Se numește setul tuturor valorilor parametrilor termodinamici necesari pentru a descrie sistemul stare termodinamică .

Caracteristica fizică a sistemului, a cărei schimbare în timpul tranziției sistemului de la o stare la alta este determinată de valorile parametrilor stărilor inițiale și finale și nu depinde de tranziție, se numește functie de stat (potenţialul termodinamic).

Funcțiile statului sunt:

· energie interna;

· entalpie;

· entropie;

· energie gratis;

potențiale chimice și electrochimice.

Se numește cantitatea unei cantități transportate pe o anumită suprafață pe unitatea de timp curgere această valoare.

Fenomenul în care un proces asigură energetic fluxul celui de-al doilea proces se numește conjugare .

Procesul care este sursa de energie se numește...
conjugarea. Procesul care folosește energie se numește conjuga .

Prima și a doua lege a termodinamicii. Conform primei legi a termodinamicii, care sună după cum urmează: căldura comunicată sistemului este cheltuită pentru creșterea energiei interne a sistemului și pentru a efectua lucrări asupra forțelor externe de către sistem, diferite tipuri de energie pot trece unele în altele, dar în timpul acestor transformări Ī energia nu dispare şi nu apare din nimic . Aceasta înseamnă că pentru un sistem închis
∆U = ∆Q –W, unde ∆U este modificarea energiei interne a sistemului; ∆Q este căldura absorbită de sistem; W este munca efectuată de sistem. [Energia internă diferă de căldură și muncă prin aceea că se schimbă întotdeauna în același mod în timpul trecerii de la o stare la alta, indiferent de calea de tranziție!].

Modificarea energiei termice ∆Q a unui sistem izolat este proporțională cu temperatura absolută T, adică ∆Q = T ∙ ∆S, unde ∆S este factorul de proporționalitate, care se numește modificarea entropiei.

A doua lege a termodinamicii există în două formulări. Prima formulare (formularea lui Clausius) este următoarea: transferul spontan de căldură de la corpurile cu o temperatură mai scăzută la corpurile cu o temperatură mai mare este imposibil. A doua formulare (formularea lui Thomson) spune că este imposibil să se creeze o mașină cu mișcare perpetuă de tipul ĪĪ, adică un astfel de proces ciclic, în urma căruia toată căldura absorbită de sistem ar fi cheltuită pentru a lucra. Conform celei de-a doua legi a termodinamicii, entropia unui sistem izolat crește într-un proces ireversibil și rămâne neschimbată într-un proces reversibil. Entropia este o funcție a stării sistemului, a cărei diferență într-un proces reversibil infinit mic este egală cu raportul dintre cantitatea infinit de căldură comunicată sistemului și temperatura absolută a acestuia din urmă (ΔS=ΔQ:T ). Unitatea de entropie este J/K. Entropia este o măsură a dezordinii unui sistem: dacă entropia crește, atunci aceasta înseamnă că sistemul tinde să intre într-o stare cu o probabilitate termodinamică mai mare, adică într-o stare de ordine mai mică. Concluzia rezultă din a doua lege a termodinamicii: la o temperatură constantă, energia termică nu poate fi transformată în lucru mecanic. Deoarece energia termică se datorează mișcării haotice a particulelor, suma vectorilor viteze ai acestor particule în orice direcție este egală cu zero. În lucrul mecanic, poate fi convertită doar energia care reprezintă mișcarea unidirecțională a corpurilor (energia cinetică a unui corp zburător, energia ionilor sau electronilor în mișcare într-un câmp electric).

Concluzie conform a doua legi:

Prima lege stabilește o relație cantitativă între căldură, lucru și modificarea energiei interne, dar nu determină direcția procesului termodinamic. Se execută întotdeauna și pentru orice sistem. Relația de bază a termodinamicii: TΔS ≥ ΔU+W.

A doua lege este statistică și este valabilă pentru sistemele cu un număr mare, finit de particule. Indică direcția cea mai probabilă a procesului. Dacă se afirmă că acest proces este imposibil, atunci ar trebui să se înțeleagă că probabilitatea de finalizare a acestuia există, dar este neglijabilă.

Tabelul 1. Potențiale termodinamice

Transformarea energiei într-o celulă vie.Într-o celulă vie, energia chimică stocată în compușii organici este transformată în energie osmotică, electrică și mecanică. Deci, de exemplu, energia chimică a glucozei este convertită în timpul oxidării celulare parțial în căldură, parțial în energia legăturilor macroergice ale ATP. Datorită hidrolizei ATP, substanțele pot fi transferate dintr-o zonă cu o concentrație mai mică într-o zonă cu o concentrație mai mare (lucru osmotic), transferul de ioni într-o zonă mai mare. potențial electric (muncă electrică), în corpul animalului - contracție musculară (lucru mecanic). În acest caz, o parte din energia chimică a ATP este transferată în energie osmotică, electrică și mecanică.

Energie liberă și potențial electrochimic. Energia electrică, osmotică și chimică a celulei este folosită pentru a efectua lucrări, adică pentru a muta particulele împotriva forțelor care acționează asupra lor. O măsură cantitativă a conversiei acestor tipuri de energie este modificarea energiei libere (∆F). ΔF este energia liberă Helmholtz (ΔF = ΔU - TΔS). Deoarece depinde de condițiile procesului, în special de concentrația substanțelor care reacţionează, au început să utilizeze așa-numitul potențial termodinamic Gibbs de 1 mol de substanță ΔG. În chimie, pentru particulele neîncărcate, se numește potențial chimic - μ, pentru particulele încărcate, potențialul electrochimic - μ.

Fluxul reacțiilor chimice în faza lichidă nu modifică presiunea, dar poate modifica volumul. Prin urmare, pentru astfel de sisteme, în loc de modificarea energiei interne, se folosește modificarea entalpiei (∆H), care este egală cu ∆U + p∆V, unde p este presiunea, ∆V este modificarea volumului. [Notă: entalpia este o funcție a stării unui sistem termodinamic cu parametri de entropie și presiune independenți]. Conform legilor termodinamicii, există o relație între modificarea energiei interne și modificarea entalpiei: ∆G = ∆H -T∆S (la t și p = const), unde ∆G este potențialul termodinamic Gibbs, ∆H este energia internă, T * ∆S este energia termică.

În sistemele fizice și chimice, modificarea energiei libere este de obicei descrisă prin modificarea potențialului electrochimic (∆μ): ∆G=m∙∆μ, unde m este cantitatea de substanță (mol) din sistem. Modificarea potențialului electrochimic în timpul tranziției sistemului de la starea 1 la starea 2 este determinată de modificarea energiilor chimice, osmotice și electrice: ∆μ \u003d μ 02 -μ 01 + RT ln (c 2 / c 1) + zF (φ 2 -φ 1). Atunci ∆G = m μ 02 -μ 01 +RT ln (c 2 /c 1) + zF (φ 2 -φ 1).

Semnificația fizică a potențialului electrochimic este că modificarea acestuia este egală cu munca care trebuie cheltuită pentru a:

1. se sintetizează 1 mol dintr-o substanță (starea 2) din materiile prime (starea 1) și se pune într-un solvent (termen μ 02 -μ 01) - lucru chimic;

2. se concentrează soluţia din concentraţie de la 1 la s 2 [termen RT ln (c 2 /c 1)] - lucru osmotic;

3. depășiți forțele de repulsie electrică care apar în prezența unei diferențe de potențial (φ 2 -φ 1) între soluții [termen zF (φ 2 -φ 1] - lucru electric.

Trebuie remarcat faptul că termenii pot fi atât pozitivi, cât și negativi.

A doua lege a termodinamicii și starea de echilibru. A doua lege a termodinamicii spune că energia liberă nu poate crește într-un sistem izolat. Cu alte cuvinte, într-un sistem în care ∆H = 0, ∆G = -T∆S ≤0. Atâta timp cât transformările de energie din acest sistem sunt însoțite de tranziții ale diferitelor tipuri de energie unele în altele fără conversia lor în căldură, adică ∆G=0, toate aceste procese sunt reversibile. Dar, de îndată ce o parte din energie se transformă în căldură, procesul devine ireversibil. Conceptul de reversibilitate a procesului este legat de conceptul de echilibru dinamic. Echilibrul este o astfel de stare a sistemului în care fiecare particulă se poate muta de la o stare 1 la o stare 2 și invers, dar în general proporția stărilor 1 și a stărilor 2 din sistem nu se modifică. În sistemele fizico-chimice, procesele sunt în echilibru, în care ∆μ = ∆G / m = 0, adică μ 02 -μ 01 + RT ln (c 2 / c 1) + zF (φ 2 -φ 1) = 0 .

Substraturile și produsele unei reacții biochimice sau ionii de pe ambele părți ale membranei pot fi în echilibru. Prin urmare, există aplicații pentru ecuația care descrie starea de echilibru a sistemului:

1. ecuația constantă de echilibru chimic: ∆μ 0 = -RT lnK, unde K este constanta de echilibru;

2. ecuația potențialului de membrană de echilibru (ecuația Nernst): dacă membrana celulară este permeabilă la oricare ion, atunci pe membrană se stabilește un potențial de membrană de echilibru: φ Μ = φ 1 –φ 2 = RT / zF lnc 1 / c 2, la temperatura 37C 0 φ Μ \u003d 60 ln (s 1 / s 2) mV. Pentru o scriere mai scurtă a fost introdus conceptul de potențial adimensional ψ Μ, care este egal cu ln(с 1 /с 2), atunci ecuația Nernst va arăta astfel ψ Μ = ψ 1 - ψ 2 = ln(с 1 /с 2).

3. Distribuția Boltzmann: dacă există două niveluri electronice energetice în molecula cu energiile E 1 și E 2, atunci puteți găsi populația acestor niveluri de electroni în starea de echilibru: ∆E = E 2 - E 1.

Determinarea experimentală a parametrilor termodinamici ai sistemelor biologice. Pentru determinarea parametrilor termodinamici ai sistemelor biologice se folosesc două metode: determinarea producției de căldură (calorimetrie) și măsurarea constantelor de echilibru. Deoarece obiectul din calorimetru nu produce lucru, modificarea energiei (entalpie) poate fi considerată egală cu cantitatea de căldură degajată ∆Q. Așa se constată modificarea entalpiei ∆H în timpul procesului biofizic sau al reacției biochimice studiate. O altă metodă de studiere a parametrilor termodinamici se bazează pe măsurarea constantelor de echilibru la diferite temperaturi. Dar această metodă este potrivită numai atunci când modificarea entalpiei și schimbarea entropiei nu depind de temperatură. În acest caz, se utilizează ecuația van't Hoff: lnK = -∆H/RT + ∆S/R (pentru un mol dintr-o substanță).

