სისტემის აღწერისთვის აუცილებელი თერმოდინამიკური პარამეტრების ყველა მნიშვნელობის ნაკრები ეწოდება თერმოდინამიკური მდგომარეობა .

სისტემის ფიზიკური მახასიათებელი, რომლის შეცვლაც სისტემის ერთი მდგომარეობიდან მეორეში გადასვლისას განისაზღვრება საწყისი და საბოლოო მდგომარეობის პარამეტრების მნიშვნელობებით და არ არის დამოკიდებული გადასვლაზე, ე.წ. სახელმწიფო ფუნქცია (თერმოდინამიკური პოტენციალი).

სახელმწიფო ფუნქციებია:

· შინაგანი ენერგია;

· ენთალპია;

· ენტროპია;

· თავისუფალი ენერგია;

ქიმიური და ელექტროქიმიური პოტენციალი.

გარკვეულ ზედაპირზე გადატანილი გარკვეული რაოდენობის რაოდენობას დროის ერთეულზე ეწოდება ნაკადი ამ ღირებულებას.

ფენომენს, რომლის დროსაც ერთი პროცესი ენერგიულად უზრუნველყოფს მეორე პროცესის დინებას, ეწოდება კონიუგაცია .

პროცესს, რომელიც ენერგიის წყაროა, ეწოდება...
კონიუგირებადი. პროცესს, რომელიც იყენებს ენერგიას, ე.წ კონიუგატი .

თერმოდინამიკის პირველი და მეორე კანონები.თერმოდინამიკის პირველი კანონის მიხედვით, რომელიც შემდეგნაირად იკითხება: სისტემაზე გადაცემული სითბო იხარჯება სისტემის შიდა ენერგიის გაზრდაზე და სისტემის მიერ გარე ძალებზე მუშაობის შესრულებაზე, სხვადასხვა ტიპის ენერგია შეიძლება გადავიდეს ერთმანეთში, მაგრამ ამ გარდაქმნების დროს ენერგია არ ქრება და არ ჩნდება არაფრისგან. ეს ნიშნავს, რომ დახურული სისტემისთვის
∆U = ∆Q –W, სადაც ∆U არის სისტემის შიდა ენერგიის ცვლილება; ∆Q არის სისტემის მიერ შთანთქმული სითბო; W არის სისტემის მიერ შესრულებული სამუშაო. [შინაგანი ენერგია სითბოსგან და სამუშაოსგან იმით განსხვავდება, რომ ის ყოველთვის ერთნაირად იცვლება ერთი მდგომარეობიდან მეორეში გადასვლისას, გარდამავალი გზის მიუხედავად!].

იზოლირებული სისტემის თერმული ენერგიის ΔQ ცვლილება პროპორციულია აბსოლუტური ტემპერატურის T, ანუ ∆Q = T ∙ ∆S, სადაც ∆S არის პროპორციულობის ფაქტორი, რომელსაც ენტროპიის ცვლილებას უწოდებენ.

თერმოდინამიკის მეორე კანონი არსებობს ორ ფორმულირებაში. პირველი ფორმულირება (კლაუსიუსის ფორმულირება) ასეთია: დაბალი ტემპერატურის მქონე სხეულებიდან სითბოს სპონტანური გადაცემა უფრო მაღალი ტემპერატურის სხეულებზე შეუძლებელია. მეორე ფორმულირება (ტომსონის ფორმულირება) ამბობს, რომ შეუძლებელია ĪĪ ტიპის მუდმივი მოძრაობის მანქანის შექმნა, ანუ ისეთი ციკლური პროცესი, რის შედეგადაც სისტემის მიერ შთანთქმული მთელი სითბო დაიხარჯება სამუშაოს შესრულებაზე. თერმოდინამიკის მეორე კანონის მიხედვით, იზოლირებული სისტემის ენტროპია იზრდება შეუქცევად პროცესში და უცვლელი რჩება შექცევად პროცესში. ენტროპია არის სისტემის მდგომარეობის ფუნქცია, რომლის დიფერენციალი უსასრულოდ მცირე შექცევად პროცესში უდრის სისტემაში გადაცემული უსასრულოდ მცირე რაოდენობის სითბოს შეფარდებას ამ უკანასკნელის აბსოლუტურ ტემპერატურასთან (ΔS=ΔQ:T). ). ენტროპიის ერთეული არის J/K. ენტროპია არის სისტემის არეულობის საზომი: თუ ენტროპია იზრდება, ეს ნიშნავს, რომ სისტემა მიდრეკილია გადავიდეს უფრო მაღალი თერმოდინამიკური ალბათობის მდგომარეობაში, ანუ ნაკლები რიგის მდგომარეობაში. დასკვნა გამომდინარეობს თერმოდინამიკის მეორე კანონიდან: მუდმივ ტემპერატურაზე თერმული ენერგია არ შეიძლება გარდაიქმნას მექანიკურ სამუშაოდ. ვინაიდან თერმული ენერგია გამოწვეულია ნაწილაკების ქაოტური მოძრაობით, ამ ნაწილაკების სიჩქარის ვექტორების ჯამი ნებისმიერი მიმართულებით ნულის ტოლია. მექანიკურ მუშაობაში შეიძლება გარდაიქმნას მხოლოდ ენერგია, რომელიც წარმოადგენს სხეულების ცალმხრივ მოძრაობას (მფრინავი სხეულის კინეტიკური ენერგია, მოძრავი იონების ან ელექტრონების ენერგია ელექტრულ ველში).

დასკვნა ორი კანონის მიხედვით:

პირველი კანონი ადგენს რაოდენობრივ კავშირს სითბოს, მუშაობასა და შიდა ენერგიის ცვლილებას შორის, მაგრამ არ განსაზღვრავს თერმოდინამიკური პროცესის მიმართულებას. ის შესრულებულია ყოველთვის და ნებისმიერი სისტემისთვის. თერმოდინამიკის ძირითადი მიმართება: TΔS ≥ ΔU+W.

მეორე კანონი სტატისტიკურია და მოქმედებს ნაწილაკების დიდი, სასრული რაოდენობის მქონე სისტემებისთვის. ეს მიუთითებს პროცესის ყველაზე სავარაუდო მიმართულებაზე. თუ ნათქვამია, რომ ეს პროცესი შეუძლებელია, მაშინ უნდა გვესმოდეს, რომ მისი დასრულების ალბათობა არსებობს, მაგრამ უმნიშვნელო.

ცხრილი 1. თერმოდინამიკური პოტენციალი

ენერგიის ტრანსფორმაცია ცოცხალ უჯრედში.ცოცხალ უჯრედში ორგანულ ნაერთებში შენახული ქიმიური ენერგია გარდაიქმნება ოსმოსურ, ელექტრულ და მექანიკურ ენერგიად. მაგალითად, გლუკოზის ქიმიური ენერგია უჯრედული დაჟანგვის დროს გარდაიქმნება ნაწილობრივ სითბოდ, ნაწილობრივ ATP-ის მაკროერგიული ობლიგაციების ენერგიად. ატფ-ის ჰიდროლიზის გამო, ნივთიერებები შეიძლება გადავიდეს უფრო დაბალი კონცენტრაციის ფართობზე (ოსმოსური მუშაობა), იონების გადატანა უფრო მაღალ ზონაში. ელექტრული პოტენციალი (ელექტრული სამუშაო), ცხოველის სხეულში - კუნთების შეკუმშვა (მექანიკური მუშაობა). ამ შემთხვევაში ატფ-ის ქიმიური ენერგიის ნაწილი გადადის ოსმოსურ, ელექტრულ და მექანიკურ ენერგიად.

თავისუფალი ენერგია და ელექტროქიმიური პოტენციალი.უჯრედის ელექტრული, ოსმოსური და ქიმიური ენერგია გამოიყენება სამუშაოს შესასრულებლად, ანუ ნაწილაკების გადაადგილებისთვის მათზე მოქმედი ძალების წინააღმდეგ. ამ ტიპის ენერგიის გარდაქმნის რაოდენობრივი საზომია თავისუფალი ენერგიის ცვლილება (∆F). ΔF არის ჰელმჰოლცის თავისუფალი ენერგია (ΔF = ΔU - TΔS). ვინაიდან ეს დამოკიდებულია პროცესის პირობებზე, კერძოდ კი მორეაქტიული ნივთიერებების კონცენტრაციაზე, მათ დაიწყეს ეგრეთ წოდებული Gibbs-ის თერმოდინამიკური პოტენციალის გამოყენება ΔG ნივთიერების 1 მოლიდან. ქიმიაში დაუმუხტავ ნაწილაკებს უწოდებენ ქიმიურ პოტენციალს - μ, დამუხტულ ნაწილაკებს - ელექტროქიმიურ პოტენციალს - μ.

თხევად ფაზაში ქიმიური რეაქციების ნაკადი არ ცვლის წნევას, მაგრამ შეუძლია შეცვალოს მოცულობა. ამიტომ ასეთი სისტემებისთვის შიდა ენერგიის შეცვლის ნაცვლად გამოიყენება ენთალპიის ცვლილება (∆H), რომელიც უდრის ∆U + p∆V, სადაც p არის წნევა, ∆V არის მოცულობის ცვლილება. [შენიშვნა: ენთალპია არის თერმოდინამიკური სისტემის მდგომარეობის ფუნქცია დამოუკიდებელი ენტროპიის პარამეტრებით და წნევით]. თერმოდინამიკის კანონების მიხედვით, არსებობს კავშირი შინაგანი ენერგიის ცვლილებასა და ენთალპიის ცვლილებას შორის: ∆G = ∆H -T∆S (t და p = const), სადაც ∆G არის გიბსის თერმოდინამიკური პოტენციალი, ∆H არის შიდა ენერგია, T * ∆S არის თერმული ენერგია.

ფიზიკურ და ქიმიურ სისტემებში თავისუფალი ენერგიის ცვლილება ჩვეულებრივ აღწერილია ელექტროქიმიური პოტენციალის ცვლილებით (∆μ): ∆G=m∙∆μ, სადაც m არის ნივთიერების რაოდენობა (მოლი) სისტემაში. ელექტროქიმიური პოტენციალის ცვლილება სისტემის 1 მდგომარეობიდან 2 მდგომარეობამდე გადასვლისას განისაზღვრება ქიმიური, ოსმოსური და ელექტრული ენერგიების ცვლილებით: ∆μ \u003d μ 02 -μ 01 + RT ln (c 2 / c 1) + zF (φ 2 -φ 1). მაშინ ∆G = m μ 02 -μ 01 +RT ln (c 2 /c 1) + zF (φ 2 -φ 1).

ელექტროქიმიური პოტენციალის ფიზიკური მნიშვნელობა არის ის, რომ მისი ცვლილება უდრის სამუშაოს, რომელიც უნდა დაიხარჯოს, რათა:

1. სინთეზირდება 1 მოლი ნივთიერების (მდგომარეობა 2) საწყისი მასალებიდან (მდგომარეობა 1) და მოათავსეთ გამხსნელში (ტერმინი μ 02 -μ 01) - ქიმიური სამუშაო;

2. ხსნარის კონცენტრირება კონცენტრაციიდან 1-დან s 2-მდე [ტერმინი RT ln (c 2 /c 1)] - ოსმოსური მუშაობა;

3. გადალახეთ ელექტრული მოგერიების ძალები, რომლებიც წარმოიქმნება ხსნარებს შორის პოტენციური სხვაობის (φ 2 -φ 1) თანდასწრებით [ტერმინი zF (φ 2 -φ 1] - ელექტრული სამუშაო.

უნდა აღინიშნოს, რომ ტერმინები შეიძლება იყოს როგორც დადებითი, ასევე უარყოფითი.

თერმოდინამიკის მეორე კანონი და წონასწორობის მდგომარეობა.თერმოდინამიკის მეორე კანონი ამბობს, რომ თავისუფალი ენერგია არ შეიძლება გაიზარდოს იზოლირებულ სისტემაში. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, სისტემაში, სადაც ∆H = 0, ∆G = -T∆S ≤0. სანამ ამ სისტემაში ენერგეტიკულ გარდაქმნებს თან ახლავს სხვადასხვა ტიპის ენერგიის გადასვლები ერთმანეთში მათი სითბოდ გადაქცევის გარეშე, ანუ ∆G=0, ყველა ეს პროცესი შექცევადია. მაგრამ, როგორც კი ენერგიის ნაწილი სითბოდ გადაიქცევა, პროცესი შეუქცევადი ხდება. პროცესის შექცევადობის კონცეფცია დაკავშირებულია დინამიური წონასწორობის კონცეფციასთან. წონასწორობა არის სისტემის ისეთი მდგომარეობა, რომელშიც თითოეულ ნაწილაკს შეუძლია გადავიდეს 1-ლი მდგომარეობიდან 2-ში და პირიქით, მაგრამ ზოგადად სისტემაში 1 და 2 მდგომარეობების პროპორცია არ იცვლება. ფიზიკურ-ქიმიურ სისტემებში პროცესები წონასწორობაშია, რომელშიც ∆μ = ∆G / m = 0, ანუ μ 02 -μ 01 + RT ln (c 2 / c 1) + zF (φ 2 -φ 1) = 0. .

მემბრანის ორივე მხარეს ბიოქიმიური რეაქციის სუბსტრატები და პროდუქტები ან იონები შეიძლება იყოს წონასწორობაში. ამრიგად, არსებობს განტოლების გამოყენება, რომელიც აღწერს სისტემის წონასწორობის მდგომარეობას:

1. ქიმიური წონასწორობის მუდმივი განტოლება: ∆μ 0 = -RT lnK, სადაც K არის წონასწორობის მუდმივი;

2. წონასწორული მემბრანის პოტენციალის განტოლება (ნერნსტის განტოლება): თუ უჯრედის მემბრანა გამტარია რომელიმე ერთი იონისთვის, მაშინ მემბრანაზე დგინდება წონასწორული მემბრანის პოტენციალი: φ Μ = φ 1 –φ 2 = RT / zF lnc 1 / c 2, ტემპერატურაზე 37C 0 φ Μ \u003d 60 ln (s 1 / s 2) mV. უფრო მოკლე წერისთვის დაინერგა უგანზომილებიანი პოტენციალის ψ Μ კონცეფცია, რომელიც უდრის ln(с 1 /с 2), მაშინ ნერნსტის განტოლება ასე გამოიყურება ψ Μ = ψ 1 - ψ 2 = ln(с 1). /с 2).

3. ბოლცმანის განაწილება: თუ მოლეკულაში არის ორი ენერგეტიკული ელექტრონული დონე E 1 და E 2 ენერგიებით, მაშინ შეგიძლიათ იპოვოთ ამ დონეების პოპულაცია ელექტრონების მიხედვით წონასწორულ მდგომარეობაში: ∆E = E 2 - E 1.

ბიოლოგიური სისტემების თერმოდინამიკური პარამეტრების ექსპერიმენტული განსაზღვრა.ბიოლოგიური სისტემების თერმოდინამიკური პარამეტრების დასადგენად გამოიყენება ორი მეთოდი: სითბოს გამომუშავების განსაზღვრა (კალორიმეტრია) და წონასწორობის მუდმივების გაზომვა. ვინაიდან კალორიმეტრში არსებული ობიექტი არ აწარმოებს სამუშაოს, ენერგიის ცვლილება (ენთალპია) შეიძლება ჩაითვალოს გამოთავისუფლებული სითბოს ოდენობის ΔQ. ასე გვხვდება ენთალპიის ∆H ცვლილება შესწავლილი ბიოფიზიკური პროცესის ან ბიოქიმიური რეაქციის დროს. თერმოდინამიკური პარამეტრების შესწავლის კიდევ ერთი მეთოდი ეფუძნება წონასწორობის მუდმივების გაზომვას სხვადასხვა ტემპერატურაზე. მაგრამ ეს მეთოდი შესაფერისია მხოლოდ მაშინ, როდესაც ენთალპიის ცვლილება და ენტროპიის ცვლილება არ არის დამოკიდებული ტემპერატურაზე. ამ შემთხვევაში გამოიყენება van't Hoff განტოლება: lnK = -∆H/RT + ∆S/R (ნივთიერების ერთი მოლისთვის).

ორგანიზმები, როგორც თერმოდინამიკური სისტემები.ბიოლოგიურ სისტემებზე თერმოდინამიკის გამოყენებისას აუცილებელია გავითვალისწინოთ ცოცხალი სისტემების ორგანიზაციის თავისებურებები:

1) ბიოლოგიური სისტემები ღიაა მატერიისა და ენერგიის ნაკადებისთვის;

2) ცოცხალ სისტემებში პროცესები შეუქცევადია;

3) ცოცხალი სისტემები შორს არიან წონასწორობისგან;

4) ბიოლოგიური სისტემები ჰეტეროფაზიურია, სტრუქტურირებული და ცალკეულ ფაზებს შეიძლება ჰქონდეს მოლეკულების მცირე რაოდენობა.

ეს ყველაფერი განასხვავებს ბიოლოგიურ სისტემებს იზოლირებული და წონასწორობის მდგომარეობასთან ახლოს მყოფი სისტემებისგან. ამიტომ ცოცხალი სისტემების თვისებების უფრო ადეკვატური აღწერისთვის აუცილებელია შეუქცევადი პროცესების თერმოდინამიკის გამოყენება. კლასიკური თერმოდინამიკისგან განსხვავებით, შეუქცევადი პროცესების თერმოდინამიკაში განიხილება პროცესების მიმდინარეობა დროში. კლასიკურ თერმოდინამიკაში ფუნდამენტური კონცეფცია არის წონასწორობის მდგომარეობის კონცეფცია. შეუქცევადი პროცესების თერმოდინამიკაში მნიშვნელოვანი ცნებაა სისტემის სტაციონარული მდგომარეობის კონცეფცია.

შენიშვნა: გასათვალისწინებელია, რომ ცოცხალი ორგანიზმი მუდმივად ვითარდება და იცვლება და, შესაბამისად, მთლიანობაში არ არის სტაციონარული სისტემა. ამ შემთხვევაში, არსებობს ტოლერანტობა: მოკლე დროში ინტერვალით, მისი ზოგიერთი მონაკვეთის მდგომარეობა მიიღება როგორც სტაციონარული.

თერმოდინამიკური წონასწორობისგან განსხვავებით სტაციონარულ მდგომარეობას ახასიათებს

ნივთიერებების მუდმივი შემოდინება სისტემაში და მეტაბოლური პროდუქტების მოცილება;

თავისუფალი ენერგიის მუდმივი ღირებულება, რომელიც ინარჩუნებს სისტემაში ნივთიერებების კონცენტრაციების მუდმივობას;

· თერმოდინამიკური პარამეტრების მუდმივობა (შიდა ენერგიისა და ენტროპიის ჩათვლით).

სისტემა სტაციონარულ მდგომარეობაში შეიძლება იყოს დახურული ან ღია. ღია სისტემა შეიძლება არსებობდეს მხოლოდ გარედან ენერგიის შემოდინებისა და გარემოში ენერგიის გადინების გამო. ბიოლოგიურ სისტემებში ყველაზე მნიშვნელოვანი ნაკადებია ნივთიერებების ნაკადები და ელექტრული მუხტები.

ნივთიერებების ნაკადები დიფუზიისა და ელექტროდიფუზიის შედეგად. ერთი.ნაწილაკების ტრანსპორტირების მთავარი მამოძრავებელი ძალა მარტივი დიფუზიით არის კონცენტრაციის გრადიენტი. ნივთიერების ნაკადი უჯრედის მემბრანაში დიფუზიის შედეგად გამოითვლება ფიკის კანონის მიხედვით მემბრანის მეშვეობით ნივთიერებების პასიური გადაცემისთვის: D არის დიფუზიის კოეფიციენტი; K არის ნივთიერების განაწილების კოეფიციენტი მემბრანასა და მიმდებარე წყლის ფაზას შორის; l არის მემბრანის სისქე; cv არის ნაწილაკების კონცენტრაცია უჯრედის შიგნით; с ext არის ნაწილაკების კონცენტრაცია უჯრედის გარეთ; P არის გამტარიანობის კოეფიციენტი. თუ დიფუზიას განვიხილავთ ენერგიის გარდაქმნის თვალსაზრისით, მაშინ გამოთვლა უნდა განხორციელდეს შემდეგი განტოლების მიხედვით: Φ = – uc (dG/dx), სადაც u = D/RT არის პროპორციულობის კოეფიციენტი, რომელიც დამოკიდებულია დიფუზიაზე. მოლეკულების სიჩქარე და ეწოდება მობილურობა. ამრიგად, ნაკადი პროპორციულია ნივთიერების კონცენტრაციისა და თერმოდინამიკური პოტენციალის გრადიენტის დენის მიმართულებით.

2. კონცენტრაციის გრადიენტის არარსებობის შემთხვევაში დამუხტული ნაწილაკების გადაცემის მთავარი მამოძრავებელი ძალა არის ელექტრული ველი. ამ შემთხვევაში გამოიყენება თეორელის განტოლება: Φ = – cu (dμ/dx), სადაც μ არის ელექტროქიმიური პოტენციალი. ამრიგად, ნაკადი ტოლია მატარებლის კონცენტრაციის, მისი მობილურობის და ელექტროქიმიური პოტენციალის გრადიენტის ნამრავლს. ნიშანი „–“ მიუთითებს, რომ დინება მიმართულია μ კლების მიმართულებით. გარდა ამისა, გამოიყენება ნერნსტ-პლანკის ელექტროდიფუზიის განტოლება: Φ = –uRT (dc/dx) –cuz Fdφ/dx.

ნაკადები და თერმოდინამიკური ძალები, რომლებიც განსაზღვრავენ სასიცოცხლო პროცესების ნაკადს, ნაჩვენებია ცხრილში 3.

ცხრილი 3. კონიუგატური ნაკადები და ძალები არათანაბარი თერმოდინამიკაში

სტაბილური მდგომარეობის თერმოდინამიკა.ღია სისტემებს აქვთ სპეციფიკური მახასიათებლები: ნაკადების კონიუგაცია და სტაციონარული მდგომარეობების წარმოქმნა. ღია სისტემების ეს მახასიათებლები აიხსნება წრფივი შეუქცევადი პროცესების თერმოდინამიკით. იგი აღწერს სხვადასხვა ურთიერთდაკავშირებული სტაციონარული პროცესების ერთდროულ დინებას. ხაზოვანი შეუქცევადი პროცესების თერმოდინამიკის თეორია ჩამოაყალიბა ონსაგერმა. ამ თეორიის ექსპერიმენტულ საფუძველს წარმოადგენს ფენომენოლოგიური კანონები, რომლებიც ამყარებენ წრფივ კავშირს ნაკადებსა და მათ გამომწვევ ძალებს შორის (იხ. ცხრილი 2). დავუშვათ, რომ სისტემაში არის ორი ნაკადი - სითბოს ნაკადი (Φ 1) და დიფუზიური მასის ნაკადი (Φ 2) და ორი განმაზოგადებელი ძალა - ტემპერატურის სხვაობა X 1 და კონცენტრაციის განსხვავება X 2 . ონსაგერის აზრით, ღია სისტემაში ყოველი დინება დამოკიდებულია ყველა არსებულ ძალაზე და პირიქით, ე.ი.

Φ 1 \u003d L 11 X 1 + L 12 X 2

Φ 2 \u003d L 21 X 1 + L 22 X 2,

სადაც L 12 და სხვა არის პროპორციულობის კოეფიციენტები ნაკადს 1 და ძალა 2 შორის და ა.შ.

ამ განტოლებებს უწოდებენ ონსაგერის ფენომენოლოგიურ განტოლებებს. ისინი მიუთითებენ შემავალი და გამომავალი ნაკადების დამოკიდებულებაზე, როგორც კონიუგირებულ, ისე არაკონიუგატურ ძალებზე. როგორც ონსაგერმა აჩვენა, წონასწორობის მახლობლად, ნაკადებს შორის პროპორციულობის კოეფიციენტები ერთმანეთის ტოლია (L 12 = L 21). სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, თანაბარი ქმედება იწვევს თანაბარ პასუხს. მაგალითად, შემნელებელი ეფექტი, რომელსაც მოძრავი გამხსნელი ახდენს გამხსნელზე, უდრის იმ წინააღმდეგობას, რომელიც გამხსნელს აქვს გამხსნელზე.

ბუნებაში, არის სიტუაცია, როდესაც ნაკადები, რომლებიც ენერგეტიკის მატებასთან ერთად მიდიან, თავისთავად ვერ გადიან, მაგრამ შეიძლება მიედინება ნებისმიერი ძალის მოქმედებით. ამ ფენომენს ნაკადების კონიუგაცია ეწოდება. სისტემაში ნაკადების კონიუგაციის შესაძლებლობის კრიტერიუმია დისიპაციური ფუნქციის ψ = Τ/V dS/dt ≥ 0, სადაც Τ არის აბსოლუტური ტემპერატურა; dS/dt არის ენტროპიის წარმოების მაჩვენებელი; V არის სისტემის მოცულობა.

