Tukang kebun yang berpengalaman menerapkan pupuk pada alur yang terletak di sepanjang tepi lingkaran batang dekat pohon buah-buahan, dan tidak mendistribusikannya secara merata. Jelaskan mengapa.

Menjawab:
1) sistem akar tumbuh, zona hisap bergerak di belakang ujung akar;
2) akar dengan zona hisap yang dikembangkan - rambut akar - terletak di sepanjang tepi lingkaran batang dekat.

49. Pemotretan modifikasi apa yang ditunjukkan pada gambar? Sebutkan unsur-unsur struktur, ditunjukkan pada gambar dengan angka 1, 2, 3, dan fungsi yang mereka lakukan.

Menjawab:
1) bohlam;
2) 1 - daun bersisik berair, tempat nutrisi dan air disimpan;
3) 2 - akar adventif yang memastikan penyerapan air dan mineral;
4) 3 - ginjal, memastikan pertumbuhan tunas.

50. Apa saja ciri-ciri struktur dan kehidupan lumut? Daftar setidaknya tiga item.

Menjawab:
1) kebanyakan lumut adalah tumbuhan berdaun, beberapa di antaranya memiliki rizoid;
2) lumut memiliki sistem penghantar yang kurang berkembang;
3) lumut berkembang biak secara seksual dan aseksual, dengan pergantian generasi: seksual (gametofit) dan aseksual (sporofit); tanaman lumut dewasa adalah generasi seksual, dan kotak spora adalah aseksual.

51. Akibat kebakaran hutan, sebagian hutan cemara terbakar. Jelaskan bagaimana itu akan menyembuhkan diri sendiri. Sebutkan setidaknya tiga langkah.

Menjawab:
1) tanaman herba yang menyukai cahaya berkembang lebih dulu;
2) kemudian pucuk birch, aspen, pinus muncul, yang bijinya jatuh dengan bantuan angin, membentuk hutan berdaun kecil atau pinus.
3) di bawah kanopi spesies yang menyukai cahaya, tumbuh pohon cemara yang tahan naungan, yang kemudian benar-benar menyingkirkan pohon lain.

52. Untuk menentukan penyebab penyakit keturunan, sel-sel pasien diperiksa dan ditemukan perubahan panjang salah satu kromosom. Metode penelitian apa yang memungkinkan untuk menetapkan penyebab penyakit ini? Jenis mutasi apa yang terkait dengannya?

Menjawab:
1) penyebab penyakit ditentukan dengan menggunakan metode sitogenetik;
2) penyakit ini disebabkan oleh mutasi kromosom - hilangnya atau penambahan fragmen kromosom.

53. Huruf apa pada gambar yang menunjukkan blastula dalam siklus perkembangan lancelet. Apa saja ciri-ciri pembentukan blastula?

Menjawab:
1) blastula ditandai dengan huruf G;
2) blastula terbentuk selama penghancuran zigot;
3) ukuran blastula tidak melebihi ukuran zigot.

54. Mengapa jamur diisolasi dalam kerajaan khusus dunia organik?

Menjawab:
1) tubuh jamur terdiri dari benang bercabang tipis - hifa, membentuk miselium, atau miselium;
2) sel miselium menyimpan karbohidrat dalam bentuk glikogen;
3) jamur tidak dapat dikaitkan dengan tanaman, karena selnya tidak memiliki klorofil dan kloroplas; dindingnya mengandung kitin;
4) jamur tidak dapat dikaitkan dengan hewan, karena mereka menyerap nutrisi dari seluruh permukaan tubuh, dan tidak menelannya dalam bentuk gumpalan makanan.

55. Di beberapa biocenosis hutan, penembakan massal burung pemangsa diurnal dilakukan untuk melindungi burung ayam. Jelaskan bagaimana peristiwa ini mempengaruhi jumlah ayam.

Menjawab:
1) pada awalnya, jumlah ayam meningkat, karena musuh mereka (secara alami mengatur jumlah) dihancurkan;
2) kemudian jumlah ayam berkurang karena kekurangan pakan;
3) jumlah individu yang sakit dan lemah meningkat karena penyebaran penyakit dan tidak adanya predator, yang juga mempengaruhi penurunan jumlah ayam.

56. Warna bulu kelinci putih berubah sepanjang tahun: di musim dingin kelinci berwarna putih, dan di musim panas berwarna abu-abu. Jelaskan jenis variabilitas apa yang diamati pada hewan dan apa yang menentukan manifestasi sifat ini.

Menjawab:
1) manifestasi variabilitas modifikasi (fenotip, non-herediter) diamati pada kelinci;
2) manifestasi sifat ini ditentukan oleh perubahan kondisi lingkungan (suhu, lama hari).

57. Sebutkan tahap-tahap perkembangan embrio lancelet, yang ditunjukkan pada gambar dengan huruf A dan B. Perluas fitur pembentukan masing-masing tahap ini.
A B

Menjawab:
1) A - gastrula - tahap embrio dua lapis;
2) B - neurula, memiliki awal larva atau organisme dewasa di masa depan;
3) gastrula dibentuk oleh invaginasi dinding blastula, dan di neurula, pelat saraf pertama kali diletakkan, yang berfungsi sebagai pengatur peletakan sistem organ lainnya.

58. Apa fitur utama dari struktur dan aktivitas vital bakteri. Sebutkan setidaknya empat fitur.

Menjawab:
1) bakteri - organisme pra-nuklir yang tidak memiliki nukleus formal dan banyak organel;
2) menurut metode nutrisi, bakteri adalah heterotrof dan autotrof;
3) tingkat reproduksi yang tinggi dengan pembagian;
4) anaerob dan aerob;
5) kondisi yang tidak menguntungkan dialami dalam keadaan sengketa.

59. Apa perbedaan antara lingkungan darat-udara dan air?

Menjawab:
1) kandungan oksigen;
2) perbedaan fluktuasi suhu (amplitudo fluktuasi luas di lingkungan darat-udara);
3) tingkat iluminasi;
4) kepadatan.

Menjawab:
1) rumput laut memiliki kemampuan mengakumulasi unsur kimia yodium;
2) Yodium sangat penting untuk fungsi tiroid yang normal.

61. Mengapa sel sepatu ciliate dianggap sebagai organisme integral? Apa organel sepatu ciliates yang ditunjukkan pada gambar dengan angka 1 dan 2 dan fungsi apa yang mereka lakukan?

Menjawab:
1) sel ciliate melakukan semua fungsi organisme independen: metabolisme, reproduksi, lekas marah, adaptasi;
2) 1 - nukleus kecil, berpartisipasi dalam proses seksual;
3) 2 - inti besar, mengatur proses vital.

61. Apa saja ciri-ciri struktur dan kehidupan jamur? Sebutkan setidaknya tiga fitur.

62. Jelaskan kerusakan tanaman yang disebabkan oleh hujan asam. Berikan setidaknya tiga alasan.

Menjawab:
1) secara langsung merusak organ dan jaringan tumbuhan;
2) mencemari tanah, mengurangi kesuburan;
3) menurunkan produktivitas tanaman.

63. Mengapa penumpang disarankan untuk mengisap permen lolipop saat lepas landas atau mendarat di pesawat?

Menjawab:
1) perubahan tekanan yang cepat saat lepas landas atau mendarat pesawat menyebabkan ketidaknyamanan di telinga tengah, di mana tekanan awal pada gendang telinga berlangsung lebih lama;
2) gerakan menelan meningkatkan akses udara ke tabung pendengaran (Eustachius), di mana tekanan di rongga telinga tengah sama dengan tekanan di lingkungan.

64. Bagaimana sistem peredaran darah arthropoda berbeda dari sistem peredaran darah Annelida? Tunjukkan setidaknya tiga tanda yang membuktikan perbedaan ini.

Menjawab:
1) pada arthropoda, sistem peredaran darah terbuka, dan pada annelida tertutup;
2) arthropoda memiliki jantung di sisi punggung;
3) Annelida tidak memiliki jantung, fungsinya dilakukan oleh pembuluh berbentuk cincin.

65. Apa jenis hewan yang ditunjukkan pada gambar? Apa yang ditunjukkan oleh angka 1 dan 2? Sebutkan perwakilan lain dari jenis ini.

Menjawab:
1) untuk jenis usus;
2) 1 - ektoderm, 2 - rongga usus;
3) polip karang, ubur-ubur.

66. Apa adaptasi morfologi, fisiologis dan perilaku terhadap suhu lingkungan pada hewan berdarah panas?

Menjawab:
1) morfologis: penutup insulasi panas, lapisan lemak subkutan, perubahan permukaan tubuh;
2) fisiologis: peningkatan intensitas penguapan keringat dan kelembaban saat bernafas; penyempitan atau pelebaran pembuluh darah, perubahan tingkat metabolisme;
3) perilaku: pembangunan sarang, liang, perubahan aktivitas harian dan musiman tergantung pada suhu lingkungan.

67. Bagaimana penerimaan informasi genetik dari nukleus ke ribosom?

Menjawab:
1) sintesis mRNA terjadi di dalam nukleus sesuai dengan prinsip saling melengkapi;
2) mRNA - salinan bagian DNA yang berisi informasi tentang struktur utama protein yang bergerak dari nukleus ke ribosom.

68. Apa komplikasi tumbuhan paku dibandingkan dengan lumut? Berikan setidaknya tiga tanda.

Menjawab:
1) pakis memiliki akar;
2) pada pakis, tidak seperti lumut, jaringan konduktif yang berkembang telah terbentuk;
3) dalam siklus perkembangan pakis, generasi aseksual (sporofit) menang atas seksual (gametofit), yang diwakili oleh hasil.

69. Sebutkan lapisan embrionik hewan vertebrata, ditunjukkan pada gambar dengan nomor 3. Apa jenis jaringan dan organ apa yang terbentuk darinya.

Menjawab:
1) lapisan germinal - endoderm;
2 jaringan epitel (epitel usus dan pernapasan);
3) organ: usus, kelenjar pencernaan, organ pernapasan, beberapa kelenjar endokrin.

70. Apa peran burung dalam biocenosis hutan? Berikan setidaknya tiga contoh.

Menjawab:
1) mengatur jumlah tanaman (membagikan buah dan biji);
2) mengatur jumlah serangga, tikus kecil;
3) berfungsi sebagai makanan bagi predator;
4) menyuburkan tanah.

71. Apa peran protektif leukosit dalam tubuh manusia?

Menjawab:
1) leukosit mampu melakukan fagositosis - melahap dan mencerna protein, mikroorganisme, sel-sel mati;
2) leukosit terlibat dalam produksi antibodi yang menetralkan antigen tertentu.

72. Temukan kesalahan dalam teks yang diberikan. Tunjukkan jumlah proposal di mana mereka dibuat, perbaiki.
Menurut teori kromosom hereditas:
1. Gen terletak pada kromosom dalam urutan linier. 2. Setiap orang menempati tempat tertentu - sebuah alel. 3. Gen pada satu kromosom membentuk kelompok pertalian. 4. Jumlah kelompok pertalian ditentukan oleh boron diploid dari kromosom. 5. Pelanggaran gen linkage terjadi pada proses konjugasi kromosom pada profase meiosis.