Organismele ca sisteme termodinamice. Atunci când se aplică termodinamica sistemelor biologice, este necesar să se țină cont de particularitățile organizării sistemelor vii:

1) sistemele biologice sunt deschise fluxurilor de materie și energie;

2) procesele din sistemele vii sunt ireversibile;

3) sistemele vii sunt departe de echilibru;

4) sistemele biologice sunt heterofazice, structurate, iar fazele individuale pot avea un număr mic de molecule.

Toate acestea disting sistemele biologice de sistemele care sunt izolate și aproape de o stare de echilibru. Prin urmare, pentru o descriere mai adecvată a proprietăților sistemelor vii, este necesară aplicarea termodinamicii proceselor ireversibile. Spre deosebire de termodinamica clasică, în termodinamica proceselor ireversibile se ia în considerare cursul proceselor în timp. Conceptul fundamental în termodinamica clasică este conceptul de stare de echilibru. În termodinamica proceselor ireversibile, un concept important este conceptul de stare staționară a unui sistem.

Notă: trebuie luat în considerare faptul că un organism viu se dezvoltă și se schimbă în mod constant și, prin urmare, în ansamblu, nu este un sistem staționar. În acest caz, există o toleranță: pentru un interval scurt de timp, starea unora dintre secțiunile sale este considerată staționară.

Spre deosebire de echilibrul termodinamic, starea staționară se caracterizează prin

un aflux constant de substanțe în sistem și eliminarea produselor metabolice;

un cost constant al energiei gratuite, care menține constanta concentrațiilor de substanțe din sistem;

· constanța parametrilor termodinamici (inclusiv energia internă și entropia).

Sistemul în stare staționară poate fi fie închis, fie deschis. Un sistem deschis poate exista numai datorită afluxului de energie din exterior și fluxului de energie în mediu. În sistemele biologice, cele mai importante fluxuri sunt fluxurile de substanțe și sarcini electrice.

Fluxuri de substanțe ca urmare a difuziei și electrodifuziei. unu. Principala forță motrice în transportul particulelor prin difuzie simplă este gradientul de concentrație. Fluxul unei substanțe ca rezultat al difuziei prin membrana celulară se calculează conform legii lui Fick pentru transferul pasiv al substanțelor prin membrană: D este coeficientul de difuzie; K este coeficientul de distribuție al substanței între membrană și faza apoasă înconjurătoare; l este grosimea membranei; cv este concentrația de particule în interiorul celulei; с ext este concentrația de particule în afara celulei; P este coeficientul de permeabilitate. Dacă luăm în considerare difuzia din punctul de vedere al conversiei energiei, atunci calculul trebuie efectuat conform următoarei ecuații: Φ = – uc (dG/dx), unde u = D/RT este coeficientul de proporționalitate, care depinde de difuzie rata moleculelor și se numește mobilitate. Astfel, debitul este proportional cu concentratia substantei si gradientul potentialului termodinamic in directia curentului.

2. Principala forță motrice în transferul particulelor încărcate în absența unui gradient de concentrație este câmpul electric. În acest caz, se utilizează ecuația Theorell: Φ = – cu (dμ/dx), unde μ este potențialul electrochimic. Astfel, fluxul este egal cu produsul dintre concentrația purtătorului, mobilitatea acestuia și gradientul potențialului său electrochimic. Semnul „–” indică faptul că fluxul este direcționat în direcția descrescătoare a μ. În plus, se utilizează ecuația de electrodifuzie Nernst-Planck: Φ = –uRT (dc/dx) –cuz Fdφ/dx.

Fluxurile și forțele termodinamice care determină fluxul proceselor vitale sunt prezentate în Tabelul 3.

Tabelul 3. Curgeri și forțe conjugate în termodinamica de neechilibru

Termodinamica la starea de echilibru. Sistemele deschise au caracteristici specifice: conjugarea fluxurilor și apariția stărilor staționare. Aceste caracteristici ale sistemelor deschise sunt explicate prin termodinamica proceselor liniare ireversibile. Descrie fluxul simultan al diferitelor procese staționare interdependente. Teoria termodinamicii proceselor liniare ireversibile a fost formulată de Onsager. Baza experimentală a acestei teorii o constituie legile fenomenologice care stabilesc o relație liniară între fluxuri și forțele care le provoacă (vezi Tabelul 2). Să presupunem că în sistem există două fluxuri - fluxul de căldură (Φ 1) și fluxul de masă de difuzie (Φ 2) și două forțe generalizatoare - diferența de temperatură X 1 și diferența de concentrație X 2 . Potrivit Onsager, într-un sistem deschis, fiecare flux depinde de toate forțele prezente și invers, adică.

Φ 1 \u003d L 11 X 1 + L 12 X 2

Φ 2 \u003d L 21 X 1 + L 22 X 2,

unde L 12 și altele sunt coeficienții de proporționalitate dintre fluxul 1 și forța 2 etc.

Aceste ecuații sunt numite ecuații Onsager fenomenologice. Ele indică dependența fluxurilor de intrare și de ieșire, atât de forțele conjugate, cât și de cele neconjugate. După cum a arătat Onsager, aproape de echilibru, coeficienții de proporționalitate dintre fluxuri sunt egali între ei (L 12 = L 21). Cu alte cuvinte, o acțiune egală provoacă un răspuns egal. De exemplu, efectul de întârziere pe care un solvent în mișcare îl are asupra unei substanțe dizolvate este egal cu rezistența pe care o are solutul asupra solventului.

În natură, există o situație în care fluxurile care merg cu o creștere a energiei nu pot merge de la sine, ci pot curge sub acțiunea oricăror forțe. Acest fenomen se numește conjugare a fluxurilor. Criteriul pentru posibilitatea de conjugare a debitelor în sistem este valoarea pozitivă a funcției disipative ψ = Τ/V dS/dt ≥ 0, unde Τ este temperatura absolută; dS/dt este rata de producție a entropiei; V este volumul sistemului.

Funcția disipativă este o măsură a disipării energiei sistemului în căldură. Determină rata de creștere a entropiei într-un sistem în care au loc procese ireversibile. Cu cât valoarea funcției disipative este mai mare, cu atât energia tuturor tipurilor este transformată mai rapid în căldură. În plus, funcția disipativă determină posibilitatea unui flux spontan al procesului: pentru ψ>0, procesul este posibil, pentru ψ<0 – нет.

Termodinamica arată că dacă sistemul este dezechilibrat, dar aproape de echilibru, atunci ψ poate fi reprezentat prin suma produselor forțelor generalizate - Xi și a fluxurilor generalizate - Φi, adică suma puterilor proceselor ψ = ∑ΦiXi ≥0. Valoarea pozitivă a funcției disipative ψ înseamnă că în orice convertor de energie, puterea de intrare trebuie să depășească ieșirea. În majoritatea proceselor biologice, energia chimică este transformată în energie osmotică, electrică și mecanică. În toate aceste procese, o parte din energia chimică este disipată în căldură. Pentru procesele biologice, randamentul de cuplare este de 80-90%, adică doar 10-20% din energie este transformată în căldură.

Starea staționară a unui sistem deschis este caracterizată de teorema lui Prigogine: într-o stare staționară cu parametri externi fixați, rata producției de entropie în sistem este constantă în timp și minimă ca mărime.

Dacă criteriul de evoluție a unui sistem în termodinamica clasică este că entropia proceselor ireversibile dintr-un sistem izolat tinde spre o valoare maximă ( Criteriul Clausius), atunci într-un sistem deschis producția de entropie tinde la minim ( criteriul lui Prigogine). Criteriul lui Prigogine (Δψ>0) - criteriul de stabilitate - în cazul abaterii de la starea de echilibru Δψ<0. Это является доказательством того, что второй закон термодинамики выполняется в живой природе.

Din teorema lui Prigogine rezultă că, dacă sistemul este scos din starea staționară, atunci se va schimba până când rata specifică de producere a entropiei va lua cea mai mică valoare. Adică până când funcția disipativă atinge un minim.

Modalități de conversie a energiei într-o celulă vie. Mecanismul molecular al reacțiilor de cuplare de oxidare și fosforilare a fost descifrat de Mitchell în 1976. Autorul a dezvoltat teoria chemiosmotică a fosforilării oxidative. A doua parte a teoriei lui Mitchell este că există o ATPază asimetrică în membrană care funcționează reversibil, adică poate fi și o ATP sintetază:

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

Asimetria în acţiunea ATPazei este că

a) în timpul hidrolizei ATP, protonul H+ și hidroxil OH- sunt captate pe părțile opuse ale membranei;

b) în timpul sintezei ATP, apa se disociază în OH-, care intră pe partea mai acidă a membranei, și H+, care difuzează în sens opus.

În general, procesul de fosforilare ADP se desfășoară datorită unei modificări a energiei libere în timpul neutralizării ionului OH- într-un mediu acid și a ionului H+ într-un mediu alcalin.

Din punctul de vedere al conversiei energiei, procesul de fosforilare oxidativă constă în două etape:

1. Conversia energiei chimice a transferului de electroni în energie asociată cu diferența de potențiale electrochimice ale protonilor ca urmare a conjugării transferului de electroni de-a lungul lanțului respirator și transferul de protoni prin membrană. În acest caz: Δμ H+ = FΔφ M + RT ln ( 1 / 2), unde Δμ H+ este diferența de potențiale electrochimice; Δφ M este diferența de potențial electric dintre părțile exterioare și interioare ale membranei mitocondriale; ( 1 și 2 sunt concentrații de protoni în mediu și în interiorul mitocondriilor.

2. Conversia energiei, determinată de diferența de potențiale electrice, în energia chimică a legăturii macroergice a ATP (conjugarea transferului de 2H + și sinteza unei molecule de ATP din ADP și fosfat). Aceasta poate fi reprezentată condiționat ca Δμ H+ → CITAT ~ ~.

S-a demonstrat acum că, în prezența unei diferențe de potențiale electrochimice ale H+ pe membrana de cuplare, nu numai lucrul chimic (sinteza ATP), ci și lucrul osmotic (în timpul transportului diverșilor compuși prin membrane), lucrul mecanic. (mișcarea flagelilor în bacterii), iar căldura este de asemenea eliberată (decuplarea termoregulatoare a fosforilării oxidative).