დაშლის ფუნქცია არის სისტემის ენერგიის სითბოში გაფრქვევის საზომი. ის განსაზღვრავს ენტროპიის გაზრდის სიჩქარეს სისტემაში, რომელშიც მიმდინარეობს შეუქცევადი პროცესები. რაც უფრო მაღალია დაშლის ფუნქციის მნიშვნელობა, მით უფრო სწრაფად გარდაიქმნება ყველა ტიპის ენერგია სითბოდ. გარდა ამისა, დისპაციური ფუნქცია განსაზღვრავს პროცესის სპონტანური ნაკადის შესაძლებლობას: ψ>0-სთვის პროცესი შესაძლებელია, ψ-სთვის.<0 – нет.

თერმოდინამიკა აჩვენებს, რომ თუ სისტემა არ არის წონასწორობა, მაგრამ ახლოსაა წონასწორობასთან, მაშინ ψ შეიძლება წარმოდგენილი იყოს განზოგადებული ძალების ნამრავლების ჯამით - Xi და განზოგადებული ნაკადების - Φi, ანუ ψ პროცესების ძალების ჯამი. = ∑ΦiXi ≥0. დისიპაციური ფუნქციის ψ დადებითი მნიშვნელობა ნიშნავს, რომ ნებისმიერ ენერგიის გადამყვანში შემავალი სიმძლავრე უნდა აღემატებოდეს გამომავალს. უმეტეს ბიოლოგიურ პროცესებში ქიმიური ენერგია გარდაიქმნება ოსმოსურ, ელექტრულ და მექანიკურ ენერგიად. ყველა ამ პროცესში ქიმიური ენერგიის ნაწილი იშლება სითბოში. ბიოლოგიური პროცესებისთვის შეერთების ეფექტურობა 80-90%-ია, ანუ ენერგიის მხოლოდ 10-20% გარდაიქმნება სითბოდ.

ღია სისტემის სტაციონარულ მდგომარეობას ახასიათებს პრიგოჟინის თეორემა: სტაციონარულ მდგომარეობაში ფიქსირებული გარეგანი პარამეტრებით სისტემაში ენტროპიის წარმოების სიჩქარე დროში მუდმივია და მინიმალური სიდიდით.

თუ კლასიკურ თერმოდინამიკაში სისტემის ევოლუციის კრიტერიუმი არის ის, რომ იზოლირებულ სისტემაში შეუქცევადი პროცესების ენტროპია მაქსიმალურ მნიშვნელობამდე მიდის ( კლაუსიუსის კრიტერიუმი), მაშინ ღია სისტემაში ენტროპიის წარმოება მინიმუმამდე მიდის ( პრიგოჟინის კრიტერიუმი). პრიგოჟინის კრიტერიუმი (Δψ>0) - სტაბილურობის კრიტერიუმი - სტაბილური მდგომარეობიდან გადახრის შემთხვევაში Δψ.<0. Это является доказательством того, что второй закон термодинамики выполняется в живой природе.

პრიგოჟინის თეორემიდან გამომდინარეობს, რომ თუ სისტემა სტაციონარული მდგომარეობიდან გამოდის, მაშინ ის შეიცვლება მანამ, სანამ ენტროპიის წარმოების სპეციფიკური მაჩვენებელი არ მიიღებს უმცირეს მნიშვნელობას. ანუ მანამ, სანამ დაშლის ფუნქცია არ მიაღწევს მინიმუმს.

ენერგიის გარდაქმნის გზები ცოცხალ უჯრედში.ჟანგვის და ფოსფორილირების რეაქციების შეერთების მოლეკულური მექანიზმი გაშიფრა მიტჩელმა 1976 წელს. ავტორმა შეიმუშავა ოქსიდაციური ფოსფორილირების ქიმიოსმოტიკური თეორია. მიტჩელის თეორიის მეორე ნაწილი არის ის, რომ მემბრანაში არის ასიმეტრიული ატფ-აზა, რომელიც მუშაობს შექცევადად, ანუ ის ასევე შეიძლება იყოს ატფ სინთეტაზა:

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

ასიმეტრია ატფ-აზას მოქმედებაში არის ის

ა) ATP ჰიდროლიზის დროს პროტონი H+ და ჰიდროქსილ OH- იჭერს მემბრანის მოპირდაპირე მხარეს;

ბ) ატფ-ის სინთეზის დროს წყალი იშლება OH--ად, რომელიც მემბრანიდან უფრო მჟავე მხარეს ხვდება და H+-ად, რომელიც საპირისპირო მიმართულებით ვრცელდება.

ზოგადად, ADP-ის ფოსფორილირების პროცესი ტარდება თავისუფალი ენერგიის ცვლილების გამო OH- იონის ნეიტრალიზაციის დროს მჟავე გარემოში, ხოლო H+ იონის ტუტე გარემოში.

ენერგიის გარდაქმნის თვალსაზრისით, ჟანგვითი ფოსფორილირების პროცესი შედგება ორი ეტაპისგან:

1. ელექტრონის გადაცემის ქიმიური ენერგიის ენერგიად გადაქცევა, რომელიც დაკავშირებულია პროტონების ელექტროქიმიური პოტენციალის სხვაობასთან სასუნთქი ჯაჭვის გასწვრივ ელექტრონების გადაცემის კონიუგაციის და მემბრანის მეშვეობით პროტონის გადაცემის შედეგად. ამ შემთხვევაში: Δμ H+ = FΔφ M + RT ln ( 1 / 2), სადაც Δμ H+ არის ელექტროქიმიური პოტენციალების სხვაობა; Δφ M არის ელექტრული პოტენციალის სხვაობა მიტოქონდრიის მემბრანის გარე და შიდა მხარეებს შორის; (1 და 2 არის პროტონის კონცენტრაცია გარემოში და მიტოქონდრიის შიგნით.

2. ელექტრული პოტენციალების სხვაობით განსაზღვრული ენერგიის გარდაქმნა ატფ-ის მაკროენერგიული ბმის ქიმიურ ენერგიად (2H + გადაცემის კონიუგაცია და ერთი ატფ-ის მოლეკულის სინთეზი ADP-დან და ფოსფატიდან). ეს შეიძლება პირობითად იყოს წარმოდგენილი Δμ H+ → QUOTE ~ ~.

ახლა ნაჩვენებია, რომ H+-ის ელექტროქიმიურ პოტენციალებში განსხვავების არსებობისას დაწყვილების მემბრანაზე ხდება არა მხოლოდ ქიმიური სამუშაო (ატფ-ის სინთეზი), არამედ ოსმოსური მუშაობა (სხვადასხვა ნაერთების მემბრანებში ტრანსპორტირების დროს), მექანიკური მუშაობა. (ფლაგელას მოძრაობა ბაქტერიებში), ასევე გამოიყოფა სითბო (ოქსიდაციური ფოსფორილირების თერმორეგულაციური განცალკევება).

სიმბოლურად, ჟანგვის (ანუ ელექტრონების გადაცემის - ე) და ფოსფორილირების (მაკროერგების სინთეზი - QUOTE ~ ) პროცესების შეერთების ქიმიოსმოტური თეორია შეიძლება წარმოდგენილი იყოს დიაგრამის სახით. e QUOTE ∆μ H+ QUOTE QUOTE~~. ამ სქემიდან გამომდინარეობს ქიმიოსმოტიკური თეორიის შემდეგი ძირითადი შედეგები:

1. თუ Δμ H+ = 0, მაშინ ატფ-ის სინთეზი არ ხდება ელექტრონის გადაცემის დროს.

2. სასუნთქი ჯაჭვის მუშაობის დროს წარმოიქმნება მემბრანული პოტენციალი (е→Δφ M).

3. ენერგიის დამაკავშირებელ მემბრანაზე საკმარისი ელექტრული პოტენციალის შექმნა გარედან „+“ ნიშნით გამოიწვევს ატფ-ის სინთეზს ADP-დან და ორთოფოსფატიდან (Δφ M → QUOTE ~) ~).

4. მემბრანული პოტენციალის გამო შესაძლებელია სასუნთქ ჯაჭვში (Δφ M →e) ელექტრონების ნაკადის შეჩერება და „შებრუნება“ კიდეც.

5. კონიუგაციურ მემბრანაზე ატფ-ის ჰიდროლიზის დროს წარმოიქმნება მემბრანის პოტენციალი (QUOTE ~ ~ → Δφ M).

ასე რომ, ცოცხალ უჯრედში მუშაობის ძირითადი ტიპები - ელექტრო და ოსმოსური - ხორციელდება ბიოლოგიური მემბრანების უშუალო მონაწილეობით. ატფ-ის სინთეზისა და დაშლის პროცესები ცენტრალურ როლს თამაშობს უჯრედის ენერგიაში. უჯრედში ATP არის ქიმიური ენერგიის აკუმულატორი.

ენერგია გამოიყენება სხვადასხვა ქიმიური რეაქციისთვის, რომელიც ხდება უჯრედში. ზოგიერთი ორგანიზმი იყენებს მზის ენერგიას ბიოქიმიური პროცესებისთვის - ეს არის მცენარეები, ზოგი კი იყენებს ქიმიურ ბმების ენერგიას კვების პროცესში მიღებულ ნივთიერებებში - ეს არის ცხოველური ორგანიზმები. საკვებიდან ნივთიერებები გამოიყოფა გაყოფით ან ბიოლოგიური დაჟანგვით უჯრედული სუნთქვის პროცესში.

უჯრედული სუნთქვა არის ბიოქიმიური პროცესი უჯრედში, რომელიც ხდება ფერმენტების თანდასწრებით, რის შედეგადაც გამოიყოფა წყალი და ნახშირორჟანგი, ენერგია ინახება ATP მოლეკულების მაკროენერგეტიკული ობლიგაციების სახით. თუ ეს პროცესი ხდება ჟანგბადის თანდასწრებით, მაშინ მას "აერობული" ეწოდება. თუ ეს ხდება ჟანგბადის გარეშე, მაშინ მას "ანაერობული" ეწოდება.

ბიოლოგიური დაჟანგვა მოიცავს სამ ძირითად ეტაპს:

1. მოსამზადებელი,

2. ანოქსიური (გლიკოლიზი),

3. ორგანული ნივთიერებების სრული დაშლა (ჟანგბადის თანდასწრებით).

მოსამზადებელი ეტაპი. საკვებთან ერთად მიღებული ნივთიერებები იშლება მონომერებად. ეს ეტაპი იწყება კუჭ-ნაწლავის ტრაქტში ან უჯრედის ლიზოსომებში. პოლისაქარიდები იშლება მონოსაქარიდებად, ცილები ამინომჟავებად, ცხიმები გლიცეროლებად და ცხიმოვან მჟავებად. ამ ეტაპზე გამოთავისუფლებული ენერგია სითბოს სახით იშლება. უნდა აღინიშნოს, რომ უჯრედები ნახშირწყლებს იყენებენ ენერგეტიკული პროცესებისთვის, ხოლო მონოსაქარიდები უკეთესია. ტვინს კი შეუძლია თავისი მუშაობისთვის გამოიყენოს მხოლოდ მონოსაქარიდი - გლუკოზა.

გლუკოზა გლიკოლიზის შედეგად იშლება პირუვინის მჟავის ორ სამნახშირბადოვან მოლეკულად. მათი შემდგომი ბედი დამოკიდებულია უჯრედში ჟანგბადის არსებობაზე. თუ უჯრედში არის ჟანგბადი, მაშინ პირუვიკ მჟავა შემოდის მიტოქონდრიაში ნახშირორჟანგამდე და წყალში სრული დაჟანგვისთვის (აერობული სუნთქვა). თუ ჟანგბადი არ არის, მაშინ პირუვიკის მჟავა ცხოველურ ქსოვილებში გადაიქცევა რძემჟავად. ეს ეტაპი ხდება უჯრედის ციტოპლაზმაში. გლიკოლიზი წარმოქმნის მხოლოდ ორ ATP მოლეკულას.

ჟანგბადი აუცილებელია გლუკოზის სრული დაჟანგვისთვის. მიტოქონდრიის მესამე ეტაპზე პირუვიკ მჟავა მთლიანად იჟანგება ნახშირორჟანგამდე და წყალში. შედეგად, წარმოიქმნება კიდევ 36 ATP მოლეკულა.

საერთო ჯამში, გლუკოზის ერთი მოლეკულისგან სამ ეტაპად წარმოიქმნება 38 ატფ მოლეკულა, გლიკოლიზის პროცესში მიღებული ორი ატფ-ის გათვალისწინებით.

ამრიგად, ჩვენ განვიხილეთ უჯრედებში მიმდინარე ენერგეტიკული პროცესები. დახასიათდა ბიოლოგიური დაჟანგვის ეტაპები. ამით დასრულდა ჩვენი გაკვეთილი, ყველაფერი საუკეთესო შენთვის, ნახვამდის!

განსხვავება სუნთქვასა და წვას შორის. სუნთქვა, რომელიც ხდება უჯრედში, ხშირად შედარებულია წვის პროცესთან. ორივე პროცესი ხდება ჟანგბადის თანდასწრებით, ენერგიის გამოთავისუფლებით და დაჟანგვის პროდუქტებით. მაგრამ, წვისგან განსხვავებით, სუნთქვა არის ბიოქიმიური რეაქციების მოწესრიგებული პროცესი, რომელიც ხდება ფერმენტების თანდასწრებით. სუნთქვის დროს ნახშირორჟანგი წარმოიქმნება, როგორც ბიოლოგიური დაჟანგვის საბოლოო პროდუქტი, ხოლო წვის დროს ნახშირორჟანგის წარმოქმნა ხდება წყალბადის ნახშირბადთან პირდაპირი კომბინაციით. ასევე სუნთქვის დროს წარმოიქმნება ATP მოლეკულების გარკვეული რაოდენობა. ანუ სუნთქვა და წვა ფუნდამენტურად განსხვავებული პროცესებია.

ბიოსამედიცინო მნიშვნელობა.მედიცინისთვის მნიშვნელოვანია არა მხოლოდ გლუკოზის მეტაბოლიზმი, არამედ ფრუქტოზა და გალაქტოზა. მედიცინაში განსაკუთრებით მნიშვნელოვანია ატფ-ის წარმოქმნის უნარი ჟანგბადის არარსებობის შემთხვევაში. ეს შესაძლებელს ხდის ჩონჩხის კუნთის ინტენსიური მუშაობის შენარჩუნებას აერობული დაჟანგვის არასაკმარისი ეფექტურობის პირობებში. გაზრდილი გლიკოლიზური აქტივობის მქონე ქსოვილებს შეუძლიათ აქტიური დარჩეს ჟანგბადის შიმშილის პერიოდში. გულის კუნთში გლიკოლიზის შესაძლებლობები შეზღუდულია. ძნელია მოითმინოს სისხლის მიწოდების დარღვევა, რამაც შეიძლება გამოიწვიოს იშემია. გლიკოლიზის მარეგულირებელი ფერმენტების ნაკლებობის გამო ცნობილია რამდენიმე დაავადება:

- ჰემოლიზური ანემია (სწრაფად მზარდი კიბოს უჯრედებში გლიკოლიზი ხდება ლიმონმჟავას ციკლის სიმძლავრეზე მეტი სიჩქარით), რაც ხელს უწყობს რძის მჟავას სინთეზის გაზრდას ორგანოებსა და ქსოვილებში. ორგანიზმში რძემჟავას ამაღლებული დონე შეიძლება იყოს კიბოს სიმპტომი.

ფერმენტაცია.მიკრობებს შეუძლიათ ენერგიის მიღება დუღილის პროცესში. დუღილი ხალხისთვის უხსოვარი დროიდან იყო ცნობილი, მაგალითად, ღვინის წარმოებაში. ჯერ კიდევ ადრე იყო ცნობილი რძემჟავა დუღილის შესახებ. ადამიანები მოიხმარდნენ რძის პროდუქტებს ეჭვის გარეშე, რომ ეს პროცესები დაკავშირებულია მიკროორგანიზმების აქტივობასთან. ეს პირველად ლუი პასტერმა დაამტკიცა. უფრო მეტიც, სხვადასხვა მიკროორგანიზმები გამოყოფენ სხვადასხვა ფერმენტაციის პროდუქტებს. ახლა ჩვენ ვისაუბრებთ ალკოჰოლური და რძემჟავა დუღილის შესახებ. შედეგად წარმოიქმნება ეთილის სპირტი, ნახშირორჟანგი და გამოიყოფა ენერგია. ლუდსახარშები და მეღვინეები იყენებდნენ გარკვეული სახის საფუარს დუღილის გასააქტიურებლად, რაც შაქარს ალკოჰოლად აქცევს. ფერმენტაციას ახორციელებენ ძირითადად საფუარი, მაგრამ ასევე ზოგიერთი ბაქტერია და სოკო. საქარომიცესის საფუარი ტრადიციულად გამოიყენება ჩვენს ქვეყანაში. ამერიკაში - Pseudomonas გვარის ბაქტერიები. მექსიკაში კი ბაქტერიების „მოძრავი წნელები“ ​​გამოიყენება. ჩვენი საფუარი მიდრეკილია ჰექსოზების (ექვსნახშირბადოვანი მონოსაქარიდების) ფერმენტაციისკენ, როგორიცაა გლუკოზა ან ფრუქტოზა. ალკოჰოლის წარმოქმნის პროცესი შეიძლება წარმოდგენილი იყოს შემდეგნაირად: ერთი გლუკოზის მოლეკულისგან წარმოიქმნება ორი ალკოჰოლის მოლეკულა, ორი ნახშირორჟანგის მოლეკულა და ორი ATP მოლეკულა. ეს მეთოდი ნაკლებად მომგებიანია ვიდრე აერობული პროცესები, მაგრამ საშუალებას გაძლევთ შეინარჩუნოთ სიცოცხლე ჟანგბადის არარსებობის პირობებში. ახლა მოდით ვისაუბროთ რძემჟავა ფერმენტაციაზე. გლუკოზის ერთი მოლეკულა წარმოქმნის რძემჟავას ორ მოლეკულას და გამოიყოფა ATP-ის ორი მოლეკულა. რძემჟავა ფერმენტაცია ფართოდ გამოიყენება რძის პროდუქტების წარმოებისთვის: ყველი, ხაჭო რძე, იოგურტი. რძემჟავა ასევე გამოიყენება გამაგრილებელი სასმელების წარმოებაში.

C1-C4 ნაწილის ამოცანები

1. რა გარემო ფაქტორები უწყობს ხელს ეკოსისტემაში მგლების რაოდენობის რეგულირებას?

პასუხი:
1) ანთროპოგენური: ტყეების განადგურება, გადატვირთვა;
2) ბიოტური: საკვების ნაკლებობა, კონკურენცია, დაავადებების გავრცელება.

2. განსაზღვრეთ ნახატზე ნაჩვენები უჯრედების გაყოფის ტიპი და ფაზა. რა პროცესები მიმდინარეობს ამ ეტაპზე?

პასუხი:
1) ფიგურაში ნაჩვენებია მიტოზის მეტაფაზა;
2) spindle ბოჭკოები მიმაგრებულია ქრომოსომების ცენტრომერებზე;
3) ამ ფაზაში ეკვატორის სიბრტყეში ორქრომატიდული ქრომოსომა დგას.

3. რატომ აუმჯობესებს ნიადაგის ხვნა კულტივირებული მცენარეების ცხოვრების პირობებს?

პასუხი:
1) ხელს უწყობს სარეველების განადგურებას და ასუსტებს კონკურენციას კულტურულ მცენარეებთან;
2) ხელს უწყობს მცენარეების წყლითა და მინერალებით მომარაგებას;
3) ზრდის ფესვების ჟანგბადის მიწოდებას.

4. რით განსხვავდება ბუნებრივი ეკოსისტემა აგროეკოსისტემისგან?

პასუხი:
1) დიდი ბიომრავალფეროვნება და კვებითი ურთიერთობებისა და კვებითი ჯაჭვების მრავალფეროვნება;
2) ნივთიერებების დაბალანსებული მიმოქცევა;
3) არსებობის ხანგრძლივი პერიოდები.

5. გააფართოვეთ მექანიზმები, რომლებიც უზრუნველყოფენ ორგანიზმების ყველა უჯრედში ქრომოსომის რაოდენობისა და ფორმის მუდმივობას თაობიდან თაობაში?

პასუხი:
1) მეიოზის გამო წარმოიქმნება გამეტები ქრომოსომების ჰაპლოიდური ნაკრებით;
2) ზიგოტაში განაყოფიერებისას აღდგება ქრომოსომების დიპლოიდური ნაკრები, რაც უზრუნველყოფს ქრომოსომული ნაკრების მუდმივობას;
3) ორგანიზმის ზრდა ხდება მიტოზის გამო, რაც უზრუნველყოფს სომატურ უჯრედებში ქრომოსომების რაოდენობის მუდმივობას.

6. როგორია ბაქტერიების როლი მატერიის ციკლში?

პასუხი:
1) ჰეტეროტროფული ბაქტერიები - რღვევები ორგანულ ნივთიერებებს ანაწილებენ მინერალებად, რომლებიც შეიწოვება მცენარეების მიერ;
2) ავტოტროფული ბაქტერიები (ფოტო, ქიმიოტროფები) - მწარმოებლები ასინთეზებენ ორგანულ ნივთიერებებს არაორგანულიდან, რაც უზრუნველყოფს ჟანგბადის, ნახშირბადის, აზოტის და ა.შ.

7. რა თვისებები ახასიათებს ხავსიან მცენარეებს?

პასუხი:

2) ხავსები მრავლდებიან როგორც სქესობრივად, ასევე უსქესოდ მონაცვლეობით თაობებით: სექსუალური (გამეტოფიტი) და ასექსუალური (სპოროფიტი);
3) ზრდასრული ხავსი მცენარეა სქესობრივი თაობა (გამეტოფიტი) და სპორებიანი ყუთი ასექსუალურია (სპოროფიტი);
4) განაყოფიერება ხდება წყლის თანდასწრებით.

8. ციყვები, როგორც წესი, წიწვოვან ტყეში ცხოვრობენ და ძირითადად ნაძვის თესლით იკვებებიან. რა ბიოტიკურმა ფაქტორებმა შეიძლება გამოიწვიოს ციყვის პოპულაციის შემცირება?

9. ცნობილია, რომ გოლჯის აპარატი განსაკუთრებით კარგად არის განვითარებული პანკრეასის ჯირკვლოვან უჯრედებში. Ახსენი რატომ.

პასუხი:
1) პანკრეასის უჯრედებში სინთეზირდება ფერმენტები, რომლებიც გროვდება გოლჯის აპარატის ღრუებში;
2) გოლჯის აპარატში ფერმენტები შეფუთულია ბუშტების სახით;
3) გოლჯის აპარატიდან ფერმენტები შეჰყავთ პანკრეასის სადინარში.

10. რიბოსომები სხვადასხვა უჯრედებიდან, ამინომჟავების მთელი ნაკრები და mRNA და tRNA იგივე მოლეკულები მოთავსდა სინჯარაში და შეიქმნა ცილის სინთეზისთვის ყველა პირობა. რატომ სინთეზირდება ერთი ტიპის ცილა სხვადასხვა რიბოსომაზე სინჯარაში?

პასუხი:
1) ცილის პირველადი სტრუქტურა განისაზღვრება ამინომჟავების თანმიმდევრობით;
2) ცილის სინთეზის შაბლონები არის იგივე mRNA მოლეკულები, რომლებშიც დაშიფრულია იგივე პირველადი ცილის სტრუქტურა.

11. სტრუქტურის რა ნიშნებია დამახასიათებელი ჩორდათა ტიპის წარმომადგენლებისთვის?

პასუხი:
1) შიდა ღერძული ჩონჩხი;
2) ნერვული სისტემა მილის სახით სხეულის დორსალურ მხარეს;
3) ხარვეზები საჭმლის მომნელებელ მილში.

12. სამყურა იზრდება ბუმბერაზებით დაბინძურებულ მდელოზე. რა ბიოტიკურმა ფაქტორებმა შეიძლება გამოიწვიოს სამყურის პოპულაციის შემცირება?

პასუხი:
1) ბუმბერაზების რაოდენობის შემცირება;
2) ბალახისმჭამელი ცხოველების რაოდენობის ზრდა;
3) კონკურენტების მცენარეების (მარცვლეული და ა.შ.) გამრავლება.