Kesalahan yang dibuat dalam kalimat:
1)2 - lokasi gen - lokus;
2)4 - jumlah kelompok tautan sama dengan set kromosom haploid;
3)5 - gangguan hubungan gen terjadi selama pindah silang.

73. Mengapa beberapa ilmuwan menyebut euglena hijau sebagai tumbuhan, dan yang lainnya sebagai hewan? Sebutkan setidaknya tiga alasan.

Menjawab:
1) mampu nutrisi heterotrofik, seperti semua hewan;
2) mampu bergerak aktif untuk mencari makanan, seperti semua hewan;
3) mengandung klorofil dalam sel dan mampu nutrisi autotrofik, seperti tanaman.

74. Proses apa yang terjadi pada tahapan metabolisme energi?

Menjawab:
1) pada tahap persiapan, zat organik kompleks dipecah menjadi yang kurang kompleks (biopolimer - menjadi monomer), energi dihamburkan dalam bentuk panas;
2) dalam proses glikolisis, glukosa dipecah menjadi asam piruvat (atau asam laktat, atau alkohol) dan 2 molekul ATP disintesis;
3) pada tahap oksigen, asam piruvat (piruvat) dipecah menjadi karbon dioksida dan air dan 36 molekul ATP disintesis.

75. Pada luka yang terbentuk pada tubuh manusia, pendarahan akhirnya berhenti, tetapi dapat terjadi nanah. Jelaskan apa sifat-sifat darah ini karena.

Menjawab:
1) pendarahan berhenti karena pembekuan darah dan pembentukan bekuan darah;
2) nanah terjadi karena akumulasi leukosit mati yang telah melakukan fagositosis.

76. Temukan kesalahan dalam teks yang diberikan, perbaiki. Tunjukkan jumlah kalimat di mana kesalahan dibuat, jelaskan.
1. Protein sangat penting dalam struktur dan kehidupan organisme. 2. Ini adalah biopolimer yang monomernya adalah basa nitrogen. 3. Protein adalah bagian dari membran plasma. 4. Banyak protein melakukan fungsi enzimatik di dalam sel. 5. Dalam molekul protein, informasi herediter tentang karakteristik suatu organisme dienkripsi. 6. Molekul protein dan tRNA adalah bagian dari ribosom.

Kesalahan yang dibuat dalam kalimat:
1) 2 - monomer protein adalah asam amino;
2)5 - informasi turun-temurun tentang karakteristik organisme dienkripsi dalam molekul DNA;
3)6- ribosom mengandung molekul rRNA, bukan tRNA.

77. Apa itu miopia? Di bagian mata manakah bayangan terfokus pada orang yang rabun jauh? Apa perbedaan antara miopia kongenital dan didapat?

Menjawab:
1) miopia adalah penyakit pada organ penglihatan, di mana seseorang tidak dapat membedakan objek yang jauh;
2) pada penderita rabun jauh, bayangan benda muncul di depan retina;
3) dengan miopia kongenital, bentuk bola mata berubah (memanjang);
4) miopia didapat dikaitkan dengan perubahan (peningkatan) kelengkungan lensa.

78. Apa perbedaan antara kerangka kepala manusia dan kerangka kepala kera besar? Sebutkan setidaknya empat perbedaan.

Menjawab:
1) dominasi otak tengkorak di atas wajah;
2) pengurangan peralatan rahang;
3) adanya tonjolan dagu di rahang bawah;
4) pengurangan lengkungan superciliary.

79. Mengapa volume urin yang dikeluarkan oleh tubuh manusia per hari tidak sama dengan volume cairan yang diminum dalam waktu yang sama?

Menjawab:
1) sebagian air digunakan oleh tubuh atau dibentuk dalam proses metabolisme;
2) sebagian air menguap melalui organ pernafasan dan kelenjar keringat.

80. Temukan kesalahan dalam teks yang diberikan, perbaiki, tunjukkan nomor kalimat di mana mereka dibuat, tulis kalimat ini tanpa kesalahan.
1. Hewan adalah organisme heterotrofik, mereka memakan zat organik yang sudah jadi. 2. Ada hewan uniseluler dan multiseluler. 3. Semua hewan multiseluler memiliki simetri tubuh bilateral. 4. Sebagian besar dari mereka telah mengembangkan berbagai organ gerak. 5. Hanya arthropoda dan chordata yang memiliki sistem peredaran darah. 6. Perkembangan postembrionik pada semua hewan multiseluler bersifat langsung.

Kesalahan yang dibuat dalam kalimat:
1) 3 - tidak semua hewan multiseluler memiliki simetri tubuh bilateral; misalnya, di coelenterata itu radial (radial);
2) 5 - sistem peredaran darah juga ada pada annelida dan moluska;
3) 6 - perkembangan postembrionik langsung tidak melekat pada semua hewan multiseluler.

81. Apa pentingnya darah dalam kehidupan manusia?

Menjawab:
1) melakukan fungsi transportasi: pengiriman oksigen dan nutrisi ke jaringan dan sel, menghilangkan karbon dioksida dan produk metabolisme;
2) melakukan fungsi pelindung karena aktivitas leukosit dan antibodi;
3) berpartisipasi dalam regulasi humoral dari aktivitas vital organisme.

82. Gunakan informasi tentang tahap awal embriogenesis (zigot, blastula, gastrula) untuk mengkonfirmasi urutan perkembangan dunia hewan.

Menjawab:
1) tahap zigot sesuai dengan organisme uniseluler;
2) tahap blastula, di mana sel-sel tidak berdiferensiasi, mirip dengan bentuk-bentuk kolonial;
3) embrio pada tahap gastrula sesuai dengan struktur rongga usus (hydra).

83. Pengenalan obat dosis besar ke dalam vena disertai dengan pengencerannya dengan saline (larutan NaCl 0,9%). Jelaskan mengapa.

Menjawab:
1) pengenalan obat dosis besar tanpa pengenceran dapat menyebabkan perubahan tajam dalam komposisi darah dan fenomena ireversibel;
2) konsentrasi garam fisiologis (larutan NaCl 0,9%) sesuai dengan konsentrasi garam dalam plasma darah dan tidak menyebabkan kematian sel darah.

84. Temukan kesalahan dalam teks yang diberikan, perbaiki, tunjukkan jumlah kalimat di mana mereka dibuat, tulis kalimat ini tanpa kesalahan.
1. Hewan dari jenis arthropoda memiliki penutup chitinous luar dan anggota badan bersendi. 2. Tubuh sebagian besar terdiri dari tiga bagian: kepala, dada dan perut. 3. Semua artropoda memiliki sepasang antena. 4. Mata mereka kompleks (segi). 5. Sistem peredaran darah serangga tertutup.

Kesalahan yang dibuat dalam kalimat:
1)3 - tidak semua arthropoda memiliki satu pasang antena (arachnoid tidak memilikinya, dan krustasea masing-masing memiliki dua pasang);
2) 4 - tidak semua arthropoda memiliki mata majemuk (majemuk): pada arakhnida mereka sederhana atau tidak ada, pada serangga, bersama dengan mata majemuk, mereka bisa sederhana;
3-5 - sistem peredaran darah pada arthropoda tidak tertutup.

85. Apa saja fungsi sistem pencernaan manusia?

Menjawab:
1) pengolahan makanan secara mekanis;
2) pengolahan makanan secara kimiawi;
3) pergerakan makanan dan pembuangan residu yang tidak tercerna;
4) penyerapan nutrisi, garam mineral dan air ke dalam darah dan getah bening.

86. Apa yang menjadi ciri kemajuan biologis pada tumbuhan berbunga? Sebutkan setidaknya tiga fitur.

Menjawab:
1) berbagai populasi dan spesies;
2) pemukiman luas di dunia;
3) kemampuan beradaptasi untuk hidup dalam kondisi lingkungan yang berbeda.

87. Mengapa makanan harus dikunyah secara menyeluruh?

Menjawab:
1) makanan yang dikunyah dengan baik cepat jenuh dengan air liur di rongga mulut dan mulai dicerna;
2) makanan yang dikunyah dengan baik cepat jenuh dengan cairan pencernaan di lambung dan usus sehingga lebih mudah dicerna.

88. Temukan kesalahan dalam teks yang diberikan. Tunjukkan jumlah proposal di mana mereka dibuat, perbaiki.
1. Populasi adalah kumpulan individu-individu bebas dari spesies yang sama yang mendiami wilayah yang sama untuk waktu yang lama 2. Populasi yang berbeda dari spesies yang sama relatif terisolasi satu sama lain, dan individu-individunya tidak saling kawin. 3. Kumpulan gen semua populasi dari spesies yang sama adalah sama. 4. Populasi adalah unit dasar evolusi. 5. Sekelompok katak dari spesies yang sama yang hidup di genangan air yang dalam selama satu musim panas adalah suatu populasi.

Kesalahan yang dibuat dalam kalimat:
1)2 - populasi dari spesies yang sama sebagian terisolasi, tetapi individu dari populasi yang berbeda dapat kawin silang;
2)3 — kumpulan gen dari populasi yang berbeda dari spesies yang sama berbeda;
3)5 - sekelompok katak bukanlah populasi, karena sekelompok individu dari spesies yang sama dianggap sebagai populasi jika menempati ruang yang sama untuk sejumlah besar generasi.

89. Mengapa dianjurkan untuk minum air asin di musim panas dengan rasa haus yang berkepanjangan?

Menjawab:
1) di musim panas, keringat meningkat pada seseorang;
2) garam mineral dikeluarkan dari tubuh dengan keringat;
3) air asin mengembalikan keseimbangan air-garam normal antara jaringan dan lingkungan internal tubuh.

90. Apa yang membuktikan bahwa seseorang termasuk dalam kelas mamalia?

Menjawab:
1) kesamaan struktur sistem organ;
2) adanya garis rambut;
3) perkembangan embrio di dalam rahim;
4) memberi makan anak dengan susu, merawat anak.

91. Proses apa yang menjaga kestabilan komposisi kimia plasma darah manusia?

Menjawab:
1) proses dalam sistem buffer mempertahankan reaksi medium (pH) pada tingkat yang konstan;
2) regulasi neurohumoral dari komposisi kimia plasma dilakukan.

92. Temukan kesalahan dalam teks yang diberikan. Tunjukkan jumlah proposal di mana mereka dibuat, jelaskan.
1. Populasi adalah kumpulan individu yang saling kawin secara bebas dari spesies yang berbeda yang mendiami wilayah yang sama untuk waktu yang lama 2. Ciri-ciri kelompok utama suatu populasi adalah jumlah, kepadatan, umur, jenis kelamin, dan struktur ruang. 3. Totalitas semua gen dari suatu populasi disebut kumpulan gen. 4. Populasi adalah unit struktural dari alam yang hidup. 5. Jumlah populasi selalu stabil.