Simbol, teoria chimiosmotică a conjugării proceselor de oxidare (adică, transferul de electroni - e) și fosforilare (sinteza macroergilor - CITAT ~ ~) poate fi reprezentată sub formă de diagramă. e CITAT ∆μ H+ CITAT CITAT~~. Următoarele consecințe principale ale teoriei chimiosmotice decurg din această schemă:

1. Dacă Δμ H+ = 0, atunci sinteza ATP nu are loc în timpul transferului de electroni.

2. În timpul funcționării lanțului respirator se generează potențialul de membrană (е→Δφ M).

3. Crearea unui potențial electric suficient pe membrana de cuplare a energiei cu semnul „+” în exterior va conduce la sinteza ATP din ADP și ortofosfat (Δφ M → CITAT ~) ~).

4. Datorită potențialului de membrană, este posibilă oprirea și chiar „inversarea” fluxului de electroni în lanțul respirator (Δφ M →e).

5. În timpul hidrolizei ATP pe membrana de conjugare se generează potențialul de membrană (CITAT ~ ~ → Δφ M).

Deci, principalele tipuri de lucru într-o celulă vie - electrică și osmotică - sunt efectuate cu participarea directă a membranelor biologice. Procesele de sinteză și defalcare a ATP joacă un rol central în energia celulei. În celulă, ATP este un acumulator de energie chimică.

Energia este folosită pentru diferite reacții chimice care au loc în celulă. Unele organisme folosesc energia luminii solare pentru procese biochimice - acestea sunt plante, în timp ce altele folosesc energia legăturilor chimice din substanțele obținute în procesul de nutriție - acestea sunt organisme animale. Substanțele din alimente sunt extrase prin scindare sau oxidare biologică în procesul de respirație celulară.

Respirația celulară este un proces biochimic într-o celulă care are loc în prezența enzimelor, în urma căruia se eliberează apă și dioxid de carbon, energia este stocată sub formă de legături macroenergetice ale moleculelor de ATP. Dacă acest proces are loc în prezența oxigenului, atunci se numește „aerob”. Dacă apare fără oxigen, atunci se numește „anaerob”.

Oxidarea biologică include trei etape principale:

1. pregătitoare,

2. Anoxic (glicoliză),

3. Descompunerea completă a substanțelor organice (în prezența oxigenului).

Etapa pregătitoare. Substanțele luate cu alimente sunt descompuse în monomeri. Această etapă începe în tractul gastrointestinal sau în lizozomii celulei. Polizaharidele sunt descompuse în monozaharide, proteinele în aminoacizi, grăsimile în glicerine și acizi grași. Energia eliberată în această etapă este disipată sub formă de căldură. Trebuie remarcat faptul că celulele folosesc carbohidrați pentru procesele energetice și, de preferință, monozaharidele. Iar creierul poate folosi pentru munca sa doar monozaharida - glucoza.

Glucoza este descompusă prin glicoliză în două molecule de acid piruvic cu trei atomi de carbon. Soarta lor ulterioară depinde de prezența oxigenului în celulă. Dacă oxigenul este prezent în celulă, atunci acidul piruvic intră în mitocondrii pentru oxidare completă la dioxid de carbon și apă (respirație aerobă). Dacă nu există oxigen, atunci în țesuturile animale acidul piruvic se transformă în acid lactic. Această etapă are loc în citoplasma celulei. Glicoliza produce doar două molecule de ATP.

Oxigenul este esențial pentru oxidarea completă a glucozei. În a treia etapă a mitocondriilor, acidul piruvic este complet oxidat în dioxid de carbon și apă. Ca rezultat, se formează alte 36 de molecule de ATP.

În total, dintr-o moleculă de glucoză se formează 38 de molecule de ATP în trei etape, ținând cont de cele două ATP obținute în procesul de glicoliză.

Astfel, am luat în considerare procesele energetice care au loc în celule. Au fost caracterizate etapele oxidării biologice. Aceasta se încheie lecția noastră, toate cele bune, la revedere!

Diferența dintre respirație și ardere. Respirația care are loc în celulă este adesea comparată cu procesul de ardere. Ambele procese au loc în prezența oxigenului, eliberarea de energie și produșii de oxidare. Dar, spre deosebire de ardere, respirația este un proces ordonat de reacții biochimice care au loc în prezența enzimelor. În timpul respirației, dioxidul de carbon apare ca produs final al oxidării biologice, iar în procesul de ardere, formarea dioxidului de carbon are loc prin combinarea directă a hidrogenului cu carbonul. De asemenea, în timpul respirației, se formează o anumită cantitate de molecule de ATP. Adică, respirația și arderea sunt procese fundamental diferite.

semnificație biomedicală. Pentru medicină, nu numai metabolismul glucozei este important, ci și fructoza și galactoza. Deosebit de importantă în medicină este capacitatea de a forma ATP în absența oxigenului. Acest lucru face posibilă menținerea muncii intense a mușchiului scheletic în condiții de eficiență insuficientă a oxidării aerobe. Țesuturile cu activitate glicolitică crescută sunt capabile să rămână active în perioadele de lipsă de oxigen. În mușchiul inimii, posibilitățile de glicoliză sunt limitate. Este dificil de tolerat aportul de sânge afectat, care poate duce la ischemie. Se cunosc mai multe boli din cauza lipsei de enzime care reglează glicoliza:

- anemie hemolitică (în celulele canceroase cu creștere rapidă, glicoliza are loc cu o rată care depășește capacitatea ciclului acidului citric), ceea ce contribuie la creșterea sintezei acidului lactic în organe și țesuturi. Nivelurile crescute de acid lactic din organism pot fi un simptom al cancerului.

Fermentaţie. Microbii sunt capabili să obțină energie în procesul de fermentație. Fermentarea este cunoscută oamenilor din timpuri imemoriale, de exemplu, în fabricarea vinului. Chiar și mai devreme se știa despre fermentația acidului lactic. Oamenii au consumat produse lactate fără a bănui că aceste procese sunt asociate cu activitatea microorganismelor. Acest lucru a fost dovedit pentru prima dată de Louis Pasteur. Mai mult, diferite microorganisme secretă diferiți produse de fermentație. Acum vom vorbi despre fermentația alcoolică și lactică. Ca rezultat, se formează alcool etilic, dioxid de carbon și se eliberează energie. Berarii și vinificatorii au folosit anumite tipuri de drojdie pentru a stimula fermentația, care transformă zaharurile în alcool. Fermentarea este realizată în principal de drojdii, dar și de unele bacterii și ciuperci. Drojdia Saccharomyces este folosita in mod traditional in tara noastra. În America - bacterii din genul Pseudomonas. Și în Mexic, bacteriile sunt folosite „tijele de mișcare”. Drojdiile noastre tind să fermenteze hexoze (monozaharide cu șase atomi de carbon) precum glucoza sau fructoza. Procesul de formare a alcoolului poate fi reprezentat astfel: dintr-o moleculă de glucoză se formează două molecule de alcool, două molecule de dioxid de carbon și două molecule de ATP. Această metodă este mai puțin profitabilă decât procesele aerobe, dar vă permite să mențineți viața în absența oxigenului. Acum să vorbim despre fermentația acidului lactic. O moleculă de glucoză formează două molecule de acid lactic și se eliberează două molecule de ATP. Fermentarea acidului lactic este utilizat pe scară largă pentru producerea de produse lactate: brânză, lapte coagulat, iaurt. Acidul lactic este folosit și la fabricarea băuturilor răcoritoare.

Sarcinile părții C1-C4

1. Ce factori de mediu contribuie la reglarea numărului de lupi din ecosistem?

Răspuns:
1) antropice: defrișări, depășiri;
2) biotic: lipsa hranei, competitie, raspandirea bolilor.

2. Determinați tipul și faza diviziunii celulare prezentate în figură. Ce procese au loc în această fază?

Răspuns:
1) figura prezintă metafaza mitozei;
2) fibrele fusului sunt atașate de centromerii cromozomilor;
3) în această fază, cromozomii cu două cromatide se aliniază în planul ecuatorului.

3. De ce arătul solului îmbunătățește condițiile de viață ale plantelor cultivate?

Răspuns:
1) contribuie la distrugerea buruienilor și slăbește competiția cu plantele cultivate;
2) contribuie la aprovizionarea plantelor cu apă și minerale;
3) crește aportul de oxigen către rădăcini.

4. Cum este un ecosistem natural diferit de un agroecosistem?

Răspuns:
1) mare biodiversitate și diversitate a relațiilor alimentare și a lanțurilor trofice;
2) o circulație echilibrată a substanțelor;
3) perioade lungi de existență.

5. Extinderea mecanismelor care asigură constanța numărului și formei cromozomilor în toate celulele organismelor din generație în generație?

Răspuns:
1) din cauza meiozei se formează gameți cu un set haploid de cromozomi;
2) în timpul fecundaţiei în zigot se reface setul diploid de cromozomi, ceea ce asigură constanţa setului de cromozomi;
3) creșterea organismului se produce datorită mitozei, care asigură constanța numărului de cromozomi din celulele somatice.

6. Care este rolul bacteriilor în ciclul substanțelor?

Răspuns:
1) bacterii heterotrofe - descompunetorii descompun substanțele organice în minerale care sunt absorbite de plante;
2) bacterii autotrofe (foto, chemotrofe) - producătorii sintetizează substanțe organice din cele anorganice, asigurând circulația oxigenului, carbonului, azotului etc.

7. Care sunt caracteristicile plantelor cu mușchi?

Răspuns:

2) mușchii se reproduc atât sexual, cât și asexuat cu generații alternative: sexuale (gametofit) și asexuate (sporofite);
3) o plantă adultă de muşchi este o generaţie sexuală (gametofit) iar o cutie cu spori este asexuată (sporofit);
4) fertilizarea are loc în prezența apei.

8. Veverițele, de regulă, trăiesc într-o pădure de conifere și se hrănesc în principal cu semințe de molid. Ce factori biotici pot duce la o reducere a populației de veverițe?

9. Se știe că aparatul Golgi este deosebit de bine dezvoltat în celulele glandulare ale pancreasului. Explică de ce.

Răspuns:
1) în celulele pancreasului se sintetizează enzime care se acumulează în cavitățile aparatului Golgi;
2) în aparatul Golgi, enzimele sunt împachetate sub formă de bule;
3) din aparatul Golgi, enzimele sunt transportate în ductul pancreatic.

10. Ribozomi din diferite celule, întregul set de aminoacizi și aceleași molecule de ARNm și ARNt au fost plasați într-o eprubetă și au fost create toate condițiile pentru sinteza proteinelor. De ce va fi sintetizat un tip de proteină pe diferiți ribozomi într-o eprubetă?

