O conjunto de todos os valores dos parâmetros termodinâmicos necessários para descrever o sistema é chamado estado termodinâmico .

A característica física do sistema, cuja mudança durante a transição do sistema de um estado para outro é determinada pelos valores dos parâmetros dos estados inicial e final e não depende da transição, é chamada função estatal (potencial termodinâmico).

As funções de estado são:

· energia interna;

· entalpia;

· entropia;

· energia livre;

potenciais químicos e eletroquímicos.

A quantidade de alguma quantidade transportada sobre uma certa superfície por unidade de tempo é chamada fluxo este valor.

O fenômeno em que um processo fornece energeticamente o fluxo do segundo processo é chamado de conjugação .

O processo que é a fonte de energia é chamado...
conjugando. O processo que usa energia é chamado de conjugado .

Primeira e segunda leis da termodinâmica. De acordo com a primeira lei da termodinâmica, que diz o seguinte: o calor comunicado ao sistema é gasto para aumentar a energia interna do sistema e realizar trabalho sobre forças externas pelo sistema, diferentes tipos de energia podem passar um para o outro, mas durante essas transformações a energia Ī não desaparece e não aparece do nada. Isso significa que para um sistema fechado
∆U = ∆Q –W, onde ∆U é a variação da energia interna do sistema; ∆Q é o calor absorvido pelo sistema; W é o trabalho realizado pelo sistema. [A energia interna difere do calor e do trabalho, pois sempre muda da mesma maneira durante a transição de um estado para outro, independentemente do caminho de transição!].

A variação da energia térmica ∆Q de um sistema isolado é proporcional à temperatura absoluta T, ou seja, ∆Q = T ∙ ∆S, onde ∆S é um fator de proporcionalidade, denominado variação de entropia.

A segunda lei da termodinâmica existe em duas formulações. A primeira formulação (formulação de Clausius) é a seguinte: a transferência espontânea de calor de corpos com temperatura mais baixa para corpos com temperatura mais alta é impossível. A segunda formulação (formulação de Thomson) diz que é impossível criar uma máquina de movimento perpétuo do tipo ĪĪ, ou seja, um processo tão cíclico, em que todo o calor absorvido pelo sistema seria gasto na realização de trabalho. De acordo com a segunda lei da termodinâmica, a entropia de um sistema isolado aumenta em um processo irreversível e permanece inalterada em um processo reversível. A entropia é uma função do estado do sistema, cujo diferencial em um processo reversível infinitamente pequeno é igual à razão entre a quantidade infinitamente pequena de calor comunicado ao sistema e a temperatura absoluta deste último (ΔS = ΔQ:T ). A unidade de entropia é J/K. A entropia é uma medida da desordem de um sistema: se a entropia aumenta, isso significa que o sistema tende a entrar em um estado com maior probabilidade termodinâmica, ou seja, em um estado de menor ordem. A conclusão decorre da segunda lei da termodinâmica: a uma temperatura constante, a energia térmica não pode ser convertida em trabalho mecânico. Como a energia térmica é devida ao movimento caótico das partículas, a soma dos vetores de velocidade dessas partículas em qualquer direção é igual a zero. No trabalho mecânico, apenas a energia que representa o movimento unidirecional dos corpos (a energia cinética de um corpo voador, a energia dos íons ou elétrons em movimento em um campo elétrico) pode ser convertida.

Conclusão de acordo com duas leis:

A primeira lei estabelece uma relação quantitativa entre calor, trabalho e variação de energia interna, mas não determina a direção do processo termodinâmico. É executado sempre e para qualquer sistema. Relação básica da termodinâmica: TΔS ≥ ΔU+W.

A segunda lei é estatística e é válida para sistemas com um número grande e finito de partículas. Indica a direção mais provável do processo. Se for afirmado que esse processo é impossível, deve-se entender que a probabilidade de sua conclusão existe, mas é insignificante.

Tabela 1. Potenciais termodinâmicos

Transformação de energia em uma célula viva. Em uma célula viva, a energia química armazenada em compostos orgânicos é convertida em energia osmótica, elétrica e mecânica. Assim, por exemplo, a energia química da glicose é convertida durante a oxidação celular em parte em calor, em parte em energia das ligações macroérgicas do ATP. Devido à hidrólise do ATP, as substâncias podem ser transferidas de uma área de menor concentração para uma área de maior concentração (trabalho osmótico), a transferência de íons para uma área de maior potencial elétrico (trabalho elétrico), no corpo do animal - contração muscular (trabalho mecânico). Neste caso, uma parte da energia química do ATP é transformada em energia osmótica, elétrica e mecânica.

Energia livre e potencial eletroquímico. A energia elétrica, osmótica e química da célula é usada para realizar trabalho, ou seja, para mover partículas contra as forças que atuam sobre elas. Uma medida quantitativa da conversão desses tipos de energia é a variação da energia livre (∆F). ΔF é a energia livre de Helmholtz (ΔF = ΔU - TΔS). Como depende das condições do processo, em particular da concentração das substâncias reagentes, eles começaram a usar o chamado potencial termodinâmico de Gibbs de 1 mol de uma substância ΔG. Em química, para partículas não carregadas, é chamado de potencial químico - μ, para partículas carregadas, o potencial eletroquímico - μ.

O fluxo de reações químicas na fase líquida não altera a pressão, mas pode alterar o volume. Portanto, para tais sistemas, ao invés de variar a energia interna, utiliza-se a variação da entalpia (∆H), que é igual a ∆U + p∆V, onde p é a pressão, ∆V é a variação do volume. [Nota: a entalpia é uma função do estado de um sistema termodinâmico com parâmetros de entropia e pressão independentes]. De acordo com as leis da termodinâmica, existe uma relação entre a variação da energia interna e a variação da entalpia: ∆G = ∆H -T∆S (em t e p = const), onde ∆G é o potencial termodinâmico de Gibbs, ∆H é a energia interna, T * ∆S é a energia térmica.

Em sistemas físicos e químicos, a variação da energia livre é usualmente descrita através da variação do potencial eletroquímico (∆μ): ∆G=m∙∆μ, onde m é a quantidade de substância (mol) no sistema. A mudança no potencial eletroquímico durante a transição do sistema do estado 1 para o estado 2 é determinada pela mudança nas energias química, osmótica e elétrica: ∆μ \u003d μ 02 -μ 01 + RT ln (c 2 / c 1) + zF (φ 2 -φ 1). Então ∆G = m μ 02 -μ 01 +RT ln (c 2 /c 1) + zF (φ 2 -φ 1).

O significado físico do potencial eletroquímico é que sua variação é igual ao trabalho que deve ser despendido para:

1. sintetizar 1 mol de uma substância (estado 2) a partir dos materiais de partida (estado 1) e colocá-lo em um solvente (termo μ 02 -μ 01) - trabalho químico;

2. concentrar a solução da concentração de 1 a s 2 [termo RT ln (c 2 /c 1)] - trabalho osmótico;

3. superar as forças de repulsão elétrica que surgem na presença de uma diferença de potencial (φ 2 -φ 1) entre soluções [termo zF (φ 2 -φ 1] - trabalho elétrico.

Deve-se notar que os termos podem ser tanto positivos quanto negativos.

A segunda lei da termodinâmica e a condição de equilíbrio. A segunda lei da termodinâmica afirma que a energia livre não pode aumentar em um sistema isolado. Em outras palavras, em um sistema onde ∆H = 0, ∆G = -T∆S ≤0. Desde que as transformações de energia neste sistema sejam acompanhadas por transições de diferentes tipos de energia entre si sem sua conversão em calor, ou seja, ∆G=0, todos esses processos são reversíveis. Mas, assim que parte da energia se transforma em calor, o processo se torna irreversível. O conceito de reversibilidade do processo está ligado ao conceito de equilíbrio dinâmico. O equilíbrio é um estado do sistema no qual cada partícula pode se mover de algum estado 1 para algum estado 2 e vice-versa, mas em geral a proporção dos estados 1 e 2 no sistema não muda. Em sistemas físico-químicos, os processos estão em equilíbrio, em que ∆μ = ∆G / m = 0, ou seja, μ 02 -μ 01 + RT ln (c 2 / c 1) + zF (φ 2 -φ 1) = 0 .

Substratos e produtos de uma reação bioquímica ou íons em ambos os lados da membrana podem estar em equilíbrio. Portanto, existem aplicações para a equação que descreve o estado de equilíbrio do sistema:

1. equação da constante de equilíbrio químico: ∆μ 0 = -RT lnK, onde K é a constante de equilíbrio;

2. equação do potencial de membrana de equilíbrio (equação de Nernst): se a membrana celular é permeável a qualquer íon, então um potencial de membrana de equilíbrio é estabelecido na membrana: φ Μ = φ 1 –φ 2 = RT / zF lnc 1 / c 2, à temperatura 37C 0 φ Μ \u003d 60 ln (s 1 / s 2) mV. Para uma escrita mais curta, foi introduzido o conceito de potencial adimensional ψ Μ, que é igual a ln(с 1 /с 2), então a equação de Nernst ficará assim ψ Μ = ψ 1 - ψ 2 = ln(с 1 /ñ 2).

3. Distribuição de Boltzmann: se houver dois níveis eletrônicos de energia na molécula com energias E 1 e E 2, então você pode encontrar a população desses níveis por elétrons no estado de equilíbrio: ∆E = E 2 - E 1.

Determinação experimental de parâmetros termodinâmicos de sistemas biológicos. Para determinar os parâmetros termodinâmicos de sistemas biológicos, são utilizados dois métodos: determinação da produção de calor (calorimetria) e medição das constantes de equilíbrio. Como o objeto no calorímetro não produz trabalho, a variação de energia (entalpia) pode ser considerada igual à quantidade de calor liberada ∆Q. É assim que a variação de entalpia ∆H é encontrada durante o processo biofísico estudado ou reação bioquímica. Outro método para estudar parâmetros termodinâmicos é baseado na medição das constantes de equilíbrio em diferentes temperaturas. Mas este método só é adequado quando a variação da entalpia e a variação da entropia não dependem da temperatura. Neste caso, utiliza-se a equação de van't Hoff: lnK = -∆H/RT + ∆S/R (para um mol de uma substância).

Organismos como sistemas termodinâmicos. Ao aplicar a termodinâmica aos sistemas biológicos, é necessário levar em conta as peculiaridades da organização dos sistemas vivos:

1) os sistemas biológicos estão abertos aos fluxos de matéria e energia;

2) os processos nos sistemas vivos são irreversíveis;

3) os sistemas vivos estão longe do equilíbrio;

4) os sistemas biológicos são heterofásicos, estruturados e as fases individuais podem ter um pequeno número de moléculas.

Tudo isso distingue os sistemas biológicos dos sistemas isolados e próximos de um estado de equilíbrio. Portanto, para uma descrição mais adequada das propriedades dos sistemas vivos, é necessário aplicar a termodinâmica de processos irreversíveis. Em contraste com a termodinâmica clássica, na termodinâmica de processos irreversíveis, o curso dos processos no tempo é considerado. O conceito fundamental na termodinâmica clássica é o conceito de estado de equilíbrio. Na termodinâmica de processos irreversíveis, um conceito importante é o conceito de estado estacionário de um sistema.

Nota: Deve-se levar em consideração que um organismo vivo está em constante desenvolvimento e mudança e, portanto, como um todo, não é um sistema estacionário. Nesse caso, há uma tolerância: por um curto intervalo de tempo, o estado de algumas de suas seções é considerado estacionário.

Em contraste com o equilíbrio termodinâmico, o estado estacionário é caracterizado por

um influxo constante de substâncias no sistema e a remoção de produtos metabólicos;

um custo constante de energia livre, que mantém a constância das concentrações de substâncias no sistema;

· constância dos parâmetros termodinâmicos (incluindo energia interna e entropia).

O sistema em estado estacionário pode ser fechado ou aberto. Um sistema aberto só pode existir devido ao influxo de energia de fora e à saída de energia para o ambiente. Nos sistemas biológicos, os fluxos mais importantes são os fluxos de substâncias e cargas elétricas.

Fluxos de substâncias como resultado de difusão e eletrodifusão. 1. A principal força motriz no transporte de partículas por difusão simples é o gradiente de concentração. O fluxo de uma substância como resultado da difusão através da membrana celular é calculado de acordo com a lei de Fick para a transferência passiva de substâncias através da membrana: D é o coeficiente de difusão; K é o coeficiente de distribuição da substância entre a membrana e a fase aquosa circundante; l é a espessura da membrana; cv é a concentração de partículas no interior da célula; с ext é a concentração de partículas fora da célula; P é o coeficiente de permeabilidade. Se considerarmos a difusão do ponto de vista da conversão de energia, então o cálculo deve ser realizado de acordo com a seguinte equação: Φ = – uc (dG/dx), onde u = D/RT é o coeficiente de proporcionalidade, que depende da difusão taxa de moléculas e é chamado de mobilidade. Assim, o fluxo é proporcional à concentração da substância e ao gradiente do potencial termodinâmico na direção da corrente.

2. A principal força motriz na transferência de partículas carregadas na ausência de gradiente de concentração é o campo elétrico. Neste caso, utiliza-se a equação de Theorell: Φ = – cu (dμ/dx), onde μ é o potencial eletroquímico. Assim, o fluxo é igual ao produto da concentração do transportador, sua mobilidade e o gradiente de seu potencial eletroquímico. O sinal “–” indica que o fluxo é direcionado na direção de diminuição de μ. Além disso, é utilizada a equação de eletrodifusão de Nernst-Planck: Φ = –uRT (dc/dx) –cuz Fdφ/dx.

Fluxos e forças termodinâmicas que determinam o fluxo de processos vitais são mostrados na Tabela 3.

Tabela 3. Fluxos e forças conjugados em termodinâmica de não equilíbrio

Termodinâmica de estado estacionário. Os sistemas abertos possuem características específicas: conjugação de fluxos e surgimento de estados estacionários. Essas características dos sistemas abertos são explicadas pela termodinâmica dos processos lineares irreversíveis. Ele descreve o fluxo simultâneo de vários processos estacionários inter-relacionados. A teoria da termodinâmica de processos lineares irreversíveis foi formulada por Onsager. A base experimental desta teoria são as leis fenomenológicas que estabelecem uma relação linear entre os fluxos e as forças que os causam (ver Tabela 2). Vamos supor que existam dois fluxos no sistema - fluxo de calor (Φ 1) e fluxo de massa de difusão (Φ 2) e duas forças generalizantes - diferença de temperatura X 1 e diferença de concentração X 2 . Segundo Onsager, em um sistema aberto, todo fluxo depende de todas as forças presentes e vice-versa, ou seja,

Φ 1 \u003d L 11 X 1 + L 12 X 2

Φ 2 \u003d L 21 X 1 + L 22 X 2,

onde L 12 e outros são os coeficientes de proporcionalidade entre o fluxo 1 e a força 2, etc.

Essas equações são chamadas de equações fenomenológicas de Onsager. Eles indicam a dependência dos fluxos de entrada e saída, tanto de forças conjugadas como não conjugadas. Como Onsager mostrou, próximo ao equilíbrio, os coeficientes de proporcionalidade entre as vazões são iguais entre si (L 12 = L 21). Em outras palavras, uma ação igual causa uma resposta igual. Por exemplo, o efeito retardador que um solvente em movimento tem sobre um soluto é igual à resistência que o soluto tem sobre o solvente.