Kesalahan yang dibuat dalam kalimat:
1)1 - populasi adalah kumpulan individu yang saling kawin secara bebas dari spesies yang sama, mendiami wilayah umum populasi untuk waktu yang lama;
2)4 - populasi adalah unit struktural spesies;
3-5 - jumlah populasi dapat berubah di musim dan tahun yang berbeda.

93. Struktur integumen tubuh apa yang memberikan perlindungan bagi tubuh manusia dari pengaruh faktor suhu lingkungan? Jelaskan peran mereka.

Menjawab:
1) jaringan lemak subkutan melindungi tubuh dari pendinginan;
2) kelenjar keringat membentuk keringat, yang, ketika diuapkan, melindungi dari panas berlebih;
3) rambut di kepala melindungi tubuh dari pendinginan dan panas berlebih;
4) mengubah lumen kapiler kulit mengatur perpindahan panas.

94. Berikan setidaknya tiga ciri biologis progresif seseorang, yang diperolehnya dalam proses evolusi yang panjang.

Menjawab:
1) peningkatan otak dan bagian otak tengkorak;
2) postur tegak dan perubahan yang sesuai pada kerangka;
3) pembebasan dan perkembangan tangan, oposisi ibu jari.

95. Pembelahan meiosis apa yang mirip dengan mitosis? Jelaskan bagaimana itu diekspresikan dan set kromosom apa yang mengarah ke sel.

Menjawab:
1) kesamaan dengan mitosis diamati pada pembelahan meiosis kedua;
2) semua fase serupa, kromosom saudara (kromatid) menyimpang ke kutub sel;
3) sel-sel yang dihasilkan memiliki satu set kromosom haploid.

96. Apa perbedaan antara perdarahan arteri dan perdarahan vena?

Menjawab:
1) dengan perdarahan arteri, darah merah;
2) keluar dari luka dengan pancaran yang kuat, air mancur.

97. Skema proses apa yang terjadi dalam tubuh manusia ditunjukkan pada gambar? Apa yang mendasari proses ini dan bagaimana komposisi darah berubah sebagai hasilnya? Jelaskan jawabannya.
kapiler

Menjawab:
1) gambar menunjukkan diagram pertukaran gas di paru-paru (antara vesikel paru dan kapiler darah);
2) pertukaran gas didasarkan pada difusi - penetrasi gas dari tempat dengan tekanan tinggi ke tempat dengan tekanan lebih rendah;
3) sebagai hasil pertukaran gas, darah jenuh dengan oksigen dan berubah dari vena (A) ke arteri (B).

98. Apa efek hipodinamia (aktivitas motorik rendah) pada tubuh manusia?

Menjawab:
hipodinamia menyebabkan:
1) untuk penurunan tingkat metabolisme, peningkatan jaringan adiposa, kelebihan berat badan;
2) melemahnya otot rangka dan jantung, meningkatkan beban pada jantung dan mengurangi daya tahan tubuh;
3) stagnasi darah vena di ekstremitas bawah, vasodilatasi, gangguan peredaran darah.

(Perumusan lain dari jawaban diperbolehkan yang tidak mengubah maknanya.)

99. Apa ciri-ciri tumbuhan yang hidup pada kondisi gersang?

Menjawab:
1) sistem akar tanaman menembus jauh ke dalam tanah, mencapai air tanah atau terletak di lapisan permukaan tanah;
2) di beberapa tanaman, air disimpan di daun, batang dan organ lain selama kekeringan;
3) daun ditutupi dengan lapisan lilin, puber atau dimodifikasi menjadi duri atau jarum.

100. Apa alasan kebutuhan ion besi untuk masuk ke dalam darah manusia? Jelaskan jawabannya.

Menjawab:

2) eritrosit menyediakan transportasi oksigen dan karbon dioksida.

101. Melalui pembuluh apa dan jenis darah apa yang masuk ke bilik jantung, ditunjukkan pada gambar dengan nomor 3 dan 5? Dengan lingkaran peredaran darah manakah masing-masing struktur jantung ini terhubung?

Menjawab:
1) darah vena masuk ke bilik yang ditandai dengan angka 3 dari vena cava superior dan inferior;
2) ruang yang ditandai dengan angka 5 menerima darah arteri dari vena pulmonalis;
3) ruang jantung, ditunjukkan oleh angka 3, dikaitkan dengan lingkaran besar sirkulasi darah;
4) ruang jantung, ditunjukkan dengan angka 5, berhubungan dengan sirkulasi paru.

102. Apa itu vitamin, apa perannya dalam kehidupan tubuh manusia?

Menjawab:
1) vitamin - zat organik aktif biologis yang dibutuhkan dalam jumlah kecil;
2) mereka adalah bagian dari enzim, berpartisipasi dalam metabolisme;
3) meningkatkan daya tahan tubuh terhadap pengaruh lingkungan yang merugikan, merangsang pertumbuhan, perkembangan tubuh, pemulihan jaringan dan sel.

103. Bentuk tubuh kupu-kupu Kalima menyerupai daun. Bagaimana bentuk tubuh yang serupa terbentuk pada kupu-kupu?

Menjawab:
1) penampilan pada individu dari berbagai perubahan herediter;
2) pelestarian oleh seleksi alam individu dengan bentuk tubuh yang dimodifikasi;
3) reproduksi dan distribusi individu dengan bentuk tubuh menyerupai daun.

104. Apa sifat sebagian besar enzim dan mengapa mereka kehilangan aktivitasnya ketika tingkat radiasi meningkat?

Menjawab:
1) sebagian besar enzim adalah protein;
2) di bawah aksi radiasi, denaturasi terjadi, struktur protein-enzim berubah.

105. Temukan kesalahan dalam teks yang diberikan. Tunjukkan jumlah proposal di mana mereka dibuat, perbaiki.
1. Tumbuhan, seperti semua organisme hidup, memberi makan, bernafas, tumbuh, berkembang biak. 2. Menurut metode nutrisi, tumbuhan diklasifikasikan sebagai organisme autotrofik. 3. Saat bernafas, tumbuhan menyerap karbon dioksida dan melepaskan oksigen. 4. Semua tumbuhan berkembang biak dengan biji. 5. Tumbuhan, seperti hewan, hanya tumbuh pada tahun-tahun pertama kehidupan.

Kesalahan yang dibuat dalam kalimat:
1) 3 - saat bernafas, tanaman menyerap oksigen dan melepaskan karbon dioksida;
2-4 - hanya tumbuhan berbunga dan gymnospermae yang berkembang biak dengan biji, dan ganggang, lumut, pakis - dengan spora;
3-5 - tanaman tumbuh sepanjang hidup mereka, memiliki pertumbuhan tak terbatas.

106. Apa alasan kebutuhan ion besi untuk masuk ke dalam darah manusia? Jelaskan jawabannya.

Menjawab:
1) ion besi adalah bagian dari hemoglobin eritrosit;
2) hemoglobin eritrosit menyediakan transportasi oksigen dan karbon dioksida, karena mampu mengikat gas-gas ini;
3) pasokan oksigen diperlukan untuk metabolisme energi sel, dan karbon dioksida adalah produk akhirnya yang harus dibuang.

107. Jelaskan mengapa orang-orang dari ras yang berbeda diklasifikasikan sebagai spesies yang sama. Berikan setidaknya tiga bukti.

Menjawab:
1) kesamaan struktur, proses kehidupan, perilaku;
2) kesatuan genetik - set kromosom yang sama, strukturnya;
3) perkawinan antar ras menghasilkan keturunan yang mampu bereproduksi.

108. Di India kuno, seseorang yang dicurigai melakukan kejahatan ditawari untuk menelan segenggam nasi kering. Jika dia tidak berhasil, kesalahannya dianggap terbukti. Berikan pembenaran fisiologis untuk proses ini.

Menjawab:
1) menelan adalah tindakan refleks yang kompleks, yang disertai dengan air liur dan iritasi pada akar lidah;
2) dengan kegembiraan yang kuat, air liur terhambat secara tajam, mulut menjadi kering, dan refleks menelan tidak terjadi.

109. Temukan kesalahan dalam teks yang diberikan. Tunjukkan jumlah proposal di mana mereka dibuat, jelaskan.
1. Susunan rantai makanan biogeocenosis meliputi produsen, konsumen dan pengurai. 2. Mata rantai pertama dalam rantai makanan adalah konsumen. 3. Konsumen di dunia mengakumulasi energi yang diserap dalam proses fotosintesis. 4. Pada fase gelap fotosintesis, oksigen dilepaskan. 5. Pereduksi berkontribusi pada pelepasan energi yang dikumpulkan oleh konsumen dan produsen.

Kesalahan yang dibuat dalam kalimat:
1) 2 - tautan pertama adalah produsen;
2) 3 - konsumen tidak mampu melakukan fotosintesis;
3)4 - oksigen dilepaskan dalam fase terang fotosintesis.

110. Apa penyebab anemia pada manusia? Sebutkan setidaknya tiga kemungkinan alasan.

Menjawab:
1) kehilangan banyak darah;
2) malnutrisi (kekurangan zat besi dan vitamin, dll);
3) pelanggaran pembentukan eritrosit di organ hematopoietik.

111. Lalat tawon memiliki warna dan bentuk tubuh yang mirip dengan tawon. Sebutkan jenis alat pelindungnya, jelaskan signifikansinya dan sifat relatif kebugarannya.

Menjawab:
1) jenis adaptasi - mimikri, peniruan warna dan bentuk tubuh hewan yang tidak dilindungi ke hewan yang dilindungi;
2) kemiripan dengan tawon memperingatkan kemungkinan pemangsa tentang bahaya disengat;
3) lalat menjadi mangsa burung muda yang belum mengembangkan refleks terhadap tawon.

112. Buatlah rantai makanan menggunakan semua benda berikut: humus, laba-laba silang, elang, tit besar, lalat. Tentukan konsumen dari urutan ketiga dalam rantai yang dikompilasi.

Menjawab:
1) humus -> lalat rumah -> spider-cross -> tit besar -> elang;
2) konsumen urutan ketiga - tit yang bagus.

113. Temukan kesalahan dalam teks yang diberikan. Tunjukkan jumlah kalimat di mana kesalahan dibuat, perbaiki.
1. Annelida adalah hewan yang paling terorganisir dari potongan cacing jenis lain. 2. Annelida memiliki sistem peredaran darah terbuka. 3. Tubuh annelida terdiri dari segmen yang identik. 4. Tidak ada rongga tubuh pada annelida. 5. Sistem saraf annelida diwakili oleh cincin peripharyngeal dan rantai saraf dorsal.

Kesalahan yang dibuat dalam kalimat:
1) 2 - Annelida memiliki sistem peredaran darah tertutup;
2) 4 - Annelida memiliki rongga tubuh;
3-5 - rantai saraf terletak di sisi perut tubuh.

114. Sebutkan setidaknya tiga aromorfosis pada tumbuhan darat yang memungkinkan mereka menjadi yang pertama menguasai tanah. Membenarkan jawabannya.