13. მიტოქონდრიების ჯამური მასა ვირთხის სხვადასხვა ორგანოს უჯრედების მასასთან არის: პანკრეასში - 7,9%, ღვიძლში - 18,4%, გულში - 35,8%. რატომ აქვთ ამ ორგანოების უჯრედებს მიტოქონდრიის განსხვავებული შემცველობა?

პასუხი:
1) მიტოქონდრია არის უჯრედის ენერგეტიკული სადგურები, მათში სინთეზირდება და გროვდება ATP მოლეკულები;
2) გულის კუნთის ინტენსიური მუშაობისთვის საჭიროა დიდი ენერგია, ამიტომ მის უჯრედებში მიტოქონდრიების შემცველობა ყველაზე მაღალია;
3) ღვიძლში მიტოქონდრიების რაოდენობა უფრო მაღალია პანკრეასთან შედარებით, ვინაიდან მას აქვს უფრო ინტენსიური მეტაბოლიზმი.

14. ახსენით, რატომ არის სახიფათო საქონლის ხორცი, რომელსაც არ აქვს გავლილი სანიტარული კონტროლი, მიირთვათ არასაკმარისად მოხარშული ან მსუბუქად შემწვარი.

პასუხი:
1) ძროხის ხორცში შეიძლება იყოს მსხვილფეხა რქოსანი ჭიის ფარფლები;
2) საჭმლის მომნელებელ არხში ფინელისგან ვითარდება ზრდასრული ჭია და ადამიანი ხდება საბოლოო მფლობელი.

15. დაასახელეთ ნახატზე ნაჩვენები მცენარეული უჯრედის ორგანოიდი, 1-3 რიცხვებით მითითებული მისი სტრუქტურები და მათი ფუნქციები.

პასუხი:
1) გამოსახული ორგანოიდი არის ქლოროპლასტი;
2) 1 - გრანა თილაკოიდები, მონაწილეობენ ფოტოსინთეზში;
3) 2 - დნმ, 3 - რიბოსომები, მონაწილეობენ საკუთარი ქლოროპლასტის ცილების სინთეზში.

16. რატომ არ შეიძლება ბაქტერიების კლასიფიკაცია ევკარიოტებად?

პასუხი:
1) მათ უჯრედებში ბირთვული ნივთიერება წარმოდგენილია ერთი წრიული დნმ-ის მოლეკულით და არ არის გამოყოფილი ციტოპლაზმისგან;
2) არ აქვთ მიტოქონდრია, გოლგის კომპლექსი, EPS;
3) არ აქვთ სპეციალიზებული ჩანასახები, არ არის მეიოზი და განაყოფიერება.

17. ბიოტიკურ ფაქტორებში რა ცვლილებებმა შეიძლება გამოიწვიოს ტყეში მცხოვრები და ძირითადად მცენარეებით იკვებება შიშველი შლაკების პოპულაციის ზრდა?

18. მცენარეების ფოთლებში ფოტოსინთეზის პროცესი ინტენსიურად მიმდინარეობს. გვხვდება თუ არა მწიფე და მოუმწიფებელ ნაყოფებში? ახსენი პასუხი.

პასუხი:
1) ფოტოსინთეზი ხდება მოუმწიფებელ ნაყოფებში (მაშინ ისინი მწვანეა), რადგან ისინი შეიცავს ქლოროპლასტს;
2) მომწიფებისას ქლოროპლასტები გადაიქცევა ქრომოპლასტებად, რომლებშიც ფოტოსინთეზი არ ხდება.

19. გამეტოგენეზის რა ეტაპებია მითითებული ნახატზე A, B და C ასოებით? რა ქრომოსომების ნაკრები აქვთ უჯრედებს თითოეულ ამ ეტაპზე? რა სპეციალიზებული უჯრედების განვითარებამდე მიგვიყვანს ეს პროცესი?

პასუხი:
1) A - გამრავლების (დაყოფის) ეტაპი (ზონა), დიპლოიდური უჯრედები;
2) B - ზრდის ეტაპი (ზონა), დიპლოიდური უჯრედი;
3) B - მომწიფების სტადია (ზონა), ვითარდება ჰაპლოიდური უჯრედები, სპერმატოზოიდები.

20. რით განსხვავდება ბაქტერიული უჯრედები აგებულებით ველური ბუნების სხვა სამეფოების ორგანიზმების უჯრედებისგან? ჩამოთვალეთ მინიმუმ სამი განსხვავება.

პასუხი:
1) არ არის ჩამოყალიბებული ბირთვი, ბირთვული მემბრანა;
2) არ არსებობს მთელი რიგი ორგანელები: მიტოქონდრია, ER, გოლგის კომპლექსი და ა.შ.;
3) აქვს ერთი რგოლის ქრომოსომა.

21. რატომ განიხილება მცენარეები (მწარმოებლები) ნივთიერებების მიმოქცევისა და ენერგიის გარდაქმნის საწყის რგოლად ეკოსისტემაში?

პასუხი:
1) არაორგანულისგან ორგანული ნივთიერებების შექმნა;
2) მზის ენერგიის დაგროვება;
3) ორგანული ნივთიერებებითა და ენერგიით უზრუნველყოს ეკოსისტემის სხვა ნაწილების ორგანიზმები.

22. რა პროცესები უზრუნველყოფს წყლისა და მინერალების მოძრაობას მცენარეში?

პასუხი:
1) ფესვიდან ფოთლებამდე წყალი და მინერალები ჭურჭელში მოძრაობს ტრანსპირაციის გამო, რაც იწვევს წოვის ძალას;
2) მცენარეში აღმავალი დენი ხელს უწყობს ფესვის წნეხს, რაც წარმოიქმნება ფესვთან წყლის მუდმივი მიწოდების შედეგად უჯრედებსა და გარემოში ნივთიერებების კონცენტრაციის სხვაობის გამო.

23. განვიხილოთ ნახატზე ნაჩვენები უჯრედები. დაადგინეთ რა ასოები აღნიშნავს პროკარიოტულ და ევკარიოტულ უჯრედებს. მიაწოდეთ მტკიცებულება თქვენი თვალსაზრისისთვის.

პასუხი:
1) A - პროკარიოტული უჯრედი, B - ეუკარიოტული უჯრედი;
2) ფიგურაში A უჯრედს არ აქვს ჩამოყალიბებული ბირთვი, მისი მემკვიდრეობითი მასალა წარმოდგენილია რგოლის ქრომოსომით;
3) ფიგურაში B უჯრედს აქვს კარგად ჩამოყალიბებული ბირთვი და ორგანელები.

24. რა გართულებაა ამფიბიების სისხლის მიმოქცევის სისტემა თევზებთან შედარებით?

პასუხი:
1) გული ხდება სამკამერიანი;
2) ჩნდება სისხლის მიმოქცევის მეორე წრე;
3) გული შეიცავს ვენურ და შერეულ სისხლს.

25. რატომ ითვლება შერეული ტყის ეკოსისტემა უფრო მდგრად, ვიდრე ნაძვის ტყის ეკოსისტემა?

პასუხი:
1) შერეულ ტყეში უფრო მეტი სახეობაა, ვიდრე ნაძვნარში;
2) შერეულ ტყეში კვებითი ჯაჭვები უფრო გრძელი და განშტოებულია, ვიდრე ნაძვის ტყეში;
3) შერეულ ტყეში უფრო მეტი იარუსია, ვიდრე ნაძვნარში.

26. დნმ-ის მოლეკულის მონაკვეთს აქვს შემდეგი შემადგენლობა: GATGAATAGTGCTTC. ჩამოთვალეთ მინიმუმ სამი შედეგი, რაც შეიძლება გამოიწვიოს თიმინის მეშვიდე ნუკლეოტიდის შემთხვევით ჩანაცვლებამ ციტოზინით (C).

პასუხი:
1) მოხდება გენის მუტაცია - შეიცვლება მესამე ამინომჟავის კოდონი;
2) ცილაში ერთი ამინომჟავა შეიძლება შეიცვალოს მეორით, შედეგად შეიცვლება ცილის პირველადი სტრუქტურა;
3) ყველა სხვა ცილის სტრუქტურა შეიძლება შეიცვალოს, რაც გამოიწვევს ორგანიზმში ახალი თვისების გამოჩენას.

27. წითელი წყალმცენარეები (ჟოლოსფერი) ცხოვრობენ დიდ სიღრმეზე. ამის მიუხედავად, მათ უჯრედებში ხდება ფოტოსინთეზი. ახსენით, როგორ ხდება ფოტოსინთეზი, თუ წყლის სვეტი შთანთქავს სპექტრის წითელ-ნარინჯისფერი ნაწილის სხივებს.

პასუხი:
1) ფოტოსინთეზისთვის სხივები საჭიროა არა მხოლოდ სპექტრის წითელ, არამედ ლურჯ ნაწილში;
2) მეწამული უჯრედები შეიცავს წითელ პიგმენტს, რომელიც შთანთქავს სპექტრის ლურჯი ნაწილის სხივებს, მათი ენერგია გამოიყენება ფოტოსინთეზის პროცესში.

28. იპოვე შეცდომები მოცემულ ტექსტში. მიუთითეთ წინადადებების რაოდენობა, რომლებშიც დაშვებულია შეცდომები, შეასწორეთ ისინი.
1. კოელენტერატები სამშრიანი მრავალუჯრედიანი ცხოველები არიან. 2. აქვთ კუჭის ან ნაწლავის ღრუ. 3. ნაწლავის ღრუში შედის მტკივნეული უჯრედები. 4. კოელენტერატებს აქვთ ბადისებრი (დიფუზური) ნერვული სისტემა. 5. ყველა ნაწლავური – თავისუფლად მცურავი ორგანიზმი.

1) 1 - კოელენტერატები - ორფენიანი ცხოველები;
2)3 - მჭრელი უჯრედები შეიცავს ექტოდერმაში, და არა ნაწლავის ღრუში;
3)5 - კოელტერატებს შორის არის მიმაგრებული ფორმები.

29. როგორ ხდება გაზის გაცვლა ფილტვებში და ქსოვილებში ძუძუმწოვრებში? რა არის ამ პროცესის მიზეზი?

პასუხი:
1) გაზის გაცვლა ეფუძნება დიფუზიას, რაც განპირობებულია აირების კონცენტრაციის სხვაობით (ნაწილობრივი წნევა) ალვეოლების ჰაერში და სისხლში;
2) ჟანგბადი ალვეოლარული ჰაერის მაღალი წნევის ზონიდან შედის სისხლში, ხოლო ნახშირორჟანგი სისხლში მაღალი წნევის ზონიდან ალვეოლებში;
3) ქსოვილებში, კაპილარებში მაღალი წნევის არედან ჟანგბადი შედის უჯრედშორის ნივთიერებაში, შემდეგ კი ორგანოების უჯრედებში. ნახშირორჟანგი უჯრედშორის ნივთიერებაში მაღალი წნევის ზონიდან შედის სისხლში.

30. როგორია ორგანიზმების ფუნქციური ჯგუფების მონაწილეობა ბიოსფეროში ნივთიერებების მიმოქცევაში? განვიხილოთ თითოეული მათგანის როლი ბიოსფეროში არსებული ნივთიერებების ციკლში.

პასუხი:
1) მწარმოებლები ასინთეზებენ ორგანულ ნივთიერებებს არაორგანული ნივთიერებებისგან (ნახშირორჟანგი, წყალი, აზოტი, ფოსფორი და სხვა მინერალები), ათავისუფლებენ ჟანგბადს (გარდა ქიმიოტროფებისა);
2) ორგანიზმების მომხმარებლები (და სხვა ფუნქციური ჯგუფები) იყენებენ და გარდაქმნიან ორგანულ ნივთიერებებს, ჟანგდებიან მათ სუნთქვის დროს, შთანთქავენ ჟანგბადს და გამოყოფენ ნახშირორჟანგს და წყალს;
3) დამშლელები ორგანულ ნივთიერებებს არღვევენ აზოტის, ფოსფორის და ა.შ. არაორგანულ ნაერთებად, აბრუნებენ მათ გარემოში.

31. დნმ-ის მოლეკულის ნაწილს, რომელიც აკოდირებს ცილაში ამინომჟავების თანმიმდევრობას, აქვს შემდეგი შემადგენლობა: G-A-T-G-A-A-T-A-G-TT-C-T-T-C. ახსენით მეშვიდე და მერვე ნუკლეოტიდებს შორის გუანინის (G) ნუკლეოტიდის შემთხვევით დამატების შედეგები.

პასუხი:
1) მოხდება გენის მუტაცია - შეიძლება შეიცვალოს მესამე და შემდგომი ამინომჟავების კოდები;
2) ცილის პირველადი სტრუქტურა შეიძლება შეიცვალოს;
3) მუტაციამ შეიძლება გამოიწვიოს ორგანიზმში ახალი თვისების გამოჩენა.

32. რა მცენარეთა ორგანოებს აზიანებს მაისის ხოჭოები ინდივიდუალური განვითარების სხვადასხვა საფეხურზე?

პასუხი:
1) მცენარის ფესვები აზიანებს ლარვას;
2) ხის ფოთლები აზიანებენ ზრდასრულ ხოჭოებს.

33. იპოვეთ შეცდომები მოცემულ ტექსტში. მიუთითეთ წინადადებების რაოდენობა, რომლებშიც დაშვებულია შეცდომები, შეასწორეთ ისინი.
1. ბრტყელი ჭიები სამფენიანი ცხოველებია. 2. ტიპის ბრტყელ ჭიებს მიეკუთვნება თეთრი პლანარია, ადამიანის მრგვალი ჭია და ღვიძლის ჭია. 3. ბრტყელ ჭიებს წაგრძელებული გაბრტყელებული სხეული აქვთ. 4. აქვთ კარგად განვითარებული ნერვული სისტემა. 5. ბრტყელი ჭიები ორწახნაგოვანი ცხოველები არიან, რომლებიც კვერცხებს დებენ.

წინადადებებში დაშვებული შეცდომები:
1) 2 - ბრტყელი ჭიების ტიპი არ შეიცავს ადამიანის მრგვალ ჭიას, ეს არის მრგვალი ჭია;
2) 4 - ბრტყელ ჭიებში ნერვული სისტემა ცუდად არის განვითარებული;
3) 5 - ბრტყელი ჭიები - ჰერმაფროდიტები.

34. რა არის ნაყოფი? რა მნიშვნელობა აქვს მას მცენარეთა და ცხოველთა ცხოვრებაში?

პასუხი:
1) ნაყოფი - ანგიოსპერმების გამომმუშავებელი ორგანო;
2) შეიცავს თესლს, რომლის დახმარებით ხდება მცენარეების გამრავლება და განსახლება;
3) მცენარეების ნაყოფი ცხოველების საკვებია.

35. ფრინველთა სახეობების უმეტესობა ზამთრისთვის მიფრინავს ჩრდილოეთ რეგიონებიდან, მიუხედავად მათი თბილსისხლიანობისა. დაასახელეთ მინიმუმ სამი ფაქტორი, რომელიც იწვევს ამ ცხოველების მიგრაციას.

პასუხი:
1) მწერიჭამია ფრინველების კვების ობიექტები მიუწვდომელია მოსაპოვებლად;
2) ყინულის საფარი წყლის ობიექტებზე და თოვლის საფარი მიწაზე ართმევს ბალახოვან ფრინველებს საკვებს;
3) დღის სინათლის ხანგრძლივობის ცვლილება.

36. რომელი რძე, სტერილიზებული თუ ახლად მოწეული, უფრო სწრაფად ამჟავდება იმავე პირობებში? ახსენი პასუხი.

პასუხი:
1) ახლად რძიანი რძე უფრო სწრაფად მჟავდება, რადგან შეიცავს ბაქტერიებს, რომლებიც იწვევენ პროდუქტის დუღილს;
2) როდესაც რძე სტერილიზდება, რძემჟავა ბაქტერიების უჯრედები და სპორები იღუპება და რძე უფრო დიდხანს ინახება.

37. იპოვე შეცდომები მოცემულ ტექსტში. მიუთითეთ წინადადებების რაოდენობა, რომლებშიც დაშვებულია შეცდომები, განმარტეთ ისინი.
1. ფეხსახსრიანების ტიპის ძირითადი კლასებია კიბოსნაირები, არაჩნიდები და მწერები. 2. კიბოსნაირთა და არაჩვეულებრივ ცხოველთა სხეული იყოფა თავს, გულმკერდსა და მუცლად. 3. მწერების სხეული შედგება ცეფალოთორაქსისა და მუცლისგან. 4. ობობის ანტენები არა. 5. მწერებს აქვთ ორი წყვილი ანტენა, კიბოსნაირებს კი ერთი წყვილი.

წინადადებებში დაშვებული შეცდომები:
1) 2 - კიბორჩხალების და arachnids სხეული შედგება ცეფალოთორაქსისა და მუცლისგან;
2)3 - მწერების სხეული შედგება თავის, მკერდისა და მუცლისგან;
3-5 - მწერებს აქვთ ერთი წყვილი ანტენა, ხოლო კიბოსნაირებს ორი წყვილი.

38. დაამტკიცეთ, რომ მცენარის რიზომი მოდიფიცირებული ყლორტია.

პასუხი:
1) რიზომს აქვს კვანძები, რომლებშიც არის რუდიმენტული ფოთლები და კვირტები;
2) რიზომის ზევით არის აპიკური კვირტი, რომელიც განაპირობებს ყლორტის ზრდას;
3) შემთხვევითი ფესვები შორდება რიზომას;
4) რიზომის შიდა ანატომიური აგებულება ღეროს მსგავსია.

39. ადამიანი იყენებს ქიმიურ საშუალებებს მავნებლების გასაკონტროლებლად. მიუთითეთ სულ მცირე სამი ცვლილება მუხის ტყის ცხოვრებაში, თუ მასში ქიმიური მეთოდით განადგურდება ყველა ბალახოვანი მწერი. ახსენით, რატომ მოხდება ისინი.

პასუხი:
1) მწერებით დამტვერავი მცენარეების რაოდენობა მკვეთრად შემცირდება, ვინაიდან ბალახისმჭამელი მწერები მცენარეების დამტვერიანები არიან;
2) მწერიჭამია ორგანიზმების რაოდენობა (მეორე რიგის მომხმარებლები) მკვეთრად შემცირდება ან გაქრება კვებითი ჯაჭვების მოშლის გამო;
3) მწერების მოსაკლავად გამოყენებული ქიმიკატების ნაწილი შევა ნიადაგში, რაც გამოიწვევს მცენარეთა სიცოცხლის მოშლას, ნიადაგის ფლორისა და ფაუნის სიკვდილს, ყველა დარღვევამ შეიძლება გამოიწვიოს მუხის ტყეების დაღუპვა.

40. რატომ შეიძლება გამოიწვიოს ანტიბიოტიკოთერაპიამ ნაწლავის დისფუნქცია? დაასახელეთ მინიმუმ ორი მიზეზი.

პასუხი:
1) ანტიბიოტიკები კლავს სასარგებლო ბაქტერიებს, რომლებიც ცხოვრობენ ადამიანის ნაწლავში;
2) ბოჭკოების დაშლა, წყლის შეწოვა და სხვა პროცესები დარღვეულია.

41. ფურცლის რომელი ნაწილია მითითებული ნახატზე ასო A და რა სტრუქტურებისგან შედგება? რა ფუნქციები აქვს ამ სტრუქტურებს?

1) ასო A აღნიშნავს სისხლძარღვთა ბოჭკოვანი შეკვრას (ვენას), შეკვრაში შედის ჭურჭელი, საცრის მილები, მექანიკური ქსოვილი;
2) გემები უზრუნველყოფენ წყლის ტრანსპორტირებას ფოთლებზე;
3) sieve მილები უზრუნველყოფს ორგანული ნივთიერებების ტრანსპორტირებას ფოთლებიდან სხვა ორგანოებში;
4) მექანიკური ქსოვილის უჯრედები იძლევა ძალას და წარმოადგენს ფურცლის ჩარჩოს.

42. რა ახასიათებს სოკოების სამეფოს?

პასუხი:
1) სოკოების სხეული შედგება ძაფებისგან - ჰიფებისგან, რომლებიც ქმნიან მიცელიუმს;
2) გამრავლება სქესობრივი და უსქესო გზით (სპორები, მიცელიუმი, კვირტი);
3) იზრდება მთელი ცხოვრების განმავლობაში;
4) უჯრედში: გარსი შეიცავს ქიტინის მსგავს ნივთიერებას, სარეზერვო საკვებ ნივთიერებას - გლიკოგენს.

43. მდინარის ადიდების შემდეგ წარმოქმნილ პატარა წყალსაცავში აღმოჩენილია შემდეგი ორგანიზმები: ცილიტები-ფეხსაცმელი, დაფნია, თეთრი პლანარები, დიდი ტბორის ლოკოკინა, ციკლოპები, ჰიდრები. ახსენით, შეიძლება თუ არა წყლის ეს ნაწილი ეკოსისტემად ჩაითვალოს. მიეცით მინიმუმ სამი მტკიცებულება.

პასუხი:
დასახელებულ დროებით წყალსაცავს არ შეიძლება ეკოსისტემა ეწოდოს, რადგან მასში:
1) არ არის მწარმოებლები;
2) არ არსებობს დეკომპოზიტორები;
3) არ არის ნივთიერებების დახურული მიმოქცევა და დარღვეულია კვებითი ჯაჭვები.

44. რატომ იდება ტურნიკის ქვეშ ჩანაწერი, რომელსაც სვამენ მსხვილი სისხლძარღვებიდან სისხლდენის შესაჩერებლად, მისი გამოყენების დროის მითითებით?

პასუხი:
1) შენიშვნის წაკითხვის შემდეგ შეგიძლიათ განსაზღვროთ რამდენი დრო გავიდა ტურნიკის გამოყენების შემდეგ;
2) თუ 1-2 საათის შემდეგ ვერ მოხერხდა პაციენტის ექიმთან მიტანა, მაშინ ტურნიკე ცოტა ხნით უნდა მოიხსნას. ეს ხელს შეუშლის ქსოვილის ნეკროზს.

45. დაასახელეთ ნახატზე 1 და 2 რიცხვებით მითითებული ზურგის ტვინის სტრუქტურები და აღწერეთ მათი აგებულებისა და ფუნქციის თავისებურებები.

პასუხი:
1) 1 - ნაცრისფერი ნივთიერება, რომელიც წარმოიქმნება ნეირონების სხეულებით;
2) 2 - თეთრი ნივთიერება, რომელიც წარმოიქმნება ნეირონების ხანგრძლივი პროცესებით;
3) რუხი ნივთიერება ასრულებს რეფლექსურ ფუნქციას, თეთრი ნივთიერება - გამტარ ფუნქციას.

46. ​​რა როლს ასრულებენ სანერწყვე ჯირკვლები ძუძუმწოვრებში საჭმლის მონელებაში? ჩამოთვალეთ მინიმუმ სამი ფუნქცია.

პასუხი:
1) სანერწყვე ჯირკვლების სეკრეცია ატენიანებს და დეზინფექციას უკეთებს საკვებს;
2) ნერწყვი მონაწილეობს საკვების ბოლუსის წარმოქმნაში;
3) ნერწყვის ფერმენტები ხელს უწყობენ სახამებლის დაშლას.

47. ვულკანური აქტივობის შედეგად ოკეანეში წარმოიქმნა კუნძული. აღწერეთ ეკოსისტემის ფორმირების თანმიმდევრობა ახლად წარმოქმნილ მიწის ნაკვეთზე. ჩამოთვალეთ მინიმუმ სამი ელემენტი.

პასუხი:
1) პირველები დასახლდებიან მიკროორგანიზმები და ლიქენები, რომლებიც უზრუნველყოფენ ნიადაგის წარმოქმნას;
2) ნიადაგზე სახლდება მცენარეები, რომელთა სპორები ან თესლები ქარით ან წყლითაა გადატანილი;
3) როგორც მცენარეულობა ვითარდება, ეკოსისტემაში ჩნდებიან ცხოველები, ძირითადად ფეხსახსრიანები და ფრინველები.

48. გამოცდილი მებოსტნეები ხეხილის ხეების მიმდებარე ღეროს წრეების კიდეებზე მდებარე ღარები სასუქს სვამენ და თანაბრად არ ანაწილებენ. Ახსენი რატომ.

პასუხი:
1) ფესვთა სისტემა იზრდება, შეწოვის ზონა მოძრაობს ფესვის წვერის უკან;
2) განვითარებული შეწოვის ზონის მქონე ფესვები - ფესვის თმები - განლაგებულია ღეროსთან ახლოს წრეების კიდეებზე.

49. რა მოდიფიცირებული გადაღებაა ნაჩვენები სურათზე? დაასახელეთ სტრუქტურის ელემენტები, რომლებიც მითითებულია ფიგურაში 1, 2, 3 ნომრებით და მათ მიერ შესრულებული ფუნქციები.