Na natureza, há uma situação em que os fluxos que acompanham um aumento de energia não podem seguir por conta própria, mas podem fluir sob a ação de quaisquer forças. Esse fenômeno é chamado de conjugação de fluxos. O critério de possibilidade de conjugação de vazões no sistema é o valor positivo da função dissipativa ψ = Τ/V dS/dt ≥ 0, onde Τ é a temperatura absoluta; dS/dt é a taxa de produção de entropia; V é o volume do sistema.

A função dissipativa é uma medida da dissipação da energia do sistema em calor. Ela determina a taxa de aumento da entropia em um sistema no qual ocorrem processos irreversíveis. Quanto maior o valor da função dissipativa, mais rapidamente a energia de todos os tipos é convertida em calor. Além disso, a função dissipativa determina a possibilidade de um fluxo espontâneo do processo: para ψ>0, o processo é possível, para ψ<0 – нет.

A termodinâmica mostra que se o sistema está fora do equilíbrio, mas próximo do equilíbrio, então ψ pode ser representado pela soma dos produtos das forças generalizadas - Xi e fluxos generalizados - Φi, ou seja, a soma das potências dos processos ψ = ∑ΦiXi ≥0. O valor positivo da função dissipativa ψ significa que em qualquer conversor de energia, a potência de entrada deve exceder a saída. Na maioria dos processos biológicos, a energia química é convertida em energia osmótica, elétrica e mecânica. Em todos esses processos, parte da energia química é dissipada em calor. Para processos biológicos, a eficiência de acoplamento é de 80-90%, ou seja, apenas 10-20% da energia é convertida em calor.

O estado estacionário de um sistema aberto é caracterizado pelo teorema de Prigogine: em um estado estacionário com parâmetros externos fixos, a taxa de produção de entropia no sistema é constante no tempo e mínima em magnitude.

Se o critério para a evolução de um sistema na termodinâmica clássica é que a entropia para processos irreversíveis em um sistema isolado tende a um valor máximo ( Critério Clausius), então em um sistema aberto a produção de entropia tende a um mínimo ( Critério de Prigogine). Critério de Prigogine (Δψ>0) - critério de estabilidade - em caso de desvio do estado estacionário Δψ<0. Это является доказательством того, что второй закон термодинамики выполняется в живой природе.

Segue-se do teorema de Prigogine que, se o sistema for retirado do estado estacionário, ele mudará até que a taxa específica de produção de entropia tome o menor valor. Isto é, até que a função dissipativa atinja um mínimo.

Formas de conversão de energia em uma célula viva. O mecanismo molecular de reações de acoplamento de oxidação e fosforilação foi decifrado por Mitchell em 1976. O autor desenvolveu a teoria quimiosmótica da fosforilação oxidativa. A segunda parte da teoria de Mitchell é que existe uma ATPase assimétrica na membrana que funciona de forma reversível, ou seja, também pode ser uma ATP sintetase:

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

A assimetria na ação da ATPase é que

a) durante a hidrólise do ATP, o próton H+ e a hidroxila OH- são capturados em lados opostos da membrana;

b) durante a síntese de ATP, a água se dissocia em OH-, que entra no lado mais ácido da membrana, e H+, que se difunde na direção oposta.

Em geral, o processo de fosforilação do ADP é realizado devido a uma mudança na energia livre durante a neutralização do íon OH- em meio ácido e do íon H+ em meio alcalino.

Do ponto de vista da conversão de energia, o processo de fosforilação oxidativa consiste em duas etapas:

1. A conversão da energia química da transferência de elétrons em energia associada à diferença de potenciais eletroquímicos dos prótons como resultado da conjugação da transferência de elétrons ao longo da cadeia respiratória e da transferência de prótons através da membrana. Neste caso: Δμ H+ = FΔφ M + RT ln ( 1 / 2), onde Δμ H+ é a diferença de potenciais eletroquímicos; Δφ M é a diferença de potencial elétrico entre os lados externo e interno da membrana mitocondrial; (1 e 2 são as concentrações de prótons no ambiente e dentro das mitocôndrias.

2. A conversão de energia, determinada pela diferença de potenciais elétricos, em energia química da ligação macroérgica do ATP (conjugação da transferência de 2H+ e síntese de uma molécula de ATP a partir de ADP e fosfato). Isso pode ser representado condicionalmente como Δμ H+ → QUOTE ~ ~.

Foi demonstrado agora que, na presença de uma diferença nos potenciais eletroquímicos de H+ na membrana de acoplamento, não apenas o trabalho químico (síntese de ATP), mas também o trabalho osmótico (durante o transporte de vários compostos através das membranas), o trabalho mecânico (movimento de flagelos em bactérias), e calor também é liberado (desacoplamento termorregulatório da fosforilação oxidativa).

Simbolicamente, a teoria quimiosmótica da conjugação dos processos de oxidação (ou seja, transferência de elétrons - e) e fosforilação (síntese de macroergs - CITAÇÃO ~ ~) pode ser representada como um diagrama e COTAÇÃO ∆μ H+ COTAÇÃO CITAÇÃO~~. As seguintes principais consequências da teoria quimiosmótica seguem a partir deste esquema:

1. Se Δμ H+ = 0, então a síntese de ATP não ocorre durante a transferência de elétrons.

2. Durante o funcionamento da cadeia respiratória, é gerado o potencial de membrana (å→Δφ M).

3. A criação de um potencial elétrico suficiente na membrana de acoplamento de energia com o sinal “+” do lado de fora levará à síntese de ATP a partir de ADP e ortofosfato (Δφ M → CITAÇÃO ~) ~).

4. Devido ao potencial de membrana, é possível interromper e até "inverter" o fluxo de elétrons na cadeia respiratória (Δφ M →e).

5. Durante a hidrólise de ATP na membrana de conjugação, o potencial de membrana é gerado (QUOTE ~ ~ → Δφ M).

Assim, os principais tipos de trabalho em uma célula viva - elétricos e osmóticos - são realizados com a participação direta de membranas biológicas. Os processos de síntese e quebra de ATP desempenham um papel central na energia da célula. Na célula, o ATP é um acumulador de energia química.

A energia é usada para várias reações químicas que ocorrem na célula. Alguns organismos usam a energia da luz solar para processos bioquímicos - são plantas, enquanto outros usam a energia de ligações químicas em substâncias obtidas no processo de nutrição - são organismos animais. As substâncias dos alimentos são extraídas por divisão ou oxidação biológica no processo de respiração celular.

A respiração celular é um processo bioquímico em uma célula que ocorre na presença de enzimas, como resultado da liberação de água e dióxido de carbono, a energia é armazenada na forma de ligações macroenergéticas de moléculas de ATP. Se esse processo ocorrer na presença de oxigênio, é chamado de "aeróbico". Se ocorrer sem oxigênio, é chamado de "anaeróbico".

A oxidação biológica inclui três etapas principais:

1. Preparatório,

2. Anóxico (glicólise),

3. Decomposição completa de substâncias orgânicas (na presença de oxigênio).

Fase preparatória. As substâncias ingeridas com alimentos são decompostas em monômeros. Esta fase começa no trato gastrointestinal ou nos lisossomos da célula. Polissacarídeos são divididos em monossacarídeos, proteínas em aminoácidos, gorduras em gliceróis e ácidos graxos. A energia liberada nesta fase é dissipada na forma de calor. Deve-se notar que as células usam carboidratos para processos energéticos e, preferencialmente, monossacarídeos. E o cérebro pode usar para seu trabalho apenas o monossacarídeo - glicose.

A glicose é quebrada pela glicólise em duas moléculas de três carbonos de ácido pirúvico. Seu destino posterior depende da presença de oxigênio na célula. Se houver oxigênio na célula, o ácido pirúvico entra na mitocôndria para oxidação completa em dióxido de carbono e água (respiração aeróbica). Se não houver oxigênio, então, nos tecidos animais, o ácido pirúvico se transforma em ácido lático. Esta fase ocorre no citoplasma da célula. A glicólise produz apenas duas moléculas de ATP.

O oxigênio é essencial para a oxidação completa da glicose. No terceiro estágio na mitocôndria, o ácido pirúvico é completamente oxidado em dióxido de carbono e água. Como resultado, outras 36 moléculas de ATP são formadas.

No total, 38 moléculas de ATP são formadas a partir de uma molécula de glicose em três etapas, levando em consideração os dois ATP obtidos no processo de glicólise.

Assim, consideramos os processos de energia que ocorrem nas células. As etapas da oxidação biológica foram caracterizadas. Isso conclui nossa lição, tudo de bom para você, adeus!

A diferença entre respirar e queimar. A respiração que ocorre na célula é frequentemente comparada ao processo de combustão. Ambos os processos ocorrem na presença de oxigênio, liberação de energia e produtos de oxidação. Mas, ao contrário da combustão, a respiração é um processo ordenado de reações bioquímicas que ocorrem na presença de enzimas. Durante a respiração, o dióxido de carbono surge como produto final da oxidação biológica e, no processo de combustão, a formação do dióxido de carbono ocorre pela combinação direta do hidrogênio com o carbono. Também durante a respiração, uma certa quantidade de moléculas de ATP é formada. Ou seja, respiração e combustão são processos fundamentalmente diferentes.

significado biomédico. Para a medicina, não apenas o metabolismo da glicose é importante, mas também a frutose e a galactose. Especialmente importante na medicina é a capacidade de formar ATP na ausência de oxigênio. Isso torna possível manter o trabalho intensivo do músculo esquelético em condições de eficiência insuficiente da oxidação aeróbica. Tecidos com atividade glicolítica aumentada são capazes de permanecer ativos durante os períodos de carência de oxigênio. No músculo cardíaco, as possibilidades de glicólise são limitadas. É difícil tolerar o suprimento sanguíneo prejudicado, o que pode levar à isquemia. Várias doenças são conhecidas devido à falta de enzimas que regulam a glicólise:

- anemia hemolítica (em células cancerosas de crescimento rápido, a glicólise ocorre a uma taxa que excede a capacidade do ciclo do ácido cítrico), o que contribui para um aumento da síntese de ácido lático em órgãos e tecidos. Níveis elevados de ácido lático no corpo podem ser um sintoma de câncer.

Fermentação. Os micróbios são capazes de obter energia no processo de fermentação. A fermentação é conhecida pelas pessoas desde tempos imemoriais, por exemplo, na fabricação de vinho. Ainda antes se sabia sobre a fermentação do ácido lático. As pessoas consumiam laticínios sem suspeitar que esses processos estão associados à atividade de microrganismos. Isso foi provado pela primeira vez por Louis Pasteur. Além disso, diferentes microrganismos secretam diferentes produtos de fermentação. Agora vamos falar sobre fermentação alcoólica e láctica. Como resultado, álcool etílico, dióxido de carbono são formados e energia é liberada. Cervejeiros e vinicultores usaram certos tipos de levedura para estimular a fermentação, que transforma açúcares em álcool. A fermentação é realizada principalmente por leveduras, mas também por algumas bactérias e fungos. A levedura Saccharomyces é tradicionalmente utilizada em nosso país. Na América - bactérias do gênero Pseudomonas. E no México, as bactérias "bastões móveis" são usadas. Nossas leveduras tendem a fermentar hexoses (monossacarídeos de seis carbonos), como glicose ou frutose. O processo de formação do álcool pode ser representado da seguinte forma: a partir de uma molécula de glicose, formam-se duas moléculas de álcool, duas moléculas de dióxido de carbono e duas moléculas de ATP. Este método é menos lucrativo que os processos aeróbicos, mas permite manter a vida na ausência de oxigênio. Agora vamos falar sobre fermentação láctica. Uma molécula de glicose forma duas moléculas de ácido lático e duas moléculas de ATP são liberadas. A fermentação láctica é amplamente utilizada para a produção de produtos lácteos: queijo, leite coalhado, iogurte. O ácido lático também é usado na fabricação de refrigerantes.

Tarefas da parte C1-C4

1. Que fatores ambientais contribuem para a regulação do número de lobos no ecossistema?

Responda:
1) antropogênico: desmatamento, superação;
2) biótico: falta de alimentos, competição, disseminação de doenças.

2. Determine o tipo e a fase da divisão celular mostrada na figura. Que processos ocorrem nesta fase?

Responda:
1) a figura mostra a metáfase da mitose;
2) as fibras do fuso estão ligadas aos centrômeros dos cromossomos;
3) nesta fase, os cromossomos de duas cromátides se alinham no plano do equador.

3. Por que arar o solo melhora as condições de vida das plantas cultivadas?

Responda:
1) contribui para a destruição de ervas daninhas e enfraquece a competição com plantas cultivadas;
2) contribui para o abastecimento das plantas com água e sais minerais;
3) aumenta o fornecimento de oxigênio para as raízes.

4. Como um ecossistema natural é diferente de um agroecossistema?

Responda:
1) grande biodiversidade e diversidade de relações e cadeias alimentares;
2) uma circulação equilibrada de substâncias;
3) longos períodos de existência.

5. Expandir os mecanismos que garantem a constância do número e da forma dos cromossomos em todas as células dos organismos de geração em geração?

Responda:
1) devido à meiose, são formados gametas com um conjunto haplóide de cromossomos;
2) durante a fertilização no zigoto, o conjunto diplóide de cromossomos é restaurado, o que garante a constância do conjunto cromossômico;
3) o crescimento do organismo ocorre devido à mitose, que garante a constância do número de cromossomos nas células somáticas.

6. Qual é o papel das bactérias no ciclo da matéria?

Responda:
1) bactérias heterotróficas - os decompositores decompõem as substâncias orgânicas em minerais que são absorvidos pelas plantas;
2) bactérias autotróficas (foto, quimiotróficos) - os produtores sintetizam substâncias orgânicas a partir de inorgânicas, garantindo a circulação de oxigênio, carbono, nitrogênio, etc.

7. Quais são as características das plantas musgosas?

Responda:

2) os musgos se reproduzem sexuada e assexuadamente com gerações alternadas: sexuada (gametófito) e assexuada (esporófito);
3) uma planta adulta de musgo é uma geração sexuada (gametófito) e uma caixa com esporos é assexuada (esporófito);
4) a fertilização ocorre na presença de água.

8. Os esquilos, como regra, vivem em uma floresta de coníferas e se alimentam principalmente de sementes de abeto. Que fatores bióticos podem levar a uma redução na população de esquilos?

9. Sabe-se que o aparelho de Golgi é especialmente bem desenvolvido nas células glandulares do pâncreas. Explique por quê.

Responda:
1) nas células do pâncreas são sintetizadas enzimas que se acumulam nas cavidades do aparelho de Golgi;
2) no aparelho de Golgi, as enzimas são acondicionadas na forma de bolhas;
3) do aparelho de Golgi, as enzimas são transportadas para o ducto pancreático.

10. Ribossomos de células diferentes, todo o conjunto de aminoácidos e as mesmas moléculas de mRNA e tRNA foram colocados em um tubo de ensaio, e todas as condições para a síntese de proteínas foram criadas. Por que um tipo de proteína será sintetizado em diferentes ribossomos em um tubo de ensaio?

Responda:
1) a estrutura primária de uma proteína é determinada pela sequência de aminoácidos;
2) os moldes para a síntese de proteínas são as mesmas moléculas de mRNA, nas quais a mesma estrutura de proteína primária é codificada.

11. Quais características da estrutura são características dos representantes do tipo Chordata?

Responda:
1) esqueleto axial interno;
2) o sistema nervoso em forma de tubo na face dorsal do corpo;
3) lacunas no tubo digestivo.