Menjawab:
1) munculnya jaringan yang menutupi - epidermis dengan stomata - berkontribusi terhadap perlindungan terhadap penguapan;
2) penampilan sistem konduksi yang memastikan pengangkutan zat;
3) perkembangan jaringan mekanis yang melakukan fungsi pendukung.

115. Jelaskan alasan keragaman besar marsupial di Australia dan ketidakhadirannya di benua lain.

Menjawab:
1) Australia terpisah dari benua lain selama masa kejayaan hewan berkantung sebelum munculnya hewan berplasenta (isolasi geografis);
2) kondisi alam Australia berkontribusi pada divergensi tanda-tanda marsupial dan spesiasi aktif;
3) di benua lain, marsupial digantikan oleh mamalia berplasenta.

116. Dalam kasus apa perubahan urutan nukleotida DNA tidak mempengaruhi struktur dan fungsi protein yang bersangkutan?

Menjawab:
1) jika, sebagai akibat dari substitusi nukleotida, muncul kodon lain yang mengkode asam amino yang sama;
2) jika kodon yang terbentuk sebagai hasil substitusi nukleotida mengkode asam amino lain, tetapi dengan sifat kimia serupa yang tidak mengubah struktur protein;
3) jika perubahan nukleotida terjadi di daerah DNA intergenik atau tidak berfungsi.

117. Mengapa hubungan antara tombak dan hinggap di ekosistem sungai dianggap kompetitif?

Menjawab:
1) adalah predator, makan makanan serupa;
2) hidup dalam reservoir yang sama, membutuhkan kondisi yang sama untuk hidup, saling menindas satu sama lain.

118. Temukan kesalahan dalam teks yang diberikan. Tunjukkan jumlah kalimat di mana kesalahan dibuat, perbaiki.
1. Kelas utama dari jenis Arthropoda adalah Crustacea, Arakhnida dan Serangga. 2. Serangga memiliki empat pasang kaki, dan arakhnida memiliki tiga pasang. 3. Udang karang memiliki mata yang sederhana, dan laba-laba silang memiliki mata yang rumit. 4. Pada arakhnida, kutil laba-laba terletak di perut. 5. Spider-cross dan Maybug bernafas dengan bantuan kantung paru-paru dan trakea.

Kesalahan yang dibuat dalam kalimat:
1) 2 - serangga memiliki tiga pasang kaki, dan arakhnida - empat pasang;
2) 3 - udang karang memiliki mata majemuk, dan laba-laba silang memiliki mata sederhana;
3-5 - kumbang Mei tidak memiliki kantung paru-paru, tetapi hanya trakea.

119. Apa saja ciri-ciri struktur dan kehidupan jamur topi? Sebutkan setidaknya empat fitur.

Menjawab:
1) memiliki miselium dan tubuh buah;
2) berkembang biak dengan spora dan miselium;
3) menurut metode nutrisi - heterotrof;
4) sebagian besar bentuk mikoriza.

120. Aromorfosis apa yang memungkinkan amfibi purba menguasai daratan.

Menjawab:
1) munculnya pernapasan paru;
2) pembentukan anggota badan yang dibedah;
3) munculnya jantung tiga bilik dan dua lingkaran sirkulasi darah.

Siklus hidup sel dengan jelas menunjukkan bahwa kehidupan sel dipecah menjadi periode interkinesis dan mitosis. Selama interkinesis, semua proses vital dilakukan secara aktif, kecuali untuk pembelahan. Mari kita fokus pada mereka dulu. Proses kehidupan utama sel adalah metabolisme.

Atas dasar itu, pembentukan zat tertentu, pertumbuhan, diferensiasi sel, serta iritabilitas, pergerakan dan reproduksi sel sendiri terjadi. Dalam organisme multiseluler, sel adalah bagian dari keseluruhan. Oleh karena itu, ciri morfologis dan sifat semua proses vital sel terbentuk di bawah pengaruh organisme dan lingkungan eksternal. Tubuh memberikan pengaruhnya pada sel terutama melalui sistem saraf, serta melalui aksi hormon kelenjar endokrin.

Metabolisme adalah urutan tertentu dari transformasi zat, yang mengarah pada pelestarian dan pembaruan diri sel. Dalam proses metabolisme, di satu sisi, zat yang masuk ke dalam sel yang diproses dan merupakan bagian dari tubuh sel, dan di sisi lain, zat yang merupakan produk pembusukan dikeluarkan dari sel, yaitu sel dan zat pertukaran lingkungan. Secara kimia, metabolisme dinyatakan dalam reaksi kimia yang mengikuti satu demi satu dalam urutan tertentu. Urutan ketat selama transformasi zat disediakan oleh zat protein - enzim yang berperan sebagai katalis. Enzim bersifat spesifik, yaitu bekerja dengan cara tertentu hanya pada zat tertentu. Di bawah pengaruh enzim, zat tertentu dari semua kemungkinan transformasi berubah berkali-kali lebih cepat hanya dalam satu arah. Zat baru yang terbentuk sebagai hasil dari proses ini berubah lebih jauh di bawah pengaruh enzim lain yang sama spesifiknya, dll.

Prinsip penggerak metabolisme adalah hukum persatuan dan perjuangan yang berlawanan. Memang, metabolisme ditentukan oleh dua proses umum yang kontradiktif dan pada saat yang sama - asimilasi dan disimilasi. Zat-zat yang diterima dari lingkungan luar diproses oleh sel dan diubah menjadi zat-zat yang menjadi ciri khas sel ini (asimilasi). Dengan demikian, komposisi sitoplasmanya, organel nukleus diperbarui, inklusi trofik terbentuk, rahasia, hormon diproduksi. Proses asimilasi bersifat sintetik, berlangsung dengan penyerapan energi. Sumber energi ini adalah proses disimilasi. Akibatnya, zat organik yang terbentuk sebelumnya dihancurkan, dan energi dilepaskan dan produk terbentuk, beberapa di antaranya disintesis menjadi zat sel baru, sementara yang lain dikeluarkan dari sel (ekskresi). Energi yang dilepaskan sebagai hasil dari disimilasi digunakan dalam asimilasi. Dengan demikian, asimilasi dan disimilasi adalah dua, meskipun berbeda, tetapi aspek metabolisme terkait erat.

Sifat metabolisme berbeda tidak hanya pada hewan yang berbeda, tetapi bahkan dalam organisme yang sama pada organ dan jaringan yang berbeda. Kekhususan ini dimanifestasikan dalam kenyataan bahwa sel-sel dari setiap organ hanya mampu mengasimilasi zat tertentu, membangun zat tertentu dari tubuh mereka dari mereka, dan melepaskan zat tertentu ke lingkungan eksternal. Seiring dengan metabolisme, energi juga dipertukarkan, yaitu sel menyerap energi dari lingkungan luar dalam bentuk panas, cahaya dan, pada gilirannya, melepaskan radiasi dan jenis energi lainnya.

Metabolisme terdiri dari sejumlah proses pribadi. Yang utama adalah:

1) penetrasi zat ke dalam sel;

2) "pemrosesan" mereka dengan bantuan proses nutrisi dan respirasi (aerobik dan anaerobik);

3) penggunaan produk "pemrosesan" untuk berbagai proses sintetis, contohnya mungkin sintesis protein dan pembentukan rahasia;

4) penghapusan produk limbah dari sel.

Plasmalemma memainkan peran penting dalam penetrasi zat, serta dalam penghapusan zat dari sel. Kedua proses ini dapat dilihat dari segi fisikokimia dan morfologi. Permeabilitas terjadi karena transfer pasif dan aktif. Yang pertama terjadi karena fenomena difusi dan osmosis. Namun, zat dapat memasuki sel yang bertentangan dengan hukum ini, yang menunjukkan aktivitas sel itu sendiri dan selektivitasnya. Diketahui, misalnya, bahwa ion natrium dipompa keluar sel, bahkan jika konsentrasinya di lingkungan eksternal lebih tinggi daripada di dalam sel, sedangkan ion kalium, sebaliknya, dipompa ke dalam sel. Fenomena ini digambarkan dengan nama "pompa natrium-kalium" dan disertai dengan pengeluaran energi. Kemampuan untuk menembus ke dalam sel menurun karena jumlah gugus hidroksil (OH) dalam molekul meningkat ketika gugus amino (NH2) dimasukkan ke dalam molekul. Asam organik lebih mudah menembus daripada asam anorganik. Amonia menembus sangat cepat dari alkali. Untuk permeabilitas, ukuran molekul juga penting. Permeabilitas sel berubah tergantung pada reaksi, suhu, pencahayaan, usia dan keadaan fisiologis sel itu sendiri, dan alasan ini dapat meningkatkan permeabilitas beberapa zat dan pada saat yang sama melemahkan permeabilitas yang lain.

Gambaran morfologi permeabilitas zat dari lingkungan dilacak dengan baik dan dilakukan oleh fagositosis (fagein - untuk makan) dan pinositosis (pynein - untuk minum). Mekanisme keduanya tampaknya serupa dan hanya berbeda secara kuantitatif. Dengan bantuan fagositosis, partikel yang lebih besar ditangkap, dan dengan bantuan pinositosis, partikel yang lebih kecil dan kurang padat. Pertama, zat diserap oleh permukaan plasmalemma yang ditutupi dengan mukopolisakarida, kemudian, bersama-sama, mereka tenggelam jauh ke dalam, dan gelembung terbentuk, yang kemudian terpisah dari plasmalemma (Gbr. 19). Pemrosesan zat yang disusupi dilakukan dalam proses yang menyerupai pencernaan dan berpuncak pada pembentukan zat yang relatif sederhana. Pencernaan intraseluler dimulai dengan fakta bahwa vesikel fagositik atau pinositik menyatu dengan lisosom primer, yang mengandung enzim pencernaan, dan lisosom sekunder, atau vakuola pencernaan, terbentuk. Di dalamnya, dengan bantuan enzim, penguraian zat menjadi yang lebih sederhana terjadi. Proses ini tidak hanya melibatkan lisosom, tetapi juga komponen sel lainnya. Jadi, mitokondria menyediakan sisi energi dari proses tersebut; saluran retikulum sitoplasma dapat digunakan untuk mengangkut zat yang diproses.

Pencernaan intraseluler berakhir dengan pembentukan, di satu sisi, produk yang relatif sederhana, dari mana lagi zat kompleks (protein, lemak, karbohidrat) disintesis, yang digunakan untuk memperbarui struktur seluler atau membentuk rahasia, dan di sisi lain, produk dikeluarkan dari sel sebagai ekskresi. Contoh penggunaan produk olahan adalah sintesis protein dan pembentukan rahasia.

Beras. 19. Skema pinositosis:

L - pembentukan kanal pinositik (1) dan vesikel pinositik (2). Panah menunjukkan arah invaginasi plasmalemma. B-Zh - tahap pinositosis berturut-turut; 3 - partikel teradsorpsi; 4 - partikel ditangkap oleh pertumbuhan sel; 5 - membran plasma sel; D, E, B - tahap berturut-turut dari pembentukan vakuola pinositotik; G - partikel makanan dilepaskan dari cangkang vakuola.