Răspuns:
1) structura primară a unei proteine ​​este determinată de secvența de aminoacizi;
2) șabloanele pentru sinteza proteinelor sunt aceleași molecule de ARNm, în care este codificată aceeași structură proteică primară.

11. Ce trăsături ale structurii sunt caracteristice reprezentanților tipului Chordata?

Răspuns:
1) scheletul axial intern;
2) sistemul nervos sub formă de tub pe partea dorsală a corpului;
3) goluri în tubul digestiv.

12. Trifoiul crește într-o pajiște, polenizat de bondari. Ce factori biotici pot duce la o scădere a populației de trifoi?

Răspuns:
1) scăderea numărului de bondari;
2) o creștere a numărului de animale erbivore;
3) reproducerea plantelor concurentelor (cereale etc.).

13. Masa totală a mitocondriilor în raport cu masa celulelor diferitelor organe ale șobolanului este: în pancreas - 7,9%, în ficat - 18,4%, în inimă - 35,8%. De ce celulele acestor organe au un conținut diferit de mitocondrii?

Răspuns:
1) mitocondriile sunt stațiile energetice ale celulei, moleculele de ATP sunt sintetizate și acumulate în ele;
2) pentru munca intensivă a mușchiului inimii, este nevoie de multă energie, prin urmare conținutul de mitocondrii din celulele sale este cel mai mare;
3) în ficat, numărul de mitocondrii este mai mare în comparație cu pancreasul, deoarece are un metabolism mai intens.

14. Explicați de ce carnea de vită care nu a trecut de controlul sanitar este periculoasă de consumat insuficient gătită sau ușor prăjită.

Răspuns:
1) în carnea de vită pot exista finni de tenia bovină;
2) în canalul digestiv, din finlandez se dezvoltă un vierme adult, iar persoana devine proprietarul final.

15. Numiți organoidul celulei vegetale prezentat în figură, structurile acestuia, indicate prin numerele 1-3, și funcțiile acestora.

Răspuns:
1) organoidul reprezentat este un cloroplast;
2) 1 - tilacoizi grana, participă la fotosinteză;
3) 2 - ADN, 3 - ribozomi, sunt implicați în sinteza propriilor proteine ​​cloroplastice.

16. De ce bacteriile nu pot fi clasificate ca eucariote?

Răspuns:
1) în celulele lor, substanța nucleară este reprezentată de o moleculă circulară de ADN și nu este separată de citoplasmă;
2) nu au mitocondrii, complex Golgi, EPS;
3) nu au celule germinale specializate, nu există meioză și fertilizare.

17. Ce modificări ale factorilor biotici pot duce la creșterea populației de melc gol care trăiește în pădure și se hrănește în principal cu plante?

18. În frunzele plantelor, procesul de fotosinteză decurge intens. Apare în fructele mature și necoapte? Explicați răspunsul.

Răspuns:
1) fotosinteza are loc în fructele imature (în timp ce sunt verzi), deoarece acestea conțin cloroplaste;
2) pe măsură ce se maturizează, cloroplastele se transformă în cromoplaste, în care nu are loc fotosinteza.

19. Ce stadii ale gametogenezei sunt indicate în figură prin literele A, B și C? Ce set de cromozomi au celulele în fiecare dintre aceste etape? La dezvoltarea a ce celule specializate duce acest proces?

Răspuns:
1) A - stadiu (zonă) de reproducere (diviziune), celule diploide;
2) B - stadiu de crestere (zona), celula diploida;
3) B - stadiul (zona) de maturare, se dezvoltă celule haploide, spermatozoizi.

20. Cum diferă ca structură celulele bacteriene de celulele organismelor din alte regate ale vieții sălbatice? Enumerați cel puțin trei diferențe.

Răspuns:
1) nu există miez format, membrană nucleară;
2) lipsesc o serie de organele: mitocondriile, ER, complexul Golgi etc.;
3) au un cromozom inel.

21. De ce plantele (producătorii) sunt considerate veriga inițială în circulația substanțelor și transformarea energiei într-un ecosistem?

Răspuns:
1) creați substanțe organice din anorganice;
2) acumulează energie solară;
3) furnizează materie organică și energie organismelor din alte părți ale ecosistemului.

22. Ce procese asigură deplasarea apei și a mineralelor prin plantă?

Răspuns:
1) de la rădăcină la frunze, apa și mineralele se deplasează prin vase din cauza transpirației, ceea ce are ca rezultat o forță de aspirare;
2) curentul ascendent în plantă este promovat de presiunea rădăcinii, care apare ca urmare a alimentării constante cu apă a rădăcinii din cauza diferenței de concentrație a substanțelor din celule și din mediu.

23. Luați în considerare celulele prezentate în figură. Stabiliți ce litere denotă celule procariote și eucariote. Oferă dovezi pentru punctul tău de vedere.

Răspuns:
1) A - celula procariotă, B - celulă eucariotă;
2) celula din figura A nu are nucleu format, materialul ei ereditar este reprezentat de un cromozom inel;
3) celula din figura B are un nucleu și organele bine formate.

24. Care este complicația sistemului circulator al amfibienilor în comparație cu peștii?

Răspuns:
1) inima devine tricamerală;
2) apare al doilea cerc de circulatie sanguina;
3) inima conține sânge venos și amestecat.

25. De ce un ecosistem forestier mixt este considerat mai durabil decât un ecosistem de pădure de molid?

Răspuns:
1) într-o pădure mixtă există mai multe specii decât într-o pădure de molid;
2) într-o pădure mixtă, lanțurile trofice sunt mai lungi și mai ramificate decât într-o pădure de molid;
3) există mai multe etaje într-o pădure mixtă decât într-o pădure de molid.

26. O secțiune a unei molecule de ADN are următoarea compoziție: GATGAATAGTGCTTC. Enumerați cel puțin trei consecințe la care poate duce o înlocuire accidentală a celei de-a șaptelea nucleotide a timinei cu citozină (C).

Răspuns:
1) va avea loc o mutație a genei - codonul celui de-al treilea aminoacid se va schimba;
2) într-o proteină, un aminoacid poate fi înlocuit cu altul, ca urmare, structura primară a proteinei se va schimba;
3) toate celelalte structuri proteice se pot schimba, ceea ce va duce la apariția unei noi trăsături în organism.

27. Algele roșii (crimson) trăiesc la adâncimi mari. În ciuda acestui fapt, fotosinteza are loc în celulele lor. Explicați cum are loc fotosinteza dacă coloana de apă absoarbe razele părții roșii-portocalii a spectrului.

Răspuns:
1) pentru fotosinteză, razele sunt necesare nu numai în roșu, ci și în partea albastră a spectrului;
2) celulele violet conțin un pigment roșu care absoarbe razele părții albastre a spectrului, energia lor este folosită în procesul de fotosinteză.

28. Găsiți erori în textul dat. Indicați numărul de propoziții în care s-au făcut erori, corectați-le.
1. Celenteratele sunt animale multicelulare cu trei straturi. 2. Au cavitate gastrica sau intestinala. 3. Cavitatea intestinală include celule înțepătoare. 4. Celenteratele au un sistem nervos plasat (difuz). 5. Toate organismele intestinale - plutitoare libere.

1) 1 - celenterate - animale cu două straturi;
2)3 - celulele înțepătoare sunt conținute în ectoderm, și nu în cavitatea intestinală;
3)5 - printre celenterate sunt anexate forme.

29. Cum are loc schimbul de gaze în plămâni și țesuturi la mamifere? Care este motivul acestui proces?

Răspuns:
1) schimbul de gaze se bazează pe difuzie, care se datorează diferenței de concentrație a gazelor (presiune parțială) în aerul alveolelor și în sânge;
2) oxigenul din zona de înaltă presiune din aerul alveolar intră în sânge, iar dioxidul de carbon din zona de înaltă presiune din sânge intră în alveole;
3) în țesuturi, oxigenul din zona de înaltă presiune din capilare pătrunde în substanța intercelulară și apoi în celulele organelor. Dioxidul de carbon din zona de presiune înaltă a substanței intercelulare intră în sânge.

30. Care este participarea grupurilor funcționale de organisme la circulația substanțelor în biosferă? Luați în considerare rolul fiecăruia dintre ei în ciclul substanțelor din biosferă.

Răspuns:
1) producătorii sintetizează substanțe organice din substanțe anorganice (dioxid de carbon, apă, azot, fosfor și alte minerale), eliberează oxigen (cu excepția chimiotrofelor);
2) consumatorii (și alte grupuri funcționale) de organisme folosesc și transformă substanțele organice, le oxidează în timpul respirației, absorbind oxigenul și eliberând dioxid de carbon și apă;
3) descompozitorii descompun substanțele organice în compuși anorganici de azot, fosfor etc., readucendu-le în mediu.

31. O secțiune a unei molecule de ADN care codifică o secvență de aminoacizi dintr-o proteină are următoarea compoziție: G-A-T-G-A-A-T-A-G-TT-C-T-T-C. Explicați consecințele adăugării accidentale a unei nucleotide de guanină (G) între a șaptea și a opta nucleotidă.

Răspuns:
1) va apărea o mutație a genei - codurile celui de-al treilea aminoacizi și următorii se pot schimba;
2) structura primară a proteinei se poate modifica;
3) o mutație poate duce la apariția unei noi trăsături într-un organism.

32. Ce organe ale plantelor sunt afectate de gândacii de mai în diferite stadii de dezvoltare individuală?

Răspuns:
1) rădăcinile plantelor dăunează larvelor;
2) frunzele copacilor dăunează gândacilor adulți.

33. Găsiți erori în textul dat. Indicați numărul de propoziții în care s-au făcut erori, corectați-le.
1. Viermii plati sunt animale cu trei straturi. 2. Tipul Viermii plati includ planaria albă, viermii rotunzi umani și fluke hepatic. 3. Viermii plati au corpul alungit aplatizat. 4. Au un sistem nervos bine dezvoltat. 5. Viermii plati sunt animale dioice care depun ouă.

Greșeli făcute în propoziții:
1) 2 - tipul de vierme plat nu include viermele uman, este un vierme rotund;
2) 4 - la viermi plati, sistemul nervos este slab dezvoltat;
3) 5 - Viermi plati - hermafroditi.

34. Ce este un fat? Care este semnificația sa în viața plantelor și animalelor?

Răspuns:
1) fruct - organ generator al angiospermelor;
2) contine seminte, cu ajutorul carora are loc reproducerea si reasezarea plantelor;
3) fructele plantelor sunt hrana animalelor.

35. Cele mai multe dintre speciile de păsări zboară pentru iarnă din regiunile nordice, în ciuda sângelui cald. Numiți cel puțin trei factori care provoacă migrarea acestor animale.