12. O trevo cresce em um prado, polinizado por abelhas. Quais fatores bióticos podem levar a um declínio na população de trevos?

Responda:
1) diminuição do número de abelhas;
2) aumento do número de animais herbívoros;
3) reprodução de plantas de competidores (cereais, etc.).

13. A massa total das mitocôndrias em relação à massa das células de vários órgãos do rato é: no pâncreas - 7,9%, no fígado - 18,4%, no coração - 35,8%. Por que as células desses órgãos têm um conteúdo diferente de mitocôndrias?

Responda:
1) as mitocôndrias são as estações de energia da célula, as moléculas de ATP são sintetizadas e acumuladas nelas;
2) para o trabalho intensivo do músculo cardíaco, é necessária muita energia, portanto, o conteúdo de mitocôndrias em suas células é o mais alto;
3) no fígado, o número de mitocôndrias é maior em relação ao pâncreas, por ter um metabolismo mais intenso.

14. Explique por que a carne que não passou pelo controle sanitário é perigosa para comer mal cozida ou levemente frita.

Responda:
1) na carne bovina pode haver tênias bovinas;
2) no canal digestivo, um verme adulto se desenvolve a partir do finlandês, e a pessoa se torna o proprietário final.

15. Nomeie o organoide da célula vegetal mostrado na figura, suas estruturas, indicadas pelos números 1-3, e suas funções.

Responda:
1) o organoide representado é um cloroplasto;
2) 1 - grana tilacoides, participam da fotossíntese;
3) 2 - DNA, 3 - ribossomos, estão envolvidos na síntese de suas próprias proteínas do cloroplasto.

16. Por que as bactérias não podem ser classificadas como eucariontes?

Responda:
1) em suas células, a substância nuclear é representada por uma molécula de DNA circular e não está separada do citoplasma;
2) não possuem mitocôndrias, complexo de Golgi, EPS;
3) não possuem células germinativas especializadas, não há meiose e fertilização.

17. Que mudanças nos fatores bióticos podem levar ao aumento da população da lesma nua que vive na floresta e se alimenta principalmente de plantas?

18. Nas folhas das plantas, o processo de fotossíntese é intenso. Ocorre em frutos maduros e verdes? Explique a resposta.

Responda:
1) a fotossíntese ocorre em frutos imaturos (enquanto verdes), pois contêm cloroplastos;
2) à medida que amadurecem, os cloroplastos se transformam em cromoplastos, nos quais não ocorre a fotossíntese.

19. Quais fases da gametogênese são indicadas na figura pelas letras A, B e C? Que conjunto de cromossomos as células têm em cada um desses estágios? Ao desenvolvimento de quais células especializadas esse processo leva?

Responda:
1) A - estágio (zona) de reprodução (divisão), células diplóides;
2) B - estágio de crescimento (zona), célula diplóide;
3) B - estágio (zona) de maturação, células haplóides, espermatozóides se desenvolvem.

20. Como as células bacterianas diferem em estrutura das células de organismos de outros reinos da vida selvagem? Liste pelo menos três diferenças.

Responda:
1) não há núcleo formado, envoltório nuclear;
2) algumas organelas estão ausentes: mitocôndrias, RE, complexo de Golgi, etc.;
3) têm um cromossomo em anel.

21. Por que as plantas (produtoras) são consideradas o elo inicial na circulação de substâncias e na transformação de energia em um ecossistema?

Responda:
1) criar substâncias orgânicas a partir de inorgânicas;
2) acumular energia solar;
3) fornecer matéria orgânica e energia para os organismos de outras partes do ecossistema.

22. Que processos asseguram o movimento de água e minerais através da planta?

Responda:
1) da raiz às folhas, a água e os sais minerais se movem pelos vasos devido à transpiração, o que resulta em uma força de sucção;
2) a corrente ascendente na planta é promovida pela pressão radicular, que ocorre como resultado do fluxo constante de água para a raiz devido à diferença na concentração de substâncias nas células e no ambiente.

23. Considere as células mostradas na figura. Determine quais letras denotam células procarióticas e eucarióticas. Forneça evidências para o seu ponto de vista.

Responda:
1) A - célula procariótica, B - célula eucariótica;
2) a célula da figura A não possui núcleo formado, seu material hereditário é representado por um cromossomo em anel;
3) a célula da figura B tem núcleo e organelas bem formados.

24. Qual é a complicação do sistema circulatório dos anfíbios em comparação com os peixes?

Responda:
1) o coração fica com três câmaras;
2) o segundo círculo da circulação sanguínea aparece;
3) o coração contém sangue venoso e misto.

25. Por que um ecossistema florestal misto é considerado mais sustentável do que um ecossistema florestal de abetos?

Responda:
1) há mais espécies em uma floresta mista do que em uma floresta de abetos;
2) em uma floresta mista, as cadeias alimentares são mais longas e ramificadas do que em uma floresta de abetos;
3) há mais camadas em uma floresta mista do que em uma floresta de abetos.

26. Uma seção de uma molécula de DNA tem a seguinte composição: GATGAATAGTGCTTC. Liste pelo menos três consequências que uma substituição acidental do sétimo nucleotídeo da timina por citosina (C) pode levar.

Responda:
1) ocorrerá uma mutação genética - o códon do terceiro aminoácido será alterado;
2) em uma proteína, um aminoácido pode ser substituído por outro, como resultado, a estrutura primária da proteína mudará;
3) todas as outras estruturas de proteínas podem mudar, o que levará ao aparecimento de uma nova característica no corpo.

27. As algas vermelhas (carmesim) vivem em grandes profundidades. Apesar disso, a fotossíntese ocorre em suas células. Explique como ocorre a fotossíntese se a coluna de água absorve os raios da parte vermelho-alaranjada do espectro.

Responda:
1) para a fotossíntese, os raios são necessários não apenas na parte vermelha, mas também na parte azul do espectro;
2) as células roxas contêm um pigmento vermelho que absorve os raios da parte azul do espectro, sua energia é utilizada no processo de fotossíntese.

28. Encontre erros no texto fornecido. Indique o número de frases em que foram cometidos erros, corrija-os.
1. Os celenterados são animais multicelulares de três camadas. 2. Possuem cavidade gástrica ou intestinal. 3. A cavidade intestinal inclui células urticantes. 4. Os celenterados têm um sistema nervoso de malha (difuso). 5. Todos os organismos intestinais flutuantes.

1) 1 - celenterados - animais de duas camadas;
2)3 - as células urticantes estão contidas no ectoderma e não na cavidade intestinal;
3)5 - entre os celenterados há formulários anexos.

29. Como ocorrem as trocas gasosas nos pulmões e tecidos dos mamíferos? Qual o motivo desse processo?

Responda:
1) as trocas gasosas são baseadas na difusão, que se deve à diferença de concentração de gases (pressão parcial) no ar dos alvéolos e no sangue;
2) oxigênio da área de alta pressão no ar alveolar entra no sangue e dióxido de carbono da área de alta pressão no sangue entra nos alvéolos;
3) nos tecidos, o oxigênio da área de alta pressão nos capilares entra na substância intercelular e depois nas células dos órgãos. O dióxido de carbono da área de alta pressão na substância intercelular entra no sangue.

30. Qual a participação de grupos funcionais de organismos na circulação de substâncias na biosfera? Considere o papel de cada um deles no ciclo de substâncias na biosfera.

Responda:
1) os produtores sintetizam substâncias orgânicas a partir de substâncias inorgânicas (dióxido de carbono, água, nitrogênio, fósforo e outros minerais), liberam oxigênio (exceto quimiotróficos);
2) os consumidores (e outros grupos funcionais) de organismos utilizam e convertem substâncias orgânicas, oxidam-nas durante a respiração, absorvendo oxigênio e liberando dióxido de carbono e água;
3) os decompositores decompõem as substâncias orgânicas em compostos inorgânicos de nitrogênio, fósforo, etc., devolvendo-os ao meio ambiente.

31. Uma seção de uma molécula de DNA que codifica uma sequência de aminoácidos em uma proteína tem a seguinte composição: G-A-T-G-A-A-T-A-G-TT-C-T-T-C. Explique as consequências da adição acidental de um nucleotídeo guanina (G) entre o sétimo e o oitavo nucleotídeo.

Responda:
1) ocorrerá uma mutação genética - os códigos do terceiro e subsequentes aminoácidos podem mudar;
2) a estrutura primária da proteína pode mudar;
3) uma mutação pode levar ao aparecimento de uma nova característica em um organismo.

32. Quais órgãos da planta são danificados pelos besouros de maio em diferentes estágios de desenvolvimento individual?

Responda:
1) as raízes das plantas danificam as larvas;
2) as folhas das árvores danificam os besouros adultos.

33. Encontre erros no texto fornecido. Indique o número de frases em que foram cometidos erros, corrija-os.
1. Os platelmintos são animais de três camadas. 2. Tipo Flatworms incluem planária branca, lombriga humana e verme do fígado. 3. Os platelmintos têm um corpo achatado alongado. 4. Eles têm um sistema nervoso bem desenvolvido. 5. Os platelmintos são animais dióicos que põem ovos.

Erros cometidos nas frases:
1) 2 - o tipo de Flatworms não inclui a lombriga humana, é uma lombriga;
2) 4 - em platelmintos, o sistema nervoso é pouco desenvolvido;
3) 5 - Flatworms - hermafroditas.

34. O que é um feto? Qual é o seu significado na vida das plantas e animais?

Responda:
1) fruto - genitals de angiospermas;
2) contém sementes, com as quais ocorre a reprodução e o reassentamento das plantas;
3) os frutos das plantas são alimento para os animais.

35. A maioria das espécies de aves voa para o inverno das regiões do norte, apesar de seu sangue quente. Cite pelo menos três fatores que fazem com que esses animais migrem.

Responda:
1) objetos alimentares de aves insetívoras ficam indisponíveis para obtenção;
2) a cobertura de gelo nos corpos d'água e a cobertura de neve no solo privam as aves herbívoras de alimento;
3) mudança na duração das horas de luz do dia.

36. Qual leite, esterilizado ou recém-ordenhado, azedará mais rápido nas mesmas condições? Explique a resposta.

Responda:
1) o leite recém-ordenhado azedará mais rápido, pois contém bactérias que provocam a fermentação do produto;
2) quando o leite é esterilizado, as células e esporos das bactérias do ácido lático morrem e o leite é armazenado por mais tempo.

37. Encontre erros no texto fornecido. Indique o número de frases em que foram cometidos erros, explique-os.
1. As principais classes do tipo de artrópodes são Crustáceos, Aracnídeos e Insetos. 2. O corpo dos crustáceos e aracnídeos é dividido em cabeça, tórax e abdome. 3. O corpo dos insetos consiste em um cefalotórax e um abdômen. 4. As antenas de aranha não. 5. Os insetos têm dois pares de antenas, enquanto os crustáceos têm um par.

Erros cometidos nas frases:
1) 2 - o corpo dos crustáceos e aracnídeos é constituído por cefalotórax e abdome;
2)3 - o corpo dos insetos consiste em cabeça, tórax e abdômen;
3-5 - os insetos têm um par de antenas e os crustáceos têm dois pares.

38. Prove que o rizoma de uma planta é um broto modificado.

Responda:
1) o rizoma possui nós nos quais existem folhas e botões rudimentares;
2) no topo do rizoma está a gema apical, que determina o crescimento da parte aérea;
3) raízes adventícias partem do rizoma;
4) a estrutura anatômica interna do rizoma é semelhante ao caule.

39. O homem usa produtos químicos para controlar pragas. Indique pelo menos três mudanças na vida de uma floresta de carvalhos se todos os insetos herbívoros forem destruídos por um método químico. Explique por que eles vão acontecer.

Responda:
1) o número de plantas polinizadas por insetos diminuirá drasticamente, uma vez que insetos herbívoros são polinizadores de plantas;
2) o número de organismos insetívoros (consumidores de segunda ordem) diminuirá drasticamente ou desaparecerá devido à ruptura das cadeias alimentares;
3) parte dos produtos químicos usados ​​para matar insetos entrará no solo, o que levará à interrupção da vida das plantas, morte da flora e fauna do solo, todas as violações podem levar à morte das florestas de carvalhos.

40. Por que o tratamento com antibióticos pode causar disfunção intestinal? Cite pelo menos dois motivos.

Responda:
1) os antibióticos matam as bactérias benéficas que vivem no intestino humano;
2) quebra de fibra, absorção de água e outros processos são perturbados.

41. Qual parte da folha está indicada na figura pela letra A e de que estruturas ela consiste? Quais são as funções dessas estruturas?

1) a letra A denota um feixe fibroso vascular (veia), o feixe inclui vasos, tubos de peneira, tecido mecânico;
2) vasos fornecem transporte de água para as folhas;
3) tubos de peneira proporcionam o transporte de substâncias orgânicas das folhas para outros órgãos;
4) as células mecânicas do tecido dão força e são a estrutura da folha.

42. Quais são as características do reino dos fungos?

Responda:
1) o corpo dos fungos consiste em filamentos - hifas, formando um micélio;
2) se reproduzem sexuada e assexuadamente (esporos, micélio, brotamento);
3) crescer ao longo da vida;
4) na célula: a casca contém uma substância semelhante à quitina, um nutriente de reserva - glicogênio.

43. Em um pequeno reservatório formado após a enchente do rio, foram encontrados os seguintes organismos: ciliados-sapatos, dáfnias, planárias brancas, um grande caracol de lagoa, ciclope, hidras. Explique se esse corpo de água pode ser considerado um ecossistema. Dê pelo menos três provas.

Responda:
O reservatório temporário nomeado não pode ser chamado de ecossistema, pois nele:
1) não há produtores;
2) não há decompositores;
3) não há circulação fechada de substâncias e as cadeias alimentares são quebradas.

44. Por que é colocado um bilhete sob o torniquete, que é aplicado para estancar o sangramento de grandes vasos, indicando o momento de sua aplicação?

Responda:
1) após a leitura da nota, você pode determinar quanto tempo se passou desde que o torniquete foi aplicado;
2) se após 1-2 horas não for possível entregar o paciente ao médico, o torniquete deve ser afrouxado por um tempo. Isso evitará a necrose do tecido.

45. Cite as estruturas da medula espinhal, indicadas na figura pelos números 1 e 2, e descreva as características de sua estrutura e função.

Responda:
1) 1 - substância cinzenta, formada pelos corpos dos neurônios;
2) 2 - substância branca, formada por longos processos de neurônios;
3) a substância cinzenta desempenha uma função reflexa, a substância branca - uma função condutora.

46. ​​Qual o papel das glândulas salivares na digestão dos mamíferos? Liste pelo menos três funções.

Responda:
1) a secreção das glândulas salivares umedece e desinfeta os alimentos;
2) a saliva está envolvida na formação do bolo alimentar;
3) as enzimas da saliva contribuem para a quebra do amido.

47. Como resultado da atividade vulcânica, formou-se uma ilha no oceano. Descreva a sequência de formação do ecossistema em um pedaço de terra recém-formado. Liste pelo menos três itens.

Responda:
1) os primeiros a se instalarem são os micro-organismos e os liquens que propiciam a formação do solo;
2) as plantas se instalam no solo, cujos esporos ou sementes são transportados pelo vento ou pela água;
3) à medida que a vegetação se desenvolve, os animais aparecem no ecossistema, principalmente artrópodes e pássaros.