Sintesis protein dilakukan pada ribosom dan secara kondisional terjadi dalam empat tahap.

Langkah pertama melibatkan aktivasi asam amino. Aktivasi mereka terjadi dalam matriks sitoplasma dengan partisipasi enzim (aminoasil - RNA sintetase). Sekitar 20 enzim diketahui, masing-masing spesifik hanya untuk satu asam amino. Aktivasi asam amino dilakukan ketika dikombinasikan dengan enzim dan ATP.

Sebagai hasil interaksi, pirofosfat dipecah dari ATP, dan energi yang ada dalam hubungan antara gugus fosfat pertama dan kedua sepenuhnya ditransfer ke asam amino. Asam amino yang diaktifkan dengan cara ini (aminoasiladenilat) menjadi reaktif dan memperoleh kemampuan untuk bergabung dengan asam amino lainnya.

Tahap kedua adalah pengikatan asam amino yang diaktifkan untuk mentransfer RNA (t-RNA). Dalam hal ini, satu molekul t-RNA hanya mengikat satu molekul asam amino yang diaktifkan. Enzim yang sama terlibat dalam reaksi ini seperti pada tahap pertama, dan reaksi berakhir dengan pembentukan kompleks t-RNA dan asam amino teraktivasi. Molekul tRNA terdiri dari heliks ganda yang ditutup pada salah satu ujungnya. Ujung (kepala) tertutup heliks ini diwakili oleh tiga nukleotida (antikodon), yang menentukan perlekatan t-RNA ini ke situs tertentu (kodon) dari molekul RNA (i-RNA) utusan panjang. Asam amino yang diaktifkan melekat pada ujung tRNA yang lain (Gbr. 20). Misalnya, jika molekul tRNA memiliki triplet UAA di ujung kepala, maka hanya asam amino lisin yang dapat terikat pada ujung yang berlawanan. Dengan demikian, setiap asam amino memiliki t-RNA spesifiknya sendiri. Jika tiga nukleotida terminal dalam tRNA yang berbeda adalah sama, maka spesifisitasnya ditentukan oleh urutan nukleotida di bagian lain dari tRNA. Energi asam amino teraktivasi yang melekat pada tRNA digunakan untuk membentuk ikatan peptida dalam molekul polipeptida. Asam amino yang diaktifkan diangkut oleh tRNA melalui hialoplasma ke ribosom.

Tahap ketiga adalah sintesis rantai polipeptida. Messenger RNA, meninggalkan nukleus, membentang melalui subunit kecil dari beberapa ribosom dari poliribosom tertentu, dan proses sintesis yang sama diulang di masing-masingnya. Selama pembicaraan, peletakan tahi lalat itu

Beras. 20. Skema sintesis polipeptida pada ribosom melalui i-RNA dan t-RNA: /, 2 - ribosom; 3 - t-RNA yang membawa antikodon di salah satu ujungnya: ACC, AUA. Ayv AGC, dan di ujung yang lain, masing-masing, asam amino: triptofan, roller, lisin, serin (5); 4-n-RNA, di mana kode berada: UGG (triptofan)» URU (valin). UAA (lisin), UCG (serin); 5 - polipeptida yang disintesis.

Sebuah coule t-RNA, triplet yang sesuai dengan kata kode dari m-RNA. Kemudian kata kode bergeser ke kiri, dan dengan itu t-RNA melekat padanya. Asam amino yang dibawa olehnya dihubungkan oleh ikatan peptida dengan asam amino yang dibawa sebelumnya dari polipeptida sintesis; t-RNA dipisahkan dari i-RNA, translasi (penghapusan) informasi i-RNA terjadi, yaitu, sintesis protein. Jelas, dua molekul t-RNA melekat pada ribosom pada saat yang sama: satu di situs yang membawa rantai polipeptida yang disintesis, dan yang lain di tempat asam amino berikutnya melekat sebelum jatuh ke tempatnya dalam rantai.

Tahap keempat adalah penghapusan rantai polipeptida dari ribosom dan pembentukan karakteristik konfigurasi spasial dari protein yang disintesis. Akhirnya, molekul protein yang telah menyelesaikan pembentukannya menjadi independen. tRNA dapat digunakan untuk sintesis berulang, sedangkan mRNA dihancurkan. Lamanya pembentukan suatu molekul protein tergantung pada jumlah asam amino di dalamnya. Dipercaya bahwa penambahan satu asam amino berlangsung 0,5 detik.

Proses sintesis membutuhkan pengeluaran energi, yang sumbernya adalah ATP, yang dibentuk terutama di mitokondria dan dalam jumlah kecil di nukleus, dan dengan peningkatan aktivitas sel juga di hialoplasma. Dalam nukleus di hyaloplasma, ATP dibentuk bukan berdasarkan proses oksidatif, seperti di mitokondria, tetapi atas dasar glikolisis, yaitu proses anaerobik. Dengan demikian, sintesis dilakukan karena kerja terkoordinasi dari nukleus, hialoplasma, ribosom, mitokondria, dan retikulum sitoplasma granular sel.

Aktivitas sekresi sel juga merupakan contoh kerja terkoordinasi dari sejumlah struktur seluler. Sekresi adalah produksi oleh sel produk khusus yang dalam organisme multiseluler paling sering digunakan untuk kepentingan seluruh organisme. Jadi, air liur, empedu, jus lambung, dan rahasia lainnya berfungsi untuk memproses makanan menjadi

Beras. 21. Skema salah satu kemungkinan cara sintesis sekresi dalam sel dan ekskresinya:

1 - rahasia di kernel; 2 - keluar dari rahasia pro dari kernel; 3 - akumulasi prosecret di tangki retikulum sitoplasma; 4 - pemisahan tangki dengan rahasia dari retikulum sitoplasma; 5 - kompleks pipih; 6 - setetes rahasia di area kompleks pipih; 7- granula sekresi matang; 8-9 - tahap sekresi berturut-turut; 10 - rahasia di luar sel; 11 - plasmalemma sel.

Organ pencernaan. Rahasia dapat dibentuk baik hanya oleh protein (sejumlah hormon, enzim), atau terdiri dari glikoprotein (lendir), ligu-protein, glikolipoprotein, lebih jarang diwakili oleh lipid (lemak susu dan kelenjar sebaceous) t atau zat anorganik (asam klorida dari kelenjar fundus).

Dalam sel sekretorik, dua ujung biasanya dapat dibedakan: basal (menghadap ke ruang perikapiler) dan apikal (menghadap ke ruang di mana sekresi disekresi). Dalam pengaturan komponen sel sekretori, zonasi diamati, dan dari ujung basal ke apikal (kutub), mereka membentuk baris berikut: retikulum sitoplasma granular, nukleus, kompleks pipih, granula sekresi (Gbr. 21). Plasmalemma kutub basal dan apikal sering membawa mikrovili, akibatnya permukaan untuk masuknya zat dari darah dan getah bening melalui kutub basal dan pembuangan rahasia akhir melalui kutub apikal meningkat.

Dengan terbentuknya suatu rahasia yang bersifat protein (pankreas), maka proses sintesisnya dimulai dengan protein khusus untuk rahasia tersebut. Oleh karena itu, inti sel sekretori kaya akan kromatin, memiliki nukleolus yang terdefinisi dengan baik, yang karenanya ketiga jenis RNA terbentuk yang memasuki sitoplasma dan berpartisipasi dalam sintesis protein. Kadang-kadang, tampaknya, sintesis sekresi dimulai di nukleus dan berakhir di sitoplasma, tetapi paling sering di hialoplasma dan berlanjut di retikulum sitoplasma granular. Tubulus retikulum sitoplasma memainkan peran penting dalam akumulasi produk primer dan transportasi mereka. Dalam hal ini, ada banyak ribosom dalam sel sekretori dan retikulum sitoplasma berkembang dengan baik. Bagian retikulum sitoplasma dengan rahasia utama dirobek dan diarahkan ke kompleks pipih, melewati vakuolanya. Di sini pembentukan butiran sekretori terjadi.

Dalam hal ini, membran lipoprotein terbentuk di sekitar rahasia, dan rahasia itu sendiri matang (kehilangan air), menjadi lebih terkonsentrasi. Rahasia jadi dalam bentuk butiran atau vakuola meninggalkan kompleks pipih dan dilepaskan melalui kutub apikal sel. Mitokondria menyediakan energi untuk seluruh proses ini. Rahasia yang bersifat non-protein tampaknya disintesis dalam retikulum sitoplasma dan dalam beberapa kasus bahkan di mitokondria (rahasia lipid). Proses sekresi diatur oleh sistem saraf. Selain protein dan rahasia konstruktif, sebagai hasil metabolisme dalam sel, zat-zat yang bersifat trofik (glikogen, lemak, pigmen, dll.) Dapat dibentuk, energi dihasilkan (radiasi, arus biologis termal dan listrik).

Metabolisme selesai dengan pelepasan ke lingkungan eksternal sejumlah zat yang biasanya tidak digunakan oleh sel dan sering

Bahkan berbahaya baginya. Penghapusan zat dari sel dilakukan, serta asupan, berdasarkan proses fisik dan kimia pasif (difusi, osmosis), dan dengan transfer aktif. Gambaran morfologi ekskresi seringkali memiliki karakter yang berlawanan dengan fagositosis. Zat yang diekskresikan dikelilingi oleh membran.

Vesikel yang dihasilkan mendekati membran sel, bersentuhan dengannya, kemudian menerobos, dan isi vesikel berada di luar sel.

Metabolisme, seperti yang telah kami katakan, juga menentukan manifestasi vital sel lainnya, seperti pertumbuhan dan diferensiasi sel, iritabilitas, dan kemampuan sel untuk mereproduksi dirinya sendiri.

Pertumbuhan sel adalah manifestasi eksternal dari metabolisme, dinyatakan dalam peningkatan ukuran sel. Pertumbuhan hanya mungkin jika, dalam proses metabolisme, asimilasi menang atas disimilasi, dan setiap sel tumbuh hanya sampai batas tertentu.

Diferensiasi sel adalah serangkaian perubahan kualitatif yang berlangsung secara berbeda dalam sel yang berbeda dan ditentukan oleh lingkungan dan aktivitas bagian DNA yang disebut gen. Akibatnya, sel-sel berkualitas berbeda dari berbagai jaringan muncul, dan di masa depan, sel-sel mengalami perubahan terkait usia yang sedikit dipelajari. Namun, diketahui bahwa sel menjadi kehabisan air, partikel protein menjadi lebih besar, yang mengakibatkan penurunan total permukaan fase terdispersi koloid dan, sebagai akibatnya, penurunan intensitas metabolisme. Oleh karena itu, potensi vital sel berkurang, oksidatif, reduksi dan reaksi lainnya melambat, arah beberapa proses berubah, yang menyebabkan berbagai zat menumpuk di dalam sel.