პასუხი:
1) ნათურა;
2) 1 - წვნიანი ქერცლიანი ფოთოლი, რომელშიც ინახება საკვები ნივთიერებები და წყალი;
3) 2 - ადვენციური ფესვები, რომლებიც უზრუნველყოფენ წყლისა და მინერალების შეწოვას;
4) 3 - თირკმელი, უზრუნველყოფს გასროლის ზრდას.

50. რა თავისებურებები ახასიათებს ხავსებს აგებულებასა და სიცოცხლეს? ჩამოთვალეთ მინიმუმ სამი ელემენტი.

პასუხი:
1) ხავსების უმეტესობა ფოთლოვანი მცენარეა, ზოგიერთ მათგანს აქვს რიზოიდები;
2) ხავსებს აქვთ ცუდად განვითარებული გამტარ სისტემა;
3) ხავსები მრავლდებიან როგორც სქესობრივად, ასევე უსქესო გზით, თაობების მონაცვლეობით: სექსუალური (გამეტოფიტი) და ასექსუალური (სპოროფიტი); ზრდასრული ხავსი სქესობრივი თაობაა, სპორის ყუთი კი ასექსუალურია.

51. ტყის ხანძრის შედეგად ნაძვის ტყის ნაწილი დაიწვა. ახსენით, როგორ განიკურნება იგი. ჩამოთვალეთ მინიმუმ სამი ნაბიჯი.

პასუხი:
1) ჯერ ბალახოვანი სინათლის მოყვარული მცენარეები ვითარდება;
2) შემდეგ ჩნდება არყის, ასპენის, ფიჭვის ყლორტები, რომელთა თესლები ქარის დახმარებით დაეცა, იქმნება პატარა ფოთლოვანი ან ფიჭვის ტყე.
3) სინათლისმოყვარე სახეობების ტილოების ქვეშ ვითარდება ჩრდილისადმი ტოლერანტული ნაძვები, რომლებიც შემდგომში მთლიანად ჭრიან სხვა ხეებს.

52. მემკვიდრეობითი დაავადების გამომწვევი მიზეზის დასადგენად, პაციენტის უჯრედები გამოიკვლიეს და დადგინდა ერთ-ერთი ქრომოსომის სიგრძის ცვლილება. რა კვლევის მეთოდმა დაუშვა ამ დაავადების მიზეზის დადგენა? რა სახის მუტაციასთან არის დაკავშირებული?

პასუხი:
1) დაავადების მიზეზი დგინდება ციტოგენეტიკური მეთოდით;
2) დაავადება გამოწვეულია ქრომოსომული მუტაციით - ქრომოსომის ფრაგმენტის დაკარგვა ან დამატება.

53. ნახატზე რომელი ასო მიუთითებს ბლასტულაზე ლანცელეტის განვითარების ციკლში. რა თავისებურებები ახასიათებს ბლასტულას წარმოქმნას?

პასუხი:
1) ბლასტულა აღინიშნება ასო G;
2) ბლასტულა წარმოიქმნება ზიგოტის ჩახშობის დროს;
3) ბლასტულას ზომა არ აღემატება ზიგოტის ზომას.

54. რატომ არის სოკოები იზოლირებული ორგანული სამყაროს განსაკუთრებულ სამეფოში?

პასუხი:
1) სოკოს სხეული შედგება თხელი განშტოებული ძაფებისგან - ჰიფები, რომლებიც ქმნიან მიცელიუმს, ან მიცელიუმს;
2) მიცელიუმის უჯრედები ინახავს ნახშირწყლებს გლიკოგენის სახით;
3) სოკოები არ შეიძლება მიეკუთვნებოდეს მცენარეებს, რადგან მათ უჯრედებს არ აქვთ ქლოროფილი და ქლოროპლასტები; კედელი შეიცავს ქიტინს;
4) სოკო არ შეიძლება მიეკუთვნოს ცხოველებს, რადგან ისინი შთანთქავენ საკვებ ნივთიერებებს სხეულის მთელი ზედაპირიდან და არ ყლაპავს მათ საკვების სიმსივნის სახით.

55. ზოგიერთ ტყის ბიოცენოზში ქათმის ფრინველების დასაცავად ხდებოდა სადღეღამისო მტაცებელი ფრინველების მასობრივი სროლა. ახსენით, როგორ იმოქმედა ამ მოვლენამ ქათმების რაოდენობაზე.

პასუხი:
1) თავდაპირველად, ქათმების რაოდენობა გაიზარდა, რადგან მათი მტრები (რაოდენობის ბუნებრივად მარეგულირებელი) განადგურდნენ;
2) შემდეგ საკვების ნაკლებობის გამო ქათმების რაოდენობა შემცირდა;
3) ავადმყოფთა და დასუსტებულ პირთა რიცხვი გაიზარდა დაავადებების გავრცელებისა და მტაცებლების არარსებობის გამო, რამაც ასევე იმოქმედა ქათმების რაოდენობის შემცირებაზე.

56. თეთრი კურდღლის ბეწვის ფერი იცვლება მთელი წლის განმავლობაში: ზამთარში კურდღელი თეთრია, ზაფხულში კი ნაცრისფერი. ახსენით რა ტიპის ცვალებადობა შეიმჩნევა ცხოველში და რა განსაზღვრავს ამ თვისების გამოვლინებას.

პასუხი:
1) კურდღელში შეინიშნება მოდიფიკაციის (ფენოტიპური, არამემკვიდრეობითი) ცვალებადობის გამოვლინება;
2) ამ თვისების გამოვლინება განისაზღვრება გარემო პირობების ცვლილებით (ტემპერატურა, დღის ხანგრძლივობა).

57. დაასახელეთ ლანცეტის ემბრიონული განვითარების ეტაპები, რომლებიც ნახატზე მითითებულია ასოებით A და B. გააფართოვეთ თითოეული ამ საფეხურის ფორმირების თავისებურებები.
A B

პასუხი:
1) ა - გასტრულა - ორფენიანი ემბრიონის სტადია;
2) B - ნევრულა, აქვს მომავალი ლარვის ან ზრდასრული ორგანიზმის საწყისები;
3) გასტრულა წარმოიქმნება ბლასტულას კედლის ინვაგინაციით, ხოლო ნევრულაში ჯერ იდება ნერვული ფირფიტა, რომელიც ემსახურება როგორც რეგულატორი ორგანოთა დანარჩენი სისტემების დასაყენებლად.

58. რა არის ბაქტერიების აგებულებისა და სასიცოცხლო აქტივობის ძირითადი მახასიათებლები. ჩამოთვალეთ მინიმუმ ოთხი მახასიათებელი.

პასუხი:
1) ბაქტერიები - პრებირთვული ორგანიზმები, რომლებსაც არ აქვთ ფორმალიზებული ბირთვი და მრავალი ორგანელა;
2) კვების მეთოდის მიხედვით ბაქტერიები არის ჰეტეროტროფები და ავტოტროფები;
3) გამრავლების მაღალი მაჩვენებელი გაყოფით;
4) ანაერობები და აერობები;
5) არახელსაყრელი პირობები განიცადა სადავო მდგომარეობაში.

59. რა განსხვავებაა მიწა-ჰაერულ გარემოსა და წყალს შორის?

პასუხი:
1) ჟანგბადის შემცველობა;
2) ტემპერატურის რყევების განსხვავებები (ხმელეთ-ჰაერის გარემოში რყევების ფართო ამპლიტუდა);
3) განათების ხარისხი;
4) სიმკვრივე.

პასუხი:
1) ზღვის წყალმცენარეებს აქვთ ქიმიური ელემენტის იოდის დაგროვების უნარი;
2) იოდი აუცილებელია ფარისებრი ჯირკვლის ნორმალური ფუნქციონირებისთვის.

61. რატომ ითვლება ფეხსაცმლის წამწამოვანი უჯრედი განუყოფელ ორგანიზმად? ცილიატ-ფეხსაცმლის რომელი ორგანელებია მითითებული ნახატზე 1 და 2 რიცხვებით და რა ფუნქციებს ასრულებენ ისინი?

პასუხი:
1) წამწამოვანი უჯრედი ასრულებს დამოუკიდებელი ორგანიზმის ყველა ფუნქციას: მეტაბოლიზმს, რეპროდუქციას, გაღიზიანებას, ადაპტაციას;
2) 1 - პატარა ბირთვი, მონაწილეობს სექსუალურ პროცესში;
3) 2 - დიდი ბირთვი, არეგულირებს სასიცოცხლო პროცესებს.

61. როგორია სოკოების აგებულებისა და სიცოცხლის მახასიათებლები? ჩამოთვალეთ მინიმუმ სამი მახასიათებელი.

62. ახსენით მცენარეებისთვის მიყენებული ზიანი მჟავა წვიმით. მოიყვანეთ მინიმუმ სამი მიზეზი.

პასუხი:
1) უშუალოდ აზიანებს მცენარეთა ორგანოებსა და ქსოვილებს;
2) ნიადაგის დაბინძურება, ნაყოფიერების შემცირება;
3) ამცირებს მცენარეთა პროდუქტიულობას.

63. რატომ ურჩევენ მგზავრებს ლოლაპების წოვას თვითმფრინავის აფრენის ან დაშვებისას?

პასუხი:
1) საჰაერო ხომალდის აფრენის ან დაფრენისას წნევის სწრაფი ცვლილება იწვევს დისკომფორტს შუა ყურში, სადაც თავდაპირველი წნევა ყურის ბარტყზე უფრო დიდხანს გრძელდება;
2) ყლაპვის მოძრაობები აუმჯობესებს ჰაერის წვდომას აუდიტორულ (ევსტაქის) ​​მილში, რომლის მეშვეობითაც წნევა შუა ყურის ღრუში უტოლდება გარემოში არსებულ წნევას.

64. რითი განსხვავდება ფეხსახსრიანების სისხლის მიმოქცევის სისტემა ანელიდების სისხლის მიმოქცევის სისტემისგან? მიუთითეთ მინიმუმ სამი ნიშანი, რომელიც ადასტურებს ამ განსხვავებას.

პასუხი:
1) ართროპოდებში სისხლის მიმოქცევის სისტემა ღიაა, ანელიდებში კი დახურულია;
2) ართროპოდებს აქვთ გული ზურგის მხარეს;
3) ანელიდებს არ აქვთ გული, მის ფუნქციას ასრულებს რგოლოვანი ჭურჭელი.

65. რა ტიპის ცხოველია ნაჩვენები სურათზე? რა არის მითითებული 1 და 2 რიცხვებით? დაასახელეთ ამ ტიპის სხვა წარმომადგენლები.

პასუხი:
1) ნაწლავის ტიპზე;
2) 1 - ექტოდერმი, 2 - ნაწლავის ღრუ;
3) მარჯნის პოლიპები, მედუზა.

66. როგორია მორფოლოგიური, ფიზიოლოგიური და ქცევითი ადაპტაცია გარემოს ტემპერატურასთან თბილსისხლიან ცხოველებში?

პასუხი:
1) მორფოლოგიური: თბოიზოლაციის საფარები, კანქვეშა ცხიმოვანი შრე, სხეულის ზედაპირის ცვლილებები;
2) ფიზიოლოგიური: სუნთქვის დროს ოფლისა და ტენის აორთქლების გაზრდილი ინტენსივობა; სისხლძარღვების შევიწროება ან გაფართოება, ნივთიერებათა ცვლის დონის ცვლილება;
3) ქცევითი: ბუდეების, ბურუსების აგება, ყოველდღიური და სეზონური აქტივობის ცვლილება გარემოს ტემპერატურის მიხედვით.

67. როგორ ხდება გენეტიკური ინფორმაციის მიღება ბირთვიდან რიბოსომამდე?

პასუხი:
1) mRNA სინთეზი ხდება ბირთვში კომპლემენტარობის პრინციპის შესაბამისად;
2) mRNA - დნმ-ის განყოფილების ასლი, რომელიც შეიცავს ინფორმაციას ცილის პირველადი სტრუქტურის შესახებ, გადადის ბირთვიდან რიბოსომაში.

68. რა გართულებაა გვიმრა ხავსებთან შედარებით? მიეცით მინიმუმ სამი ნიშანი.

პასუხი:
1) გვიმრებს ფესვები აქვთ;
2) გვიმრებში ხავსებისგან განსხვავებით ჩამოყალიბდა განვითარებული გამტარი ქსოვილი;
3) გვიმრების განვითარების ციკლში უსქესო თაობა (სპოროფიტი) ჭარბობს სექსუალურზე (გამეტოფიტი), რომელიც წარმოდგენილია გამონაზარდით.

69. დაასახელეთ ხერხემლიანი ცხოველის ემბრიონული ფენა, რომელიც ნახატზე მითითებულია რიცხვით 3. რა ტიპის ქსოვილი და რა ორგანოები წარმოიქმნება მისგან.

პასუხი:
1) ჩანასახოვანი შრე – ენდოდერმი;
2 ეპითელური ქსოვილი (ნაწლავის და რესპირატორული ეპითელიუმი);
3) ორგანოები: ნაწლავები, საჭმლის მომნელებელი ჯირკვლები, სასუნთქი ორგანოები, ზოგიერთი ენდოკრინული ჯირკვალი.

70. რა როლს ასრულებენ ფრინველები ტყის ბიოცენოზში? მოიყვანეთ მინიმუმ სამი მაგალითი.

პასუხი:
1) მცენარეების რაოდენობის რეგულირება (გაანაწილეთ ხილი და თესლი);
2) არეგულირებს მწერების, წვრილი მღრღნელების რაოდენობას;
3) ემსახურება მტაცებლების საკვებს;
4) ნიადაგის განაყოფიერება.

71. როგორია ლეიკოციტების დამცავი როლი ადამიანის ორგანიზმში?

პასუხი:
1) ლეიკოციტებს შეუძლიათ ფაგოციტოზი - გადაყლაპონ და ასაზრდოონ ცილები, მიკროორგანიზმები, მკვდარი უჯრედები;
2) ლეიკოციტები მონაწილეობენ ანტისხეულების წარმოებაში, რომლებიც ანეიტრალებენ გარკვეულ ანტიგენებს.

72. იპოვე შეცდომები მოცემულ ტექსტში. მიუთითეთ წინადადებების ნომრები, რომლებშიც ისინი შედგენილია, შეასწორეთ ისინი.
მემკვიდრეობის ქრომოსომის თეორიის მიხედვით:
1. გენები განლაგებულია ქრომოსომებზე წრფივი თანმიმდევრობით. 2. ყველას უჭირავს გარკვეული ადგილი – ალელი. 3. გენები ერთ ქრომოსომაზე ქმნიან დამაკავშირებელ ჯგუფს. 4. შემაერთებელი ჯგუფების რაოდენობა განისაზღვრება ქრომოსომების დიპლოიდური ბორით. 5. გენური კავშირის დარღვევა ხდება მეიოზის პროფაზაში ქრომოსომების კონიუგაციის პროცესში.

წინადადებებში დაშვებული შეცდომები:
1)2 - გენის მდებარეობა - ლოკუსი;
2)4 - შემაერთებელი ჯგუფების რაოდენობა ტოლია ქრომოსომების ჰაპლოიდური ნაკრების;
3)5 - ჯვარედინის დროს ხდება გენის კავშირის დარღვევა.

73. რატომ მოიხსენიებს ზოგიერთი მეცნიერი მწვანე ეგლენას მცენარედ, ზოგი კი ცხოველად? ჩამოთვალეთ მინიმუმ სამი მიზეზი.

პასუხი:
1) შეუძლია ჰეტეროტროფიული კვება, როგორც ყველა ცხოველი;
2) შეუძლია აქტიური მოძრაობა საკვების ძიებაში, როგორც ყველა ცხოველი;
3) შეიცავს ქლოროფილს უჯრედში და შეუძლია მცენარეების მსგავსად აუტოტროფიული კვება.

74. რა პროცესები მიმდინარეობს ენერგეტიკული ცვლის ეტაპებზე?

პასუხი:
1) მოსამზადებელ ეტაპზე რთული ორგანული ნივთიერებები იყოფა ნაკლებად რთულებად (ბიოპოლიმერები - მონომერებამდე), ენერგია იშლება სითბოს სახით;
2) გლიკოლიზის პროცესში გლუკოზა იშლება პირუვან მჟავად (ან რძემჟავა, ან ალკოჰოლი) და სინთეზირებულია 2 ატფ მოლეკულა;
3) ჟანგბადის სტადიაზე პირუვის მჟავა (პირუვატი) იშლება ნახშირორჟანგამდე და წყალში და სინთეზირდება 36 ATP მოლეკულა.

75. ადამიანის სხეულზე წარმოქმნილ ჭრილობაში სისხლდენა საბოლოოდ ჩერდება, მაგრამ შეიძლება მოხდეს დაჩირქება. ახსენით სისხლის რა თვისებებით არის განპირობებული.

პასუხი:
1) სისხლდენა ჩერდება სისხლის შედედების და თრომბის წარმოქმნის გამო;
2) სუპურაცია გამოწვეულია მკვდარი ლეიკოციტების დაგროვებით, რომლებმაც განახორციელეს ფაგოციტოზი.

76. მოცემულ ტექსტში იპოვე შეცდომები, გამოასწორე. მიუთითეთ წინადადებების რაოდენობა, რომლებშიც დაშვებულია შეცდომები, განმარტეთ ისინი.
1. ცილებს დიდი მნიშვნელობა აქვს ორგანიზმების აგებულებასა და სიცოცხლეში. 2. ეს არის ბიოპოლიმერები, რომელთა მონომერები აზოტოვანი ფუძეებია. 3. ცილები პლაზმური მემბრანის ნაწილია. 4. ბევრი ცილა ასრულებს ფერმენტულ ფუნქციას უჯრედში. 5. ცილის მოლეკულებში დაშიფრულია მემკვიდრეობითი ინფორმაცია ორგანიზმის მახასიათებლების შესახებ. 6. ცილის და tRNA მოლეკულები რიბოზომების ნაწილია.

წინადადებებში დაშვებული შეცდომები:
1) 2 - ცილის მონომერები არის ამინომჟავები;
2)5 - ორგანიზმის მახასიათებლების შესახებ მემკვიდრეობითი ინფორმაცია დაშიფრულია დნმ-ის მოლეკულებში;
3)6- რიბოსომები შეიცავს rRNA მოლეკულებს და არა tRNA.

77. რა არის მიოპია? თვალის რომელ ნაწილში არის გამოსახულება ორიენტირებული ახლომხედველ ადამიანში? რა განსხვავებაა მიოპიის თანდაყოლილ და შეძენილ ფორმებს შორის?

პასუხი:
1) მიოპია არის მხედველობის ორგანოების დაავადება, რომლის დროსაც ადამიანი არ განასხვავებს შორეულ ობიექტებს;
2) ახლომხედველ ადამიანში საგნების გამოსახულება ჩნდება ბადურის წინ;
3) თანდაყოლილი მიოპიის დროს თვალის კაკლის ფორმა იცვლება (გრძელდება);
4) შეძენილი მიოპია დაკავშირებულია ლინზის გამრუდების ცვლილებასთან (მატებასთან).

78. რა განსხვავებაა ადამიანის თავის ჩონჩხსა და დიდი მაიმუნების თავის ჩონჩხს შორის? ჩამოთვალეთ მინიმუმ ოთხი განსხვავება.

პასუხი:
1) თავის ქალას თავის უპირატესობა სახის ნაწილზე;
2) ყბის აპარატის შემცირება;
3) ქვედა ყბაზე ნიკაპის პროტრუზიის არსებობა;
4) ზედაპირული თაღების შემცირება.

79. რატომ არ არის ადამიანის ორგანიზმის მიერ დღეში გამოყოფილი შარდის მოცულობა ერთსა და იმავე დროს დალეული სითხის მოცულობას?

პასუხი:
1) წყლის ნაწილს იყენებს ორგანიზმი ან წარმოიქმნება მეტაბოლურ პროცესებში;
2) წყლის ნაწილი აორთქლდება სასუნთქი ორგანოებისა და საოფლე ჯირკვლების მეშვეობით.

80. მოცემულ ტექსტში იპოვეთ შეცდომები, შეასწორეთ, მიუთითეთ წინადადებების რიცხვები, რომლებშიც ისინია შედგენილი, ჩაწერეთ ეს წინადადებები უშეცდომოდ.
1. ცხოველები ჰეტეროტროფული ორგანიზმები არიან, ისინი იკვებებიან მზა ორგანული ნივთიერებებით. 2. არსებობს უჯრედოვანი და მრავალუჯრედიანი ცხოველები. 3. ყველა მრავალუჯრედიან ცხოველს აქვს სხეულის ორმხრივი სიმეტრია. 4. მათ უმეტესობას განვითარებული აქვს მოძრაობის სხვადასხვა ორგანო. 5. სისხლის მიმოქცევის სისტემა მხოლოდ ართროპოდებსა და აკორდებს აქვთ. 6. პოსტემბრიონული განვითარება ყველა მრავალუჯრედიან ცხოველში პირდაპირია.

წინადადებებში დაშვებული შეცდომები:
1) 3 - ყველა მრავალუჯრედიან ცხოველს არ აქვს სხეულის ორმხრივი სიმეტრია; მაგალითად, კოელენტერატებში რადიალურია (რადიალური);
2) 5 - სისხლის მიმოქცევის სისტემა ასევე გვხვდება ანელიდებსა და მოლუსკებში;
3) 6 - პირდაპირი პოსტემბრიონული განვითარება არ არის თანდაყოლილი ყველა მრავალუჯრედული ცხოველისთვის.

81. რა მნიშვნელობა აქვს სისხლს ადამიანის ცხოვრებაში?

პასუხი:
1) ასრულებს სატრანსპორტო ფუნქციას: ქსოვილებსა და უჯრედებში ჟანგბადისა და საკვები ნივთიერებების მიწოდებას, ნახშირორჟანგისა და მეტაბოლური პროდუქტების მოცილებას;
2) ასრულებს დამცავ ფუნქციას ლეიკოციტების და ანტისხეულების აქტივობის გამო;
3) მონაწილეობს ორგანიზმის სასიცოცხლო აქტივობის ჰუმორულ რეგულაციაში.

82. ცხოველთა სამყაროს განვითარების თანმიმდევრობის დასადასტურებლად გამოიყენეთ ინფორმაცია ემბრიოგენეზის ადრეული სტადიების შესახებ (ზიგოტი, ბლასტულა, გასტრულა).

პასუხი:
1) ზიგოტის სტადია შეესაბამება უჯრედულ ორგანიზმს;
2) ბლასტულას სტადია, სადაც უჯრედები არ არის დიფერენცირებული, მსგავსია კოლონიური ფორმების;
3) ემბრიონი გასტრულის სტადიაზე შეესაბამება ნაწლავის ღრუს სტრუქტურას (ჰიდრა).

83. პრეპარატების დიდი დოზების ვენაში შეყვანას ახლავს მათი განზავება ფიზიოლოგიური ხსნარით (0,9% NaCl ხსნარი). Ახსენი რატომ.

პასუხი:
1) განზავების გარეშე წამლების დიდი დოზების შეყვანამ შეიძლება გამოიწვიოს სისხლის შემადგენლობის მკვეთრი ცვლილება და შეუქცევადი მოვლენები;
2) ფიზიოლოგიური მარილის კონცენტრაცია (0,9% NaCl ხსნარი) შეესაბამება მარილების კონცენტრაციას სისხლის პლაზმაში და არ იწვევს სისხლის უჯრედების სიკვდილს.

84. მოცემულ ტექსტში იპოვეთ შეცდომები, შეასწორეთ, მიუთითეთ წინადადებების რიცხვები, რომლებშიც ისინია შედგენილი, ჩაწერეთ ეს წინადადებები უშეცდომოდ.
1. ფეხსახსრიანების ტიპის ცხოველებს აქვთ გარეთა ჩიტინის საფარი და შეკრული კიდურები. 2. მათი უმრავლესობის სხეული სამი ნაწილისგან შედგება: თავი, გულმკერდი და მუცელი. 3. ყველა ართროპოდს აქვს ერთი წყვილი ანტენა. 4. მათი თვალები რთულია (სახიანი). 5. მწერების სისხლის მიმოქცევის სისტემა დახურულია.

წინადადებებში დაშვებული შეცდომები:
1)3 - ყველა ართროპოდს არ აქვს ერთი წყვილი ანტენა (არაქნოიდებს არ აქვთ, კიბოსნაირებს კი ორი წყვილი აქვთ);
2) 4 - ყველა ართროპოდს არ აქვს რთული (ნაერთი) თვალები: არაქნიდებში ისინი მარტივია ან არ არსებობს, მწერებში, შედგენილ თვალებთან ერთად, ისინი შეიძლება იყოს მარტივი;
3-5 - ართროპოდებში სისხლის მიმოქცევის სისტემა არ არის დახურული.