48. Jardineiros experientes aplicam fertilizantes nas ranhuras localizadas ao longo das bordas dos círculos próximos ao tronco das árvores frutíferas e não os distribuem uniformemente. Explique por quê.

Responda:
1) o sistema radicular cresce, a zona de sucção se move atrás da ponta da raiz;
2) raízes com uma zona de sucção desenvolvida - pêlos radiculares - estão localizadas ao longo das bordas dos círculos próximos ao caule.

49. Que tiro modificado é mostrado na imagem? Nomeie os elementos da estrutura, indicados na figura pelos números 1, 2, 3, e as funções que desempenham.

Responda:
1) lâmpada;
2) 1 - folha escamosa suculenta, na qual são armazenados nutrientes e água;
3) 2 - raízes adventícias que garantem a absorção de água e sais minerais;
4) 3 - rim, garante o crescimento da parte aérea.

50. Quais são as características da estrutura e vida dos musgos? Liste pelo menos três itens.

Responda:
1) a maioria dos musgos são plantas folhosas, alguns deles possuem rizóides;
2) os musgos têm um sistema de condução pouco desenvolvido;
3) os musgos se reproduzem sexuada e assexuadamente, com alternância de gerações: sexuada (gametófito) e assexuada (esporófito); uma planta adulta de musgo é uma geração sexuada, e uma caixa de esporos é assexuada.

51. Como resultado de um incêndio florestal, parte da floresta de abetos queimou. Explique como ele vai se autocurar. Liste pelo menos três etapas.

Responda:
1) as plantas herbáceas amantes da luz se desenvolvem primeiro;
2) então aparecem brotos de bétula, álamo, pinheiro, cujas sementes caíram com a ajuda do vento, formando uma floresta de pequenas folhas ou pinheiros.
3) sob o dossel de espécies que amam a luz, desenvolvem-se abetos tolerantes à sombra, que posteriormente expulsam completamente outras árvores.

52. Para estabelecer a causa de uma doença hereditária, as células do paciente foram examinadas e foi encontrada uma alteração no comprimento de um dos cromossomos. Que método de pesquisa permitiu estabelecer a causa desta doença? A que tipo de mutação está associada?

Responda:
1) a causa da doença é estabelecida pelo método citogenético;
2) a doença é causada por uma mutação cromossômica - a perda ou adição de um fragmento cromossômico.

53. Qual letra da figura indica a blástula no ciclo de desenvolvimento da lanceta. Quais são as características da formação da blástula?

Responda:
1) a blástula é designada pela letra G;
2) a blástula é formada durante o esmagamento do zigoto;
3) o tamanho da blástula não excede o tamanho do zigoto.

54. Por que os fungos são isolados em um reino especial do mundo orgânico?

Responda:
1) o corpo dos cogumelos consiste em finos fios ramificados - hifas, formando um micélio ou micélio;
2) as células do micélio armazenam carboidratos na forma de glicogênio;
3) os fungos não podem ser atribuídos às plantas, pois suas células não possuem clorofila e cloroplastos; a parede contém quitina;
4) os cogumelos não podem ser atribuídos a animais, pois absorvem nutrientes de toda a superfície do corpo e não os engolem na forma de pedaços de comida.

55. Em algumas biocenoses florestais, a caça em massa de aves de rapina diurnas foi realizada para proteger as galinhas. Explique como esse evento afetou o número de galinhas.

Responda:
1) no início, o número de galinhas aumentou, pois seus inimigos (regulando naturalmente o número) foram destruídos;
2) então o número de galinhas diminuiu por falta de comida;
3) o número de indivíduos doentes e debilitados aumentou devido à disseminação de doenças e à ausência de predadores, o que também afetou a diminuição do número de galinhas.

56. A cor da pelagem de uma lebre branca muda ao longo do ano: no inverno a lebre é branca e no verão é cinza. Explique que tipo de variabilidade é observada em um animal e o que determina a manifestação dessa característica.

Responda:
1) uma manifestação de variabilidade de modificação (fenotípica, não hereditária) é observada em uma lebre;
2) a manifestação desta característica é determinada por mudanças nas condições ambientais (temperatura, duração do dia).

57. Cite as etapas do desenvolvimento embrionário da lanceta, indicadas na figura pelas letras A e B. Amplie as características da formação de cada uma dessas etapas.
A B

Responda:
1) A - gástrula - o estágio de um embrião de duas camadas;
2) B - neurula, tem os primórdios de uma futura larva ou organismo adulto;
3) a gástrula é formada por invaginação da parede da blástula e, na nêrula, é colocada primeiro a placa neural, que serve como reguladora para a colocação dos demais sistemas de órgãos.

58. Quais são as principais características da estrutura e atividade vital das bactérias. Liste pelo menos quatro características.

Responda:
1) bactérias - organismos pré-nucleares que não possuem núcleo formalizado e muitas organelas;
2) de acordo com o método de nutrição, as bactérias são heterótrofas e autótrofas;
3) alta taxa de reprodução por divisão;
4) anaeróbios e aeróbios;
5) condições desfavoráveis ​​são vivenciadas em estado de disputa.

59. Qual é a diferença entre o ambiente terra-ar e a água?

Responda:
1) teor de oxigênio;
2) diferenças nas flutuações de temperatura (ampla amplitude de flutuações no ambiente solo-ar);
3) o grau de iluminação;
4) densidade.

Responda:
1) a alga tem a capacidade de acumular o elemento químico iodo;
2) O iodo é essencial para a função normal da tireóide.

61. Por que uma célula ciliada de sapato é considerada um organismo integral? Quais organelas de sapatos-ciliados são indicadas na figura pelos números 1 e 2 e quais funções elas desempenham?

Responda:
1) a célula ciliada desempenha todas as funções de um organismo independente: metabolismo, reprodução, irritabilidade, adaptação;
2) 1 - um pequeno núcleo, participa do processo sexual;
3) 2 - um grande núcleo, regula os processos vitais.

61. Quais são as características da estrutura e vida dos fungos? Liste pelo menos três características.

62. Explique os danos às plantas causados ​​pela chuva ácida. Dê pelo menos três razões.

Responda:
1) danificar diretamente os órgãos e tecidos das plantas;
2) poluir o solo, reduzir a fertilidade;
3) reduzir a produtividade das plantas.

63. Por que os passageiros são aconselhados a chupar pirulitos ao decolar ou pousar um avião?

Responda:
1) uma rápida mudança de pressão durante a decolagem ou pouso de uma aeronave causa desconforto no ouvido médio, onde a pressão inicial no tímpano dura mais tempo;
2) os movimentos de deglutição melhoram o acesso do ar à tuba auditiva (Eustáquio), por meio da qual a pressão na cavidade da orelha média se iguala à pressão no ambiente.

64. Como o sistema circulatório dos artrópodes difere do sistema circulatório dos anelídeos? Indique pelo menos três sinais que comprovem essas diferenças.

Responda:
1) nos artrópodes o sistema circulatório é aberto e nos anelídeos é fechado;
2) os artrópodes possuem um coração na face dorsal;
3) os anelídeos não possuem coração, sua função é realizada por um vaso anular.

65. Que tipo é o animal mostrado na foto? O que é indicado pelos números 1 e 2? Nomeie outros representantes deste tipo.

Responda:
1) ao tipo de intestino;
2) 1 - ectoderma, 2 - cavidade intestinal;
3) pólipos de coral, água-viva.

66. Quais são as adaptações morfológicas, fisiológicas e comportamentais à temperatura ambiente em animais de sangue quente?

Responda:
1) morfológico: capas isolantes de calor, camada de gordura subcutânea, alterações na superfície do corpo;
2) fisiológico: aumento da intensidade de evaporação do suor e umidade durante a respiração; estreitamento ou dilatação dos vasos sanguíneos, alterações no nível de metabolismo;
3) comportamentais: construção de ninhos, tocas, mudanças na atividade diária e sazonal em função da temperatura do ambiente.

67. Como é o recebimento da informação genética do núcleo para o ribossomo?

Responda:
1) a síntese de mRNA ocorre no núcleo de acordo com o princípio da complementaridade;
2) mRNA - uma cópia da seção de DNA contendo informações sobre a estrutura primária da proteína se move do núcleo para o ribossomo.

68. Qual é a complicação das samambaias em comparação com os musgos? Dê pelo menos três sinais.

Responda:
1) as samambaias têm raízes;
2) nas samambaias, ao contrário dos musgos, formou-se um tecido condutor desenvolvido;
3) no ciclo de desenvolvimento das samambaias, a geração assexuada (esporófito) prevalece sobre a sexual (gametófito), que é representada pela excrescência.

69. Nomeie a camada embrionária de um animal vertebrado, indicada na figura pelo número 3. Que tipo de tecido e quais órgãos são formados a partir dele.

Responda:
1) camada germinativa - endoderme;
2tecido epitelial (epitélio intestinal e respiratório);
3) órgãos: intestinos, glândulas digestivas, órgãos respiratórios, algumas glândulas endócrinas.

70. Qual o papel das aves na biocenose da floresta? Dê pelo menos três exemplos.

Responda:
1) regular o número de plantas (distribuir frutos e sementes);
2) regular o número de insetos, pequenos roedores;
3) servir de alimento para predadores;
4) fertilizar o solo.

71. Qual é o papel protetor dos leucócitos no corpo humano?

Responda:
1) os leucócitos são capazes de fagocitose - devorando e digerindo proteínas, microrganismos, células mortas;
2) os leucócitos estão envolvidos na produção de anticorpos que neutralizam certos antígenos.

72. Encontre erros no texto fornecido. Indique os números das propostas em que são feitas, corrija-as.
De acordo com a teoria cromossômica da hereditariedade:
1. Os genes estão localizados nos cromossomos em ordem linear. 2. Todo mundo ocupa um determinado lugar - um alelo. 3. Os genes de um cromossomo formam um grupo de ligação. 4. O número de grupos de ligação é determinado pelo boro diplóide dos cromossomos. 5. A violação da ligação gênica ocorre no processo de conjugação dos cromossomos na prófase da meiose.

Erros cometidos nas frases:
1)2 - localização do gene - locus;
2)4 - o número de grupos de ligação é igual ao conjunto haplóide de cromossomos;
3)5 - a ruptura da ligação gênica ocorre durante o crossing over.

73. Por que alguns cientistas se referem à euglena verde como planta e outros como animal? Liste pelo menos três motivos.

Responda:
1) capaz de nutrição heterotrófica, como todos os animais;
2) capaz de movimento ativo em busca de alimento, como todos os animais;
3) contém clorofila na célula e é capaz de nutrição autotrófica, como as plantas.

74. Que processos ocorrem nas etapas do metabolismo energético?

Responda:
1) na fase preparatória, as substâncias orgânicas complexas são divididas em menos complexas (biopolímeros - a monômeros), a energia é dissipada na forma de calor;
2) no processo de glicólise, a glicose é quebrada em ácido pirúvico (ou ácido lático ou álcool) e 2 moléculas de ATP são sintetizadas;
3) no estágio de oxigênio, o ácido pirúvico (piruvato) é decomposto em dióxido de carbono e água e 36 moléculas de ATP são sintetizadas.

75. Em uma ferida formada no corpo humano, o sangramento eventualmente para, mas pode ocorrer supuração. Explique a que propriedades do sangue isso se deve.

Responda:
1) o sangramento pára devido à coagulação do sangue e à formação de um coágulo sanguíneo;
2) a supuração se deve ao acúmulo de leucócitos mortos que realizaram fagocitose.

76. Encontre erros no texto fornecido, corrija-os. Indique o número de frases em que foram cometidos erros, explique-os.
1. As proteínas são de grande importância na estrutura e vida dos organismos. 2. São biopolímeros cujos monômeros são bases nitrogenadas. 3. As proteínas fazem parte da membrana plasmática. 4. Muitas proteínas desempenham uma função enzimática na célula. 5. Nas moléculas de proteína, as informações hereditárias sobre as características de um organismo são criptografadas. 6. As moléculas de proteína e tRNA fazem parte dos ribossomos.

Erros cometidos nas frases:
1) 2 - os monômeros de proteínas são aminoácidos;
2)5 - as informações hereditárias sobre as características do organismo são criptografadas em moléculas de DNA;
3)6- ribossomos contêm moléculas de rRNA, não tRNA.

77. O que é miopia? Em que parte do olho a imagem é focalizada em uma pessoa míope? Qual é a diferença entre formas congênitas e adquiridas de miopia?

Responda:
1) a miopia é uma doença dos órgãos da visão, na qual uma pessoa não distingue objetos distantes;
2) em uma pessoa míope, a imagem dos objetos aparece na frente da retina;
3) com miopia congênita, a forma do globo ocular muda (alonga);
4) a miopia adquirida está associada a uma mudança (aumento) na curvatura do cristalino.

78. Qual é a diferença entre o esqueleto da cabeça humana e o esqueleto da cabeça dos grandes macacos? Liste pelo menos quatro diferenças.

Responda:
1) a predominância do cérebro do crânio sobre o facial;
2) redução do aparelho de mandíbula;
3) a presença de uma saliência do queixo na mandíbula inferior;
4) redução dos arcos superciliares.

79. Por que o volume de urina excretado pelo corpo humano por dia não é igual ao volume de líquido ingerido durante o mesmo período?

Responda:
1) parte da água é utilizada pelo organismo ou é formada em processos metabólicos;
2) parte da água evapora pelos órgãos respiratórios e glândulas sudoríparas.

80. Encontre erros no texto dado, corrija-os, indique os números das frases em que são feitos, escreva essas frases sem erros.
1. Os animais são organismos heterotróficos, alimentam-se de substâncias orgânicas prontas. 2. Existem animais unicelulares e multicelulares. 3. Todos os animais multicelulares têm simetria corporal bilateral. 4. A maioria deles desenvolveu vários órgãos de locomoção. 5. Somente artrópodes e cordados possuem sistema circulatório. 6. O desenvolvimento pós-embrionário em todos os animais multicelulares é direto.

Erros cometidos nas frases:
1) 3 - nem todos os animais multicelulares apresentam simetria bilateral do corpo; por exemplo, em celenterados é radial (radial);
2) 5 - o sistema circulatório também está presente em anelídeos e moluscos;
3) 6 - o desenvolvimento pós-embrionário direto não é inerente a todos os animais multicelulares.

81. Qual é a importância do sangue na vida humana?

Responda:
1) desempenha uma função de transporte: entrega de oxigênio e nutrientes aos tecidos e células, remoção de dióxido de carbono e produtos metabólicos;
2) desempenha uma função protetora devido à atividade de leucócitos e anticorpos;
3) participa da regulação humoral da atividade vital do organismo.

82. Use informações sobre os estágios iniciais da embriogênese (zigoto, blástula, gástrula) para confirmar a sequência de desenvolvimento do mundo animal.

Responda:
1) o estágio de zigoto corresponde a um organismo unicelular;
2) o estágio de blástula, onde as células não são diferenciadas, é semelhante às formas coloniais;
3) o embrião na fase de gástrula corresponde à estrutura da cavidade intestinal (hidra).

83. A introdução de grandes doses de drogas na veia é acompanhada por sua diluição com soro fisiológico (solução de NaCl 0,9%). Explique por quê.

Responda:
1) a introdução de grandes doses de medicamentos sem diluição pode causar uma mudança acentuada na composição do sangue e fenômenos irreversíveis;
2) a concentração de soro fisiológico (solução de NaCl 0,9%) corresponde à concentração de sais no plasma sanguíneo e não causa a morte das células sanguíneas.