Răspuns:
1) obiectele alimentare ale păsărilor insectivore devin indisponibile pentru obținere;
2) stratul de gheață de pe corpurile de apă și stratul de zăpadă de pe sol privează păsările erbivore de hrană;
3) modificarea duratei orelor de lumină.

36. Care lapte, sterilizat sau proaspăt muls, se va acri mai repede în aceleași condiții? Explicați răspunsul.

Răspuns:
1) laptele proaspăt muls se va acru mai repede, deoarece conține bacterii care provoacă fermentarea produsului;
2) când laptele este sterilizat, celulele și sporii bacteriilor de acid lactic mor, iar laptele este depozitat mai mult timp.

37. Găsiți erori în textul dat. Indicați numărul de propoziții în care s-au făcut erori, explicați-le.
1. Clasele principale ale tipului de artropode sunt Crustaceele, Arahnidele și Insectele. 2. Corpul crustaceelor ​​și arahnidelor este împărțit în cap, torace și abdomen. 3. Corpul insectelor este format dintr-un cefalotorace și un abdomen. 4. Antenele de păianjen nu. 5. Insectele au două perechi de antene, în timp ce crustaceele au o pereche.

Greșeli făcute în propoziții:
1) 2 - corpul crustaceelor ​​și arahnidelor este format dintr-un cefalotorace și abdomen;
2)3 - corpul insectelor este format dintr-un cap, piept și abdomen;
3-5 - insectele au o pereche de antene, iar crustaceele au două perechi.

38. Demonstrați că rizomul unei plante este un lăstar modificat.

Răspuns:
1) rizomul are noduri în care sunt frunze și muguri rudimentari;
2) în vârful rizomului se află mugurele apical, care determină creșterea lăstarului;
3) rădăcinile adventive pleacă de la rizom;
4) structura anatomică internă a rizomului este asemănătoare tulpinii.

39. Omul folosește substanțe chimice pentru a controla dăunătorii. Indicați cel puțin trei schimbări în viața unei păduri de stejar dacă toate insectele erbivore sunt distruse în ea printr-o metodă chimică. Explicați de ce se vor întâmpla.

Răspuns:
1) numărul de plante polenizate cu insecte va scădea brusc, deoarece insectele erbivore sunt polenizatoare ale plantelor;
2) numărul de organisme insectivore (consumatoare de ordinul doi) va scădea brusc sau vor dispărea din cauza perturbării lanțurilor trofice;
3) o parte din substanțele chimice folosite pentru a ucide insectele vor intra în sol, ceea ce va duce la perturbarea vieții plantelor, moartea florei și faunei solului, toate încălcările pot duce la moartea pădurilor de stejar.

40. De ce tratamentul cu antibiotice poate duce la disfuncții intestinale? Numiți cel puțin două motive.

Răspuns:
1) antibioticele ucid bacteriile benefice care trăiesc în intestinul uman;
2) defalcarea fibrelor, absorbția de apă și alte procese sunt perturbate.

41. Ce parte a foii este indicată în figură prin litera A și din ce structuri constă? Care sunt funcțiile acestor structuri?

1) litera A desemnează un mănunchi fibros vascular (venă), fasciculul include vase, tuburi de sită, țesut mecanic;
2) vasele asigură transportul cu apă până la frunze;
3) tuburile de sită asigură transportul substanțelor organice de la frunze la alte organe;
4) celulele mecanice ale țesuturilor dau rezistență și reprezintă cadrul foii.

42. Care sunt trăsăturile caracteristice ale regnului ciupercilor?

Răspuns:
1) corpul ciupercilor este format din filamente - hife, formând un miceliu;
2) se reproduc sexual și asexuat (spori, miceliu, înmugurire);
3) să crească de-a lungul vieții;
4) în celulă: învelișul conține o substanță asemănătoare chitinei, un nutrient de rezervă - glicogen.

43. Într-un mic rezervor format în urma viiturii râului s-au găsit următoarele organisme: ciliati-pantofi, dafnie, planarie albe, un melc mare de baltă, ciclopi, hidre. Explicați dacă acest corp de apă poate fi considerat un ecosistem. Aduceți cel puțin trei dovezi.

Răspuns:
Rezervorul temporar numit nu poate fi numit ecosistem, deoarece în el:
1) nu există producători;
2) nu există descompunetori;
3) nu există circulație închisă a substanțelor și lanțurile trofice sunt rupte.

44. De ce se pune sub garou un biletel, care se aplică pentru a opri sângerarea din vasele mari de sânge, indicând momentul aplicării acestuia?

Răspuns:
1) după citirea notei, puteți determina cât timp a trecut de când a fost aplicat garoul;
2) dacă după 1-2 ore nu a fost posibilă livrarea pacientului la medic, atunci garoul trebuie slăbit pentru o perioadă. Acest lucru va preveni necroza tisulară.

45. Numiți structurile măduvei spinării, indicate în figură prin numerele 1 și 2, și descrieți caracteristicile structurii și funcției lor.

Răspuns:
1) 1 - materie cenușie, formată din corpurile neuronilor;
2) 2 - substanta alba, formata din procese lungi ale neuronilor;
3) substanța cenușie îndeplinește o funcție reflexă, substanța albă - o funcție conductivă.

46. ​​​​Ce rol joacă glandele salivare în digestia la mamifere? Enumerați cel puțin trei funcții.

Răspuns:
1) secreția glandelor salivare umezește și dezinfectează alimentele;
2) saliva este implicată în formarea bolusului alimentar;
3) enzimele salivare contribuie la descompunerea amidonului.

47. Ca urmare a activității vulcanice, s-a format o insulă în ocean. Descrieți secvența formării ecosistemului pe o bucată de pământ nou formată. Enumerați cel puțin trei articole.

Răspuns:
1) primele care se instalează sunt microorganismele și lichenii care asigură formarea solului;
2) plantele se aseaza pe sol, ale caror spori sau seminte sunt purtate de vant sau apa;
3) pe măsură ce vegetația se dezvoltă, în ecosistem apar animale, în primul rând artropode și păsări.

48. Grădinarii cu experiență aplică îngrășământ pe șanțurile situate de-a lungul marginilor cercurilor apropiate de tulpină ale pomilor fructiferi și nu le distribuie uniform. Explică de ce.

Răspuns:
1) sistemul radicular crește, zona de aspirație se deplasează în spatele vârfului rădăcinii;
2) rădăcinile cu o zonă de aspirație dezvoltată - firele de păr de rădăcină - sunt situate de-a lungul marginilor cercurilor apropiate de tulpină.

49. Ce fotografiere modificată este prezentată în imagine? Numiți elementele structurii, indicate în figură prin numerele 1, 2, 3 și funcțiile pe care le îndeplinesc.

Răspuns:
1) bec;
2) 1 - frunză solzoasă suculentă, în care sunt depozitate substanțele nutritive și apa;
3) 2 - rădăcini adventive care asigură absorbția apei și a mineralelor;
4) 3 - rinichi, asigură creșterea lăstarului.

50. Care sunt caracteristicile structurii și vieții mușchilor? Enumerați cel puțin trei articole.

Răspuns:
1) majoritatea mușchilor sunt plante cu frunze, unii dintre ei au rizoizi;
2) mușchii au un sistem conducător slab dezvoltat;
3) mușchii se reproduc atât sexual, cât și asexuat, cu alternanță de generații: sexual (gametofit) și asexuat (sporofit); o plantă adultă de mușchi este o generație sexuală, iar o cutie de spori este asexuată.

51. În urma unui incendiu forestier, o parte din pădurea de molid a ars. Explicați cum se va auto-vindeca. Enumerați cel puțin trei pași.

Răspuns:
1) plantele erbacee iubitoare de lumină se dezvoltă mai întâi;
2) apoi apar lăstari de mesteacăn, aspen, pin, ale căror semințe au căzut cu ajutorul vântului, se formează o pădure cu frunze mici sau de pin.
3) sub baldachinul speciilor iubitoare de lumină se dezvoltă molizi toleranți la umbră, care ulterior îndepărtează complet alți copaci.

52. Pentru a stabili cauza unei boli ereditare, s-au examinat celulele pacientului și s-a constatat o modificare a lungimii unuia dintre cromozomi. Ce metodă de cercetare a permis stabilirea cauzei acestei boli? Cu ce ​​fel de mutație este asociată?

Răspuns:
1) cauza bolii este stabilită prin metoda citogenetică;
2) boala este cauzată de o mutație cromozomială - pierderea sau adăugarea unui fragment de cromozom.

53. Ce literă din figură indică blastula în ciclul de dezvoltare al lancelei. Care sunt caracteristicile formării blastulei?

Răspuns:
1) blastula este desemnată prin litera G;
2) blastula se formează în timpul zdrobirii zigotului;
3) dimensiunea blastulei nu depășește dimensiunea zigotului.

54. De ce sunt izolate ciupercile într-un regat special al lumii organice?

Răspuns:
1) corpul ciupercilor este format din fire subțiri ramificate - hife, formând un miceliu sau miceliu;
2) celulele miceliului stochează carbohidrați sub formă de glicogen;
3) ciupercile nu pot fi atribuite plantelor, deoarece celulele lor nu au clorofilă și cloroplaste; peretele conține chitină;
4) ciupercile nu pot fi atribuite animalelor, deoarece absorb nutrienții de pe întreaga suprafață a corpului și nu le înghită sub formă de bulgări de alimente.

55. În unele biocenoze forestiere s-a efectuat împușcare în masă a păsărilor de pradă diurne pentru a proteja păsările de găină. Explicați cum a afectat acest eveniment numărul de pui.

Răspuns:
1) la început, numărul găinilor a crescut, deoarece dușmanii lor (reglând în mod natural numărul) au fost distruși;
2) apoi a scăzut numărul de găini din cauza lipsei de hrană;
3) numărul indivizilor bolnavi și slăbiți a crescut din cauza răspândirii bolilor și a absenței prădătorilor, ceea ce a afectat și scăderea numărului de găini.

56. Culoarea blanii unui iepure alb se schimba pe parcursul anului: iarna iepurele este alb, iar vara este gri. Explicați ce tip de variabilitate se observă la un animal și ce determină manifestarea acestei trăsături.

Răspuns:
1) la un iepure se observă o manifestare de variabilitate de modificare (fenotipică, neereditară);
2) manifestarea acestei trăsături este determinată de modificările condițiilor de mediu (temperatura, durata zilei).