85. რა ფუნქციები აქვს ადამიანის საჭმლის მომნელებელ სისტემას?

პასუხი:
1) საკვების მექანიკური დამუშავება;
2) საკვების ქიმიური გადამუშავება;
3) საკვების გადაადგილება და მოუნელებელი ნარჩენების მოცილება;
4) საკვები ნივთიერებების, მინერალური მარილების და წყლის შეწოვა სისხლში და ლიმფში.

86. რა ახასიათებს ბიოლოგიურ პროგრესს ყვავილოვან მცენარეებში? ჩამოთვალეთ მინიმუმ სამი მახასიათებელი.

პასუხი:
1) პოპულაციებისა და სახეობების მრავალფეროვნება;
2) ფართო დასახლება მსოფლიოში;
3) ცხოვრებისადმი ადაპტირება სხვადასხვა გარემო პირობებში.

87. რატომ უნდა დაღეჭოს საკვები კარგად?

პასუხი:
1) კარგად დაღეჭილი საკვები სწრაფად გაჯერებულია ნერწყვით პირის ღრუში და იწყებს მონელებას;
2) კარგად დაღეჭილი საკვები სწრაფად გაჯერებულია საჭმლის მომნელებელი წვენებით კუჭში და ნაწლავებში და ამიტომ უფრო ადვილად ითვისება.

88. იპოვე შეცდომები მოცემულ ტექსტში. მიუთითეთ წინადადებების ნომრები, რომლებშიც ისინი შედგენილია, შეასწორეთ ისინი.
1. პოპულაცია არის ერთი და იმავე სახეობის თავისუფლად შეჯვარებადი ინდივიდების ერთობლიობა, რომლებიც დიდი ხნის განმავლობაში ბინადრობენ საერთო ტერიტორიაზე 2. ერთი და იმავე სახეობის სხვადასხვა პოპულაცია შედარებით იზოლირებულია ერთმანეთისგან და მათი ინდივიდები ერთმანეთს არ ერევიან. 3. ერთი და იგივე სახეობის ყველა პოპულაციის გენოფონდი ერთნაირია. 4. მოსახლეობა ევოლუციის ელემენტარული ერთეულია. 5. ერთი ზაფხულის ღრმა გუბეში მცხოვრები ერთი და იმავე სახეობის ბაყაყების ჯგუფი არის პოპულაცია.

წინადადებებში დაშვებული შეცდომები:
1)2 - ერთი და იგივე სახეობის პოპულაციები ნაწილობრივ იზოლირებულია, მაგრამ სხვადასხვა პოპულაციის ინდივიდებს შეუძლიათ შეჯვარება;
2)3 — ერთი და იგივე სახეობის სხვადასხვა პოპულაციის გენოფონდები განსხვავებულია;
3)5 - ბაყაყების ჯგუფი არ არის პოპულაცია, ვინაიდან ერთი და იგივე სახეობის ინდივიდთა ჯგუფი ითვლება პოპულაციად, თუ იგი იკავებს ერთსა და იმავე ადგილს თაობების დიდი რაოდენობით.

89. რატომ არის რეკომენდებული ზაფხულში მარილიანი წყლის დალევა ხანგრძლივი წყურვილით?

პასუხი:
1) ზაფხულში ადამიანში ოფლიანობა იმატებს;
2) მინერალური მარილები ორგანიზმიდან ოფლით გამოიყოფა;
3) მარილიანი წყალი აღადგენს ნორმალურ წყალ-მარილის ბალანსს ქსოვილებსა და ორგანიზმის შიდა გარემოს შორის.

90. რა ამტკიცებს, რომ ადამიანი მიეკუთვნება ძუძუმწოვრების კლასს?

პასუხი:
1) ორგანოთა სისტემების სტრუქტურის მსგავსება;
2) თმის ხაზის არსებობა;
3) ემბრიონის განვითარება საშვილოსნოში;
4) შთამომავლობის რძით კვება, შთამომავლობის მოვლა.

91. რა პროცესები ინარჩუნებს ადამიანის სისხლის პლაზმის ქიმიური შემადგენლობის მუდმივობას?

პასუხი:
1) ბუფერულ სისტემებში მიმდინარე პროცესები ინარჩუნებს საშუალო რეაქციას (pH) მუდმივ დონეზე;
2) ტარდება პლაზმის ქიმიური შემადგენლობის ნეიროჰუმორული რეგულირება.

92. იპოვე შეცდომები მოცემულ ტექსტში. მიუთითეთ წინადადებების რაოდენობა, რომლებშიც ისინი შედგენილია, განმარტეთ ისინი.
1. პოპულაცია არის სხვადასხვა სახეობის თავისუფლად შეჯვარებადი ინდივიდების ერთობლიობა, რომლებიც დიდი ხნის განმავლობაში ბინადრობენ საერთო ტერიტორიაზე 2. პოპულაციის ძირითადი ჯგუფური მახასიათებლებია რაოდენობა, სიმჭიდროვე, ასაკი, სქესი და სივრცითი აგებულება. 3. პოპულაციის ყველა გენის მთლიანობას გენოფონდი ეწოდება. 4. მოსახლეობა ცოცხალი ბუნების სტრუქტურული ერთეულია. 5. მოსახლეობის რაოდენობა ყოველთვის სტაბილურია.

წინადადებებში დაშვებული შეცდომები:
1)1 - პოპულაცია არის ერთი და იგივე სახეობის თავისუფლად შეჯვარებადი ინდივიდების ერთობლიობა, რომლებიც დიდი ხნის განმავლობაში ბინადრობენ მოსახლეობის საერთო ტერიტორიაზე;
2)4 - პოპულაცია სახეობის სტრუქტურული ერთეულია;
3-5 - პოპულაციების რაოდენობა შეიძლება შეიცვალოს სხვადასხვა სეზონებსა და წლებში.

93. სხეულის მთლიანი სტრუქტურები უზრუნველყოფს ადამიანის ორგანიზმის დაცვას გარემო ტემპერატურის ფაქტორების ზემოქმედებისგან? ახსენით მათი როლი.

პასუხი:
1) კანქვეშა ცხიმოვანი ქსოვილი იცავს ორგანიზმს გაციებისგან;
2) საოფლე ჯირკვლები წარმოქმნიან ოფლს, რომელიც აორთქლებისას იცავს გადახურებისგან;
3) თავზე თმა იცავს სხეულს გაციებისა და გადახურებისგან;
4) კანის კაპილარების სანათურის შეცვლა არეგულირებს სითბოს გადაცემას.

94. მიეცით ადამიანის სულ მცირე სამი პროგრესული ბიოლოგიური თვისება, რომელიც მან შეიძინა ხანგრძლივი ევოლუციის პროცესში.

პასუხი:
1) თავის ტვინისა და თავის ქალას ცერებრალური ნაწილის ზრდა;
2) ვერტიკალური პოზა და ჩონჩხის შესაბამისი ცვლილებები;
3) ხელის განთავისუფლება და განვითარება, ცერის ოპოზიცია.

95. მეიოზის რომელი დაყოფა ჰგავს მიტოზს? ახსენით, როგორ არის გამოხატული და რა ქრომოსომების ნაკრები იწვევს უჯრედში.

პასუხი:
1) მსგავსება მიტოზთან შეინიშნება მეიოზის მეორე განყოფილებაში;
2) ყველა ფაზა მსგავსია, დის ქრომოსომა (ქრომატიდები) განსხვავდება უჯრედის პოლუსებთან;
3) მიღებულ უჯრედებს აქვთ ქრომოსომების ჰაპლოიდური ნაკრები.

96. რა განსხვავებაა არტერიულ სისხლდენასა და ვენურ სისხლდენას შორის?

პასუხი:
1) არტერიული სისხლდენით, ალისფერი სისხლით;
2) ჭრილობიდან ისვრის ძლიერი ჭავლით, შადრევნით.

97. რა პროცესის მიმდინარეობა ადამიანის ორგანიზმშია ნაჩვენები ნახატზე? რა უდევს საფუძვლად ამ პროცესს და როგორ იცვლება სისხლის შემადგენლობა ამის შედეგად? ახსენი პასუხი.
კაპილარული

პასუხი:
1) ფიგურაში ნაჩვენებია ფილტვებში გაზის გაცვლის დიაგრამა (ფილტვის ვეზიკულასა და სისხლის კაპილარს შორის);
2) გაზის გაცვლა ეფუძნება დიფუზიას - აირების შეღწევა მაღალი წნევის ადგილიდან ნაკლები წნევის ადგილზე;
3) გაზის გაცვლის შედეგად სისხლი გაჯერებულია ჟანგბადით და ვენურიდან (A) გადადის არტერიულში (B).

98. რა გავლენას ახდენს ჰიპოდინამია (დაბალი მოტორული აქტივობა) ადამიანის ორგანიზმზე?

პასუხი:
ჰიპოდინამია იწვევს:
1) მეტაბოლიზმის დონის დაქვეითებამდე, ცხიმოვანი ქსოვილის მატებამდე, ჭარბი წონა;
2) ჩონჩხის და გულის კუნთების შესუსტება, გულზე დატვირთვის გაზრდა და სხეულის გამძლეობის შემცირება;
3) ვენური სისხლის სტაგნაცია ქვედა კიდურებში, ვაზოდილაცია, სისხლის მიმოქცევის დარღვევა.

(დაშვებულია პასუხის სხვა ფორმულირებები, რომლებიც არ ამახინჯებს მის მნიშვნელობას.)

99. რა თვისებები ახასიათებთ მშრალ პირობებში მცხოვრებ მცენარეებს?

პასუხი:
1) მცენარეთა ფესვთა სისტემა ღრმად აღწევს ნიადაგში, აღწევს მიწისქვეშა წყლებს ან მდებარეობს ნიადაგის ზედაპირულ ფენაში;
2) ზოგიერთ მცენარეში გვალვის დროს წყალი ინახება ფოთლებში, ღეროებში და სხვა ორგანოებში;
3) ფოთლები დაფარულია ცვილის საფარით, პუბესცენტური ან მოდიფიცირებული ეკლებად ან ნემსებად.

100. რა არის ადამიანის სისხლში რკინის იონების შეღწევის აუცილებლობის მიზეზი? ახსენი პასუხი.

პასუხი:

2) ერითროციტები უზრუნველყოფენ ჟანგბადის და ნახშირორჟანგის ტრანსპორტირებას.

101. რა სისხლძარღვებით და როგორი სისხლი ხვდება გულის კამერებში, ფიგურაში მითითებული 3 და 5 რიცხვებით? სისხლის მიმოქცევის რა წრესთან არის დაკავშირებული გულის თითოეული ეს სტრუქტურა?

პასუხი:
1) ვენური სისხლი ხვდება ზედა და ქვედა ღრუ ვენიდან 3 ნომრით მონიშნულ კამერაში;
2) ნომრით მონიშნული კამერა იღებს არტერიულ სისხლს ფილტვის ვენებიდან;
3) გულის პალატა, რომელიც მითითებულია 3 რიცხვით, ასოცირდება სისხლის მიმოქცევის დიდ წრესთან;
4) გულის პალატა, რომელიც მითითებულია ნომრით 5, დაკავშირებულია ფილტვის მიმოქცევასთან.

102. რა არის ვიტამინები, როგორია მათი როლი ადამიანის ორგანიზმის ცხოვრებაში?

პასუხი:
1) ვიტამინები - ბიოლოგიურად აქტიური ორგანული ნივთიერებები, რომლებიც საჭიროა მცირე რაოდენობით;
2) ისინი ფერმენტების ნაწილია, რომლებიც მონაწილეობენ მეტაბოლიზმში;
3) გაზარდოს ორგანიზმის წინააღმდეგობა გარემოს მავნე ზემოქმედების მიმართ, ასტიმულირებს ზრდას, ორგანიზმის განვითარებას, ქსოვილებისა და უჯრედების აღდგენას.

103. კალიმა პეპლის სხეულის ფორმა ფოთოლს წააგავს. როგორ წარმოიქმნა მსგავსი სხეულის ფორმა პეპელაში?

პასუხი:
1) ინდივიდებში სხვადასხვა მემკვიდრეობითი ცვლილებების გამოჩენა;
2) შეცვლილი სხეულის ფორმის მქონე პირთა ბუნებრივი გადარჩევით შენარჩუნება;
3) ფოთლის მსგავსი სხეულის ფორმის მქონე ინდივიდების გამრავლება და განაწილება.

104. როგორია ფერმენტების უმეტესობის ბუნება და რატომ კარგავენ აქტივობას რადიაციის დონის მატებისას?

პასუხი:
1) ფერმენტების უმეტესობა ცილაა;
2) რადიაციის მოქმედებით ხდება დენატურაცია, იცვლება ცილა-ფერმენტის სტრუქტურა.

105. იპოვეთ შეცდომები მოცემულ ტექსტში. მიუთითეთ წინადადებების რაოდენობა, რომლებშიც ისინი მზადდება, შეასწორეთ ისინი.
1. მცენარეები, როგორც ყველა ცოცხალი ორგანიზმი, იკვებებიან, სუნთქავენ, იზრდებიან, მრავლდებიან. 2. კვების მეთოდის მიხედვით მცენარეები კლასიფიცირდება ავტოტროფულ ორგანიზმებად. 3. სუნთქვისას მცენარეები შთანთქავენ ნახშირორჟანგს და გამოყოფენ ჟანგბადს. 4. ყველა მცენარე თესლით მრავლდება. 5. მცენარეები, ცხოველების მსგავსად, მხოლოდ სიცოცხლის პირველ წლებში იზრდებიან.

წინადადებებში დაშვებული შეცდომები:
1) 3 - სუნთქვისას მცენარეები შთანთქავენ ჟანგბადს და გამოყოფენ ნახშირორჟანგს;
2-4 - თესლით მრავლდება მხოლოდ აყვავებული და გიმნოსპერმა, ხოლო წყალმცენარეები, ხავსები, გვიმრები - სპორით;
3-5 - მცენარეები იზრდება მთელი სიცოცხლის განმავლობაში, აქვთ შეუზღუდავი ზრდა.

106. რა არის ადამიანის სისხლში რკინის იონების შეღწევის აუცილებლობის მიზეზი? ახსენი პასუხი.

პასუხი:
1) რკინის იონები ერითროციტების ჰემოგლობინის ნაწილია;
2) ერითროციტული ჰემოგლობინი უზრუნველყოფს ჟანგბადის და ნახშირორჟანგის ტრანსპორტირებას, რადგან მას შეუძლია ამ გაზებთან შეკავშირება;
3) ჟანგბადის მიწოდება აუცილებელია უჯრედის ენერგეტიკული მეტაბოლიზმისთვის, ნახშირორჟანგი კი მისი საბოლოო პროდუქტია.

107. ახსენით, რატომ არიან კლასიფიცირებული სხვადასხვა რასის ადამიანები ერთსა და იმავე სახეობებად. მიეცით მინიმუმ სამი მტკიცებულება.

პასუხი:
1) სტრუქტურის, ცხოვრების პროცესების, ქცევის მსგავსება;
2) გენეტიკური ერთიანობა - ქრომოსომების იგივე ნაკრები, მათი აგებულება;
3) რასასთაშორისი ქორწინებები წარმოშობს შთამომავლობას, რომელსაც შეუძლია გამრავლება.

108. ძველ ინდოეთში დანაშაულში ეჭვმიტანილ ადამიანს სთავაზობდნენ ერთი მუჭა მშრალი ბრინჯის გადაყლაპვას. თუ წარმატებას არ მიაღწევდა, დანაშაული დამტკიცებულად ითვლებოდა. მიეცით ამ პროცესის ფიზიოლოგიური დასაბუთება.

პასუხი:
1) გადაყლაპვა რთული რეფლექსური აქტია, რომელსაც თან ახლავს ნერწყვდენა და ენის ფესვის გაღიზიანება;
2) ძლიერი აგზნების დროს, ნერწყვდენა მკვეთრად თრგუნავს, პირი მშრალი ხდება და ყლაპვის რეფლექსი არ ხდება.

109. იპოვე შეცდომები მოცემულ ტექსტში. მიუთითეთ წინადადებების რაოდენობა, რომლებშიც ისინი შედგენილია, განმარტეთ ისინი.
1. ბიოგეოცენოზის კვებითი ჯაჭვის შემადგენლობაში შედის მწარმოებლები, მომხმარებლები და დამშლელები. 2. კვების ჯაჭვის პირველი რგოლი მომხმარებლები არიან. 3. მსოფლიოში მომხმარებლები აგროვებენ ფოტოსინთეზის პროცესში შთანთქმულ ენერგიას. 4. ფოტოსინთეზის ბნელ ფაზაში გამოიყოფა ჟანგბადი. 5. რედუქტორები ხელს უწყობენ მომხმარებლებისა და მწარმოებლების მიერ დაგროვილი ენერგიის გამოყოფას.

წინადადებებში დაშვებული შეცდომები:
1) 2 - პირველი რგოლი არის მწარმოებლები;
2) 3 - მომხმარებელს არ შეუძლია ფოტოსინთეზი;
3)4 - ჟანგბადი გამოიყოფა ფოტოსინთეზის მსუბუქ ფაზაში.

110. რა არის ანემიის მიზეზები ადამიანებში? ჩამოთვალეთ მინიმუმ სამი შესაძლო მიზეზი.

პასუხი:
1) დიდი სისხლის დაკარგვა;
2) არასწორი კვება (რკინის და ვიტამინების ნაკლებობა და ა.შ.);
3) ერითროციტების წარმოქმნის დარღვევა ჰემატოპოეზის ორგანოებში.

111. ვოსფის ბუზი ფერითა და სხეულის ფორმით ვოსფის მსგავსია. დაასახელეთ მისი დამცავი მოწყობილობის ტიპი, ახსენით მისი მნიშვნელობა და ფიტნესის შედარებითი ბუნება.

პასუხი:
1) ადაპტაციის ტიპი - მიმიკა, დაუცველი ცხოველის სხეულის ფერისა და ფორმის მიბაძვა დაცულზე;
2) ვოსფთან მსგავსება აფრთხილებს შესაძლო მტაცებელს დაკბენის საშიშროების შესახებ;
3) ბუზი ხდება ახალგაზრდა ფრინველების მტაცებელი, რომლებსაც ჯერ არ განუვითარებიათ რეფლექსი ვოსპის მიმართ.

112. შეადგინეთ კვებითი ჯაჭვი ყველა შემდეგი საგნის გამოყენებით: ნეშომპალა, ჯვარედინი ობობა, ქორი, დიდი ტიტი, შინაური ბუზი. განსაზღვრეთ მესამე რიგის მომხმარებლები შედგენილ ჯაჭვში.

პასუხი:
1) ნეშომპალა -> შინაური ბუზი -> ობობის ჯვარი -> დიდი ტიტი -> ქორი;
2) მესამე რიგის მომხმარებელი - დიდი ტიტი.

113. იპოვეთ შეცდომები მოცემულ ტექსტში. მიუთითეთ წინადადებების რაოდენობა, რომლებშიც დაშვებულია შეცდომები, შეასწორეთ ისინი.
1. ანელიდები სხვა სახის ჭიების ჭრის ყველაზე მაღალორგანიზებული ცხოველებია. 2. ანელიდებს აქვთ ღია სისხლის მიმოქცევის სისტემა. 3. ანელიდების სხეული შედგება იდენტური სეგმენტებისგან. 4. ანელიდებში არ არის სხეულის ღრუ. 5. ანელიდების ნერვული სისტემა წარმოდგენილია პერიფარინგეალური რგოლითა და დორსალური ნერვული ჯაჭვით.

წინადადებებში დაშვებული შეცდომები:
1) 2 - ანელიდებს აქვთ დახურული სისხლის მიმოქცევის სისტემა;
2) 4 - ანელიდებს აქვთ სხეულის ღრუ;
3-5 - ნერვული ჯაჭვი მდებარეობს სხეულის ვენტრალურ მხარეს.

114. დაასახელეთ მინიმუმ სამი არომორფოზა ხმელეთის მცენარეებში, რამაც მათ საშუალება მისცა პირველები დაეუფლონ მიწას. დაასაბუთეთ პასუხი.

პასუხი:
1) მთლიანი ქსოვილის გაჩენა - ეპიდერმისი სტომატით - ხელს უწყობს აორთქლებისგან დაცვას;
2) გამტარი სისტემის გამოჩენა, რომელიც უზრუნველყოფს ნივთიერებების ტრანსპორტირებას;
3) მექანიკური ქსოვილის განვითარება, რომელიც ასრულებს დამხმარე ფუნქციას.

115. ახსენით მარსუპიალების დიდი მრავალფეროვნების მიზეზი ავსტრალიაში და მათი არყოფნა სხვა კონტინენტებზე.

პასუხი:
1) ავსტრალია გამოეყო სხვა კონტინენტებს მარსპიონების აყვავების პერიოდში, პლაცენტური ცხოველების გამოჩენამდე (გეოგრაფიული იზოლაცია);
2) ავსტრალიის ბუნებრივმა პირობებმა შეუწყო ხელი მარსპიონებისა და აქტიური სახეობების ნიშნების განსხვავებას;
3) სხვა კონტინენტებზე მარსპიულები შეცვალეს პლაცენტურმა ძუძუმწოვრებმა.

116. რა შემთხვევაში არ მოქმედებს დნმ-ის ნუკლეოტიდების თანმიმდევრობის ცვლილება შესაბამისი ცილის აგებულებასა და ფუნქციებზე?

პასუხი:
1) თუ ნუკლეოტიდის ჩანაცვლების შედეგად გამოჩნდება სხვა კოდონი, რომელიც კოდირებს იმავე ამინომჟავას;
2) თუ ნუკლეოტიდის ჩანაცვლების შედეგად წარმოქმნილი კოდონი აკოდირებს სხვა ამინომჟავას, მაგრამ მსგავსი ქიმიური თვისებებით, რომელიც არ ცვლის ცილის სტრუქტურას;
3) თუ ნუკლეოტიდური ცვლილებები ხდება ინტერგენურ ან არაფუნქციონირებულ დნმ რეგიონებში.

117. რატომ ითვლება მდინარის ეკოსისტემაში პიკისა და ქორჭილას შორის ურთიერთობა კონკურენტუნარიანად?

პასუხი:
1) არიან მტაცებლები, ჭამენ მსგავს საკვებს;
2) ცხოვრობენ ერთ წყალსაცავში, სჭირდებათ სიცოცხლისათვის მსგავსი პირობები, ურთიერთდაჩაგრული.

118. იპოვე შეცდომები მოცემულ ტექსტში. მიუთითეთ წინადადებების რაოდენობა, რომლებშიც დაშვებულია შეცდომები, შეასწორეთ ისინი.
1. ფეხსახსრიანების ტიპის ძირითადი კლასებია კიბოსნაირები, არაჩნიდები და მწერები. 2. მწერებს ოთხი წყვილი ფეხი აქვთ, არაქნიდებს კი სამი წყვილი. 3. კიბოს მარტივი თვალები აქვს, ჯვარედინი ობობას კი რთული თვალები. 4. არაქნიდებში ობობის მეჭეჭები განლაგებულია მუცელზე. 5. ობობის ჯვარი და მაიბაგი სუნთქავს ფილტვის ტომრებისა და ტრაქეის დახმარებით.

წინადადებებში დაშვებული შეცდომები:
1) 2 - მწერებს აქვთ სამი წყვილი ფეხი, ხოლო arachnids - ოთხი წყვილი;
2) 3 - კიბოს აქვს რთული თვალები, ხოლო ჯვარედინი ობობას აქვს მარტივი თვალები;
3-5 - მაისის ხოჭოს არა აქვს ფილტვის ტომრები, არამედ მხოლოდ ტრაქეა.

119. რა თვისებები ახასიათებს ქუდ სოკოს აგებულებასა და სიცოცხლეს? ჩამოთვალეთ მინიმუმ ოთხი მახასიათებელი.

პასუხი:
1) აქვს მიცელიუმი და ნაყოფიერი სხეული;
2) გამრავლება სპორით და მიცელიუმით;
3) კვების მეთოდის მიხედვით – ჰეტეროტროფები;
4) უმეტესობა აყალიბებს მიკორიზას.

120. რა არომორფოზები აძლევდა საშუალებას ძველ ამფიბიებს დაეუფლონ მიწას.

პასუხი:
1) ფილტვის სუნთქვის გამოჩენა;
2) ამოკვეთილი კიდურების წარმოქმნა;
3) სამკამერიანი გულის გამოჩენა და სისხლის მიმოქცევის ორი წრე.