84. Encontre erros no texto dado, corrija-os, indique os números das frases em que são feitos, escreva essas frases sem erros.
1. Os animais do tipo artrópode têm uma cobertura externa quitinosa e membros articulados. 2. O corpo da maioria deles consiste em três seções: cabeça, tórax e abdômen. 3. Todos os artrópodes têm um par de antenas. 4. Seus olhos são complexos (facetados). 5. O sistema circulatório dos insetos está fechado.

Erros cometidos nas frases:
1)3 - nem todos os artrópodes possuem um par de antenas (os aracnóides não as possuem e os crustáceos possuem dois pares cada);
2) 4 - nem todos os artrópodes possuem olhos compostos (compostos): nos aracnídeos são simples ou ausentes, nos insetos, juntamente com os olhos compostos, podem ser simples;
3-5 - o sistema circulatório nos artrópodes não está fechado.

85. Quais são as funções do sistema digestivo humano?

Responda:
1) processamento mecânico de alimentos;
2) processamento químico de alimentos;
3) movimentação de alimentos e remoção de resíduos não digeridos;
4) absorção de nutrientes, sais minerais e água no sangue e na linfa.

86. O que caracteriza o progresso biológico das plantas com flores? Liste pelo menos três características.

Responda:
1) uma grande variedade de populações e espécies;
2) ampla colonização no globo;
3) adaptabilidade à vida em diferentes condições ambientais.

87. Por que os alimentos devem ser bem mastigados?

Responda:
1) alimentos bem mastigados são rapidamente saturados com saliva na cavidade oral e começam a ser digeridos;
2) alimentos bem mastigados são rapidamente saturados com sucos digestivos no estômago e intestinos e, portanto, mais fáceis de digerir.

88. Encontre erros no texto fornecido. Indique os números das propostas em que são feitas, corrija-as.
1. Uma população é uma coleção de indivíduos de uma mesma espécie que se cruzam livremente e que habitam um território comum por um longo tempo 2. Populações diferentes de uma mesma espécie são relativamente isoladas umas das outras e seus indivíduos não se cruzam. 3. O pool genético de todas as populações da mesma espécie é o mesmo. 4. A população é a unidade elementar de evolução. 5. Um grupo de rãs da mesma espécie que vivem em uma poça profunda durante um verão é uma população.

Erros cometidos nas frases:
1)2 - populações de uma mesma espécie são parcialmente isoladas, mas indivíduos de populações diferentes podem cruzar entre si;
2)3 — pools gênicos de diferentes populações da mesma espécie são diferentes;
3)5 - um grupo de sapos não é uma população, pois um grupo de indivíduos de uma mesma espécie é considerado uma população se ocupar o mesmo espaço por um grande número de gerações.

89. Por que se recomenda beber água salgada no verão com sede prolongada?

Responda:
1) no verão, a transpiração aumenta em uma pessoa;
2) os sais minerais são excretados do corpo com o suor;
3) a água salgada restaura o equilíbrio normal de água e sal entre os tecidos e o ambiente interno do corpo.

90. O que prova que uma pessoa pertence à classe dos mamíferos?

Responda:
1) a semelhança da estrutura dos sistemas de órgãos;
2) a presença de linha do cabelo;
3) o desenvolvimento do embrião no útero;
4) alimentar a prole com leite, cuidar da prole.

91. Que processos mantêm a constância da composição química do plasma sanguíneo humano?

Responda:
1) processos em sistemas tampão mantêm a reação do meio (pH) em nível constante;
2) a regulação neurohumoral da composição química do plasma é realizada.

92. Encontre erros no texto fornecido. Indique os números das propostas em que são feitas, explique-as.
1. Uma população é um conjunto de indivíduos de diferentes espécies que se cruzam livremente e que habitam um território comum há muito tempo 2. As principais características de grupo de uma população são o número, densidade, idade, sexo e estruturas espaciais. 3. A totalidade de todos os genes de uma população é chamada de pool genético. 4. A população é uma unidade estrutural da natureza viva. 5. O número de populações é sempre estável.

Erros cometidos nas frases:
1)1 - uma população é um conjunto de indivíduos de uma mesma espécie que se cruzam livremente, habitando por muito tempo o território comum da população;
2)4 - a população é uma unidade estrutural da espécie;
3-5 - o número de populações pode mudar em diferentes estações e anos.

93. Que estruturas do tegumento do corpo protegem o corpo humano dos efeitos dos fatores de temperatura ambiental? Explique o papel deles.

Responda:
1) o tecido adiposo subcutâneo protege o corpo do resfriamento;
2) as glândulas sudoríparas formam o suor que, ao evaporar, protege contra o superaquecimento;
3) o cabelo na cabeça protege o corpo do resfriamento e superaquecimento;
4) alterar o lúmen dos capilares da pele regula a transferência de calor.

94. Dê pelo menos três características biológicas progressivas de uma pessoa, que ela adquiriu no processo de longa evolução.

Responda:
1) um aumento no cérebro e na parte cerebral do crânio;
2) postura ereta e alterações correspondentes no esqueleto;
3) liberação e desenvolvimento da mão, oposição do polegar.

95. Que divisão da meiose é semelhante à mitose? Explique como ela é expressa e a que conjunto de cromossomos na célula leva.

Responda:
1) a semelhança com a mitose é observada na segunda divisão da meiose;
2) todas as fases são semelhantes, os cromossomos irmãos (cromátides) divergem para os pólos da célula;
3) as células resultantes têm um conjunto haplóide de cromossomos.

96. Qual é a diferença entre sangramento arterial e sangramento venoso?

Responda:
1) com sangramento arterial, sangue escarlate;
2) sai da ferida com um jato forte, uma fonte.

97. O esquema de qual processo ocorre no corpo humano é mostrado na figura? O que está por trás desse processo e como a composição do sangue muda como resultado? Explique a resposta.
capilar

Responda:
1) a figura mostra um diagrama das trocas gasosas nos pulmões (entre a vesícula pulmonar e o capilar sanguíneo);
2) a troca gasosa é baseada na difusão - a penetração de gases de um local com alta pressão para um local com menor pressão;
3) como resultado das trocas gasosas, o sangue fica saturado de oxigênio e passa de venoso (A) para arterial (B).

98. Qual o efeito da hipodinamia (baixa atividade motora) no corpo humano?

Responda:
hipodinamia leva a:
1) a uma diminuição do nível de metabolismo, aumento do tecido adiposo, excesso de peso;
2) enfraquecimento dos músculos esqueléticos e cardíacos, aumentando a carga no coração e reduzindo a resistência do corpo;
3) estagnação do sangue venoso nas extremidades inferiores, vasodilatação, distúrbios circulatórios.

(São permitidas outras formulações da resposta que não distorçam seu significado.)

99. Quais são as características das plantas que vivem em condições áridas?

Responda:
1) o sistema radicular das plantas penetra profundamente no solo, atinge as águas subterrâneas ou está localizado na camada superficial do solo;
2) em algumas plantas, a água é armazenada nas folhas, caules e outros órgãos durante a seca;
3) as folhas são cobertas com uma camada de cera, pubescente ou modificada em espinhos ou agulhas.

100. Qual é a razão para a necessidade de íons de ferro entrarem no sangue humano? Explique a resposta.

Responda:

2) os eritrócitos fornecem o transporte de oxigênio e dióxido de carbono.

101. Por quais vasos e que tipo de sangue entra nas câmaras do coração, indicadas na figura pelos números 3 e 5? Com que círculo de circulação sanguínea cada uma dessas estruturas do coração está conectada?

Responda:
1) o sangue venoso entra na câmara marcada com o número 3 da veia cava superior e inferior;
2) a câmara marcada com o número 5 recebe sangue arterial das veias pulmonares;
3) a câmara do coração, indicada pelo número 3, está associada a um grande círculo de circulação sanguínea;
4) a câmara do coração, indicada pelo número 5, está associada à circulação pulmonar.

102. O que são vitaminas, qual é o seu papel na vida do corpo humano?

Responda:
1) vitaminas - substâncias orgânicas biologicamente ativas necessárias em pequenas quantidades;
2) fazem parte das enzimas, participando do metabolismo;
3) aumentar a resistência do corpo às influências ambientais adversas, estimular o crescimento, o desenvolvimento do corpo, a restauração de tecidos e células.

103. A forma do corpo da borboleta Kalima se assemelha a uma folha. Como uma forma de corpo semelhante se formou em uma borboleta?

Responda:
1) o aparecimento em indivíduos de várias mudanças hereditárias;
2) preservação por seleção natural de indivíduos com forma corporal modificada;
3) reprodução e distribuição de indivíduos com forma de corpo semelhante a uma folha.

104. Qual é a natureza da maioria das enzimas e por que elas perdem sua atividade quando o nível de radiação aumenta?

Responda:
1) a maioria das enzimas são proteínas;
2) sob a ação da radiação, ocorre a desnaturação, a estrutura da proteína-enzima muda.

105. Encontre erros no texto fornecido. Indique o número de propostas em que são feitas, corrija-as.
1. As plantas, como todos os organismos vivos, se alimentam, respiram, crescem, se multiplicam. 2. De acordo com o método de nutrição, as plantas são classificadas como organismos autotróficos. 3. Ao respirar, as plantas absorvem dióxido de carbono e liberam oxigênio. 4. Todas as plantas se reproduzem por sementes. 5. As plantas, como os animais, crescem apenas nos primeiros anos de vida.

Erros cometidos nas frases:
1) 3 - ao respirar, as plantas absorvem oxigênio e liberam dióxido de carbono;
2-4 - apenas flores e gimnospermas se reproduzem por sementes e algas, musgos, samambaias - por esporos;
3-5 - as plantas crescem ao longo de suas vidas, têm crescimento ilimitado.

106. Qual é a razão para a necessidade de íons de ferro entrarem no sangue humano? Explique a resposta.

Responda:
1) os íons de ferro fazem parte da hemoglobina dos eritrócitos;
2) a hemoglobina eritrocitária proporciona o transporte de oxigênio e dióxido de carbono, pois é capaz de se ligar a esses gases;
3) o fornecimento de oxigênio é necessário para o metabolismo energético da célula, sendo o dióxido de carbono seu produto final a ser removido.

107. Explique por que pessoas de raças diferentes são classificadas como da mesma espécie. Dê pelo menos três provas.

Responda:
1) a semelhança da estrutura, processos de vida, comportamento;
2) unidade genética - o mesmo conjunto de cromossomos, sua estrutura;
3) casamentos inter-raciais produzem descendentes capazes de reprodução.

108. Na Índia antiga, uma pessoa suspeita de um crime era oferecida para engolir um punhado de arroz seco. Se não obtivesse sucesso, a culpa era considerada provada. Dê uma justificativa fisiológica para esse processo.

Responda:
1) a deglutição é um ato reflexo complexo, acompanhado de salivação e irritação da raiz da língua;
2) com forte excitação, a salivação é fortemente inibida, a boca fica seca e o reflexo de deglutição não ocorre.

109. Encontre erros no texto fornecido. Indique os números das propostas em que são feitas, explique-as.
1. A composição da cadeia alimentar da biogeocenose inclui produtores, consumidores e decompositores. 2. O primeiro elo da cadeia alimentar são os consumidores. 3. Os consumidores do mundo acumulam energia absorvida no processo de fotossíntese. 4. Na fase escura da fotossíntese, o oxigênio é liberado. 5. Os redutores contribuem para a liberação da energia acumulada pelos consumidores e produtores.

Erros cometidos nas frases:
1) 2 - o primeiro elo são os produtores;
2) 3 - os consumidores não são capazes de fazer fotossíntese;
3)4 - o oxigênio é liberado na fase clara da fotossíntese.

110. Quais são as causas da anemia em humanos? Liste pelo menos três razões possíveis.

Responda:
1) grande perda de sangue;
2) desnutrição (falta de ferro e vitaminas, etc.);
3) violação da formação de eritrócitos nos órgãos hematopoiéticos.

111. A mosca da vespa é semelhante em cor e forma do corpo a uma vespa. Nomeie o tipo de seu dispositivo de proteção, explique seu significado e a natureza relativa da aptidão.

Responda:
1) tipo de adaptação - mimetismo, imitação da cor e forma do corpo de um animal desprotegido para um protegido;
2) a semelhança com uma vespa alerta um possível predador sobre o perigo de ser picado;
3) a mosca se torna a presa de pássaros jovens que ainda não desenvolveram um reflexo para a vespa.

112. Faça uma cadeia alimentar usando todos os seguintes objetos: húmus, aranha cruzada, falcão, chapim-real, mosca doméstica. Determine os consumidores de terceira ordem na cadeia compilada.

Responda:
1) húmus -> mosca -> cruz-aranha -> chapim -> falcão;
2) consumidor de terceira ordem - chapim.

113. Encontre erros no texto fornecido. Indique o número de frases em que foram cometidos erros, corrija-os.
1. Os anelídeos são os animais mais organizados do corte de outros tipos de vermes. 2. Os anelídeos têm um sistema circulatório aberto. 3. O corpo dos anelídeos consiste em segmentos idênticos. 4. Não há cavidade corporal nos anelídeos. 5. O sistema nervoso dos anelídeos é representado pelo anel perifaríngeo e pela cadeia nervosa dorsal.

Erros cometidos nas frases:
1) 2 - Os anelídeos possuem sistema circulatório fechado;
2) 4 - Os anelídeos possuem cavidade corporal;
3-5 - a cadeia nervosa está localizada no lado ventral do corpo.

114. Cite pelo menos três aromorfoses em plantas terrestres que lhes permitiram serem os primeiros a dominar a terra. Justifique a resposta.

Responda:
1) o surgimento de tecido tegumentar - a epiderme com estômatos - contribuindo para a proteção contra a evaporação;
2) o aparecimento de um sistema condutor que assegura o transporte de substâncias;
3) o desenvolvimento de um tecido mecânico que desempenha uma função de suporte.

115. Explique o motivo da grande diversidade de marsupiais na Austrália e sua ausência em outros continentes.

Responda:
1) a Austrália separou-se de outros continentes durante o apogeu dos marsupiais antes do aparecimento dos animais placentários (isolamento geográfico);
2) as condições naturais da Austrália contribuíram para a divergência de sinais de marsupiais e especiação ativa;
3) em outros continentes, os marsupiais foram substituídos por mamíferos placentários.

116. Em que casos uma mudança na sequência de nucleotídeos do DNA não afeta a estrutura e as funções da proteína correspondente?

Responda:
1) se, como resultado de uma substituição de nucleotídeos, aparece outro códon que codifica o mesmo aminoácido;
2) se o códon formado como resultado de uma substituição de nucleotídeo codifica outro aminoácido, mas com propriedades químicas semelhantes que não alteram a estrutura da proteína;
3) se ocorrerem alterações de nucleotídeos em regiões de DNA intergênicas ou não funcionais.

117. Por que a relação entre lúcios e percas no ecossistema fluvial é considerada competitiva?

Responda:
1) são predadores, comem alimentos semelhantes;
2) vivem no mesmo reservatório, precisam de condições semelhantes para a vida, oprimem-se mutuamente.