Iritabilitas sel adalah reaksinya terhadap perubahan lingkungan eksternal, yang karenanya kontradiksi sementara yang muncul antara sel dan lingkungan dihilangkan, dan struktur kehidupan disesuaikan dengan lingkungan eksternal yang sudah berubah.

Dalam fenomena iritabilitas, poin-poin berikut dapat dibedakan:

1) dampak agen lingkungan (misalnya, mekanik, kimia, radiasi, dll.)

2) transisi sel ke keadaan aktif, yaitu, dapat dirangsang, yang memanifestasikan dirinya dalam perubahan proses biokimia dan biofisik di dalam sel, dan permeabilitas sel dan penyerapan oksigen dapat meningkat, keadaan koloidnya perubahan sitoplasma, arus aksi listrik muncul, dll .;

3) respons sel terhadap pengaruh lingkungan, dan dalam sel yang berbeda respons itu memanifestasikan dirinya dengan cara yang berbeda. Jadi, perubahan lokal dalam metabolisme terjadi di jaringan ikat, kontraksi terjadi di jaringan otot, rahasia disekresikan di jaringan kelenjar (air liur, empedu, dll.), Impuls saraf terjadi di sel saraf. di seluruh jaringan. Dalam sel saraf, eksitasi dapat menyebar tidak hanya ke elemen lain dari jaringan yang sama (menghasilkan pembentukan sistem kompleks yang dapat dirangsang - busur refleks), tetapi juga untuk ditransfer ke jaringan lain. Berkat ini, peran pengaturan sistem saraf dilakukan. Tingkat kerumitan reaksi ini tergantung pada ketinggian organisasi hewan.Bergantung pada kekuatan dan sifat agen pengiritasi, tiga jenis iritabilitas berikut dibedakan: normal, paranekrosis, dan nekrotik. Jika kekuatan stimulus tidak melampaui batas-batas yang biasa, melekat pada lingkungan di mana sel atau organisme secara keseluruhan hidup, maka proses-proses yang muncul di dalam sel pada akhirnya menghilangkan kontradiksi dengan lingkungan eksternal, dan sel kembali ke keadaan normal. Dalam hal ini, tidak ada pelanggaran struktur sel yang terlihat di bawah mikroskop. Jika kekuatan stimulus besar atau mempengaruhi sel untuk waktu yang lama, maka perubahan proses intraseluler menyebabkan gangguan signifikan pada fungsi, struktur dan kimia sel. Inklusi muncul di dalamnya, struktur terbentuk dalam bentuk benang, gumpalan, jaring, dll. Reaksi sitoplasma bergeser ke arah keasaman, perubahan struktur dan sifat fisikokimia sel mengganggu fungsi normal sel, menempatkannya di ambang hidup dan mati. Kondisi ini Nasonov dan Aleksandrov disebut paranecrotic* Ini adalah reversibel dan dapat mengakibatkan pemulihan sel, tetapi juga dapat menyebabkan kematian sel. Akhirnya, jika agen bertindak dengan kekuatan yang sangat kuat, proses di dalam sel sangat terganggu sehingga pemulihan tidak mungkin dilakukan dan sel mati. Setelah ini, sejumlah perubahan struktural terjadi, yaitu sel memasuki keadaan nekrosis atau nekrosis.

Gerakan. Sifat gerakan yang melekat pada sel sangat beragam. Pertama-tama, ada pergerakan terus menerus dari sitoplasma di dalam sel, yang jelas terkait dengan pelaksanaan proses metabolisme. Selanjutnya, berbagai formasi sitoplasma dapat bergerak sangat aktif di dalam sel, misalnya, silia di epitel bersilia, mitokondria; membuat gerak dan inti. Dalam kasus lain, gerakan dinyatakan dalam perubahan panjang atau volume sel, diikuti dengan kembalinya ke posisi semula. Gerakan tersebut diamati dalam sel otot, dalam serat otot dan dalam sel pigmen. Pergerakan di luar angkasa juga meluas. Ini dapat dilakukan dengan bantuan pseudopoda, seperti amuba. Ini adalah bagaimana leukosit dan beberapa sel jaringan ikat dan lainnya bergerak. Sperma memiliki bentuk gerakan khusus di luar angkasa. Gerakan translasi mereka terjadi karena kombinasi tikungan ekor serpentin dan rotasi spermatozoa di sekitar sumbu longitudinal. Pada makhluk yang relatif sederhana dan dalam beberapa sel hewan multiseluler yang sangat terorganisir, pergerakan di ruang angkasa disebabkan dan diarahkan oleh berbagai agen dari lingkungan eksternal dan disebut taksi.

Ada: kemotaksis, tigmotaksis, dan reotaksis. Kemotaksis - gerakan menuju atau menjauh dari bahan kimia. Taksi tersebut dideteksi oleh leukosit darah, yang bergerak seperti amoeboid menuju bakteri yang telah memasuki tubuh, melepaskan zat tertentu, Tigmotaxis - gerakan menuju atau menjauh dari benda padat yang disentuh. Misalnya, sentuhan ringan partikel makanan pada amuba menyebabkannya menyelimuti mereka dan kemudian menelannya. Iritasi mekanis yang kuat dapat menyebabkan gerakan ke arah yang berlawanan dengan awal iritasi. Reotaksis - gerakan melawan aliran cairan. Kemampuan rheotaksis dimiliki oleh sperma yang bergerak di dalam rahim melawan arus lendir menuju sel telur.

Kemampuan untuk mereproduksi diri adalah properti terpenting dari materi hidup, yang tanpanya kehidupan tidak mungkin. Setiap sistem kehidupan dicirikan oleh rantai perubahan permanen yang berakhir dengan kematian. Jika sistem ini tidak memunculkan sistem baru yang mampu memulai siklus lagi, kehidupan akan berhenti.

Fungsi reproduksi diri sel dilakukan dengan pembelahan, yang merupakan konsekuensi dari perkembangan sel. Dalam proses hidupnya, karena dominasi asimilasi atas disimilasi, massa sel meningkat, tetapi volume sel meningkat lebih cepat daripada permukaannya. Di bawah kondisi ini, intensitas metabolisme menurun, penataan ulang fisikokimia dan morfologi sel yang dalam terjadi, proses asimilasi secara bertahap dihambat, yang telah terbukti secara meyakinkan dengan bantuan atom berlabel. Akibatnya, pertumbuhan sel pertama-tama berhenti, dan kemudian keberadaannya selanjutnya menjadi tidak mungkin, dan pembelahan terjadi.

Transisi ke divisi adalah lompatan kualitatif, atau konsekuensi dari perubahan kuantitatif dalam asimilasi dan disimilasi, suatu mekanisme untuk menyelesaikan kontradiksi antara proses-proses ini. Setelah pembelahan sel, seolah-olah, mereka diremajakan, potensi hidupnya meningkat, karena sudah karena penurunan ukuran, proporsi permukaan aktif meningkat, metabolisme secara umum dan fase asimilasi khususnya diintensifkan.

Dengan demikian, kehidupan individu sel terdiri dari periode interfase, yang ditandai dengan peningkatan metabolisme, dan periode pembelahan.

Interfase dibagi dengan beberapa tingkat konvensionalitas:

1) untuk periode prasintesis (Gj), ketika intensitas proses asimilasi meningkat secara bertahap, tetapi reduplikasi DNA belum dimulai;

2) sintetik (S), dicirikan oleh tingginya sintesis, di mana penggandaan DNA terjadi, dan

3) postsynthetic (G2), ketika proses sintesis DNA berhenti.

Ada jenis utama divisi berikut:

1) pembelahan tidak langsung (mitosis, atau kariokinesis);

2) meiosis, atau pembelahan reduksi, dan

3) amitosis, atau pembelahan langsung.

Energi diperlukan untuk semua sel hidup - digunakan untuk berbagai reaksi biologis dan kimia yang terjadi di dalam sel. Beberapa organisme menggunakan energi sinar matahari untuk proses biokimia - ini adalah tanaman (Gbr. 1), sementara yang lain menggunakan energi ikatan kimia dalam zat yang diperoleh dalam proses nutrisi - ini adalah organisme hewan. Ekstraksi energi dilakukan dengan cara membelah dan mengoksidasi zat-zat tersebut, dalam proses bernafas, pernafasan ini disebut oksidasi biologis, atau respirasi seluler.

Beras. 1. Energi sinar matahari

Respirasi seluler- ini adalah proses biokimia dalam sel, dilanjutkan dengan partisipasi enzim, akibatnya air dan karbon dioksida dilepaskan, energi disimpan dalam bentuk ikatan energi tinggi molekul ATP. Jika proses ini berlangsung dengan adanya oksigen, maka disebut aerobik, tetapi jika itu terjadi tanpa oksigen, maka itu disebut anaerobik.

Oksidasi biologis mencakup tiga tahap utama:

1. Persiapan.

2. Anoxic (glikolisis).

3. Dekomposisi lengkap zat organik (dengan adanya oksigen).

Zat yang diambil dengan makanan dipecah menjadi monomer. Tahap ini dimulai di saluran pencernaan atau di lisosom sel. Polisakarida terurai menjadi monosakarida, protein menjadi asam amino, lemak menjadi gliserol dan asam lemak. Energi yang dilepaskan pada tahap ini dihamburkan dalam bentuk panas. Perlu dicatat bahwa sel menggunakan karbohidrat untuk proses energi, dan monosakarida lebih baik, dan otak hanya dapat menggunakan monosakarida - glukosa untuk kerjanya (Gbr. 2).

Beras. 2. Tahap persiapan

Glukosa dipecah oleh glikolisis menjadi dua molekul asam piruvat tiga karbon. Nasib lebih lanjut asam piruvat tergantung pada keberadaan oksigen di dalam sel. Jika oksigen ada di dalam sel, maka asam piruvat masuk ke mitokondria untuk oksidasi lengkap menjadi karbon dioksida dan air (respirasi aerobik). Jika tidak ada oksigen, maka pada jaringan hewan asam piruvat berubah menjadi asam laktat. Tahap ini terjadi di sitoplasma sel.

glikolisis- ini adalah urutan reaksi, sebagai akibatnya satu molekul glukosa dipecah menjadi dua molekul asam piruvat, sementara energi dilepaskan, yang cukup untuk mengubah dua molekul ADP menjadi dua molekul ATP (Gbr. 3).

Beras. 3. Tahap anoksik

Oksigen sangat penting untuk oksidasi lengkap glukosa. Pada tahap ketiga, asam piruvat sepenuhnya teroksidasi di mitokondria menjadi karbon dioksida dan air, menghasilkan pembentukan 36 molekul ATP lainnya, karena tahap ini terjadi dengan partisipasi oksigen, disebut oksigen, atau aerobik (Gbr. 4) .

Beras. 4. Pemecahan total bahan organik

Secara total, 38 molekul ATP terbentuk dari satu molekul glukosa dalam tiga tahap, dengan mempertimbangkan dua ATP yang diperoleh dalam proses glikolisis.