57. Numiți etapele dezvoltării embrionare ale lanceletei, indicate în figură prin literele A și B. Extindeți caracteristicile formării fiecăreia dintre aceste etape.
A B

Răspuns:
1) A - gastrula - stadiul unui embrion cu două straturi;
2) B - neurula, are începuturile unei viitoare larve sau organism adult;
3) gastrula se formează prin invaginarea peretelui blastulei, iar în neurula se așează mai întâi placa neurală, care servește ca regulator pentru așezarea restului sistemelor de organe.

58. Care sunt principalele caracteristici ale structurii și activității vitale a bacteriilor. Enumerați cel puțin patru caracteristici.

Răspuns:
1) bacterii - organisme prenucleare care nu au un nucleu formalizat și multe organite;
2) după metoda de nutriție, bacteriile sunt heterotrofe și autotrofe;
3) rata mare de reproducere prin diviziune;
4) anaerobi și aerobi;
5) condiții nefavorabile sunt trăite în stare de dispută.

59. Care este diferența dintre mediul sol-aer și apă?

Răspuns:
1) conținutul de oxigen;
2) diferențe de fluctuații de temperatură (amplitudine mare a fluctuațiilor în mediul sol-aer);
3) gradul de iluminare;
4) densitate.

Răspuns:
1) algele marine au capacitatea de a acumula elementul chimic iod;
2) Iodul este esențial pentru funcționarea normală a tiroidei.

61. De ce o celulă ciliată de pantof este considerată un organism integral? Ce organele de ciliați-pantofi sunt indicate în figură prin numerele 1 și 2 și ce funcții îndeplinesc?

Răspuns:
1) celula ciliată îndeplinește toate funcțiile unui organism independent: metabolism, reproducere, iritabilitate, adaptare;
2) 1 - un nucleu mic, participă la procesul sexual;
3) 2 - un nucleu mare, reglează procesele vitale.

61. Care sunt caracteristicile structurii și vieții ciupercilor? Enumerați cel puțin trei caracteristici.

62. Explicați daunele aduse plantelor de ploaia acide. Dați cel puțin trei motive.

Răspuns:
1) lezează direct organele și țesuturile plantelor;
2) poluează solul, reduce fertilitatea;
3) reduce productivitatea plantelor.

63. De ce sunt sfătuiți pasagerii să suge acadele atunci când decolează sau aterizează un avion?

Răspuns:
1) o schimbare rapidă a presiunii în timpul decolării sau aterizării unei aeronave provoacă disconfort în urechea medie, unde presiunea inițială asupra timpanului durează mai mult;
2) mișcările de înghițire îmbunătățesc accesul aerului la tubul auditiv (Eustachian), prin care presiunea din cavitatea urechii medii se egalizează cu presiunea din mediu.

64. Prin ce diferă sistemul circulator al artropodelor de sistemul circulator al anelidelor? Indicați cel puțin trei semne care dovedesc aceste diferențe.

Răspuns:
1) la artropode, sistemul circulator este deschis, iar la anelide este închis;
2) artropodele au o inimă pe partea dorsală;
3) anelidele nu au inimă, funcția acesteia este îndeplinită de un vas inelar.

65. Ce tip este animalul prezentat în imagine? Ce este indicat de numerele 1 și 2? Numiți alți reprezentanți de acest tip.

Răspuns:
1) la tipul intestinal;
2) 1 - ectoderm, 2 - cavitatea intestinală;
3) polipi de corali, meduze.

66. Care sunt adaptările morfologice, fiziologice și comportamentale la temperatura mediului la animalele cu sânge cald?

Răspuns:
1) morfologice: învelișuri termoizolante, stratul adipos subcutanat, modificări ale suprafeței corpului;
2) fiziologic: intensitatea crescută a evaporării transpirației și umidității în timpul respirației; îngustarea sau dilatarea vaselor de sânge, modificări ale nivelului metabolismului;
3) comportamentale: construirea de cuiburi, vizuini, modificări ale activității zilnice și sezoniere în funcție de temperatura mediului.

67. Cum este primirea informațiilor genetice de la nucleu la ribozom?

Răspuns:
1) sinteza ARNm are loc în nucleu în conformitate cu principiul complementarității;
2) ARNm - o copie a secțiunii ADN care conține informații despre structura primară a proteinei se deplasează de la nucleu la ribozom.

68. Care este complicația ferigilor în comparație cu mușchii? Dați cel puțin trei semne.

Răspuns:
1) ferigile au rădăcini;
2) la ferigi, spre deosebire de mușchi, s-a format un țesut conductor dezvoltat;
3) în ciclul de dezvoltare al ferigilor, generația asexuată (sporofit) predomină asupra sexuală (gametofit), care este reprezentată de excrescentă.

69. Numiți stratul embrionar al unui animal vertebrat, indicat în figură prin cifra 3. Ce tip de țesut și ce organe se formează din acesta.

Răspuns:
1) strat germinativ - endoderm;
2tesutul epitelial (epiteliul intestinal si respirator);
3) organe: intestine, glande digestive, organe respiratorii, unele glande endocrine.

70. Ce rol joacă păsările în biocenoza pădurii? Dați cel puțin trei exemple.

Răspuns:
1) reglați numărul de plante (distribuiți fructe și semințe);
2) reglați numărul de insecte, rozătoare mici;
3) servesc drept hrană pentru prădători;
4) fertilizați solul.

71. Care este rolul protector al leucocitelor în corpul uman?

Răspuns:
1) leucocitele sunt capabile de fagocitoză - devorând și digerând proteine, microorganisme, celule moarte;
2) leucocitele sunt implicate în producerea de anticorpi care neutralizează anumiți antigeni.

72. Găsiți erori în textul dat. Indicați numerele propunerilor în care sunt făcute, corectați-le.
Conform teoriei cromozomiale a eredității:
1. Genele sunt localizate pe cromozomi într-o ordine liniară. 2. Toată lumea ocupă un anumit loc - o alelă. 3. Genele de pe un cromozom formează un grup de legătură. 4. Numărul grupelor de legătură este determinat de borul diploid al cromozomilor. 5. Încălcarea legăturii genelor are loc în procesul de conjugare a cromozomilor în profaza meiozei.

Greșeli făcute în propoziții:
1)2 - localizarea genei - locus;
2)4 - numărul grupelor de legătură este egal cu setul haploid de cromozomi;
3)5 - întreruperea legăturii genelor are loc în timpul încrucișării.

73. De ce unii oameni de știință se referă la euglena verde ca plantă, iar alții ca animal? Enumerați cel puțin trei motive.

Răspuns:
1) capabil de nutriție heterotrofă, ca toate animalele;
2) capabil de mișcare activă în căutarea hranei, ca toate animalele;
3) conține clorofilă în celulă și este capabil de nutriție autotrofă, ca și plantele.

74. Ce procese au loc în etapele metabolismului energetic?

Răspuns:
1) în etapa pregătitoare, substanțele organice complexe sunt descompuse în altele mai puțin complexe (biopolimeri - la monomeri), energia este disipată sub formă de căldură;
2) în procesul de glicoliză, glucoza este descompusă în acid piruvic (sau acid lactic, sau alcool) și sunt sintetizate 2 molecule de ATP;
3) în stadiul de oxigen, acidul piruvic (piruvat) este descompus în dioxid de carbon și apă și sunt sintetizate 36 de molecule de ATP.

75. Într-o rană formată pe corpul uman, sângerarea se oprește în cele din urmă, dar poate apărea supurația. Explicați ce proprietăți ale sângelui se datorează.

Răspuns:
1) sângerarea se oprește din cauza coagulării sângelui și a formării unui cheag de sânge;
2) supurația se datorează acumulării de leucocite moarte care au efectuat fagocitoză.

76. Găsiți erori în textul dat, corectați-le. Indicați numărul de propoziții în care s-au făcut erori, explicați-le.
1. Proteinele sunt de mare importanță în structura și viața organismelor. 2. Aceștia sunt biopolimeri ai căror monomeri sunt baze azotate. 3. Proteinele fac parte din membrana plasmatică. 4. Multe proteine ​​îndeplinesc o funcție enzimatică în celulă. 5. În moleculele de proteine, informațiile ereditare despre semnele unui organism sunt criptate. 6. Moleculele de proteine ​​și ARNt fac parte din ribozomi.

Greșeli făcute în propoziții:
1) 2 - monomerii proteici sunt aminoacizi;
2)5 - informațiile ereditare despre caracteristicile organismului sunt criptate în molecule de ADN;
3) 6- ribozomii conțin molecule de ARNr, nu ARNt.

77. Ce este miopia? În ce parte a ochiului este focalizată imaginea la o persoană miop? Care este diferența dintre formele congenitale și dobândite de miopie?

Răspuns:
1) miopia este o boală a organelor vizuale, în care o persoană nu distinge obiectele îndepărtate;
2) la un miop, imaginea obiectelor apare în fața retinei;
3) cu miopie congenitală, forma globului ocular se modifică (se alungește);
4) miopia dobândită este asociată cu o modificare (creștere) a curburii cristalinului.

78. Care este diferența dintre scheletul capului uman și scheletul capului marilor maimuțe? Enumerați cel puțin patru diferențe.

Răspuns:
1) predominanța creierului craniului asupra facialului;
2) reducerea aparatului maxilar;
3) prezența unei proeminențe a bărbiei pe maxilarul inferior;
4) reducerea arcadelor supraciliare.

79. De ce volumul de urină excretat de corpul uman pe zi nu este egal cu volumul de lichid băut în același timp?

Răspuns:
1) o parte din apă este folosită de organism sau se formează în procesele metabolice;
2) o parte din apă se evaporă prin organele respiratorii și glandele sudoripare.

80. Găsiți erori în textul dat, corectați-le, indicați numerele propozițiilor în care sunt făcute, notați aceste propoziții fără erori.
1. Animalele sunt organisme heterotrofe, se hrănesc cu substanțe organice gata preparate. 2. Există animale unicelulare și pluricelulare. 3. Toate animalele pluricelulare au simetrie corporală bilaterală. 4. Majoritatea au dezvoltat diverse organe de locomoție. 5. Doar artropodele și cordatele au sistem circulator. 6. Dezvoltarea postembrionară la toate animalele pluricelulare este directă.

Greșeli făcute în propoziții:
1) 3 - nu toate animalele pluricelulare au simetrie bilaterală a corpului; de exemplu, la celenterate este radial (radial);
2) 5 - sistemul circulator este prezent și în anelide și moluște;
3) 6 - dezvoltarea postembrionară directă nu este inerentă tuturor animalelor pluricelulare.