118. Encontre erros no texto fornecido. Indique o número de frases em que foram cometidos erros, corrija-os.
1. As principais classes do tipo de artrópodes são Crustáceos, Aracnídeos e Insetos. 2. Os insetos têm quatro pares de pernas e os aracnídeos têm três pares. 3. O lagostim tem olhos simples e a aranha cruzada tem olhos complexos. 4. Nos aracnídeos, as verrugas de aranha estão localizadas no abdômen. 5. Spider-cross e Maybug respiram com a ajuda dos sacos pulmonares e da traqueia.

Erros cometidos nas frases:
1) 2 - insetos têm três pares de pernas e aracnídeos - quatro pares;
2) 3 - o lagostim tem olhos compostos e a aranha-cruz tem olhos simples;
3-5 - o besouro de maio não possui sacos pulmonares, mas apenas traqueias.

119. Quais são as características da estrutura e vida útil dos cogumelos? Liste pelo menos quatro características.

Responda:
1) possuem micélio e corpo de frutificação;
2) se reproduzem por esporos e micélio;
3) de acordo com o método de nutrição - heterótrofos;
4) a maioria forma micorrizas.

120. Que aromorfoses permitiram que os antigos anfíbios dominassem a terra.

Responda:
1) o aparecimento da respiração pulmonar;
2) a formação de membros dissecados;
3) a aparência de um coração de três câmaras e dois círculos de circulação sanguínea.

O ciclo de vida de uma célula demonstra claramente que a vida de uma célula se divide em um período de intercinese e mitose. Durante a intercinese, todos os processos vitais são realizados ativamente, exceto a divisão. Vamos nos concentrar neles primeiro. O principal processo de vida de uma célula é o metabolismo.

Com base nisso, ocorre a formação de substâncias específicas, crescimento, diferenciação celular, bem como irritabilidade, movimento e auto-reprodução das células. Em um organismo multicelular, a célula é parte do todo. Portanto, as características morfológicas e a natureza de todos os processos vitais da célula são formadas sob a influência do organismo e do ambiente externo. O corpo exerce sua influência nas células principalmente por meio do sistema nervoso, bem como pela ação dos hormônios das glândulas endócrinas.

O metabolismo é uma certa ordem de transformação de substâncias, levando à preservação e auto-renovação da célula. No processo de metabolismo, por um lado, as substâncias entram na célula, que são processadas e fazem parte do corpo celular, e por outro lado, substâncias que são produtos de decomposição são removidas da célula, ou seja, a célula e o ambiente troca substâncias. Quimicamente, o metabolismo é expresso em reações químicas que se sucedem uma após a outra em uma determinada ordem. A ordem estrita no curso da transformação de substâncias é fornecida por substâncias proteicas - enzimas que desempenham o papel de catalisadores. As enzimas são específicas, ou seja, agem de determinada maneira apenas em determinadas substâncias. Sob a influência de enzimas, uma determinada substância de todas as transformações possíveis muda muitas vezes mais rápido em apenas uma direção. As novas substâncias formadas como resultado desse processo mudam ainda mais sob a influência de outras enzimas igualmente específicas, etc.

O princípio condutor do metabolismo é a lei da unidade e luta dos opostos. De fato, o metabolismo é determinado por dois processos contraditórios e ao mesmo tempo comuns - assimilação e dissimilação. As substâncias recebidas do meio externo são processadas pela célula e se transformam em substâncias características desta célula (assimilação). Assim, a composição de seu citoplasma, organelas do núcleo é atualizada, inclusões tróficas são formadas, segredos, hormônios são produzidos. Os processos de assimilação são sintéticos, prosseguem com a absorção de energia. A fonte dessa energia são os processos de dissimilação. Como resultado, suas substâncias orgânicas previamente formadas são destruídas, e a energia é liberada e os produtos são formados, alguns dos quais são sintetizados em novas substâncias celulares, enquanto outros são excretados da célula (excreções). A energia liberada como resultado da dissimilação é usada na assimilação. Assim, assimilação e dissimilação são dois aspectos do metabolismo, embora diferentes, mas intimamente relacionados.

A natureza do metabolismo é diferente não apenas em diferentes animais, mas mesmo dentro do mesmo organismo em diferentes órgãos e tecidos. Essa especificidade se manifesta no fato de que as células de cada órgão são capazes de assimilar apenas certas substâncias, construir substâncias específicas de seu corpo a partir delas e liberar certas substâncias no ambiente externo. Junto com o metabolismo, também há troca de energia, ou seja, a célula absorve energia do meio externo na forma de calor, luz e, por sua vez, libera radiantes e outros tipos de energia.

O metabolismo é composto por uma série de processos privados. Os principais são:

1) penetração de substâncias na célula;

2) seu "processamento" com a ajuda de processos de nutrição e respiração (aeróbios e anaeróbicos);

3) a utilização de produtos de "processamento" para diversos processos sintéticos, como a síntese de proteínas e a formação de um segredo;

4) remoção de produtos residuais da célula.

O plasmalema desempenha um papel importante na penetração de substâncias, bem como na remoção de substâncias da célula. Ambos os processos podem ser considerados do ponto de vista físico-químico e morfológico. A permeabilidade é devido à transferência passiva e ativa. A primeira ocorre devido aos fenômenos de difusão e osmose. No entanto, substâncias podem entrar na célula contrariamente a essas leis, o que indica a atividade da própria célula e sua seletividade. Sabe-se, por exemplo, que os íons sódio são bombeados para fora da célula, mesmo que sua concentração no meio externo seja maior do que na célula, enquanto os íons potássio, ao contrário, são bombeados para dentro da célula. Este fenômeno é descrito sob o nome de "bomba de sódio-potássio" e é acompanhado pelo gasto de energia. A capacidade de penetrar na célula diminui à medida que o número de grupos hidroxila (OH) na molécula aumenta quando um grupo amino (NH2) é introduzido na molécula. Os ácidos orgânicos penetram mais facilmente do que os ácidos inorgânicos. A amônia penetra especialmente rapidamente a partir de álcalis. Para a permeabilidade, o tamanho da molécula também é importante. A permeabilidade de uma célula muda dependendo da reação, temperatura, iluminação, idade e estado fisiológico da própria célula, e esses motivos podem aumentar a permeabilidade de algumas substâncias e ao mesmo tempo enfraquecer a permeabilidade de outras.

O quadro morfológico da permeabilidade das substâncias do ambiente é bem traçado e é realizado por fagocitose (fageína - comer) e pinocitose (pineína - beber). Os mecanismos de ambos parecem ser semelhantes e diferem apenas quantitativamente. Com a ajuda da fagocitose, as partículas maiores são capturadas e, com a ajuda da pinocitose, as menores e menos densas. Primeiro, as substâncias são adsorvidas pela superfície do plasmalema coberto com mucopolissacarídeos, depois, junto com ele, afundam profundamente e uma bolha é formada, que então se separa do plasmalema (Fig. 19). O processamento de substâncias infiltradas é realizado no decorrer de processos semelhantes à digestão e culminando na formação de substâncias relativamente simples. A digestão intracelular começa com o fato de que vesículas fagocíticas ou pinocíticas se fundem com lisossomos primários, que contêm enzimas digestivas, e um lisossomo secundário, ou vacúolo digestivo, é formado. Neles, com a ajuda de enzimas, ocorre a decomposição de substâncias em outras mais simples. Esse processo envolve não apenas lisossomos, mas também outros componentes da célula. Assim, as mitocôndrias fornecem o lado energético do processo; canais do retículo citoplasmático podem ser usados ​​para transportar substâncias processadas.

A digestão intracelular termina com a formação, por um lado, de produtos relativamente simples, a partir dos quais são novamente sintetizadas substâncias complexas (proteínas, gorduras, carboidratos), que são usadas para renovar estruturas celulares ou formar segredos e, por outro lado, produtos ser removido da célula como excreção. Exemplos do uso de produtos processados ​​são a síntese de proteínas e a formação de segredos.

Arroz. 19. Esquema de pinocitose:

L - formação de um canal pinocítico (1) e vesículas pinocíticas (2). As setas mostram a direção da invaginação do plasmalema. B-Zh - estágios sucessivos de pinocitose; 3 - partículas adsorvidas; 4 - partículas capturadas por excrescências celulares; 5 - membrana plasmática celular; D, E, B - estágios sucessivos de formação de vacúolos pinocitóticos; G - partículas de alimentos são liberadas da concha do vacúolo.

A síntese de proteínas é realizada nos ribossomos e ocorre condicionalmente em quatro etapas.

A primeira etapa envolve a ativação de aminoácidos. Sua ativação ocorre na matriz citoplasmática com a participação de enzimas (aminoacil - RNA sintetases). Cerca de 20 enzimas são conhecidas, cada uma das quais é específica para apenas um aminoácido. A ativação de um aminoácido é realizada quando ele é combinado com uma enzima e ATP.

Como resultado da interação, o pirofosfato é clivado do ATP e a energia que está na conexão entre o primeiro e o segundo grupos fosfato é completamente transferida para o aminoácido. O aminoácido ativado dessa forma (aminoaciladenilato) torna-se reativo e adquire a capacidade de se combinar com outros aminoácidos.

A segunda etapa é a ligação do aminoácido ativado ao RNA de transferência (t-RNA). Neste caso, uma molécula de t-RNA liga apenas uma molécula do aminoácido ativado. A mesma enzima está envolvida nessas reações como no primeiro estágio, e a reação termina com a formação de um complexo de t-RNA e um aminoácido ativado. A molécula de tRNA consiste em uma dupla hélice fechada em uma extremidade. A extremidade fechada (cabeça) dessa hélice é representada por três nucleotídeos (anticódon), que determinam a ligação desse t-RNA a um sítio específico (códon) de uma molécula de RNA mensageiro longo (i-RNA). Um aminoácido ativado é ligado à outra extremidade do tRNA (Fig. 20). Por exemplo, se uma molécula de tRNA tem um tripleto UAA na extremidade da cabeça, então apenas o aminoácido lisina pode ser ligado à sua extremidade oposta. Assim, cada aminoácido tem seu próprio t-RNA específico. Se os três nucleotídeos terminais em diferentes tRNAs são os mesmos, então sua especificidade é determinada pela sequência de nucleotídeos em outra parte do tRNA. A energia do aminoácido ativado ligado ao tRNA é usada para formar ligações peptídicas na molécula polipeptídica. O aminoácido ativado é transportado pelo tRNA através do hialoplasma para os ribossomos.

A terceira etapa é a síntese de cadeias polipeptídicas. O RNA mensageiro, saindo do núcleo, se estende pelas pequenas subunidades de vários ribossomos de um determinado polirribossomo, e os mesmos processos de síntese se repetem em cada um deles. Durante o espeto, a colocação dessa toupeira

Arroz. 20. Esquema de síntese de polipeptídeos em ribossomos por meio de i-RNA e t-RNA: /, 2 - ribossomo; 3 - t-RNA carregando anticódons em uma extremidade: ACC, AUA. Ayv AGC, e na outra extremidade, respectivamente, aminoácidos: triptofano, rolo, lisina, serina (5); 4-n-RNA, no qual estão localizados os códigos: UGG (triptofano)» URU (valina). UAA (lisina), UCG (serina); 5 - polipeptídeo sintetizado.

Um coule de t-RNA, cujo tripleto corresponde à palavra de código do m-RNA. Em seguida, a palavra-código se desloca para a esquerda e, com ela, o t-RNA ligado a ela. O aminoácido trazido por ele une-se por uma ligação peptídica com o aminoácido previamente trazido do polipeptídeo sintetizador; O t-RNA é separado do i-RNA, ocorre a tradução (eliminação) da informação do i-RNA, ou seja, a síntese de proteínas. Obviamente, duas moléculas de t-RNA estão ligadas aos ribossomos ao mesmo tempo: uma no local que transporta a cadeia polipeptídica sintetizada e a outra no local ao qual o próximo aminoácido está ligado antes de cair em seu lugar na cadeia.

A quarta etapa é a remoção da cadeia polipeptídica do ribossomo e a formação de uma configuração espacial característica da proteína sintetizada. Finalmente, a molécula de proteína que completou sua formação torna-se independente. O tRNA pode ser usado para síntese repetida, enquanto o mRNA é destruído. A duração da formação de uma molécula de proteína depende do número de aminoácidos nela. Acredita-se que a adição de um aminoácido dura 0,5 segundos.

O processo de síntese requer o gasto de energia, cuja fonte é o ATP, que é formado principalmente nas mitocôndrias e em pequena quantidade no núcleo, e com aumento da atividade celular também no hialoplasma. No núcleo do hialoplasma, o ATP é formado não com base em um processo oxidativo, como nas mitocôndrias, mas com base na glicólise, ou seja, um processo anaeróbico. Assim, a síntese é realizada devido ao trabalho coordenado do núcleo, hialoplasma, ribossomos, mitocôndrias e o retículo citoplasmático granular da célula.

A atividade secretora da célula também é um exemplo do trabalho coordenado de várias estruturas celulares. A secreção é a produção por uma célula de produtos especiais que em um organismo multicelular são mais frequentemente usados ​​no interesse de todo o organismo. Assim, saliva, bile, suco gástrico e outros segredos servem para processar os alimentos em

Arroz. 21. Esquema de uma das possíveis formas de síntese de secreção na célula e sua excreção:

1 - segredo no kernel; 2 - saída do pro-secret do kernel; 3 - acúmulo de prosecret na cisterna do retículo citoplasmático; 4 - separação do tanque com segredo do retículo citoplasmático; 5 - complexo lamelar; 6 - uma gota de segredo na área do complexo lamelar; 7- grânulo de secreção maduro; 8-9 - etapas sucessivas de secreção; 10 - segredo fora da cela; 11 - plasmalema celular.

Órgãos digestivos. Os segredos podem ser formados apenas por proteínas (vários hormônios, enzimas) ou consistir em glicoproteínas (muco), ligu-proteínas, glicolipoproteínas, menos frequentemente são representadas por lipídios (gordura do leite e glândulas sebáceas) t ou substâncias inorgânicas (ácido clorídrico das glândulas fúndicas).

Nas células secretoras, geralmente podem ser distinguidas duas extremidades: basal (voltada para o espaço pericapilar) e apical (voltada para o espaço onde a secreção é secretada). Na disposição dos componentes da célula secretora observa-se o zoneamento, e das extremidades basal às apicais (pólos), formam a seguinte linha: retículo citoplasmático granular, núcleo, complexo lamelar, grânulos de secreção (Fig. 21). O plasmalema dos pólos basal e apical geralmente carrega microvilosidades, como resultado do aumento da superfície para a entrada de substâncias do sangue e da linfa através do pólo basal e a remoção do segredo acabado através do pólo apical.

Com a formação de um segredo de natureza proteica (pâncreas), o processo começa com a síntese de proteínas específicas para o segredo. Portanto, o núcleo das células secretoras é rico em cromatina, possui um nucléolo bem definido, graças ao qual são formados todos os três tipos de RNA que entram no citoplasma e participam da síntese de proteínas. Às vezes, aparentemente, a síntese de secreção começa no núcleo e termina no citoplasma, mas mais frequentemente no hialoplasma e continua no retículo citoplasmático granular. Os túbulos do retículo citoplasmático desempenham um papel importante no acúmulo de produtos primários e seu transporte. A este respeito, existem muitos ribossomos nas células secretoras e o retículo citoplasmático é bem desenvolvido. Seções do retículo citoplasmático com o segredo primário são arrancadas e direcionadas para o complexo lamelar, passando para seus vacúolos. Aqui ocorre a formação de grânulos secretores.