უჯრედის სასიცოცხლო ციკლი ნათლად აჩვენებს, რომ უჯრედის სიცოცხლე იშლება ინტერკინეზისა და მიტოზის პერიოდად. ინტერკინეზის დროს ყველა სასიცოცხლო პროცესი აქტიურად მიმდინარეობს, გარდა გაყოფისა. ჯერ მათზე გავამახვილოთ ყურადღება. უჯრედის ძირითადი სასიცოცხლო პროცესი მეტაბოლიზმია.

მის საფუძველზე ხდება სპეციფიკური ნივთიერებების ფორმირება, ზრდა, უჯრედების დიფერენციაცია, აგრეთვე უჯრედების გაღიზიანება, მოძრაობა და თვითრეპროდუქცია. მრავალუჯრედიან ორგანიზმში უჯრედი მთლიანის ნაწილია. ამრიგად, უჯრედის ყველა სასიცოცხლო პროცესის მორფოლოგიური მახასიათებლები და ბუნება ყალიბდება ორგანიზმისა და გარე გარემოს გავლენის ქვეშ. ორგანიზმი უჯრედებზე გავლენას ახდენს ძირითადად ნერვული სისტემის, ასევე ენდოკრინული ჯირკვლების ჰორმონების მოქმედებით.

მეტაბოლიზმი არის ნივთიერებების გარდაქმნის გარკვეული რიგი, რაც იწვევს უჯრედის შენარჩუნებას და თვითგანახლებას. ნივთიერებათა ცვლის პროცესში, ერთი მხრივ, უჯრედში შედიან ნივთიერებები, რომლებიც დამუშავებულია და უჯრედის სხეულის ნაწილია, ხოლო მეორე მხრივ, ნივთიერებები, რომლებიც დაშლის პროდუქტებია, გამოიყოფა უჯრედიდან, ანუ უჯრედიდან და გარემოს გაცვლის ნივთიერებები. ქიმიურად, მეტაბოლიზმი გამოიხატება ქიმიურ რეაქციებში, რომლებიც მიჰყვებიან ერთმანეთის მიყოლებით გარკვეული თანმიმდევრობით. ნივთიერებების ტრანსფორმაციის პროცესში მკაცრ წესრიგს უზრუნველყოფენ ცილოვანი ნივთიერებები - ფერმენტები, რომლებიც ასრულებენ კატალიზატორების როლს. ფერმენტები სპეციფიკურია, ანუ ისინი გარკვეულწილად მოქმედებენ მხოლოდ გარკვეულ ნივთიერებებზე. ფერმენტების გავლენის ქვეშ, ყველა შესაძლო ტრანსფორმაციის მოცემული ნივთიერება ბევრჯერ სწრაფად იცვლება მხოლოდ ერთი მიმართულებით. ამ პროცესის შედეგად წარმოქმნილი ახალი ნივთიერებები შემდგომში იცვლება სხვა, თანაბრად სპეციფიკური ფერმენტების გავლენის ქვეშ და ა.შ.

ნივთიერებათა ცვლის მამოძრავებელი პრინციპი არის ერთიანობისა და წინააღმდეგობათა ბრძოლის კანონი. მართლაც, ნივთიერებათა ცვლას ორი ურთიერთგამომრიცხავი და ამავე დროს საერთო პროცესი განაპირობებს - ასიმილაცია და დისიმილაცია. გარე გარემოდან მიღებული ნივთიერებები უჯრედის მიერ გადამუშავდება და გადაიქცევა ამ უჯრედისთვის დამახასიათებელ ნივთიერებებად (ასიმილაცია). ამრიგად, განახლებულია მისი ციტოპლაზმის შემადგენლობა, ბირთვის ორგანელები, იქმნება ტროფიკული ჩანართები, წარმოიქმნება საიდუმლოებები, წარმოიქმნება ჰორმონები. ასიმილაციის პროცესები სინთეზურია, ისინი ენერგიის შთანთქმით მიმდინარეობს. ამ ენერგიის წყაროა დისიმილაციის პროცესები. შედეგად, მათი ადრე წარმოქმნილი ორგანული ნივთიერებები ნადგურდება, ენერგია გამოიყოფა და წარმოიქმნება პროდუქტები, რომელთა ნაწილი სინთეზირდება ახალ უჯრედულ ნივთიერებებად, ზოგი კი გამოიყოფა უჯრედიდან (ექსკრეცია). დისიმილაციის შედეგად გამოთავისუფლებული ენერგია გამოიყენება ასიმილაციაში. ამრიგად, ასიმილაცია და დისიმილაცია არის მეტაბოლიზმის ორი, თუმცა განსხვავებული, მაგრამ მჭიდროდ დაკავშირებული ასპექტი.

მეტაბოლიზმის ბუნება განსხვავებულია არა მხოლოდ სხვადასხვა ცხოველებში, არამედ ერთი და იგივე ორგანიზმშიც კი სხვადასხვა ორგანოებსა და ქსოვილებში. ეს სპეციფიკა გამოიხატება იმაში, რომ თითოეული ორგანოს უჯრედებს შეუძლიათ მხოლოდ გარკვეული ნივთიერებების ათვისება, მათგან სხეულის სპეციფიკური ნივთიერებების აგება და საკმაოდ გარკვეული ნივთიერებების გათავისუფლება გარე გარემოში. მეტაბოლიზმთან ერთად ხდება ენერგიის გაცვლაც, ანუ უჯრედი შთანთქავს ენერგიას გარე გარემოდან სითბოს, სინათლის სახით და, თავის მხრივ, გამოყოფს გასხივოსნებულ და სხვა სახის ენერგიას.

მეტაბოლიზმი შედგება რიგი კერძო პროცესებისგან. მთავარია:

1) ნივთიერებების შეღწევა უჯრედში;

2) მათი „დამუშავება“ კვების და სუნთქვის პროცესების (აერობული და ანაერობული) დახმარებით;

3) "გადამუშავების" პროდუქტების გამოყენება სხვადასხვა სინთეზური პროცესისთვის, რომლის მაგალითი შეიძლება იყოს ცილების სინთეზი და საიდუმლოს წარმოქმნა;

4) უჯრედიდან ნარჩენების მოცილება.

პლაზმალემა მნიშვნელოვან როლს ასრულებს ნივთიერებების შეღწევაში, ასევე უჯრედიდან ნივთიერებების მოცილებაში. ორივე ეს პროცესი შეიძლება განვიხილოთ ფიზიკოქიმიური და მორფოლოგიური თვალსაზრისით. გამტარიანობა განპირობებულია პასიური და აქტიური გადაცემით. პირველი ხდება დიფუზიისა და ოსმოსის ფენომენების გამო. თუმცა, ნივთიერებები შეიძლება შევიდნენ უჯრედში ამ კანონების საწინააღმდეგოდ, რაც მიუთითებს თავად უჯრედის აქტივობაზე და მის სელექციურობაზე. ცნობილია, მაგალითად, რომ ნატრიუმის იონები უჯრედიდან ამოტუმბულია, მაშინაც კი, თუ მათი კონცენტრაცია გარე გარემოში უფრო მაღალია, ვიდრე უჯრედში, ხოლო კალიუმის იონები, პირიქით, უჯრედში ამოტუმბებიან. ეს ფენომენი აღწერილია სახელწოდებით "ნატრიუმ-კალიუმის ტუმბო" და თან ახლავს ენერგიის ხარჯვა. უჯრედში შეღწევის უნარი მცირდება მოლეკულაში ჰიდროქსილის ჯგუფების (OH) რაოდენობის მატებასთან ერთად, როდესაც ამინო ჯგუფი (NH2) შედის მოლეკულაში. ორგანული მჟავები უფრო ადვილად აღწევს, ვიდრე არაორგანული მჟავები. ამიაკი განსაკუთრებით სწრაფად აღწევს ტუტეებიდან. გამტარიანობისთვის ასევე მნიშვნელოვანია მოლეკულის ზომა. უჯრედის გამტარიანობა იცვლება თავად უჯრედის რეაქციის, ტემპერატურის, განათების, ასაკისა და ფიზიოლოგიური მდგომარეობის მიხედვით და ამ მიზეზებმა შეიძლება გაზარდოს ზოგიერთი ნივთიერების გამტარიანობა და ამავდროულად შეასუსტოს სხვათა გამტარიანობა.

გარემოდან ნივთიერებების გამტარიანობის მორფოლოგიური სურათი კარგად არის მიკვლეული და ხორციელდება ფაგოციტოზით (ფაგეინი - ჭამა) და პინოციტოზით (პინეინი - დალევა). ორივეს მექანიზმები, როგორც ჩანს, მსგავსია და განსხვავდება მხოლოდ რაოდენობრივად. ფაგოციტოზის დახმარებით იჭერს უფრო დიდი ნაწილაკები, პინოციტოზის დახმარებით კი უფრო მცირე და ნაკლებად მკვრივი. ჯერ ნივთიერებები შეიწოვება პლაზმალემის ზედაპირით, რომელიც დაფარულია მუკოპოლისაქარიდებით, შემდეგ, მასთან ერთად, ღრმად იძირება და წარმოიქმნება ბუშტი, რომელიც შემდეგ გამოიყოფა პლაზმალემისგან (სურ. 19). შეღწევადი ნივთიერებების დამუშავება ხდება საჭმლის მონელების მსგავსი პროცესების დროს, რომლებიც მთავრდება შედარებით მარტივი ნივთიერებების წარმოქმნით. უჯრედშიდა მონელება იწყება იმით, რომ ფაგოციტური ან პინოციტური ვეზიკულები ერწყმის პირველად ლიზოსომებს, რომლებიც შეიცავს საჭმლის მომნელებელ ფერმენტებს და წარმოიქმნება მეორადი ლიზოსომა, ანუ საჭმლის მომნელებელი ვაკუოლი. მათში ფერმენტების დახმარებით ხდება ნივთიერებების დაშლა უფრო მარტივებად. ეს პროცესი მოიცავს არა მხოლოდ ლიზოსომებს, არამედ უჯრედის სხვა კომპონენტებსაც. ამრიგად, მიტოქონდრია უზრუნველყოფს პროცესის ენერგეტიკულ მხარეს; ციტოპლაზმური რეტიკულუმის არხები შეიძლება გამოყენებულ იქნას გადამუშავებული ნივთიერებების ტრანსპორტირებისთვის.

უჯრედშიდა მონელება მთავრდება, ერთის მხრივ, შედარებით მარტივი პროდუქტების წარმოქმნით, საიდანაც კვლავ სინთეზირდება რთული ნივთიერებები (ცილები, ცხიმები, ნახშირწყლები), რომლებიც გამოიყენება უჯრედული სტრუქტურების განახლებისთვის ან საიდუმლოების ფორმირებისთვის, ხოლო მეორე მხრივ, პროდუქტები. გამოიყოფა უჯრედიდან ექსკრეციის სახით. გადამუშავებული პროდუქტების გამოყენების მაგალითებია ცილის სინთეზი და საიდუმლოების ფორმირება.

ბრინჯი. 19. პინოციტოზის სქემა:

L - პინოციტური არხის (1) და პინოციტური ვეზიკულების (2) წარმოქმნა. ისრები გვიჩვენებს პლაზმალემის ინვაგინაციის მიმართულებას. B-Zh - პინოციტოზის თანმიმდევრული სტადიები; 3 - ადსორბირებული ნაწილაკები; 4 - ნაწილაკები დატყვევებული უჯრედის გამონაზარდებით; 5 - უჯრედის პლაზმური მემბრანა; D, E, B - პინოციტოზური ვაკუოლის წარმოქმნის თანმიმდევრული ეტაპები; G - საკვების ნაწილაკები გამოიყოფა ვაკუოლის გარსიდან.

ცილის სინთეზი ხორციელდება რიბოსომებზე და პირობითად ხდება ოთხ ეტაპად.

პირველი ნაბიჯი მოიცავს ამინომჟავების გააქტიურებას. მათი გააქტიურება ხდება ციტოპლაზმურ მატრიქსში ფერმენტების მონაწილეობით (ამინოაცილ - რნმ სინთეტაზები). ცნობილია დაახლოებით 20 ფერმენტი, რომელთაგან თითოეული სპეციფიკურია მხოლოდ ერთი ამინომჟავისთვის. ამინომჟავის გააქტიურება ხდება ფერმენტთან და ატფ-თან შერწყმისას.

ურთიერთქმედების შედეგად პიროფოსფატი იხსნება ატფ-სგან და ენერგია, რომელიც პირველ და მეორე ფოსფატ ჯგუფს შორის კავშირშია, მთლიანად გადადის ამინომჟავაში. ამ გზით გააქტიურებული ამინომჟავა (ამინოაცილადენილატი) ხდება რეაქტიული და იძენს სხვა ამინომჟავებთან შეერთების უნარს.

მეორე ეტაპი არის გააქტიურებული ამინომჟავის შეერთება რნმ-ის გადასატანად (t-RNA). ამ შემთხვევაში, ერთი t-RNA მოლეკულა ამაგრებს გააქტიურებული ამინომჟავის მხოლოდ ერთ მოლეკულას. ამ რეაქციებში იგივე ფერმენტი მონაწილეობს, როგორც პირველ ეტაპზე და რეაქცია მთავრდება ტ-რნმ-ის კომპლექსისა და გააქტიურებული ამინომჟავის წარმოქმნით. tRNA მოლეკულა შედგება ორმაგი სპირალისაგან, რომელიც დახურულია ერთ ბოლოზე. ამ სპირალის დახურული (თავი) ბოლო წარმოდგენილია სამი ნუკლეოტიდით (ანტიკოდონი), რომლებიც განსაზღვრავენ ამ ტ-რნმ-ის მიმაგრებას გრძელი მესინჯერი რნმ (i-RNA) მოლეკულის კონკრეტულ ადგილზე (კოდონთან). გააქტიურებული ამინომჟავა მიმაგრებულია tRNA-ს მეორე ბოლოზე (სურ. 20). მაგალითად, თუ tRNA მოლეკულას აქვს UAA სამეული თავში, მაშინ მხოლოდ ამინომჟავა ლიზინი შეიძლება მიმაგრდეს მის საპირისპირო ბოლოზე. ამრიგად, თითოეულ ამინომჟავას აქვს საკუთარი სპეციფიკური t-RNA. თუ სამი ტერმინალური ნუკლეოტიდი სხვადასხვა tRNA-ში ერთნაირია, მაშინ მისი სპეციფიკა განისაზღვრება tRNA-ის სხვა ნაწილში ნუკლეოტიდების თანმიმდევრობით. tRNA-ზე მიმაგრებული გააქტიურებული ამინომჟავის ენერგია გამოიყენება პოლიპეპტიდის მოლეკულაში პეპტიდური ბმების შესაქმნელად. გააქტიურებული ამინომჟავა ტრანსპორტირდება tRNA-ს მეშვეობით ჰიალოპლაზმის მეშვეობით რიბოსომებში.

მესამე ეტაპი არის პოლიპეპტიდური ჯაჭვების სინთეზი. მესინჯერი რნმ, რომელიც ტოვებს ბირთვს, გადაჭიმულია გარკვეული პოლირიბოსომის რამდენიმე რიბოზომის მცირე ქვედანაყოფებში და თითოეულ მათგანში მეორდება იგივე სინთეზის პროცესები. ბროშის დროს, იმ მოლის დაგება

ბრინჯი. 20. რიბოსომებზე პოლიპეპტიდების სინთეზის სქემა i-RNA და t-RNA-ს საშუალებით: /, 2 - რიბოსომა; 3 - t-RNA მატარებელი ანტიკოდონები ერთ ბოლოზე: ACC, AUA. Ayv AGC, ხოლო მეორე ბოლოში, შესაბამისად, ამინომჟავები: ტრიპტოფანი, როლიკერი, ლიზინი, სერინი (5); 4-n-RNA, რომელშიც განთავსებულია კოდები: UGG (ტრიპტოფანი)» URU (ვალინი). UAA (ლიზინი), UCG (სერინი); 5 - სინთეზირებული პოლიპეპტიდი.

t-RNA კულა, რომლის სამეული შეესაბამება m-RNA-ს კოდურ სიტყვას. შემდეგ კოდი სიტყვა გადადის მარცხნივ და მასთან ერთად მიმაგრებულია t-RNA. მის მიერ მოტანილი ამინომჟავა დაკავშირებულია პეპტიდური კავშირით სინთეზირებადი პოლიპეპტიდის ადრე მოტანილ ამინომჟავასთან; t-RNA გამოყოფილია i-RNA-სგან, ხდება i-RNA ინფორმაციის ტრანსლაცია (ჩაწერა), ანუ ცილის სინთეზი. ცხადია, რომ ორი t-RNA მოლეკულა მიმაგრებულია რიბოსომებზე ერთდროულად: ერთი სინთეზირებული პოლიპეპტიდური ჯაჭვის მატარებელ ადგილზე, ხოლო მეორე იმ ადგილას, სადაც შემდეგი ამინომჟავაა მიმაგრებული, სანამ ჯაჭვში თავის ადგილზე მოხვდება.

მეოთხე ეტაპი არის პოლიპეპტიდური ჯაჭვის მოცილება რიბოსომიდან და სინთეზირებული ცილისთვის დამახასიათებელი სივრცითი კონფიგურაციის ფორმირება. საბოლოოდ, ცილის მოლეკულა, რომელმაც დაასრულა ფორმირება, დამოუკიდებელი ხდება. tRNA შეიძლება გამოყენებულ იქნას განმეორებითი სინთეზისთვის, ხოლო mRNA განადგურებულია. ცილის მოლეკულის წარმოქმნის ხანგრძლივობა დამოკიდებულია მასში არსებული ამინომჟავების რაოდენობაზე. ითვლება, რომ ერთი ამინომჟავის დამატება გრძელდება 0,5 წამი.

სინთეზის პროცესი მოითხოვს ენერგიის ხარჯვას, რომლის წყაროა ATP, რომელიც წარმოიქმნება ძირითადად მიტოქონდრიაში და მცირე რაოდენობით ბირთვში, ხოლო უჯრედების გაზრდილი აქტივობით ასევე ჰიალოპლაზმაში. ჰიალოპლაზმის ბირთვში ATP წარმოიქმნება არა ჟანგვითი პროცესის საფუძველზე, როგორც მიტოქონდრიაში, არამედ გლიკოლიზის, ანუ ანაერობული პროცესის საფუძველზე. ამრიგად, სინთეზი ხორციელდება ბირთვის, ჰიალოპლაზმის, რიბოზომების, მიტოქონდრიისა და უჯრედის მარცვლოვანი ციტოპლაზმური ბადის კოორდინირებული მუშაობის გამო.

უჯრედის სეკრეტორული აქტივობა ასევე არის მრავალი უჯრედული სტრუქტურის კარგად კოორდინირებული მუშაობის მაგალითი. სეკრეცია არის უჯრედის მიერ სპეციალური პროდუქტების წარმოება, რომლებიც მრავალუჯრედულ ორგანიზმში ყველაზე ხშირად გამოიყენება მთელი ორგანიზმის ინტერესებისთვის. ასე რომ, ნერწყვი, ნაღველი, კუჭის წვენი და სხვა საიდუმლოებები ემსახურება საკვების გადამუშავებას

ბრინჯი. 21. უჯრედში სეკრეციის სინთეზის და მისი გამოყოფის ერთ-ერთი შესაძლო ხერხის სქემა:

1 - საიდუმლო ბირთვში; 2 - პრო-საიდუმლოების გამოსვლა ბირთვიდან; 3 - პროსკრეტის დაგროვება ციტოპლაზმური ბადის ცისტერნაში; 4 - ავზის გამოყოფა ციტოპლაზმური ბადის საიდუმლოებით; 5 - ლამელარული კომპლექსი; 6 - საიდუმლოს წვეთი ლამელარული კომპლექსის მიდამოში; 7- მწიფე სეკრეციის გრანულა; 8-9 - სეკრეციის თანმიმდევრული ეტაპები; 10 - საიდუმლო უჯრედის გარეთ; 11 - უჯრედის პლაზმალემა.

საჭმლის მომნელებელი ორგანოები. საიდუმლო შეიძლება წარმოიქმნას ან მხოლოდ პროტეინებით (რიგ ჰორმონები, ფერმენტები), ან შედგებოდეს გლიკოპროტეინებისგან (ლორწო), ლიგუ-პროტეინებისგან, გლიკოლიპოპროტეინებისგან, ნაკლებად ხშირად ისინი წარმოდგენილია ლიპიდებით (რძის ცხიმი და ცხიმოვანი ჯირკვლები) ან არაორგანული ნივთიერებები. (ფონური ჯირკვლების მარილმჟავა).

სეკრეტორულ უჯრედებში ჩვეულებრივ შეიძლება გამოიყოს ორი ბოლო: ბაზალური (პერიკაპილარული სივრცისკენ) და აპიკალური (სივრცისკენ, სადაც სეკრეტი გამოიყოფა). სეკრეტორული უჯრედის კომპონენტების განლაგებისას შეინიშნება ზონირება და ბაზალურიდან მწვერვალამდე (პოლუსებამდე) ქმნიან შემდეგ რიგს: მარცვლოვანი ციტოპლაზმური ბადე, ბირთვი, ლამელარული კომპლექსი, სეკრეციის გრანულები (სურ. 21). ბაზალური და აპიკური პოლუსების პლაზმალემა ხშირად ატარებს მიკროვილებს, რის შედეგადაც იზრდება სისხლიდან და ლიმფიდან ნივთიერებების ბაზალური პოლუსით შესვლის ზედაპირი და მზა საიდუმლოს ამოღება აპიკალური პოლუსით.

ცილოვანი ბუნების საიდუმლოს (პანკრეასის) წარმოქმნით პროცესი იწყება საიდუმლოსთვის სპეციფიკური ცილების სინთეზით. მაშასადამე, სეკრეტორული უჯრედების ბირთვი მდიდარია ქრომატინით, აქვს კარგად გამოკვეთილი ბირთვი, რის გამოც სამივე ტიპის რნმ იქმნება, რომლებიც შედიან ციტოპლაზმაში და მონაწილეობენ ცილის სინთეზში. ზოგჯერ, როგორც ჩანს, საიდუმლოს სინთეზი იწყება ბირთვში და მთავრდება ციტოპლაზმაში, მაგრამ ყველაზე ხშირად ჰიალოპლაზმაში და გრძელდება მარცვლოვან ციტოპლაზმურ რეტიკულუმში. ციტოპლაზმური ბადის მილაკები მნიშვნელოვან როლს ასრულებენ პირველადი პროდუქტების დაგროვებასა და მათ ტრანსპორტირებაში. ამასთან დაკავშირებით, სეკრეტორულ უჯრედებში ბევრი რიბოსომაა და ციტოპლაზმური ბადე კარგად არის განვითარებული. ციტოპლაზმური რეტიკულუმის სექციები პირველადი საიდუმლოებით არის მოწყვეტილი და მიმართულია ლამელარული კომპლექსისკენ, გადადის მის ვაკუოლებში. აქ ხდება სეკრეტორული გრანულების წარმოქმნა.

ამ შემთხვევაში საიდუმლოს ირგვლივ წარმოიქმნება ლიპოპროტეინის მემბრანა და თავად საიდუმლო მწიფდება (კარგავს წყალს), ხდება უფრო კონცენტრირებული. დასრულებული საიდუმლო გრანულების ან ვაკუოლების სახით ტოვებს ლამელარული კომპლექსს და გამოიყოფა უჯრედების აპიკალური პოლუსით. მიტოქონდრია უზრუნველყოფს ენერგიას მთელი ამ პროცესისთვის. არაცილოვანი ბუნების საიდუმლოებები, როგორც ჩანს, სინთეზირებულია ციტოპლაზმურ რეტიკულუმში და ზოგიერთ შემთხვევაში მიტოქონდრიებშიც კი (ლიპიდური საიდუმლოებები). სეკრეციის პროცესს ნერვული სისტემა არეგულირებს. გარდა კონსტრუქციული ცილებისა და საიდუმლოებისა, უჯრედში მეტაბოლიზმის შედეგად შეიძლება წარმოიქმნას ტროფიკული ხასიათის ნივთიერებები (გლიკოგენი, ცხიმი, პიგმენტები და სხვ.), წარმოიქმნება ენერგია (რადიაციული, თერმული და ელექტრული ბიოდენები).

მეტაბოლიზმი სრულდება გარე გარემოში მრავალი ნივთიერების გამოყოფით, რომლებიც, როგორც წესი, არ გამოიყენება უჯრედის მიერ და ხშირად გამოიყენება.