81. Care este importanța sângelui în viața umană?

Răspuns:
1) îndeplinește o funcție de transport: livrarea oxigenului și a nutrienților către țesuturi și celule, îndepărtarea dioxidului de carbon și a produselor metabolice;
2) îndeplinește o funcție de protecție datorită activității leucocitelor și anticorpilor;
3) participă la reglarea umorală a activității vitale a organismului.

82. Folosiți informații despre etapele incipiente ale embriogenezei (zigot, blastula, gastrula) pentru a confirma secvența de dezvoltare a lumii animale.

Răspuns:
1) stadiul zigot corespunde unui organism unicelular;
2) stadiul blastulei, în care celulele nu sunt diferențiate, este similar cu formele coloniale;
3) embrionul aflat în stadiul de gastrula corespunde structurii cavității intestinale (hidra).

83. Introducerea unor doze mari de medicamente într-o venă este însoțită de diluarea acestora cu ser fiziologic (soluție NaCl 0,9%). Explică de ce.

Răspuns:
1) introducerea de doze mari de medicamente fără diluare poate provoca o schimbare bruscă a compoziției sângelui și fenomene ireversibile;
2) concentrația de ser fiziologic (soluție NaCl 0,9%) corespunde concentrației de săruri din plasma sanguină și nu provoacă moartea celulelor sanguine.

84. Găsiți erori în textul dat, corectați-le, indicați numerele propozițiilor în care sunt făcute, notați aceste propoziții fără erori.
1. Animalele de tip artropod au înveliș chitinos exterior și membre articulate. 2. Corpul celor mai multe dintre ele este format din trei secțiuni: capul, pieptul și abdomenul. 3. Toate artropodele au o pereche de antene. 4. Ochii lor sunt complexi (fațetati). 5. Sistemul circulator al insectelor este închis.

Greșeli făcute în propoziții:
1)3 - nu toate artropodele au o pereche de antene (arahnoidele nu le au, iar crustaceele au câte două perechi);
2) 4 - nu toate artropodele au ochi compuși (compuși): la arahnide sunt simple sau absente, la insecte, alături de ochii compuși, pot fi simpli;
3-5 - sistemul circulator la artropode nu este închis.

85. Care sunt funcțiile sistemului digestiv uman?

Răspuns:
1) prelucrarea mecanică a alimentelor;
2) prelucrarea chimică a alimentelor;
3) mișcarea alimentelor și îndepărtarea reziduurilor nedigerate;
4) absorbția nutrienților, a sărurilor minerale și a apei în sânge și limfă.

86. Ce caracterizează progresul biologic la plantele cu flori? Enumerați cel puțin trei caracteristici.

Răspuns:
1) o mare varietate de populații și specii;
2) amplasare largă pe glob;
3) adaptabilitatea la viață în diferite condiții de mediu.

87. De ce alimentele ar trebui mestecate bine?

Răspuns:
1) mâncarea bine mestecată este rapid saturată cu salivă în cavitatea bucală și începe să fie digerată;
2) alimentele bine mestecate sunt rapid saturate cu sucuri digestive în stomac și intestine și, prin urmare, mai ușor de digerat.

88. Găsiți erori în textul dat. Indicați numerele propunerilor în care sunt făcute, corectați-le.
1. O populație este o colecție de indivizi care se încrucișează liber din aceeași specie, care locuiesc pe un teritoriu comun pentru o perioadă lungă de timp 2. Populațiile diferite ale aceleiași specii sunt relativ izolate unele de altele, iar indivizii lor nu se încrucișează. 3. Baza genetică a tuturor populațiilor aceleiași specii este aceeași. 4. Populația este unitatea elementară de evoluție. 5. Un grup de broaște din aceeași specie care trăiesc într-o băltoacă adâncă timp de o vară este o populație.

Greșeli făcute în propoziții:
1)2 - populațiile aceleiași specii sunt parțial izolate, dar indivizii din populații diferite se pot încrucișa;
2)3 — pool-urile de gene ale diferitelor populații ale aceleiași specii sunt diferite;
3)5 - un grup de broaște nu este o populație, deoarece un grup de indivizi din aceeași specie este considerat populație dacă ocupă același spațiu pentru un număr mare de generații.

89. De ce se recomandă să bei apă sărată vara cu sete prelungită?

Răspuns:
1) vara, transpirația crește la o persoană;
2) sărurile minerale sunt excretate din organism cu transpirație;
3) apa sărată restabilește echilibrul normal apă-sare între țesuturi și mediul intern al organismului.

90. Ce demonstrează că o persoană aparține clasei mamiferelor?

Răspuns:
1) asemănarea structurii sistemelor de organe;
2) prezența firului de păr;
3) dezvoltarea embrionului în uter;
4) hrănirea puilor cu lapte, îngrijirea puilor.

91. Ce procese mențin constanta compoziției chimice a plasma sanguină umană?

Răspuns:
1) procesele din sistemele tampon mențin reacția mediului (pH) la un nivel constant;
2) se realizează reglarea neuroumorală a compoziției chimice a plasmei.

92. Găsiți erori în textul dat. Indicați numerele propunerilor în care sunt făcute, explicați-le.
1. O populație este o colecție de indivizi care se încrucișează liber din diferite specii care locuiesc pe un teritoriu comun timp îndelungat 2. Principalele caracteristici de grup ale unei populații sunt numărul, densitatea, vârsta, sexul și structurile spațiale. 3. Totalitatea tuturor genelor unei populații se numește pool de gene. 4. Populația este o unitate structurală a naturii vii. 5. Numărul populațiilor este întotdeauna stabil.

Greșeli făcute în propoziții:
1)1 - o populație este o colecție de indivizi care se încrucișează liber din aceeași specie, care locuiesc pe teritoriul comun al populației timp îndelungat;
2)4 - populația este o unitate structurală a speciei;
3-5 - numărul populațiilor se poate modifica în diferite anotimpuri și ani.

93. Ce structuri ale tegumentului corpului asigură protecție corpului uman de efectele factorilor de temperatură a mediului? Explicați rolul lor.

Răspuns:
1) țesutul adipos subcutanat protejează organismul de răcire;
2) glandele sudoripare formează sudoare, care, atunci când se evaporă, protejează împotriva supraîncălzirii;
3) părul de pe cap protejează corpul de răcire și supraîncălzire;
4) modificarea lumenului capilarelor pielii reglează transferul de căldură.

94. Dați cel puțin trei trăsături biologice progresive ale unei persoane, pe care le-a dobândit în procesul de evoluție îndelungată.

Răspuns:
1) o creștere a creierului și a părții cerebrale a craniului;
2) postura verticală și modificările corespunzătoare ale scheletului;
3) eliberarea și dezvoltarea mâinii, opoziția degetului mare.

95. Ce diviziune a meiozei este asemănătoare mitozei? Explicați cum se exprimă și la ce set de cromozomi din celulă duce.

Răspuns:
1) asemănarea cu mitoza se observă în a doua diviziune a meiozei;
2) toate fazele sunt asemănătoare, cromozomii surori (cromatide) diverg către polii celulei;
3) celulele rezultate au un set haploid de cromozomi.

96. Care este diferența dintre sângerarea arterială și sângerarea venoasă?

Răspuns:
1) cu sângerare arterială, sânge stacojiu;
2) trage din rană cu un jet puternic, o fântână.

97. Schema ce proces care are loc în corpul uman este prezentată în figură? Ce stă la baza acestui proces și cum se modifică, ca urmare, compoziția sângelui? Explicați răspunsul.
capilar

Răspuns:
1) figura prezintă o diagramă a schimbului de gaze în plămâni (între veziculă pulmonară și capilarul sanguin);
2) schimbul de gaze se bazează pe difuzie - pătrunderea gazelor dintr-un loc cu presiune mare într-un loc cu presiune mai mică;
3) ca urmare a schimbului de gaze, sângele este saturat cu oxigen și se transformă din venos (A) în arterial (B).

98. Ce efect are hipodinamia (activitate motrică scăzută) asupra corpului uman?

Răspuns:
hipodinamia duce la:
1) la o scădere a nivelului metabolismului, o creștere a țesutului adipos, supraponderalitate;
2) slăbirea mușchilor scheletici și cardiaci, creșterea sarcinii asupra inimii și reducerea rezistenței organismului;
3) stagnarea sângelui venos la extremitățile inferioare, vasodilatație, tulburări circulatorii.

(Sunt permise și alte formulări ale răspunsului care nu denaturează sensul acestuia.)

99. Care sunt caracteristicile plantelor care trăiesc în condiții aride?

Răspuns:
1) sistemul radicular al plantelor pătrunde adânc în sol, ajunge în pânza freatică sau este situat în stratul de suprafață al solului;
2) la unele plante, apa este stocată în frunze, tulpini și alte organe în timpul secetei;
3) frunzele sunt acoperite cu un strat de ceară, pubescent sau modificat în spini sau ace.

100. Care este motivul pentru necesitatea ca ionii de fier să intre în sângele uman? Explicați răspunsul.

Răspuns:

2) eritrocitele asigură transportul oxigenului și al dioxidului de carbon.

101. Prin ce vase și ce fel de sânge pătrunde în camerele inimii, indicate în figură prin numerele 3 și 5? Cu ce ​​cerc de circulație a sângelui este conectată fiecare dintre aceste structuri ale inimii?

Răspuns:
1) sângele venos intră în camera marcată cu cifra 3 din vena cavă superioară și inferioară;
2) camera marcată cu cifra 5 primește sânge arterial din venele pulmonare;
3) camera inimii, indicată cu cifra 3, este asociată cu un cerc mare de circulație a sângelui;
4) camera inimii, indicată cu cifra 5, este asociată cu circulația pulmonară.

102. Ce sunt vitaminele, care este rolul lor în viața corpului uman?

Răspuns:
1) vitamine - substanțe organice biologic active necesare în cantități mici;
2) fac parte din enzime, participând la metabolism;
3) crește rezistența organismului la influențele negative ale mediului, stimulează creșterea, dezvoltarea organismului, refacerea țesuturilor și celulelor.

103. Forma corpului fluturelui Kalima seamănă cu o frunză. Cum s-a format o formă similară a corpului într-un fluture?

Răspuns:
1) apariția la indivizi a diferitelor modificări ereditare;
2) conservarea prin selecție naturală a indivizilor cu o formă modificată a corpului;
3) reproducerea și distribuția indivizilor cu o formă a corpului asemănătoare unei frunze.

104. Care este natura majorității enzimelor și de ce își pierd activitatea atunci când nivelul radiațiilor crește?

Răspuns:
1) majoritatea enzimelor sunt proteine;
2) sub acțiunea radiațiilor are loc denaturarea, structura proteinei-enzime se modifică.