Neste caso, uma membrana de lipoproteína é formada ao redor do segredo, e o próprio segredo amadurece (perde água), tornando-se mais concentrado. O segredo acabado na forma de grânulos ou vacúolos deixa o complexo lamelar e é liberado através do pólo apical das células. As mitocôndrias fornecem energia para todo este processo. Segredos de natureza não proteica são aparentemente sintetizados no retículo citoplasmático e, em alguns casos, até nas mitocôndrias (segredos lipídicos). O processo de secreção é regulado pelo sistema nervoso. Além de proteínas construtivas e segredos, como resultado do metabolismo na célula, substâncias de natureza trófica (glicogênio, gordura, pigmentos, etc.) podem ser formadas, energia é produzida (biocorrentes radiantes, térmicas e elétricas).

O metabolismo se completa com a liberação no ambiente externo de uma série de substâncias que, via de regra, não são utilizadas pela célula e são frequentemente

Mesmo prejudicial para ela. A remoção de substâncias da célula é realizada, assim como a ingestão, com base em processos físicos e químicos passivos (difusão, osmose) e por transferência ativa. O quadro morfológico da excreção muitas vezes tem um caráter oposto ao da fagocitose. As substâncias excretadas são circundadas por uma membrana.

A vesícula resultante se aproxima da membrana celular, entra em contato com ela, então rompe, e o conteúdo da vesícula fica fora da célula.

O metabolismo, como já dissemos, também determina outras manifestações vitais da célula, como o crescimento e a diferenciação celular, a irritabilidade e a capacidade das células de se reproduzirem.

O crescimento celular é uma manifestação externa do metabolismo, expressa no aumento do tamanho da célula. O crescimento só é possível se, no processo de metabolismo, a assimilação prevalecer sobre a dissimilação, e cada célula crescer apenas até certo limite.

A diferenciação celular é uma série de mudanças qualitativas que ocorrem de forma diferente em células diferentes e são determinadas pelo ambiente e pela atividade de seções de DNA chamadas genes. Como resultado, surgem células de diferentes qualidades de vários tecidos e, no futuro, as células sofrem alterações relacionadas à idade que são pouco estudadas. No entanto, sabe-se que as células ficam empobrecidas de água, as partículas de proteína tornam-se maiores, o que acarreta uma diminuição da superfície total da fase dispersa do colóide e, consequentemente, uma diminuição da intensidade do metabolismo. Portanto, o potencial vital da célula diminui, oxidativo, redução e outras reações desaceleram, a direção de alguns processos muda, devido ao qual várias substâncias se acumulam na célula.

A irritabilidade de uma célula é sua reação às mudanças no ambiente externo, devido às quais as contradições temporárias que surgem entre a célula e o ambiente são eliminadas, e a estrutura viva é adaptada ao ambiente externo já alterado.

No fenômeno da irritabilidade, os seguintes pontos podem ser distinguidos:

1) o impacto de um agente ambiental (por exemplo, mecânico, químico, radiação, etc.)

2) a transição da célula para um estado ativo, isto é, excitável, que se manifesta em uma mudança nos processos bioquímicos e biofísicos dentro da célula, e a permeabilidade da célula e a absorção de oxigênio podem aumentar, o estado coloidal de sua alterações no citoplasma, aparecem correntes elétricas de ação, etc.;

3) a resposta da célula à influência do ambiente, e em diferentes células a resposta se manifesta de diferentes maneiras. Assim, ocorre uma mudança local no metabolismo no tecido conjuntivo, ocorre uma contração no tecido muscular, um segredo é secretado nos tecidos glandulares (saliva, bile, etc.), ocorre um impulso nervoso nas células nervosas. em todo o tecido. Em uma célula nervosa, a excitação pode se espalhar não apenas para outros elementos do mesmo tecido (resultando na formação de sistemas excitáveis ​​complexos - arcos reflexos), mas também para transferir para outros tecidos. Graças a isso, o papel regulador do sistema nervoso é realizado. O grau de complexidade dessas reações depende da altura da organização do animal e, dependendo da força e da natureza do agente irritante, distinguem-se três tipos de irritabilidade: normal, paranecrose e necrótica. Se a força do estímulo não vai além do usual, inerente ao ambiente em que a célula ou o organismo como um todo vive, então os processos que surgem na célula eventualmente eliminam a contradição com o ambiente externo e a célula retorna ao seu estado normal. Nesse caso, não ocorre violação da estrutura celular visível ao microscópio. Se a força do estímulo for grande ou afetar a célula por um longo tempo, uma mudança nos processos intracelulares leva a uma interrupção significativa da função, estrutura e química da célula. Inclusões aparecem nele, estruturas são formadas na forma de fios, aglomerados, redes, etc. A reação do citoplasma muda para a acidez, uma mudança na estrutura e nas propriedades físico-químicas da célula interrompe o funcionamento normal da célula, coloca-o à beira da vida e da morte. Esta condição Nasonov e Aleksandrov chamaram de paranecrótica* É reversível e pode resultar na restauração celular, mas também pode levar à morte celular. Finalmente, se o agente age com uma força muito forte, os processos dentro da célula são tão severamente perturbados que a recuperação é impossível e a célula morre. Após isso, ocorrem várias mudanças estruturais, ou seja, a célula entra em estado de necrose ou necrose.

Tráfego. A natureza do movimento inerente à célula é muito diversa. Em primeiro lugar, há um movimento contínuo do citoplasma na célula, obviamente associado à implementação de processos metabólicos. Além disso, várias formações citoplasmáticas podem se mover muito ativamente na célula, por exemplo, cílios no epitélio ciliado, mitocôndrias; faz movimento e o núcleo. Em outros casos, o movimento é expresso em uma mudança no comprimento ou volume da célula, seguida de seu retorno à sua posição original. Tal movimento é observado nas células musculares, nas fibras musculares e nas células pigmentares. O movimento no espaço também é generalizado. Pode ser realizado com a ajuda de pseudópodes, como uma ameba. É assim que os leucócitos e algumas células do tecido conjuntivo e de outros tecidos se movem. O esperma tem uma forma especial de movimento no espaço. Seu movimento de translação ocorre devido a uma combinação de curvas serpentinas da cauda e rotação dos espermatozoides em torno do eixo longitudinal. Em seres organizados de forma relativamente simples e em algumas células de animais multicelulares altamente organizados, o movimento no espaço é causado e dirigido por vários agentes do ambiente externo e é chamado de táxis.

Existem: quimiotaxia, tigmotaxia e reotaxia. Quimiotaxia - movimento em direção ou para longe de produtos químicos. Tais táxis são detectados pelos leucócitos do sangue, que se movem como amebóides em direção às bactérias que entraram no corpo, liberando certas substâncias, Tigmotaxia - movimento em direção ou afastamento do corpo sólido tocado. Por exemplo, um leve toque de partículas de comida em uma ameba faz com que ela as envolva e depois as engula. Forte irritação mecânica pode causar movimento na direção oposta ao início irritante. Reotaxia - movimento contra o fluxo de um fluido. A capacidade de reotaxia é possuída pelo esperma movendo-se no útero contra a corrente de muco em direção ao óvulo.

A capacidade de auto-reprodução é a propriedade mais importante da matéria viva, sem a qual a vida é impossível. Todo sistema vivo é caracterizado por uma cadeia de mudanças irreversíveis que terminam em morte. Se esses sistemas não dessem origem a novos sistemas capazes de recomeçar o ciclo, a vida cessaria.

A função de auto-reprodução da célula é realizada por divisão, que é uma consequência do desenvolvimento da célula. No processo de sua vida, devido à predominância da assimilação sobre a dissimilação, a massa das células aumenta, mas o volume da célula aumenta mais rapidamente que sua superfície. Nestas condições, a intensidade do metabolismo diminui, ocorre uma profunda reestruturação físico-química e morfológica da célula e os processos de assimilação são gradualmente inibidos, o que foi comprovado de forma convincente com a ajuda de átomos marcados. Como resultado, o crescimento da célula primeiro pára e, em seguida, sua existência posterior se torna impossível, e ocorre a divisão.

A transição para a divisão é um salto qualitativo, ou uma consequência de mudanças quantitativas na assimilação e dissimilação, um mecanismo para resolver as contradições entre esses processos. Após a divisão celular, por assim dizer, eles se rejuvenescem, seu potencial de vida aumenta, pois já devido à diminuição do tamanho, a proporção da superfície ativa aumenta, o metabolismo em geral e sua fase de assimilação em particular são intensificados.

Assim, a vida individual de uma célula é composta por um período de interfase, caracterizado por um metabolismo aumentado, e um período de divisão.

A interfase é dividida com algum grau de convencionalidade:

1) para o período pré-sintético (Gj), quando a intensidade dos processos de assimilação aumenta gradativamente, mas a reduplicação do DNA ainda não começou;

2) sintético (S), caracterizado pelo auge da síntese, durante o qual ocorre a duplicação do DNA, e

3) pós-sintético (G2), quando os processos de síntese de DNA param.

Existem os seguintes tipos principais de divisão:

1) divisão indireta (mitose ou cariocinese);

2) meiose, ou divisão de redução, e

3) amitose, ou divisão direta.

A energia é necessária para todas as células vivas - é usada para várias reações biológicas e químicas que ocorrem na célula. Alguns organismos usam a energia da luz solar para processos bioquímicos - são plantas (Fig. 1), enquanto outros usam a energia de ligações químicas em substâncias obtidas no processo de nutrição - são organismos animais. A extração de energia é realizada dividindo e oxidando essas substâncias, no processo de respiração, essa respiração é chamada oxidação biológica, ou respiração celular.

Arroz. 1. A energia da luz solar

Respiração celular- este é um processo bioquímico na célula, prosseguindo com a participação de enzimas, como resultado da liberação de água e dióxido de carbono, a energia é armazenada na forma de ligações de alta energia de moléculas de ATP. Se este processo ocorre na presença de oxigênio, então é chamado de aeróbico, mas se ocorrer sem oxigênio, então é chamado anaeróbico.

A oxidação biológica inclui três etapas principais:

1. Preparatório.

2. Anóxico (glicólise).

3. Decomposição completa de substâncias orgânicas (na presença de oxigênio).

As substâncias ingeridas com alimentos são decompostas em monômeros. Esta fase começa no trato gastrointestinal ou nos lisossomos da célula. Polissacarídeos se decompõem em monossacarídeos, proteínas em aminoácidos, gorduras em glicerol e ácidos graxos. A energia liberada nesta fase é dissipada na forma de calor. Deve-se notar que as células usam carboidratos para processos energéticos e os monossacarídeos são melhores, e o cérebro pode usar apenas um monossacarídeo - glicose para seu trabalho (Fig. 2).

Arroz. 2. Estágio preparatório

A glicose é quebrada pela glicólise em duas moléculas de três carbonos de ácido pirúvico. O destino posterior do ácido pirúvico depende da presença de oxigênio na célula. Se o oxigênio estiver presente na célula, o ácido pirúvico passa para a mitocôndria para oxidação completa em dióxido de carbono e água (respiração aeróbica). Se não houver oxigênio, então, nos tecidos animais, o ácido pirúvico se transforma em ácido lático. Esta fase ocorre no citoplasma da célula.

glicolise- esta é uma sequência de reações, em que uma molécula de glicose é dividida em duas moléculas de ácido pirúvico, enquanto a energia é liberada, o que é suficiente para converter duas moléculas de ADP em duas moléculas de ATP (Fig. 3).

Arroz. 3. Estágio anóxico

O oxigênio é essencial para a oxidação completa da glicose. Na terceira etapa, o ácido pirúvico é completamente oxidado nas mitocôndrias a dióxido de carbono e água, resultando na formação de outras 36 moléculas de ATP, uma vez que essa etapa ocorre com a participação do oxigênio, é chamada de oxigênio, ou aeróbica (Fig. 4) .

Arroz. 4. Decomposição completa da matéria orgânica

No total, 38 moléculas de ATP são formadas a partir de uma molécula de glicose em três etapas, levando em consideração os dois ATP obtidos no processo de glicólise.

Assim, consideramos os processos energéticos que ocorrem nas células, caracterizando as etapas da oxidação biológica.

A respiração que ocorre na célula com a liberação de energia é frequentemente comparada com o processo de combustão. Ambos os processos ocorrem na presença de oxigênio, liberação de energia e produtos de oxidação - dióxido de carbono e água. Mas, ao contrário da combustão, a respiração é um processo ordenado de reações bioquímicas que ocorrem na presença de enzimas. Durante a respiração, o dióxido de carbono surge como produto final da oxidação biológica e, no processo de combustão, a formação do dióxido de carbono ocorre pela combinação direta do hidrogênio com o carbono. Além disso, durante a respiração, além de água e dióxido de carbono, uma certa quantidade de moléculas de ATP é formada, ou seja, respiração e combustão são processos fundamentalmente diferentes (Fig. 5).

Arroz. 5. Diferenças entre respiração e combustão

A glicólise não é apenas a principal via para o metabolismo da glicose, mas também a principal via para o metabolismo da frutose e galactose da dieta. Especialmente importante na medicina é a capacidade da glicólise de formar ATP na ausência de oxigênio. Isso torna possível manter o trabalho intensivo do músculo esquelético em condições de eficiência insuficiente da oxidação aeróbica. Tecidos com atividade glicolítica aumentada são capazes de permanecer ativos durante os períodos de carência de oxigênio. No músculo cardíaco, as possibilidades de glicólise são limitadas. É difícil tolerar o suprimento sanguíneo prejudicado, o que pode levar à isquemia. Várias doenças são conhecidas por serem causadas pela atividade insuficiente das enzimas da glicólise, uma das quais é a anemia hemolítica (em células cancerosas de crescimento rápido, a glicólise ocorre a uma taxa superior à capacidade do ciclo do ácido cítrico), o que contribui para um aumento da síntese de ácido lático em órgãos e tecidos (Fig. 6).

Arroz. 6. Anemia hemolítica

Níveis elevados de ácido lático no corpo podem ser um sintoma de câncer. Esse recurso metabólico às vezes é usado para tratar algumas formas de tumores.

Os micróbios são capazes de obter energia no processo de fermentação. A fermentação é conhecida pelas pessoas desde tempos imemoriais, por exemplo, na fabricação de vinho, a fermentação láctica era conhecida ainda mais cedo (Fig. 7).

Arroz. 7. Fazendo vinho e queijo

As pessoas consumiam laticínios sem suspeitar que esses processos estão associados à atividade de microrganismos. O termo "fermentação" foi introduzido pelo holandês Van Helmont para processos que acompanham a liberação de gás. Isso foi provado pela primeira vez por Louis Pasteur. Além disso, diferentes microrganismos secretam diferentes produtos de fermentação. Falaremos sobre fermentação alcoólica e láctica. Fermentação alcoólica- Este é o processo de oxidação de carboidratos, como resultado do qual o álcool etílico, o dióxido de carbono são formados e a energia é liberada. Cervejeiros e vinicultores usaram a capacidade de certos tipos de levedura para estimular a fermentação, que transforma açúcares em álcool. A fermentação é realizada principalmente por leveduras, mas também por algumas bactérias e fungos (Fig. 8).