მისთვის საზიანოც კი. უჯრედიდან ნივთიერებების მოცილება, ისევე როგორც მიღება ხდება პასიური ფიზიკური და ქიმიური პროცესების (დიფუზია, ოსმოზი) საფუძველზე და აქტიური გადაცემით. ექსკრეციის მორფოლოგიურ სურათს ხშირად აქვს ფაგოციტოზის საპირისპირო ხასიათი. გამოყოფილი ნივთიერებები გარშემორტყმულია გარსით.

შედეგად მიღებული ბუშტუკი უახლოვდება უჯრედის მემბრანას, შედის მასთან კონტაქტში, შემდეგ იშლება და ვეზიკულის შიგთავსი უჯრედის გარეთაა.

მეტაბოლიზმი, როგორც უკვე ვთქვით, ასევე განსაზღვრავს უჯრედის სხვა სასიცოცხლო გამოვლინებებს, როგორიცაა უჯრედების ზრდა და დიფერენციაცია, გაღიზიანებადობა და უჯრედების საკუთარი თავის გამრავლების უნარი.

უჯრედის ზრდა არის მეტაბოლიზმის გარეგანი გამოვლინება, რომელიც გამოიხატება უჯრედის ზომის მატებაში. ზრდა შესაძლებელია მხოლოდ იმ შემთხვევაში, თუ ასიმილაცია ჭარბობს დისიმილაციას მეტაბოლიზმის პროცესში და თითოეული უჯრედი იზრდება მხოლოდ გარკვეულ ზღვარამდე.

უჯრედების დიფერენციაცია არის თვისებრივი ცვლილებების სერია, რომელიც განსხვავებულად მიმდინარეობს სხვადასხვა უჯრედებში და განისაზღვრება გარემოთი და დნმ-ის სექციების აქტივობით, რომელსაც ეწოდება გენები. შედეგად, წარმოიქმნება სხვადასხვა ქსოვილის სხვადასხვა ხარისხის უჯრედები და მომავალში უჯრედები განიცდიან ასაკთან დაკავშირებულ ცვლილებებს, რომლებიც ნაკლებად არის შესწავლილი. ამასთან, ცნობილია, რომ უჯრედები მცირდება წყლისგან, ცილის ნაწილაკები უფრო დიდი ხდება, რაც იწვევს კოლოიდის დისპერსიული ფაზის მთლიანი ზედაპირის შემცირებას და, შედეგად, მეტაბოლიზმის ინტენსივობის შემცირებას. ამიტომ მცირდება უჯრედის სასიცოცხლო პოტენციალი, ნელდება ჟანგვითი, აღდგენითი და სხვა რეაქციები, იცვლება ზოგიერთი პროცესის მიმართულება, რის გამოც უჯრედში სხვადასხვა ნივთიერებები გროვდება.

უჯრედის გაღიზიანება არის მისი რეაქცია გარე გარემოში ცვლილებებზე, რის გამოც უჯრედსა და გარემოს შორის წარმოქმნილი დროებითი წინააღმდეგობები აღმოიფხვრება და ცოცხალი სტრუქტურა ადაპტირებულია უკვე შეცვლილ გარე გარემოსთან.

გაღიზიანების ფენომენში შეიძლება განვასხვავოთ შემდეგი პუნქტები:

1) გარემოს აგენტის ზემოქმედება (მაგალითად, მექანიკური, ქიმიური, რადიაციული და ა.შ.)

2) უჯრედის გადასვლა აქტიურ, ანუ აგზნებად მდგომარეობაში, რაც გამოიხატება უჯრედის შიგნით ბიოქიმიური და ბიოფიზიკური პროცესების ცვლილებით და უჯრედის გამტარიანობა და ჟანგბადის მიღება შეიძლება გაიზარდოს, მისი კოლოიდური მდგომარეობა. ციტოპლაზმა იცვლება, ჩნდება მოქმედების ელექტრული დენები და ა.შ.

3) უჯრედის რეაქცია გარემოს ზემოქმედებაზე და სხვადასხვა უჯრედებში რეაქცია სხვადასხვანაირად ვლინდება. ამრიგად, მეტაბოლიზმის ადგილობრივი ცვლილება ხდება შემაერთებელ ქსოვილში, ხდება შეკუმშვა კუნთოვან ქსოვილში, საიდუმლო გამოიყოფა ჯირკვლოვან ქსოვილებში (ნერწყვი, ნაღველი და ა.შ.), ნერვული იმპულსი ჩნდება ნერვულ უჯრედებში. მიდამოში, ვრცელდება. მთელ ქსოვილში. ნერვულ უჯრედში აგზნება შეიძლება გავრცელდეს არა მხოლოდ იმავე ქსოვილის სხვა ელემენტებზე (რის შედეგადაც წარმოიქმნება რთული აგზნებადი სისტემები - რეფლექსური რკალი), არამედ სხვა ქსოვილებშიც. ამის წყალობით ხორციელდება ნერვული სისტემის მარეგულირებელი როლი. ამ რეაქციების სირთულის ხარისხი დამოკიდებულია ცხოველის ორგანიზაციის სიმაღლეზე.გამაღიზიანებელი აგენტის სიძლიერისა და ხასიათის მიხედვით განასხვავებენ გაღიზიანების შემდეგ სამ ტიპს: ნორმალური, პარანეკროზული და ნეკროზული. თუ სტიმულის ძალა არ სცილდება ჩვეულ საზღვრებს, რომლებიც თან ახლავს იმ გარემოს, რომელშიც უჯრედი ან მთელი ორგანიზმი ცხოვრობს, მაშინ უჯრედში წარმოქმნილი პროცესები საბოლოოდ აღმოფხვრის წინააღმდეგობას გარე გარემოსთან და უჯრედი უბრუნდება ნორმალურ მდგომარეობას. ამ შემთხვევაში, მიკროსკოპით ხილული უჯრედის სტრუქტურის დარღვევა არ ხდება. თუ სტიმულის ძალა დიდია ან ის გავლენას ახდენს უჯრედზე დიდი ხნის განმავლობაში, მაშინ უჯრედშიდა პროცესების ცვლილება იწვევს უჯრედის ფუნქციის, სტრუქტურისა და ქიმიის მნიშვნელოვან დარღვევას. მასში ჩნდება ჩანართები, წარმოიქმნება სტრუქტურები ძაფების, სიმსივნის, ბადეების სახით და ა.შ. ციტოპლაზმის რეაქცია გადადის მჟავიანობისკენ, უჯრედის სტრუქტურისა და ფიზიკურ-ქიმიური თვისებების ცვლილება არღვევს უჯრედის ნორმალურ ფუნქციონირებას. სიცოცხლისა და სიკვდილის პირას აყენებს. ამ მდგომარეობას ნასონოვმა და ალექსანდროვმა უწოდეს პარანეკროზული* ის შექცევადია და შეიძლება გამოიწვიოს უჯრედების აღდგენა, მაგრამ ასევე შეიძლება გამოიწვიოს უჯრედების სიკვდილი. და ბოლოს, თუ აგენტი მოქმედებს ძალიან ძლიერი ძალით, უჯრედის შიგნით მიმდინარე პროცესები იმდენად მკვეთრად ირღვევა, რომ აღდგენა შეუძლებელია და უჯრედი კვდება. ამის შემდეგ ხდება მთელი რიგი სტრუქტურული ცვლილებები, ანუ უჯრედი შედის ნეკროზის ან ნეკროზის მდგომარეობაში.

მოძრაობა. უჯრედში თანდაყოლილი მოძრაობის ბუნება ძალიან მრავალფეროვანია. უპირველეს ყოვლისა, უჯრედში ხდება ციტოპლაზმის უწყვეტი მოძრაობა, რაც აშკარად დაკავშირებულია მეტაბოლური პროცესების განხორციელებასთან. გარდა ამისა, სხვადასხვა ციტოპლაზმურ წარმონაქმნებს შეუძლიათ უჯრედში ძალიან აქტიურად გადაადგილება, მაგალითად, წამწამები მოციმციმე ეპითელიუმში, მიტოქონდრია; აკეთებს მოძრაობას და ბირთვს. სხვა შემთხვევაში მოძრაობა გამოიხატება უჯრედის სიგრძის ან მოცულობის ცვლილებით, რასაც მოჰყვება მისი დაბრუნება თავდაპირველ მდგომარეობაში. ასეთი მოძრაობა შეინიშნება კუნთოვან უჯრედებში, კუნთოვან ბოჭკოებში და პიგმენტურ უჯრედებში. სივრცეში მოძრაობა ასევე გავრცელებულია. ეს შეიძლება განხორციელდეს ფსევდოპოდების დახმარებით, ისევე როგორც ამება. ასე მოძრაობენ ლეიკოციტები და შემაერთებელი და სხვა ქსოვილების ზოგიერთი უჯრედი. სპერმას აქვს სივრცეში მოძრაობის განსაკუთრებული ფორმა. მათი მთარგმნელობითი მოძრაობა წარმოიქმნება კუდის სერპენტინური მოხვევებისა და სპერმატოზოიდების გრძივი ღერძის გარშემო ბრუნვის გამო. შედარებით მარტივად ორგანიზებულ არსებებში და მაღალ ორგანიზებულ მრავალუჯრედიან ცხოველთა ზოგიერთ უჯრედში სივრცეში მოძრაობა გამოწვეული და მიმართულია გარე გარემოს სხვადასხვა აგენტებით და ეწოდება ტაქსი.

არსებობს: ქიმიოტაქსისი, თიგმოტაქსისი და რიოტაქსისი. ქიმიოტაქსისი - მოძრაობა ქიმიკატებისკენ ან მათგან მოშორებით. ასეთ ტაქსებს ავლენენ სისხლის ლეიკოციტები, რომლებიც ამოებოიდების მსგავსად მოძრაობენ ორგანიზმში შესულ ბაქტერიებისკენ, გამოყოფენ გარკვეულ ნივთიერებებს, Tigmotaxis - მოძრაობა შეხებული მყარი სხეულისკენ ან მოშორებით. მაგალითად, ამებაზე საკვების ნაწილაკების მსუბუქი შეხება იწვევს მათ მოხვევას და შემდეგ გადაყლაპვას. ძლიერმა მექანიკურმა გაღიზიანებამ შეიძლება გამოიწვიოს მოძრაობა გამაღიზიანებელი საწყისის საპირისპირო მიმართულებით. რეოტაქსისი - მოძრაობა სითხის ნაკადის საწინააღმდეგოდ. რიოტაქსისის უნარი გააჩნია სპერმატოზოიდების მოძრაობას საშვილოსნოში ლორწოს დენის საწინააღმდეგოდ კვერცხუჯრედისკენ.

თვითრეპროდუცირების უნარი ცოცხალი მატერიის ყველაზე მნიშვნელოვანი თვისებაა, რომლის გარეშეც სიცოცხლე შეუძლებელია. ყველა ცოცხალ სისტემას ახასიათებს შეუქცევადი ცვლილებების ჯაჭვი, რომელიც მთავრდება სიკვდილით. თუ ეს სისტემები არ წარმოქმნიდნენ ახალ სისტემებს, რომლებსაც შეეძლოთ ციკლის თავიდან დაწყება, სიცოცხლე შეწყდებოდა.

უჯრედის თვითრეპროდუქციის ფუნქცია ხორციელდება გაყოფით, რაც უჯრედის განვითარების შედეგია. მისი სასიცოცხლო აქტივობის პროცესში, ასიმილაციის უპირატესობის გამო, უჯრედების მასა იზრდება, მაგრამ უჯრედის მოცულობა უფრო სწრაფად იზრდება, ვიდრე მისი ზედაპირი. ამ პირობებში მცირდება მეტაბოლიზმის ინტენსივობა, ხდება უჯრედის ღრმა ფიზიკოქიმიური და მორფოლოგიური რესტრუქტურიზაცია და თანდათან თრგუნავს ასიმილაციის პროცესები, რაც დამაჯერებლად დადასტურდა მარკირებული ატომების დახმარებით. შედეგად, უჯრედის ზრდა ჯერ ჩერდება, შემდეგ კი მისი შემდგომი არსებობა შეუძლებელი ხდება და ხდება გაყოფა.

გაყოფაზე გადასვლა არის ხარისხობრივი ნახტომი, ანუ ასიმილაციისა და დისიმილაციის რაოდენობრივი ცვლილებების შედეგი, ამ პროცესებს შორის წინააღმდეგობების გადაჭრის მექანიზმი. უჯრედების გაყოფის შემდეგ, როგორც იყო, ისინი აახალგაზრდავდებიან, იზრდება მათი სიცოცხლის პოტენციალი, რადგან უკვე ზომის შემცირების გამო იზრდება აქტიური ზედაპირის პროპორცია, ძლიერდება ზოგადად მეტაბოლიზმი და კერძოდ მისი ასიმილაციის ფაზა.

ამრიგად, უჯრედის ინდივიდუალური სიცოცხლე შედგება ინტერფაზის პერიოდისგან, რომელიც ხასიათდება მეტაბოლიზმის გაზრდით და გაყოფის პერიოდით.

ინტერფაზა იყოფა გარკვეული სახის პირობითობით:

1) პრესინთეტიკური პერიოდისთვის (Gj), როდესაც ასიმილაციის პროცესების ინტენსივობა თანდათან იზრდება, მაგრამ დნმ-ის რედუპლიკაცია ჯერ არ დაწყებულა;

2) სინთეზური (S), ხასიათდება სინთეზის სიმაღლით, რომლის დროსაც ხდება დნმ-ის გაორმაგება, და

3) პოსტსინთეზური (G2), როდესაც დნმ-ის სინთეზის პროცესები ჩერდება.

არსებობს გაყოფის შემდეგი ძირითადი ტიპები:

1) არაპირდაპირი გაყოფა (მიტოზი, ან კარიოკინეზი);

2) მეიოზი, ანუ შემცირების გაყოფა და

3) ამიტოზი, ანუ პირდაპირი გაყოფა.

ენერგია აუცილებელია ყველა ცოცხალი უჯრედისთვის - ის გამოიყენება უჯრედში მიმდინარე სხვადასხვა ბიოლოგიური და ქიმიური რეაქციებისთვის. ზოგიერთი ორგანიზმი იყენებს მზის ენერგიას ბიოქიმიური პროცესებისთვის - ეს არის მცენარეები (ნახ. 1), ზოგი კი ქიმიური ბმების ენერგიას იყენებს კვების პროცესში მიღებულ ნივთიერებებში - ეს არის ცხოველური ორგანიზმები. ენერგიის მოპოვება ხდება ამ ნივთიერებების გაყოფითა და დაჟანგვით, სუნთქვის პროცესში ამ სუნთქვას ე.წ. ბიოლოგიური დაჟანგვა,ან უჯრედული სუნთქვა.

ბრინჯი. 1. მზის სინათლის ენერგია

უჯრედული სუნთქვა- ეს არის ბიოქიმიური პროცესი უჯრედში, რომელიც მიმდინარეობს ფერმენტების მონაწილეობით, რის შედეგადაც გამოიყოფა წყალი და ნახშირორჟანგი, ენერგია ინახება ATP მოლეკულების მაღალი ენერგეტიკული ბმების სახით. თუ ეს პროცესი ხდება ჟანგბადის თანდასწრებით, მაშინ მას ე.წ აერობული, მაგრამ თუ ეს ხდება ჟანგბადის გარეშე, მაშინ მას ე.წ ანაერობული.

ბიოლოგიური დაჟანგვა მოიცავს სამ ძირითად ეტაპს:

1. მოსამზადებელი.

2. ანოქსიური (გლიკოლიზი).

3. ორგანული ნივთიერებების სრული დაშლა (ჟანგბადის თანდასწრებით).

საკვებთან ერთად მიღებული ნივთიერებები იშლება მონომერებად. ეს ეტაპი იწყება კუჭ-ნაწლავის ტრაქტში ან უჯრედის ლიზოსომებში. პოლისაქარიდები იშლება მონოსაქარიდებად, ცილები ამინომჟავებად, ცხიმები გლიცეროლად და ცხიმოვან მჟავებად. ამ ეტაპზე გამოთავისუფლებული ენერგია სითბოს სახით იშლება. უნდა აღინიშნოს, რომ უჯრედები ნახშირწყლებს იყენებენ ენერგეტიკული პროცესებისთვის, ხოლო მონოსაქარიდები უკეთესია, ხოლო ტვინს შეუძლია გამოიყენოს მხოლოდ მონოსაქარიდი - გლუკოზა თავისი სამუშაოსთვის (ნახ. 2).

ბრინჯი. 2. მოსამზადებელი ეტაპი

გლუკოზა გლიკოლიზის შედეგად იშლება პირუვინის მჟავის ორ სამნახშირბადოვან მოლეკულად. პიროვის მჟავის შემდგომი ბედი დამოკიდებულია უჯრედში ჟანგბადის არსებობაზე. თუ ჟანგბადი იმყოფება უჯრედში, მაშინ პირუვიკ მჟავა გადადის მიტოქონდრიაში სრული დაჟანგვის მიზნით ნახშირორჟანგამდე და წყალში (აერობული სუნთქვა). თუ ჟანგბადი არ არის, მაშინ პირუვიკის მჟავა ცხოველურ ქსოვილებში გადაიქცევა რძემჟავად. ეს ეტაპი ხდება უჯრედის ციტოპლაზმაში.

გლიკოლიზი- ეს არის რეაქციების თანმიმდევრობა, რის შედეგადაც გლუკოზის ერთი მოლეკულა იყოფა პირუვიკ მჟავას ორ მოლეკულად, ხოლო ენერგია გამოიყოფა, რაც საკმარისია ორი ADP მოლეკულის ორ ATP მოლეკულად გადასაყვანად (ნახ. 3).

ბრინჯი. 3. ანოქსიური ეტაპი

ჟანგბადი აუცილებელია გლუკოზის სრული დაჟანგვისთვის. მესამე სტადიაზე პირუვიკის მჟავა მთლიანად იჟანგება მიტოქონდრიაში ნახშირორჟანგამდე და წყალში, რის შედეგადაც წარმოიქმნება კიდევ 36 ATP მოლეკულა, ვინაიდან ეს ეტაპი ხდება ჟანგბადის მონაწილეობით, მას უწოდებენ ჟანგბადს ან აერობულს (ნახ. 4). .

ბრინჯი. 4. ორგანული ნივთიერებების სრული დაშლა

საერთო ჯამში, გლუკოზის ერთი მოლეკულისგან სამ ეტაპად წარმოიქმნება 38 ატფ მოლეკულა, გლიკოლიზის პროცესში მიღებული ორი ატფ-ის გათვალისწინებით.

ამრიგად, ჩვენ განვიხილეთ უჯრედებში მიმდინარე ენერგეტიკული პროცესები, დავახასიათეთ ბიოლოგიური დაჟანგვის ეტაპები.

სუნთქვა, რომელიც ხდება უჯრედში ენერგიის გამოყოფით, ხშირად ადარებენ წვის პროცესს. ორივე პროცესი ხდება ჟანგბადის თანდასწრებით, ენერგიის გამოთავისუფლებით და დაჟანგვის პროდუქტების - ნახშირორჟანგის და წყლის. მაგრამ, წვისგან განსხვავებით, სუნთქვა არის ბიოქიმიური რეაქციების მოწესრიგებული პროცესი, რომელიც ხდება ფერმენტების თანდასწრებით. სუნთქვის დროს ნახშირორჟანგი წარმოიქმნება, როგორც ბიოლოგიური დაჟანგვის საბოლოო პროდუქტი, ხოლო წვის დროს ნახშირორჟანგის წარმოქმნა ხდება წყალბადის ნახშირბადთან პირდაპირი კომბინაციით. ასევე, სუნთქვის დროს წყლისა და ნახშირორჟანგის გარდა წარმოიქმნება ATP მოლეკულების გარკვეული რაოდენობა, ანუ სუნთქვა და წვა ფუნდამენტურად განსხვავებული პროცესებია (სურ. 5).

ბრინჯი. 5. განსხვავებები სუნთქვასა და წვას შორის

გლიკოლიზი არის არა მხოლოდ გლუკოზის მეტაბოლიზმის მთავარი გზა, არამედ დიეტური ფრუქტოზისა და გალაქტოზის მეტაბოლიზმის მთავარი გზა. მედიცინაში განსაკუთრებით მნიშვნელოვანია გლიკოლიზის უნარი ჟანგბადის არარსებობის შემთხვევაში წარმოქმნას ATP. ეს შესაძლებელს ხდის ჩონჩხის კუნთის ინტენსიური მუშაობის შენარჩუნებას აერობული დაჟანგვის არასაკმარისი ეფექტურობის პირობებში. გაზრდილი გლიკოლიზური აქტივობის მქონე ქსოვილებს შეუძლიათ აქტიური დარჩეს ჟანგბადის შიმშილის პერიოდში. გულის კუნთში გლიკოლიზის შესაძლებლობები შეზღუდულია. ძნელია მოითმინოს სისხლის მიწოდების დარღვევა, რამაც შეიძლება გამოიწვიოს იშემია. ცნობილია, რომ რამდენიმე დაავადება გამოწვეულია გლიკოლიზის ფერმენტების არასაკმარისი აქტივობით, მათგან ერთ-ერთია ჰემოლიზური ანემია (სწრაფად მზარდი კიბოს უჯრედებში გლიკოლიზი ხდება ლიმონმჟავას ციკლის სიმძლავრეზე მეტი სიჩქარით), რაც ხელს უწყობს სინთეზის გაზრდას. რძემჟავა ორგანოებსა და ქსოვილებში (სურ. 6).

ბრინჯი. 6. ჰემოლიზური ანემია

ორგანიზმში რძემჟავას ამაღლებული დონე შეიძლება იყოს კიბოს სიმპტომი. ეს მეტაბოლური ფუნქცია ზოგჯერ გამოიყენება სიმსივნის ზოგიერთი ფორმის სამკურნალოდ.

მიკრობებს შეუძლიათ ენერგიის მიღება დუღილის პროცესში. დუღილი ხალხისთვის უხსოვარი დროიდან იყო ცნობილი, მაგალითად, ღვინის წარმოებაში, რძემჟავა დუღილი უფრო ადრეც იყო ცნობილი (სურ. 7).

ბრინჯი. 7. ღვინისა და ყველის დამზადება

ადამიანები მოიხმარდნენ რძის პროდუქტებს ეჭვის გარეშე, რომ ეს პროცესები დაკავშირებულია მიკროორგანიზმების აქტივობასთან. ტერმინი "დუღილი" შემოიღო ჰოლანდიელმა ვან ჰელმონტმა იმ პროცესებისთვის, რომლებიც თან ახლავს გაზის გამოყოფას. ეს პირველად ლუი პასტერმა დაამტკიცა. უფრო მეტიც, სხვადასხვა მიკროორგანიზმები გამოყოფენ სხვადასხვა ფერმენტაციის პროდუქტებს. ვისაუბრებთ ალკოჰოლური და რძემჟავა დუღილის შესახებ. ალკოჰოლური დუღილი- ეს არის ნახშირწყლების დაჟანგვის პროცესი, რის შედეგადაც წარმოიქმნება ეთილის სპირტი, ნახშირორჟანგი და გამოიყოფა ენერგია. ლუდსახარშებმა და მეღვინეებმა გამოიყენეს გარკვეული სახის საფუარის უნარი დუღილის გასააქტიურებლად, რაც შაქარს ალკოჰოლად აქცევს. ფერმენტაციას ახორციელებენ ძირითადად საფუარი, მაგრამ ასევე ზოგიერთი ბაქტერია და სოკო (სურ. 8).

ბრინჯი. 8. საფუარი, ფქვილის სოკო, დუღილის პროდუქტები - კვაზი და ძმარი

ჩვენში ტრადიციულად იყენებენ Saccharomyces-ის საფუარს, ამერიკაში - Pseudomonas-ის გვარის ბაქტერიებს, მექსიკაში იყენებენ ბაქტერიებს "მობილურ ჩხირებს", აზიაში - მუკორის სოკოებს. ჩვენი საფუარი მიდრეკილია ჰექსოზების (ექვსნახშირბადოვანი მონოსაქარიდების) ფერმენტაციისკენ, როგორიცაა გლუკოზა ან ფრუქტოზა. ალკოჰოლის წარმოქმნის პროცესი შეიძლება წარმოდგენილი იყოს შემდეგნაირად: ალკოჰოლის ორი მოლეკულა, გლუკოზის ერთი მოლეკულისგან წარმოიქმნება ნახშირორჟანგის ორი მოლეკულა და გამოიყოფა ატფ-ის ორი მოლეკულა.