Dengan demikian, kami telah mempertimbangkan proses energi yang terjadi dalam sel, yang menandai tahapan oksidasi biologis.

Respirasi yang terjadi di dalam sel dengan pelepasan energi sering dibandingkan dengan proses pembakaran. Kedua proses terjadi dengan adanya oksigen, pelepasan energi dan produk oksidasi - karbon dioksida dan air. Namun, tidak seperti pembakaran, respirasi adalah proses berurutan dari reaksi biokimia yang terjadi dengan adanya enzim. Selama respirasi, karbon dioksida muncul sebagai produk akhir dari oksidasi biologis, dan dalam proses pembakaran, pembentukan karbon dioksida terjadi dengan kombinasi langsung hidrogen dengan karbon. Juga, selama respirasi, selain air dan karbon dioksida, sejumlah molekul ATP terbentuk, yaitu respirasi dan pembakaran pada dasarnya adalah proses yang berbeda (Gbr. 5).

Beras. 5. Perbedaan antara pernapasan dan pembakaran

Glikolisis bukan hanya jalur utama untuk metabolisme glukosa, tetapi juga jalur utama untuk metabolisme makanan fruktosa dan galaktosa. Terutama penting dalam kedokteran adalah kemampuan glikolisis untuk membentuk ATP tanpa adanya oksigen. Ini memungkinkan untuk mempertahankan kerja intensif otot rangka dalam kondisi efisiensi oksidasi aerobik yang tidak mencukupi. Jaringan dengan peningkatan aktivitas glikolitik dapat tetap aktif selama periode kekurangan oksigen. Di otot jantung, kemungkinan glikolisis terbatas. Sulit untuk mentolerir gangguan suplai darah, yang dapat menyebabkan iskemia. Beberapa penyakit diketahui disebabkan oleh aktivitas enzim glikolisis yang tidak mencukupi, salah satunya adalah anemia hemolitik (pada sel kanker yang tumbuh cepat, glikolisis terjadi pada tingkat yang melebihi kapasitas siklus asam sitrat), yang berkontribusi pada peningkatan sintesis asam sitrat. asam laktat dalam organ dan jaringan (Gbr. 6).

Beras. 6. Anemia hemolitik

Peningkatan kadar asam laktat dalam tubuh bisa menjadi gejala kanker. Fitur metabolisme ini kadang-kadang digunakan untuk mengobati beberapa bentuk tumor.

Mikroba mampu memperoleh energi dalam proses fermentasi. Fermentasi telah dikenal orang sejak zaman dahulu, misalnya, dalam pembuatan anggur, fermentasi asam laktat telah dikenal lebih awal (Gbr. 7).

Beras. 7. Membuat anggur dan keju

Orang mengkonsumsi produk susu tanpa curiga bahwa proses ini terkait dengan aktivitas mikroorganisme. Istilah "fermentasi" diperkenalkan oleh orang Belanda Van Helmont untuk proses yang terjadi dengan pelepasan gas. Hal ini pertama kali dibuktikan oleh Louis Pasteur. Selain itu, mikroorganisme yang berbeda mengeluarkan produk fermentasi yang berbeda. Kita akan berbicara tentang fermentasi alkohol dan asam laktat. Fermentasi alkohol- Ini adalah proses oksidasi karbohidrat, akibatnya etil alkohol, karbon dioksida terbentuk dan energi dilepaskan. Pembuat bir dan pembuat anggur telah menggunakan kemampuan jenis ragi tertentu untuk merangsang fermentasi, yang mengubah gula menjadi alkohol. Fermentasi dilakukan terutama oleh ragi, tetapi juga oleh beberapa bakteri dan jamur (Gbr. 8).

Beras. 8. Ragi, jamur tepung, produk fermentasi - kvass dan cuka

Di negara kita, ragi Saccharomyces secara tradisional digunakan, di Amerika - bakteri dari genus Pseudomonas, di Meksiko, bakteri "tongkat bergerak" digunakan, di Asia, jamur mucor digunakan. Ragi kami cenderung memfermentasi heksosa (monosakarida enam karbon) seperti glukosa atau fruktosa. Proses pembentukan alkohol dapat direpresentasikan sebagai berikut: dua molekul alkohol, dua molekul karbon dioksida terbentuk dari satu molekul glukosa, dan dua molekul ATP dilepaskan.

C 6 H 12 O 6 → 2C 2 H 5 OH + 2CO 2 + 2ATP

Dibandingkan dengan respirasi, proses seperti itu kurang bermanfaat secara energi daripada proses aerobik, tetapi memungkinkan Anda untuk mempertahankan hidup tanpa adanya oksigen. Pada fermentasi asam laktat satu molekul glukosa membentuk dua molekul asam laktat, dan dua molekul ATP dilepaskan, hal ini dapat dijelaskan dengan persamaan:

C 6 H 12 O 6 → 2C 3 H 6 O 3 + 2ATP

Proses pembentukan asam laktat sangat dekat dengan proses fermentasi alkohol, glukosa, seperti dalam fermentasi alkohol, dipecah menjadi asam piruvat, kemudian tidak menjadi alkohol, tetapi menjadi asam laktat. Fermentasi asam laktat banyak digunakan untuk produksi produk susu: keju, keju cottage, susu kental, yoghurt (Gbr. 9).

Beras. 9. Bakteri asam laktat dan produk fermentasi asam laktat

Dalam proses pembentukan keju, bakteri asam laktat pertama yang terlibat, yang menghasilkan asam laktat, kemudian bakteri asam propionat mengubah asam laktat menjadi asam propionat, karena ini, keju memiliki rasa tajam yang agak spesifik. Bakteri asam laktat digunakan dalam pengawetan buah dan sayuran, asam laktat digunakan dalam industri gula-gula dan pembuatan minuman ringan.

Bibliografi

1. Mamontov S.G., Zakharov V.B., Agafonova I.B., Sonin N.I. Biologi. Pola umum. - Bustard, 2009.

2. Ponomareva I.N., Kornilova O.A., Chernova N.M. Dasar-dasar Biologi Umum. Kelas 9: Buku pelajaran untuk siswa di kelas 9 lembaga pendidikan / Ed. prof. DI. Ponomareva. - Edisi ke-2, direvisi. - M.: Ventana-Graf, 2005.

3. Pasechnik V.V., Kamensky A.A., Kriksunov E.A. Biologi. Pengantar Biologi Umum dan Ekologi: Buku Teks Kelas 9, edisi ke-3, stereotip. - M.: Bustard, 2002.

1. Situs web "Biologi dan Kedokteran" ()

3. Situs Internet "Ensiklopedia Medis" ()

Pekerjaan rumah

1. Apa itu oksidasi biologis dan tahapannya?

2. Apa itu glikolisis?

3. Apa persamaan dan perbedaan antara fermentasi alkohol dan asam laktat?

1. Jenis nutrisi makhluk hidup
2. Fotosintesis
3. pertukaran energi

1. Vitalitas semua organisme hanya mungkin jika mereka memiliki energi. Menurut metode memperoleh energi, semua sel dan organisme dibagi menjadi dua kelompok: autotrof dan heterotrof.

Heterotrof(Heteros Yunani - berbeda, berbeda dan piala - makanan, nutrisi) tidak mampu mensintesis senyawa organik dari yang anorganik sendiri, mereka perlu mendapatkannya dari lingkungan. Zat organik berfungsi bagi mereka tidak hanya sebagai makanan, tetapi juga sebagai sumber energi. Heterotrof mencakup semua hewan, jamur, sebagian besar bakteri, serta tanaman darat dan ganggang yang bebas klorofil.

Organisme heterotrof diklasifikasikan menurut cara mereka memperoleh makanan. holozoikum(hewan) yang menangkap partikel padat, dan osmotrofik(jamur, bakteri) yang memakan zat terlarut.

Organisme heterotrof yang beragam mampu bersama-sama menguraikan semua zat yang disintesis oleh autotrof, serta zat mineral yang disintesis sebagai hasil dari kegiatan produksi manusia. Organisme heterotrof, bersama dengan autotrof, merupakan sistem biologis tunggal di Bumi, disatukan oleh hubungan trofik.

Autotrof- organisme yang memberi makan (yaitu, menerima energi) dari senyawa anorganik, ini adalah beberapa bakteri dan semua tanaman hijau. Autotrof dibagi menjadi kemotrof dan fototrof.

kemotrof- organisme yang menggunakan energi yang dilepaskan selama reaksi redoks. Kemotrof termasuk bakteri nitrifikasi (pengikat nitrogen), bakteri sulfat, hidrogen (pembentuk metana), mangan, pembentuk besi, dan pengguna karbon monoksida.

fototrof- hanya tanaman hijau. Cahaya adalah sumber energi mereka.

2. Fotosintesis(Phos Yunani - genus. jatuh. foto - cahaya dan sintesis - koneksi) - pembentukan zat organik oleh sel-sel tanaman hijau, serta beberapa bakteri, dengan partisipasi energi cahaya, proses mengubah energi cahaya menjadi kimia energi. Terjadi dengan bantuan pigmen (klorofil dan beberapa lainnya) di tilakoid kloroplas dan kromatofor sel. Fotosintesis didasarkan pada reaksi redoks, di mana elektron ditransfer dari donor-reduktor (air, hidrogen, dll.) ke akseptor (Akseptor Latin - penerima) - karbon dioksida, asetat dengan pembentukan senyawa tereduksi - karbohidrat dan pelepasan oksigen, jika air dioksidasi.

Bakteri fotosintetik yang menggunakan donor selain air tidak mengeluarkan oksigen.

Reaksi terang fotosintesis(disebabkan oleh cahaya) mengalir dalam grana tilakoid kloroplas Kuanta cahaya tampak (foton) berinteraksi dengan molekul klorofil, memindahkannya ke keadaan tereksitasi. Sebuah elektron dalam komposisi klorofil menyerap kuantum cahaya dengan panjang tertentu dan, seperti langkah-langkah, bergerak di sepanjang rantai pembawa elektron, kehilangan energi, yang berfungsi untuk memfosforilasi ADP menjadi ATP. Ini adalah proses yang sangat efisien: 30 kali lebih banyak ATP diproduksi di kloroplas daripada di mitokondria tanaman yang sama. Ini mengumpulkan energi yang diperlukan untuk hal berikut - reaksi gelap fotosintesis. Zat bertindak sebagai pembawa elektron: sitokrom, plastoquinone, ferredoxin, flavoprotein, reduktase, dll. Beberapa elektron tereksitasi digunakan untuk mereduksi NADP + menjadi NADPH. Di bawah aksi sinar matahari di kloroplas, air terpecah - fotolisis, dalam hal ini, elektron terbentuk yang mengkompensasi kehilangannya oleh klorofil; sebagai produk sampingan, oksigen dilepaskan ke atmosfer planet kita. Ini adalah oksigen yang kita hirup dan yang diperlukan untuk semua organisme aerobik.