Arroz. 8. Levedura, cogumelos de farinha, produtos de fermentação - kvass e vinagre

Em nosso país, a levedura Saccharomyces é tradicionalmente usada, na América - bactérias do gênero Pseudomonas, no México, são usadas bactérias "bastões móveis", na Ásia, são usados ​​fungos mucor. Nossas leveduras tendem a fermentar hexoses (monossacarídeos de seis carbonos), como glicose ou frutose. O processo de formação do álcool pode ser representado da seguinte forma: de uma molécula de glicose, duas moléculas de álcool são formadas, duas moléculas de dióxido de carbono são formadas e duas moléculas de ATP são liberadas.

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

Comparado à respiração, esse processo é menos benéfico energeticamente do que os processos aeróbicos, mas permite manter a vida na ausência de oxigênio. No fermentação láctica uma molécula de glicose forma duas moléculas de ácido lático, e duas moléculas de ATP são liberadas, isso pode ser descrito pela equação:

C 6 H 12 O 6 → 2C 3 H 6 O 3 + 2ATP

O processo de formação do ácido lático é muito próximo do processo de fermentação alcoólica, a glicose, como na fermentação alcoólica, é quebrada em ácido pirúvico, depois passa não para álcool, mas para ácido lático. A fermentação láctica é amplamente utilizada para a produção de produtos lácteos: queijo, requeijão, leite coalhado, iogurtes (Fig. 9).

Arroz. 9. Bactérias do ácido lático e produtos da fermentação do ácido lático

No processo de formação do queijo, primeiro as bactérias do ácido lático estão envolvidas, que produzem ácido lático, depois as bactérias do ácido propiônico convertem o ácido lático em ácido propiônico, devido a isso, os queijos têm um sabor acentuado bastante específico. As bactérias lácticas são utilizadas na conservação de frutas e vegetais, o ácido láctico é utilizado na indústria de confeitaria e na fabricação de refrigerantes.

Bibliografia

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1. Site "Biologia e Medicina" ()

3. Site da Internet "Enciclopédia Médica" ()

Trabalho de casa

1. O que é oxidação biológica e suas etapas?

2. O que é glicólise?

3. Quais são as semelhanças e diferenças entre a fermentação alcoólica e a fermentação láctica?

1. Tipos de nutrição dos organismos vivos
2. Fotossíntese
3. troca de energia

1. Vitalidade de todos os organismos só é possível se eles tiverem energia. De acordo com o método de obtenção de energia, todas as células e organismos são divididos em dois grupos: autótrofos e heterótrofos.

Heterótrofos(grego heteros - diferente, diferente e trophe - comida, nutrição) não são capazes de sintetizar compostos orgânicos a partir dos próprios inorgânicos, eles precisam ser fornecidos pelo meio ambiente. As substâncias orgânicas servem para eles não apenas como alimento, mas também como fonte de energia. Heterotróficos incluem todos os animais, fungos, a maioria das bactérias, bem como plantas terrestres e algas livres de clorofila.

Os organismos heterotróficos são classificados de acordo com a forma como obtêm alimentos. holozóico(animais) que capturam partículas sólidas, e osmotrófico(fungos, bactérias) que se alimentam de substâncias dissolvidas.

Diversos organismos heterotróficos são capazes de decompor conjuntamente todas as substâncias que são sintetizadas por autótrofos, bem como substâncias minerais sintetizadas como resultado das atividades de produção humana. Os organismos heterotróficos, juntamente com os autótrofos, formam um único sistema biológico na Terra, unidos por relações tróficas.

Autótrofos- organismos que se alimentam (ou seja, recebem energia) de compostos inorgânicos, são algumas bactérias e todas as plantas verdes. Os autótrofos são divididos em quimiotróficos e fototróficos.

Quimiotróficos- organismos que utilizam a energia libertada durante as reacções redox. Os quimiotróficos incluem bactérias nitrificantes (fixadoras de nitrogênio), enxofre, hidrogênio (formadoras de metano), manganês, bactérias formadoras de ferro e bactérias que usam monóxido de carbono.

Fototróficos- apenas plantas verdes. A luz é a sua fonte de energia.

2. Fotossíntese(Grego phos - gênero. queda. fotos - luz e síntese - conexão) - a formação de substâncias orgânicas com a participação da energia luminosa por células de plantas verdes, bem como algumas bactérias, o processo de conversão de energia luminosa em energia química. Ocorre com a ajuda de pigmentos (clorofila e alguns outros) nos tilacóides dos cloroplastos e cromatóforos celulares. A fotossíntese é baseada em reações redox, nas quais os elétrons são transferidos de um doador-redutor (água, hidrogênio, etc.) de oxigênio, se a água for oxidada.

As bactérias fotossintéticas que usam doadores além da água não emitem oxigênio.

Reações luminosas da fotossíntese(causada pela luz) fluem nos grana dos tilacóides dos cloroplastos Os quanta de luz visível (fótons) interagem com as moléculas de clorofila, transferindo-as para um estado excitado. Um elétron na composição de clorofila absorve um quantum de luz de um determinado comprimento e, como que em etapas, se move ao longo da cadeia de transportadores de elétrons, perdendo energia, que serve para fosforilar ADP em ATP. Este é um processo muito eficiente: 30 vezes mais ATP é produzido nos cloroplastos do que nas mitocôndrias das mesmas plantas. Isso acumula a energia necessária para o seguinte - as reações escuras da fotossíntese. As substâncias atuam como carreadores de elétrons: citocromos, plastoquinona, ferredoxina, flavoproteína, redutase, etc. Alguns dos elétrons excitados são usados ​​para reduzir NADP + a NADPH. Sob a ação da luz solar nos cloroplastos, a água é dividida - fotólise, neste caso, formam-se elétrons que compensam sua perda pela clorofila; como subproduto, o oxigênio é liberado na atmosfera do nosso planeta. Este é o oxigênio que respiramos e que é necessário para todos os organismos aeróbicos.

Os cloroplastos de plantas superiores, algas e cianobactérias contêm dois fotossistemas de estrutura e composição diferentes. Quando os quanta de luz são absorvidos pelos pigmentos (um centro de reação - um complexo de clorofila com uma proteína que absorve a luz com comprimento de onda de 680 nm - P680) do fotossistema II, os elétrons são transferidos da água para um aceptor intermediário e através de uma cadeia de carreadores ao centro de reação do fotossistema I. E este fotossistema é um centro de reação que revelará a espuma da molécula de clorofila em combinação com uma proteína especial-KOM, que absorve luz com comprimento de onda de 700 nm - P700. Nas moléculas de clorofila F1 existem "buracos" - lugares não preenchidos de elétrons que passaram para o PLDPH. Esses "buracos" são preenchidos com elétrons formados durante o funcionamento do FI. Ou seja, o fotossistema II fornece elétrons para o fotossistema I, que são gastos nele para a redução de NADP+ e NADPH. Ao longo do caminho de movimento dos elétrons do fotossistema II excitados pela luz até o aceptor final - clorofila do fotossistema I, o ADP é fosforilado em ATP rico em energia. Assim, a energia da luz é armazenada em moléculas de ATP e é posteriormente consumida para a síntese de carboidratos, proteínas, ácidos nucléicos e outros processos vitais das plantas, e através deles a atividade vital de todos os organismos que se alimentam de plantas.

Reações escuras, ou reações de fixação de carbono, não associados à luz, são realizados no estroma dos cloroplastos. O lugar-chave neles é ocupado pela fixação do dióxido de carbono e pela conversão do carbono em carboidratos. Essas reações são de natureza cíclica, uma vez que parte dos carboidratos intermediários sofre um processo de condensação e rearranjo em difosfato de ribulose, o principal aceptor de CO 2 , o que garante o funcionamento contínuo do ciclo. Este processo foi descrito pela primeira vez pelo bioquímico americano Melvin Calvin.

A transformação do composto inorgânico CO 2 em compostos orgânicos - carboidratos, nas ligações químicas dos quais a energia solar é armazenada, ocorre com a ajuda de uma enzima complexa - ribulose-1,5-difosfato carboxilase. Ele fornece a adição de uma molécula de CO 2 à ribulose-1,5-difosfato de cinco carbonos, resultando na formação de um composto intermediário de seis carbonos de vida curta. Este composto, devido à hidrólise, se decompõe em duas moléculas de três carbonos de ácido fosfoglicérico, que é reduzido usando ATP e NADPH a açúcares de três carbonos (triose fosfatos). Eles formam o produto final da fotossíntese - glicose.

Parte dos fosfatos de triose, tendo passado pelos processos de condensação e rearranjo, transformando-se primeiro em monofosfato de ribulose e depois em difosfato de ribulose, é novamente incluída no ciclo contínuo de criação de moléculas de glicose. A glicose pode ser polimerizada enzimaticamente em

amido e celulose - o polissacarídeo básico das plantas.

Uma característica da fotossíntese de algumas plantas (cana-de-açúcar, milho, amaranto) é a conversão inicial do carbono em compostos de quatro carbonos. Tais plantas receberam o índice C 4 -plantas, e fotossíntese nelas metabolismo de carbono. As plantas C 4 atraem a atenção dos pesquisadores devido à sua alta produtividade fotossintética.

Maneiras de aumentar a produtividade das plantas agrícolas:

Nutrição mineral suficiente, que pode garantir o melhor curso dos processos metabólicos;

Iluminação mais completa, que pode ser alcançada com a ajuda de certas taxas de semeadura de plantas, levando em consideração o consumo de luz dos fotófilos e tolerantes à sombra;

A quantidade normal de dióxido de carbono no ar (com um aumento em seu conteúdo, o processo de respiração das plantas, associado à fotossíntese, é interrompido);

Umidade do solo, correspondente às necessidades das plantas em umidade, dependendo das condições climáticas e agrotécnicas.

A importância da fotossíntese na natureza.

Como resultado da fotossíntese na Terra, 150 bilhões de toneladas de matéria orgânica são formadas anualmente e cerca de 200 bilhões de toneladas de oxigênio livre são liberados. A fotossíntese não só fornece e mantém a composição moderna da atmosfera terrestre, necessária para a vida de seus habitantes, mas também evita o aumento da concentração de CO 2 na atmosfera, evitando o superaquecimento do nosso planeta (devido ao chamado efeito estufa efeito). O oxigênio liberado durante a fotossíntese é essencial para que os organismos respirem e os protejam da nociva radiação ultravioleta de ondas curtas.

Quimiossíntese(chemeta grego tardio - química e síntese grega - conexão) - um processo autotrófico de criação de matéria orgânica por bactérias que não contêm clorofila. A quimiossíntese ocorre devido à oxidação de compostos inorgânicos: hidrogênio, sulfeto de hidrogênio, amônia, óxido de ferro (II), etc. bactérias homo-acetato. A energia obtida da oxidação é armazenada nas bactérias na forma de ATP.

As bactérias quimiossintéticas desempenham um papel excepcionalmente importante nos ciclos biogeoquímicos dos elementos químicos na biosfera. A atividade vital das bactérias nitrificantes é um dos fatores mais importantes na fertilidade do solo. As bactérias quimiossintéticas oxidam compostos de ferro, manganês, enxofre, etc.

A quimiossíntese foi descoberta pelo microbiologista russo Sergei Nikolaevich Vinogradsky (1856-1953) em 1887.

3. Troca de energia

Três etapas do metabolismo energético são realizadas com a participação de enzimas especiais em várias partes das células e organismos.

A primeira fase é preparatória- procede (em animais nos órgãos digestivos) sob a ação de enzimas que quebram moléculas com di e polissacarídeos, gorduras, proteínas, ácidos nucleicos em moléculas menores: glicose, glicerol e ácidos graxos, aminoácidos, nucleotídeos. Isso libera uma pequena quantidade de energia que é dissipada na forma de calor.

O segundo estágio é a oxidação anóxica ou incompleta. Também é chamada de respiração anaeróbica (fermentação), ou glicolise. As enzimas da glicólise estão localizadas na parte líquida do citoplasma - hialoplasma. A glicose sofre divisão, cada moleno em que é dividido passo a passo e oxidado com a participação de enzimas para duas moléculas de três carbonos de ácido pirúvico CH 3 - CO - COOH, onde COOH é um grupo carboxila característico de ácidos orgânicos.

Nove enzimas estão sequencialmente envolvidas nesta conversão de glicose. No processo de glicólise, as moléculas de glicose são oxidadas, ou seja, os átomos de hidrogênio são perdidos. O aceptor de hidrogênio (e elétron) nessas reações são moléculas de nicotinamida nindinucleotídeo (NAD +), que são semelhantes em cadeia ao NADP + e diferem apenas na ausência de um resíduo de ácido fosfórico na molécula de ribose. Quando o ácido pirúvico é reduzido por NAD reduzido, o produto final da glicólise, o ácido lático, é produzido. O ácido fosfórico e o ATP estão envolvidos na quebra da glicose.

Em resumo, esse processo se parece com isso:

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

Em fungos de levedura, a molécula de glicose, sem a participação do oxigênio, é convertida em álcool etílico e dióxido de carbono (fermentação alcoólica):

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

Em alguns microrganismos, a quebra da glicose sem oxigênio pode resultar na formação de ácido acético, acetona, etc. Em todos os casos, a quebra de uma molécula de glicose é acompanhada pela formação de duas moléculas de ATP, em ligações macroérgicas das quais 40% de energia é armazenada, o restante é dissipado na forma de calor.

A terceira fase do metabolismo energético(estágio de divisão de oxigênio , ou estágio da respiração aeróbica) é realizado nas mitocôndrias. Esta etapa está associada à matriz mitocondrial e à membrana interna; enzimas estão envolvidas nele, que são um "transportador" de anéis enzimáticos, chamados o ciclo de Krebs, nome do cientista que o descobriu. Este complexo e longo caminho de trabalho de muitas enzimas também é chamado de ciclo do ácido tricarboxílico.

Uma vez na mitocôndria, o ácido pirúvico (PVA) é oxidado e convertido em uma substância rica em energia - acetil coenzima A, ou acetil-CoA para abreviar. No ciclo de Krebs, as moléculas de acetil-CoA vêm de diferentes fontes de energia. No processo de oxidação do PVC, os aceptores de elétrons NAD + são reduzidos a NADH, e outro tipo de aceptor é reduzido - FAD a FADH 2 (FAD é um dinucleotídeo de flavina adenina). A energia armazenada nessas moléculas é usada para sintetizar ATP, o acumulador de energia biológica universal. Durante o estágio da respiração aeróbica, os elétrons do NADH e do FADH 2 se movem ao longo de uma cadeia de múltiplos estágios de sua transferência para o aceptor final de elétrons, o oxigênio molecular. Vários transportadores de elétrons estão envolvidos na transferência: coenzima Q, citocromos e, mais importante, oxigênio. Quando os elétrons se movem de estágio em estágio do transportador respiratório, a energia é liberada, que é gasta na síntese de ATP. Dentro das mitocôndrias, os cátions H+ combinam-se com ânions O 2 ~ para formar água. No ciclo de Krebs, o CO 2 é formado e na cadeia de transporte de elétrons - água. Ao mesmo tempo, uma molécula de glicose, sendo completamente oxidada com acesso de oxigênio a CO 2 e H 2 0, contribui para a formação de 38 moléculas de ATP. Do exposto, segue-se que a divisão do oxigênio de substâncias orgânicas, ou respiração aeróbica, desempenha o papel principal no fornecimento de energia à célula. Com deficiência de oxigênio ou sua completa ausência, ocorre a divisão anaeróbica de substâncias orgânicas sem oxigênio; a energia de tal processo é suficiente apenas para criar duas moléculas de ATP. Graças a isso, os seres vivos podem ficar sem oxigênio por um curto período de tempo.