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

სუნთქვასთან შედარებით, ასეთი პროცესი ენერგიულად ნაკლებად მომგებიანია, ვიდრე აერობული პროცესები, მაგრამ საშუალებას გაძლევთ შეინარჩუნოთ სიცოცხლე ჟანგბადის არარსებობის პირობებში. ზე რძემჟავა ფერმენტაციაგლუკოზის ერთი მოლეკულა ქმნის რძემჟავას ორ მოლეკულას და გამოიყოფა ATP-ის ორი მოლეკულა, ეს შეიძლება აღწერილი იყოს განტოლებით:

C 6 H 12 O 6 → 2C 3 H 6 O 3 + 2ATP

რძემჟავას წარმოქმნის პროცესი ძალიან ახლოს არის ალკოჰოლური დუღილის პროცესთან, გლუკოზა, როგორც ალკოჰოლური დუღილის დროს, იშლება პირუვან მჟავად, შემდეგ გადადის არა ალკოჰოლში, არამედ რძემჟავაში. რძემჟავა ფერმენტაცია ფართოდ გამოიყენება რძის პროდუქტების წარმოებისთვის: ყველი, ხაჭო, ხაჭო რძე, იოგურტები (სურ. 9).

ბრინჯი. 9. რძემჟავა ბაქტერიები და რძემჟავა დუღილის პროდუქტები

ყველის წარმოქმნის პროცესში ჯერ რძემჟავა ბაქტერიები მონაწილეობენ, რომლებიც წარმოქმნიან რძემჟავას, შემდეგ პროპიონმჟავას ბაქტერიები რძემჟავას პროპიონმჟავად გარდაქმნიან, ამის გამო ყველს საკმაოდ სპეციფიკური მკვეთრი გემო აქვს. რძემჟავა ბაქტერიები გამოიყენება ხილისა და ბოსტნეულის შესანარჩუნებლად, რძემჟავა გამოიყენება საკონდიტრო მრეწველობაში და გამაგრილებელი სასმელების წარმოებაში.

ბიბლიოგრაფია

1. მამონტოვი ს.გ., ზახაროვი ვ.ბ., აგაფონოვა ი.ბ., სონინი ნ.ი. ბიოლოგია. ზოგადი ნიმუშები. - ბუსტარდი, 2009 წ.

2. პონომარევა ი.ნ., კორნილოვა ო.ა., ჩერნოვა ნ.მ. ზოგადი ბიოლოგიის საფუძვლები. მე-9 კლასი: სახელმძღვანელო მე-9 კლასის საგანმანათლებლო დაწესებულებების სტუდენტებისთვის / რედ. პროფ. ი.ნ. პონომარევა. - მე-2 გამოცემა, შესწორებული. - მ.: ვენტანა-გრაფი, 2005 წ.

3. Pasechnik V.V., Kamensky A.A., Kriksunov E.A. ბიოლოგია. ზოგადი ბიოლოგიისა და ეკოლოგიის შესავალი: მე-9 კლასის სახელმძღვანელო, მე-3 გამოცემა, სტერეოტიპი. - M.: Bustard, 2002 წ.

1. ვებგვერდი "ბიოლოგია და მედიცინა" ()

3. ინტერნეტ საიტი "სამედიცინო ენციკლოპედია" ()

Საშინაო დავალება

1. რა არის ბიოლოგიური დაჟანგვა და მისი ეტაპები?

2. რა არის გლიკოლიზი?

3. რა მსგავსება და განსხვავებაა ალკოჰოლურ და რძემჟავას ფერმენტაციას შორის?

1. ცოცხალი ორგანიზმების კვების სახეები
2. ფოტოსინთეზი
3. ენერგიის გაცვლა

1. სიცოცხლისუნარიანობაყველა ორგანიზმი შესაძლებელია მხოლოდ იმ შემთხვევაში, თუ მათ აქვთ ენერგია. ენერგიის მიღების მეთოდის მიხედვით, ყველა უჯრედი და ორგანიზმი იყოფა ორ ჯგუფად: ავტოტროფებიდა ჰეტეროტროფები.

ჰეტეროტროფები(ბერძნული ჰეტეროსი - განსხვავებული, განსხვავებული და ტროფი - საკვები, კვება) არ ძალუძთ ორგანული ნაერთების სინთეზირება თავად არაორგანულისგან, მათ უნდა მიეწოდებათ გარემოდან. ორგანული ნივთიერებები მათთვის არა მხოლოდ საკვებს, არამედ ენერგიის წყაროსაც ემსახურება. ჰეტეროტროფებში შედის ყველა ცხოველი, სოკო, ბაქტერიების უმეტესობა, ასევე ქლოროფილისგან თავისუფალი მიწის მცენარეები და წყალმცენარეები.

ჰეტეროტროფული ორგანიზმები კლასიფიცირდება საკვების მიღების წესის მიხედვით. ჰოლოზოური(ცხოველები), რომლებიც იჭერენ მყარ ნაწილაკებს და ოსმოტროფული(სოკოები, ბაქტერიები), რომლებიც იკვებებიან გახსნილი ნივთიერებებით.

მრავალფეროვან ჰეტეროტროფულ ორგანიზმებს შეუძლიათ ერთობლივად დაშალონ ყველა ნივთიერება, რომელიც სინთეზირებულია ავტოტროფებით, ისევე როგორც მინერალური ნივთიერებები, რომლებიც სინთეზირებულია ადამიანის წარმოების საქმიანობის შედეგად. ჰეტეროტროფული ორგანიზმები, ავტოტროფებთან ერთად, ქმნიან დედამიწაზე ერთიან ბიოლოგიურ სისტემას, რომელიც გაერთიანებულია ტროფიკული ურთიერთობებით.

ავტოტროფები- ორგანიზმები, რომლებიც იკვებებიან (ანუ ენერგიას იღებენ) არაორგანული ნაერთებისგან, ეს არის ზოგიერთი ბაქტერია და ყველა მწვანე მცენარე. ავტოტროფები იყოფა ქიმიოტროფებად და ფოტოტროფებად.

ქიმიოტროფები- ორგანიზმები, რომლებიც იყენებენ რედოქსის რეაქციების დროს გამოთავისუფლებულ ენერგიას. ქიმიოტროფებს მიეკუთვნება ნიტრიფიცირებადი (აზოტის დამამყარებელი) ბაქტერიები, გოგირდი, წყალბადი (მეთანის შემქმნელი), მანგანუმი, რკინის შემქმნელი და ნახშირბადის მონოქსიდის მომხმარებელი ბაქტერიები.

ფოტოტროფები- მხოლოდ მწვანე მცენარეები. სინათლე მათი ენერგიის წყაროა.

2. ფოტოსინთეზი(ბერძნ. phos - გვარი. შემოდგომა. ფოტოები - სინათლე და სინთეზი - შეერთება) - მწვანე მცენარეების უჯრედების, აგრეთვე ზოგიერთი ბაქტერიის მიერ ორგანული ნივთიერებების წარმოქმნა სინათლის ენერგიის მონაწილეობით, სინათლის ენერგიის ქიმიურად გადაქცევის პროცესი. ენერგია. ჩნდება პიგმენტების (ქლოროფილი და ზოგიერთი სხვა) დახმარებით ქლოროპლასტების თილაკოიდებში და უჯრედულ ქრომატოფორებში. ფოტოსინთეზი ემყარება რედოქს რეაქციებს, რომლის დროსაც ელექტრონები გადადის დონორ-რედუქტორიდან (წყალი, წყალბადი და ა. ჟანგბადი, თუ წყალი იჟანგება.

ფოტოსინთეზური ბაქტერიები, რომლებიც იყენებენ დონორებს წყლის გარდა, არ გამოყოფენ ჟანგბადს.

ფოტოსინთეზის მსუბუქი რეაქციები(გამოწვეული სინათლისგან) ქლოროპლასტების თილაკოიდების გრანაში მიედინება.ხილული სინათლის კვანტები (ფოტონები) ურთიერთქმედებენ ქლოროფილის მოლეკულებთან და გადააქვს მათ აღგზნებულ მდგომარეობაში. ქლოროფილის შემადგენლობაში შემავალი ელექტრონი შთანთქავს გარკვეული სიგრძის სინათლის კვანტს და, ნაბიჯების მსგავსად, მოძრაობს ელექტრონის მატარებლების ჯაჭვის გასწვრივ, კარგავს ენერგიას, რომელიც ემსახურება ADP-ს ATP-ში ფოსფორილირებას. ეს ძალიან ეფექტური პროცესია: ქლოროპლასტებში 30-ჯერ მეტი ატფ იწარმოება, ვიდრე იმავე მცენარის მიტოქონდრიაში. ეს აგროვებს ენერგიას, რომელიც აუცილებელია შემდეგი - ფოტოსინთეზის ბნელი რეაქციებისთვის. ნივთიერებები მოქმედებენ როგორც ელექტრონის მატარებლები: ციტოქრომები, პლასტოკინონი, ფერედოქსინი, ფლავოპროტეინი, რედუქტაზა და ა.შ. აღგზნებული ელექტრონების ნაწილი გამოიყენება NADP+-მდე NADPH-მდე დასაყვანად. ქლოროპლასტების მზის ზემოქმედებით წყალი იშლება - ფოტოლიზი,ამ შემთხვევაში წარმოიქმნება ელექტრონები, რომლებიც ანაზღაურებენ მათ დანაკარგს ქლოროფილით; როგორც გვერდითი პროდუქტი, ჟანგბადი გამოიყოფა ჩვენი პლანეტის ატმოსფეროში. ეს არის ჟანგბადი, რომელსაც ჩვენ ვსუნთქავთ და რომელიც აუცილებელია ყველა აერობული ორგანიზმისთვის.

უმაღლესი მცენარეების, წყალმცენარეებისა და ციანობაქტერიების ქლოროპლასტები შეიცავს სხვადასხვა სტრუქტურისა და შემადგენლობის ორ ფოტოსისტემას. როდესაც სინათლის კვანტები შეიწოვება პიგმენტებით (რეაქციის ცენტრი - ქლოროფილის კომპლექსი პროტეინთან, რომელიც შთანთქავს სინათლეს 680 ნმ ტალღის სიგრძით - P680) II ფოტოსისტემა, ელექტრონები გადაეცემა წყლიდან შუალედურ მიმღებში და მატარებლების ჯაჭვის მეშვეობით. ფოტოსისტემის I რეაქციის ცენტრამდე. და ეს ფოტოსისტემა არის რეაქციის ცენტრი, გამოავლენს ქლოროფილის მოლეკულის ქაფს სპეციალურ პროტეინთან-KOM-თან ერთად, რომელიც შთანთქავს შუქს 700 ნმ ტალღის სიგრძით - P700. ქლოროფილის F1 მოლეკულებში არის "ხვრელები" - ელექტრონების შეუვსებელი ადგილები, რომლებიც გადავიდნენ PLDPH-ში. ეს „ხვრელები“ ​​ივსება FI-ს ფუნქციონირების დროს წარმოქმნილი ელექტრონებით. ანუ ფოტოსისტემა II აწვდის ელექტრონებს I ფოტოსისტემას, რომლებიც მასში იხარჯება NADP + და NADPH-ის შესამცირებლად. შუქით აღგზნებული ფოტოსისტემის II ელექტრონების მოძრაობის გზაზე საბოლოო მიმღებამდე - ფოტოსისტემის I ქლოროფილამდე, ADP ფოსფორილირდება ენერგიით მდიდარ ATP-ად. ამრიგად, სინათლის ენერგია ინახება ATP მოლეკულებში და შემდგომში იხარჯება ნახშირწყლების, ცილების, ნუკლეინის მჟავების და მცენარეების სხვა სასიცოცხლო პროცესების სინთეზისთვის და მათი მეშვეობით ყველა ორგანიზმის სასიცოცხლო აქტივობისთვის, რომლებიც იკვებებიან მცენარეებით.

ბნელი რეაქციები, ან ნახშირბადის ფიქსაციის რეაქციები,არ არის დაკავშირებული სინათლესთან, ხორციელდება ქლოროპლასტების სტრომაში. მათში საკვანძო ადგილი უჭირავს ნახშირორჟანგის ფიქსაციას და ნახშირბადის ნახშირწყლებად გადაქცევას. ეს რეაქციები ბუნებით ციკლურია, რადგან შუალედური ნახშირწყლების ნაწილი გადის კონდენსაციის და გადაწყობის პროცესს რიბულოზა დიფოსფატამდე, პირველადი CO 2 მიმღები, რაც უზრუნველყოფს ციკლის უწყვეტ მუშაობას. ეს პროცესი პირველად ამერიკელმა ბიოქიმიკოსმა მელვინ კალვინმა აღწერა.

არაორგანული ნაერთის CO 2 გარდაქმნა ორგანულ ნაერთებად - ნახშირწყლებად, რომელთა ქიმიურ ბმებში ინახება მზის ენერგია, ხდება რთული ფერმენტის - რიბულოზა-1,5-დიფოსფატ კარბოქსილაზას დახმარებით. იგი უზრუნველყოფს ერთი CO 2 მოლეკულის დამატებით ხუთნახშირბადის რიბულოზა-1,5-დიფოსფატს, რის შედეგადაც წარმოიქმნება ექვსნახშირბადის შუალედური ხანმოკლე ნაერთი. ეს ნაერთი, ჰიდროლიზის გამო, იშლება ფოსფოგლიცერინის მჟავის ორ სამნახშირბადიან მოლეკულად, რომელიც მცირდება ATP-ისა და NADPH-ის გამოყენებით სამნახშირბადოვან შაქარამდე (ტრიოზ ფოსფატები). ისინი ქმნიან ფოტოსინთეზის საბოლოო პროდუქტს - გლუკოზას.

ტრიოზა ფოსფატების ნაწილი, რომელმაც გაიარა კონდენსაციისა და გადაწყობის პროცესები, გადაიქცევა ჯერ რიბულოზას მონოფოსფატად, შემდეგ კი რიბულოზა დიფოსფატად, კვლავ შედის გლუკოზის მოლეკულების შექმნის უწყვეტ ციკლში. გლუკოზა შეიძლება ფერმენტულად პოლიმერიზდეს

სახამებელი და ცელულოზა - მცენარეების ძირითადი პოლისაქარიდი.

ზოგიერთი მცენარის (შაქარის ლერწამი, სიმინდი, ამარანტი) ფოტოსინთეზის თავისებურებაა ნახშირბადის საწყისი გარდაქმნა ოთხნახშირბადოვანი ნაერთების მეშვეობით. ასეთმა მცენარეებმა მიიღეს ინდექსი C4-მცენარეები და მათში ფოტოსინთეზი ნახშირბადის ცვლაში. C 4 - მცენარეები იპყრობენ მკვლევართა ყურადღებას მათი მაღალი ფოტოსინთეზური პროდუქტიულობის გამო.

სასოფლო-სამეურნეო ქარხნების პროდუქტიულობის გაზრდის გზები:

საკმარისი მინერალური კვება, რაც უზრუნველყოფს მეტაბოლური პროცესების საუკეთესო მიმდინარეობას;

უფრო სრული განათება, რომლის მიღწევაც შესაძლებელია მცენარის თესვის გარკვეული ტემპების დახმარებით, ფოტოფილური სინათლის მოხმარების და ჩრდილებისადმი ტოლერანტული სინათლის მოხმარების გათვალისწინებით;

ჰაერში ნახშირორჟანგის ნორმალური რაოდენობა (მისი შემცველობის მატებასთან ერთად ირღვევა მცენარეთა სუნთქვის პროცესი, რომელიც დაკავშირებულია ფოტოსინთეზთან);

ნიადაგის ტენიანობა, რომელიც შეესაბამება მცენარეთა საჭიროებებს ტენიანობაზე, კლიმატური და აგროტექნიკური პირობების მიხედვით.

ფოტოსინთეზის მნიშვნელობა ბუნებაში.

დედამიწაზე ფოტოსინთეზის შედეგად ყოველწლიურად წარმოიქმნება 150 მილიარდი ტონა ორგანული ნივთიერება და გამოიყოფა დაახლოებით 200 მილიარდი ტონა თავისუფალი ჟანგბადი. ფოტოსინთეზი არა მხოლოდ უზრუნველყოფს და ინარჩუნებს დედამიწის ატმოსფეროს თანამედროვე შემადგენლობას, რომელიც აუცილებელია მისი მაცხოვრებლების სიცოცხლისთვის, არამედ ხელს უშლის ატმოსფეროში CO 2-ის კონცენტრაციის ზრდას, ხელს უშლის ჩვენი პლანეტის გადახურებას (ე.წ. სათბურის გამო. ეფექტი). ფოტოსინთეზის დროს გამოთავისუფლებული ჟანგბადი აუცილებელია ორგანიზმების სუნთქვისა და მავნე მოკლე ტალღის ულტრაიისფერი გამოსხივებისგან დასაცავად.

ქიმიოსინთეზი(გვიან ბერძნული chemeta - ქიმია და ბერძნული სინთეზი - კავშირი) - ორგანული ნივთიერებების შექმნის ავტოტროფიული პროცესი ბაქტერიების მიერ, რომლებიც არ შეიცავს ქლოროფილს. ქიმიოსინთეზი ხორციელდება არაორგანული ნაერთების დაჟანგვის გამო: წყალბადი, წყალბადის სულფიდი, ამიაკი, რკინის ოქსიდი (II) და ა.შ. ჰომო-აცეტატის ბაქტერია. დაჟანგვის შედეგად მიღებული ენერგია ბაქტერიებში ინახება ატფ-ის სახით.

ქიმიოსინთეზური ბაქტერიები განსაკუთრებულად მნიშვნელოვან როლს ასრულებენ ბიოსფეროში ქიმიური ელემენტების ბიოგეოქიმიურ ციკლებში. ნიტრიფიკატორი ბაქტერიების სასიცოცხლო აქტივობა ნიადაგის ნაყოფიერების ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი ფაქტორია. ქიმიოსინთეზური ბაქტერიები ჟანგავს რკინის, მანგანუმის, გოგირდის და ა.შ.

ქიმიოსინთეზი აღმოაჩინა რუსმა მიკრობიოლოგმა სერგეი ნიკოლაევიჩ ვინოგრადსკიმ (1856-1953) 1887 წელს.

3. ენერგიის გაცვლა

ენერგეტიკული ცვლის სამი ეტაპი ხორციელდება უჯრედებისა და ორგანიზმების სხვადასხვა ნაწილში სპეციალური ფერმენტების მონაწილეობით.

პირველი ეტაპი მოსამზადებელია- ვითარდება (ცხოველებში საჭმლის მომნელებელ ორგანოებში) ფერმენტების მოქმედებით, რომლებიც არღვევენ მოლეკულებს დი- და პოლისაქარიდებით, ცხიმებით, ცილებით, ნუკლეინის მჟავებით უფრო მცირე მოლეკულებად: გლუკოზა, გლიცეროლი და ცხიმოვანი მჟავები, ამინომჟავები, ნუკლეოტიდები. ეს ათავისუფლებს ენერგიის მცირე რაოდენობას, რომელიც იშლება სითბოს სახით.

მეორე ეტაპი არის ანოქსიური, ან არასრული დაჟანგვა.მას ასევე უწოდებენ ანაერობულ სუნთქვას (ფერმენტაციას), ან გლიკოლიზი.გლიკოლიზის ფერმენტები ლოკალიზებულია ციტოპლაზმის თხევად ნაწილში - ჰიალოპლაზმაში. გლუკოზა განიცდის გაყოფას, რომელშიც თითოეული მოლენი ეტაპობრივად იყოფა და იჟანგება ფერმენტების მონაწილეობით პირუვიკ მჟავის ორ სამნახშირბადოვან მოლეკულამდე CH 3 - CO - COOH, სადაც COOH არის ორგანული მჟავებისთვის დამახასიათებელი კარბოქსილის ჯგუფი.

ცხრა ფერმენტი თანმიმდევრულად მონაწილეობს გლუკოზის ამ გარდაქმნაში. გლიკოლიზის პროცესში გლუკოზის მოლეკულები იჟანგება, ანუ წყალბადის ატომები იკარგება. ამ რეაქციებში წყალბადის მიმღები (და ელექტრონი) არის ნიკოტინამიდის ნინდინუკლეოტიდის (NAD +) მოლეკულები, რომლებიც სიმებიანი NADP +-ის მსგავსია და განსხვავდებიან მხოლოდ რიბოზას მოლეკულაში ფოსფორმჟავას ნარჩენების არარსებობით. როდესაც პირუვიკის მჟავა მცირდება შემცირებული NAD-ით, წარმოიქმნება გლიკოლიზის საბოლოო პროდუქტი, რძემჟავა. ფოსფორის მჟავა და ატფ მონაწილეობენ გლუკოზის დაშლაში.

მოკლედ, ეს პროცესი ასე გამოიყურება:

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

საფუარის სოკოებში გლუკოზის მოლეკულა, ჟანგბადის მონაწილეობის გარეშე, გარდაიქმნება ეთილის სპირტად და ნახშირორჟანგად (ალკოჰოლური დუღილი):

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

ზოგიერთ მიკროორგანიზმში გლუკოზის დაშლამ ჟანგბადის გარეშე შეიძლება გამოიწვიოს ძმარმჟავას, აცეტონის და ა.შ. წარმოქმნას. ყველა შემთხვევაში გლუკოზის ერთი მოლეკულის დაშლას თან ახლავს ორი ATP მოლეკულის წარმოქმნა, მაკროერგიულ ობლიგაციებში, რომელთაგან 40% ენერგია ინახება, დანარჩენი სითბოს სახით იშლება.

ენერგიის მეტაბოლიზმის მესამე ეტაპი(ჟანგბადის გაყოფის ეტაპი , ან აერობული სუნთქვის სტადია) ტარდება მიტოქონდრიებში. ეს ეტაპი დაკავშირებულია მიტოქონდრიულ მატრიქსთან და შიდა გარსთან; მასში მონაწილეობენ ფერმენტები, რომლებიც წარმოადგენენ ფერმენტულ რგოლს „კონვეიერს“, ე.წ კრებსის ციკლი,დაასახელა მეცნიერის პატივსაცემად, რომელმაც ის აღმოაჩინა. მრავალი ფერმენტის მუშაობის ამ რთულ და ხანგრძლივ გზას ასევე უწოდებენ ტრიკარბოქსილის მჟავას ციკლი.

მიტოქონდრიაში მოხვედრისას პირუვიკ მჟავა (PVA) იჟანგება და გარდაიქმნება ენერგიით მდიდარ ნივთიერებად - აცეტილ კოენზიმ A-ში, ან მოკლედ აცეტილ-CoA. კრებსის ციკლში აცეტილ-CoA მოლეკულები მოდის სხვადასხვა ენერგიის წყაროდან. PVC დაჟანგვის პროცესში ელექტრონის მიმღებები NAD + მცირდება NADH-მდე, ხოლო სხვა ტიპის მიმღებები - FAD-მდე FADH 2 (FAD არის ფლავინის ადენინის დინუკლეოტიდი). ამ მოლეკულებში შენახული ენერგია გამოიყენება ატფ-ის, უნივერსალური ბიოლოგიური ენერგიის აკუმულატორის სინთეზისთვის. აერობული სუნთქვის სტადიაზე, ელექტრონები NADH და FADH 2-დან მოძრაობენ მათი გადაცემის მრავალსაფეხურიანი ჯაჭვის გასწვრივ ელექტრონების საბოლოო მიმღებში, მოლეკულურ ჟანგბადში. გადაცემაში მონაწილეობს რამდენიმე ელექტრონის მატარებელი: კოენზიმი Q, ციტოქრომები და, რაც მთავარია, ჟანგბადი. როდესაც ელექტრონები გადადიან რესპირატორული კონვეიერის სტადიიდან საფეხურზე, გამოიყოფა ენერგია, რომელიც იხარჯება ATP სინთეზზე. მიტოქონდრიის შიგნით, H + კათიონები ერწყმის O 2 ~ ანიონებს და წარმოქმნიან წყალს. კრებსის ციკლში წარმოიქმნება CO 2, ხოლო ელექტრონის ტრანსპორტირების ჯაჭვში - წყალი. ამავდროულად, გლუკოზის ერთი მოლეკულა, რომელიც მთლიანად იჟანგება ჟანგბადის CO 2 და H 2 0 წვდომით, ხელს უწყობს 38 ATP მოლეკულის წარმოქმნას. ზემოაღნიშნულიდან გამომდინარეობს, რომ ორგანული ნივთიერებების ჟანგბადის გაყოფა ანუ აერობული სუნთქვა მთავარ როლს ასრულებს უჯრედის ენერგიით უზრუნველყოფაში. ჟანგბადის დეფიციტით ან მისი სრული არარსებობით, ხდება ორგანული ნივთიერებების უჟანგბადო, ანაერობული, გაყოფა; ასეთი პროცესის ენერგია საკმარისია მხოლოდ ორი ATP მოლეკულის შესაქმნელად. ამის წყალობით, ცოცხალ არსებებს შეუძლიათ მოკლე დროში ჟანგბადის გარეშე.