Kloroplas tumbuhan tingkat tinggi, alga, dan cyanobacteria mengandung dua fotosistem dengan struktur dan komposisi yang berbeda. Ketika kuanta cahaya diserap oleh pigmen (pusat reaksi - kompleks klorofil dengan protein yang menyerap cahaya dengan panjang gelombang 680 nm - P680) dari fotosistem II, elektron ditransfer dari air ke akseptor perantara dan melalui rantai pembawa ke pusat reaksi fotosistem I. Dan fotosistem ini merupakan pusat reaksi yang akan mengungkapkan busa dari molekul klorofil dalam kombinasi dengan protein khusus-KOM, yang menyerap cahaya dengan panjang gelombang 700 nm - P700. Dalam molekul klorofil F1 ada "lubang" - tempat elektron yang tidak terisi yang telah masuk ke PLDPH. "Lubang" ini diisi dengan elektron yang terbentuk selama fungsi FI. Artinya, fotosistem II memasok elektron untuk fotosistem I, yang dihabiskan di dalamnya untuk mereduksi NADP + dan NADPH. Sepanjang jalur pergerakan elektron fotosistem II yang dieksitasi oleh cahaya ke akseptor akhir - klorofil fotosistem I, ADP difosforilasi menjadi ATP yang kaya energi. Dengan demikian, energi cahaya disimpan dalam molekul ATP dan selanjutnya dikonsumsi untuk sintesis karbohidrat, protein, asam nukleat dan proses vital tanaman lainnya, dan melalui mereka aktivitas vital semua organisme yang memakan tanaman.

Reaksi gelap, atau reaksi fiksasi karbon, tidak terkait dengan cahaya, dilakukan di stroma kloroplas. Tempat utama di dalamnya ditempati oleh fiksasi karbon dioksida dan konversi karbon menjadi karbohidrat. Reaksi-reaksi ini bersifat siklik, karena bagian dari karbohidrat antara mengalami proses kondensasi dan penataan ulang menjadi ribulosa difosfat, akseptor CO2 utama, yang memastikan operasi siklus yang berkelanjutan. Proses ini pertama kali dijelaskan oleh ahli biokimia Amerika Melvin Calvin.

Transformasi senyawa anorganik CO 2 menjadi senyawa organik - karbohidrat, dalam ikatan kimia yang menyimpan energi matahari, terjadi dengan bantuan enzim kompleks - ribulosa-1,5-difosfat karboksilase. Ini memberikan penambahan satu molekul CO2 ke lima-karbon ribulosa-1,5-difosfat, menghasilkan pembentukan senyawa menengah enam-karbon berumur pendek. Senyawa ini, karena hidrolisis, terurai menjadi dua molekul asam fosfogliserat tiga karbon, yang direduksi menggunakan ATP dan NADPH menjadi gula tiga karbon (triosa fosfat). Mereka membentuk produk akhir fotosintesis - glukosa.

Bagian dari triosa fosfat, setelah melalui proses kondensasi dan penataan ulang, berubah pertama menjadi ribulosa monofosfat, dan kemudian menjadi ribulosa difosfat, sekali lagi termasuk dalam siklus berkelanjutan pembuatan molekul glukosa. Glukosa dapat dipolimerisasi secara enzimatik menjadi

pati dan selulosa - polisakarida dasar tanaman.

Fitur fotosintesis beberapa tanaman (tebu, jagung, bayam) adalah konversi awal karbon melalui senyawa empat karbon. Tanaman tersebut menerima indeks C 4 -tanaman, dan fotosintesis di dalamnya metabolisme karbon. C4-tanaman menarik perhatian para peneliti karena produktivitas fotosintesisnya yang tinggi.

Cara meningkatkan produktivitas tanaman pertanian:

Nutrisi mineral yang cukup, yang dapat memastikan proses metabolisme terbaik;

Penerangan lebih lengkap, yang dapat dicapai dengan bantuan tingkat penaburan tanaman tertentu, dengan mempertimbangkan konsumsi cahaya fotofil dan toleran naungan;

Jumlah normal karbon dioksida di udara (dengan peningkatan kandungannya, proses respirasi tanaman, yang terkait dengan fotosintesis, terganggu);

Kelembaban tanah, sesuai dengan kebutuhan tanaman dalam kelembaban, tergantung pada kondisi iklim dan agroteknik.

Pentingnya fotosintesis di alam.

Sebagai hasil fotosintesis di Bumi, 150 miliar ton bahan organik terbentuk setiap tahun dan sekitar 200 miliar ton oksigen bebas dilepaskan. Fotosintesis tidak hanya menyediakan dan mempertahankan komposisi modern atmosfer bumi, yang diperlukan untuk kehidupan penghuninya, tetapi juga mencegah peningkatan konsentrasi CO 2 di atmosfer, mencegah panas berlebih dari planet kita (karena apa yang disebut rumah kaca memengaruhi). Oksigen yang dilepaskan selama fotosintesis sangat penting bagi organisme untuk bernapas dan melindungi mereka dari radiasi ultraviolet gelombang pendek yang berbahaya.

Kemosintesis(chemeta Yunani akhir - kimia dan sintesis Yunani - koneksi) - proses autotrofik untuk menciptakan bahan organik oleh bakteri yang tidak mengandung klorofil. Kemosintesis dilakukan karena oksidasi senyawa anorganik: hidrogen, hidrogen sulfida, amonia, oksida besi (II), dll. Asimilasi CO 2 berlangsung, seperti dalam fotosintesis (siklus Calvin), dengan pengecualian pembentukan metana, bakteri homo-asetat. Energi yang diperoleh dari oksidasi disimpan dalam bakteri dalam bentuk ATP.

Bakteri kemosintetik memainkan peran yang sangat penting dalam siklus biogeokimia unsur-unsur kimia di biosfer. Aktivitas vital bakteri nitrifikasi merupakan salah satu faktor terpenting dalam kesuburan tanah. Bakteri kemosintetik mengoksidasi senyawa besi, mangan, belerang, dll.

Kemosintesis ditemukan oleh ahli mikrobiologi Rusia Sergei Nikolaevich Vinogradsky (1856-1953) pada tahun 1887.

3. Pertukaran energi

Tiga tahap metabolisme energi dilakukan dengan partisipasi enzim khusus di berbagai bagian sel dan organisme.

Tahap pertama adalah persiapan- hasil (pada hewan di organ pencernaan) di bawah aksi enzim yang memecah molekul dengan di- dan polisakarida, lemak, protein, asam nukleat menjadi molekul yang lebih kecil: glukosa, gliserol dan asam lemak, asam amino, nukleotida. Ini melepaskan sejumlah kecil energi yang hilang dalam bentuk panas.

Tahap kedua adalah anoxic, atau oksidasi tidak lengkap. Ini juga disebut respirasi anaerob (fermentasi), atau glikolisis. Enzim glikolisis terlokalisasi di bagian cair sitoplasma - hialoplasma. Glukosa mengalami pemecahan, setiap mol di mana secara bertahap dipecah dan dioksidasi dengan partisipasi enzim menjadi dua molekul tiga karbon asam piruvat CH 3 - CO - COOH, di mana COOH adalah karakteristik gugus karboksil dari asam organik.

Sembilan enzim secara berurutan terlibat dalam konversi glukosa ini. Dalam proses glikolisis, molekul glukosa dioksidasi, yaitu, atom hidrogen hilang. Akseptor hidrogen (dan elektron) dalam reaksi ini adalah molekul nicotinamide nindinucleotide (NAD +), yang mirip dalam string dengan NADP + dan hanya berbeda dalam ketiadaan residu asam fosfat dalam molekul ribosa. Ketika asam piruvat direduksi oleh NAD+ tereduksi, produk akhir glikolisis, asam laktat, terbentuk. Asam fosfat dan ATP terlibat dalam pemecahan glukosa.

Singkatnya, proses ini terlihat seperti ini:

C 6 H 12 O 6 + 2H 3 P0 4 + 2ADP \u003d 2C 3 H 6 0 3 + 2ATP + 2H 2 0.

Dalam jamur ragi, molekul glukosa, tanpa partisipasi oksigen, diubah menjadi etil alkohol dan karbon dioksida (fermentasi alkohol):

C 6 H 12 O 6 + 2H 3 P0 4 + 2ADP - 2C 2 H b 0H + 2C0 2 + 2ATP + 2H 2 O.

Pada beberapa mikroorganisme, pemecahan glukosa tanpa oksigen dapat menghasilkan pembentukan asam asetat, aseton, dll. Dalam semua kasus, pemecahan satu molekul glukosa disertai dengan pembentukan dua molekul ATP, dalam ikatan makroergik dimana 40% energi disimpan, sisanya hilang dalam bentuk panas.

Tahap ketiga metabolisme energi(tahap pemisahan oksigen , atau tahap respirasi aerobik) dilakukan di mitokondria. Tahap ini berhubungan dengan matriks mitokondria dan membran dalam; enzim terlibat di dalamnya, yang merupakan "konveyor" cincin enzimatik, yang disebut siklus Krebs, dinamai menurut ilmuwan yang menemukannya. Cara kerja banyak enzim yang rumit dan panjang ini juga disebut siklus asam trikarboksilat.

Begitu berada di mitokondria, asam piruvat (PVA) dioksidasi dan diubah menjadi zat yang kaya energi - asetil koenzim A, atau singkatnya asetil-KoA. Dalam siklus Krebs, molekul asetil-KoA berasal dari sumber energi yang berbeda. Dalam proses oksidasi PVC, akseptor elektron NAD + direduksi menjadi NADH, dan jenis akseptor lain direduksi - FAD menjadi FADH 2 (FAD adalah flavin adenin dinukleotida). Energi yang tersimpan dalam molekul-molekul ini digunakan untuk mensintesis ATP, akumulator energi biologis universal. Selama tahap respirasi aerobik, elektron dari NADH dan FADH2 bergerak sepanjang rantai multitahap transfer mereka ke akseptor elektron terakhir, oksigen molekuler. Beberapa pembawa elektron terlibat dalam transfer: koenzim Q, sitokrom dan, yang paling penting, oksigen. Ketika elektron berpindah dari satu tahap ke tahap konveyor pernapasan, energi dilepaskan, yang dihabiskan untuk sintesis ATP. Di dalam mitokondria, kation H+ bergabung dengan anion O2~ membentuk air. Dalam siklus Krebs, CO 2 terbentuk, dan dalam rantai transpor elektron - air. Pada saat yang sama, satu molekul glukosa, yang sepenuhnya teroksidasi dengan akses oksigen ke CO 2 dan H 2 0, berkontribusi pada pembentukan 38 molekul ATP. Dari uraian di atas, dapat disimpulkan bahwa pemecahan oksigen dari zat organik, atau respirasi aerobik, memainkan peran utama dalam menyediakan energi bagi sel. Dengan kekurangan oksigen atau ketiadaan sama sekali, terjadi pemisahan zat organik bebas oksigen, anaerobik; energi dari proses semacam itu hanya cukup untuk membuat dua molekul ATP. Berkat ini, makhluk hidup dapat hidup tanpa oksigen untuk waktu yang singkat.