105. Găsiți erori în textul dat. Indicați numărul de propuneri în care sunt făcute, corectați-le.
1. Plantele, ca toate organismele vii, se hrănesc, respiră, cresc, se reproduc. 2. După metoda de nutriție, plantele sunt clasificate ca organisme autotrofe. 3. Când respiră, plantele absorb dioxid de carbon și eliberează oxigen. 4. Toate plantele se reproduc prin semințe. 5. Plantele, ca și animalele, cresc doar în primii ani de viață.

Greșeli făcute în propoziții:
1) 3 - atunci când respiră, plantele absorb oxigenul și eliberează dioxid de carbon;
2-4 - numai înflorirea și gimnospermele se reproduc prin semințe, iar alge, mușchi, ferigi - prin spori;
3-5 - plantele cresc pe tot parcursul vieții, au o creștere nelimitată.

106. Care este motivul pentru care este nevoie ca ionii de fier să intre în sângele uman? Explicați răspunsul.

Răspuns:
1) ionii de fier fac parte din hemoglobina eritrocitelor;
2) hemoglobina eritrocitară asigură transportul oxigenului și dioxidului de carbon, deoarece este capabilă să se lege de aceste gaze;
3) aportul de oxigen este necesar pentru metabolismul energetic al celulei, iar dioxidul de carbon este produsul final care trebuie eliminat.

107. Explicați de ce oamenii din rase diferite sunt clasificați ca fiind aceeași specie. Aduceți cel puțin trei dovezi.

Răspuns:
1) asemănarea structurii, proceselor de viață, comportamentului;
2) unitate genetică - același set de cromozomi, structura lor;
3) căsătoriile interrasiale produc descendenți capabili de reproducere.

108. În India antică, unei persoane suspectate de o crimă i se propunea să înghită o mână de orez uscat. Dacă nu reușea, vinovăția era considerată dovedită. Oferiți o justificare fiziologică pentru acest proces.

Răspuns:
1) înghițirea este un act reflex complex, care este însoțit de salivare și iritare a rădăcinii limbii;
2) cu excitare puternică, salivația este brusc inhibată, gura devine uscată și nu apare reflexul de înghițire.

109. Găsiți erori în textul dat. Indicați numerele propunerilor în care sunt făcute, explicați-le.
1. Compoziția lanțului trofic al biogeocenozei include producători, consumatori și descompozitori. 2. Prima verigă a lanțului alimentar sunt consumatorii. 3. Consumatorii din lume acumulează energie absorbită în procesul de fotosinteză. 4. În faza întunecată a fotosintezei se eliberează oxigen. 5. Reductorii contribuie la eliberarea energiei acumulate de consumatori si producatori.

Greșeli făcute în propoziții:
1) 2 - prima verigă sunt producătorii;
2) 3 - consumatorii nu sunt capabili de fotosinteză;
3)4 - oxigenul este eliberat în faza luminoasă a fotosintezei.

110. Care sunt cauzele anemiei la om? Enumerați cel puțin trei motive posibile.

Răspuns:
1) pierderi mari de sânge;
2) malnutriție (lipsa de fier și vitamine etc.);
3) încălcarea formării eritrocitelor în organele hematopoietice.

111. Musca viespei este asemănătoare ca culoare și forma corpului cu o viespe. Numiți tipul dispozitivului său de protecție, explicați semnificația acestuia și natura relativă a fitness-ului.

Răspuns:
1) tip de adaptare - mimica, imitarea culorii și formei corpului unui animal neprotejat la unul protejat;
2) asemănarea cu o viespe avertizează un posibil prădător despre pericolul de a fi înțepat;
3) musca devine prada păsărilor tinere care nu au dezvoltat încă un reflex la viespe.

112. Alcătuiește un lanț trofic folosind toate următoarele obiecte: humus, păianjen încrucișat, șoim, pițigoi, muscă. Determinați consumatorii de ordinul trei din lanțul compilat.

Răspuns:
1) humus -> muscă de casă -> cruce-păianjen -> pitic mare -> uliu;
2) consumator de ordinul al treilea - piticul mare.

113. Găsiți erori în textul dat. Indicați numărul de propoziții în care s-au făcut erori, corectați-le.
1. Anelidele sunt cele mai bine organizate animale de tăiere a altor tipuri de viermi. 2. Anelidele au un sistem circulator deschis. 3. Corpul anelidelor este format din segmente identice. 4. Nu există cavitate corporală în anelide. 5. Sistemul nervos al anelidelor este reprezentat de inelul perifaringian și lanțul nervos dorsal.

Greșeli făcute în propoziții:
1) 2 - Anelidele au un sistem circulator închis;
2) 4 - Anelidele au o cavitate corporală;
3-5 - lanțul nervos este situat pe partea ventrală a corpului.

114. Numiți cel puțin trei aromorfoze la plantele terestre care le-au permis să fie primele care au stăpânit pământul. Justificați răspunsul.

Răspuns:
1) apariția țesutului tegumentar - epiderma cu stomate - contribuind la protecția împotriva evaporării;
2) apariţia unui sistem conducător care asigură transportul substanţelor;
3) dezvoltarea unui țesut mecanic care îndeplinește o funcție de susținere.

115. Explicați motivul pentru marea diversitate a marsupialelor din Australia și absența acestora pe alte continente.

Răspuns:
1) Australia s-a separat de alte continente în perioada de glorie a marsupialelor înainte de apariția animalelor placentare (izolare geografică);
2) condițiile naturale din Australia au contribuit la divergența semnelor de marsupiale și speciația activă;
3) pe alte continente, marsupiale au fost înlocuite cu mamifere placentare.

116. În ce cazuri o modificare a secvenței nucleotidelor ADN nu afectează structura și funcțiile proteinei corespunzătoare?

Răspuns:
1) dacă, ca urmare a unei substituții de nucleotide, apare un alt codon care codifică același aminoacid;
2) dacă codonul format ca urmare a unei substituții de nucleotide codifică un alt aminoacid, dar cu proprietăți chimice similare care nu modifică structura proteinei;
3) dacă au loc modificări de nucleotide în regiunile ADN intergenice sau nefuncționale.

117. De ce este considerată competitivă relația dintre știucă și biban din ecosistemul fluvial?

Răspuns:
1) sunt prădători, mănâncă alimente similare;
2) trăiesc în același rezervor, au nevoie de condiții similare pentru viață, se asupresc reciproc.

118. Găsiți erori în textul dat. Indicați numărul de propoziții în care s-au făcut erori, corectați-le.
1. Clasele principale ale tipului de artropode sunt Crustaceele, Arahnidele și Insectele. 2. Insectele au patru perechi de picioare, iar arahnidele trei perechi. 3. Racul are ochi simpli, iar păianjenul încrucișat are ochi complexi. 4. La arahnide, negii de păianjen sunt localizați pe abdomen. 5. Spider-cross și Maybug respiră cu ajutorul sacilor pulmonari și a traheei.

Greșeli făcute în propoziții:
1) 2 - insectele au trei perechi de picioare, iar arahnidele - patru perechi;
2) 3 - racul are ochi compuși, iar păianjenul încrucișat are ochi simpli;
3-5 - gândacul de mai nu are saci pulmonari, ci doar trahee.

119. Care sunt caracteristicile structurii și duratei de viață a ciupercilor cu șapcă? Enumerați cel puțin patru caracteristici.

Răspuns:
1) au miceliu și corp roditor;
2) se reproduc prin spori și miceliu;
3) după metoda de nutriție - heterotrofe;
4) majoritatea formează micorize.

120. Ce aromorfoze le-au permis vechilor amfibieni să stăpânească pământul.

Răspuns:
1) apariția respirației pulmonare;
2) formarea membrelor disecate;
3) aspectul unei inimi cu trei camere și două cercuri de circulație a sângelui.

Ciclul de viață al unei celule demonstrează în mod clar că viața unei celule se descompune într-o perioadă de interkineză și mitoză. În timpul interkinezei, toate procesele vitale sunt desfășurate în mod activ, cu excepția diviziunii. Să ne concentrăm mai întâi asupra lor. Principalul proces de viață al unei celule este metabolismul.

Pe baza acesteia, au loc formarea de substanțe specifice, creșterea, diferențierea celulară, precum și iritabilitatea, mișcarea și auto-reproducția celulelor. Într-un organism multicelular, celula este parte a întregului. Prin urmare, caracteristicile morfologice și natura tuturor proceselor vitale ale celulei se formează sub influența organismului și a mediului extern. Organismul își exercită influența asupra celulelor în principal prin intermediul sistemului nervos, precum și prin acțiunea hormonilor glandelor endocrine.

Metabolismul este o anumită ordine de transformare a substanțelor, care duce la conservarea și auto-reînnoirea celulei. În procesul de metabolism, pe de o parte, intră în celulă substanțe care sunt procesate și fac parte din corpul celular, iar pe de altă parte, substanțele care sunt produse de degradare sunt îndepărtate din celulă, adică celula și substanțe de schimb de mediu. Din punct de vedere chimic, metabolismul se exprimă în reacții chimice care se succed una după alta într-o anumită ordine. Ordinea strictă în cursul transformării substanțelor este asigurată de substanțele proteice - enzime care joacă rolul de catalizatori. Enzimele sunt specifice, adică acţionează într-un anumit fel numai asupra anumitor substanţe. Sub influența enzimelor, o substanță dată din toate transformările posibile se schimbă de multe ori mai repede într-o singură direcție. Noile substanțe formate în urma acestui proces se modifică în continuare sub influența altor enzime, la fel de specifice, etc.

Principiul motor al metabolismului este legea unității și a luptei contrariilor. Într-adevăr, metabolismul este determinat de două procese contradictorii și în același timp comune - asimilarea și disimilarea. Substantele primite din mediul extern sunt procesate de celula si se transforma in substante caracteristice acestei celule (asimilare). Astfel, compoziția citoplasmei sale, organitele nucleului este actualizată, se formează incluziuni trofice, se produc secrete, se produc hormoni. Procesele de asimilare sunt sintetice, merg cu absorbția energiei. Sursa acestei energii sunt procesele de disimilare. Ca urmare, substanțele lor organice formate anterior sunt distruse, iar energia este eliberată și se formează produse, dintre care unele sunt sintetizate în noi substanțe celulare, în timp ce altele sunt excretate din celulă (excreții). Energia eliberată ca urmare a disimilării este folosită în asimilare. Astfel, asimilarea și disimilarea sunt două aspecte ale metabolismului, deși diferite, dar strâns legate.

Natura metabolismului este diferită nu numai la diferite animale, ci chiar și în cadrul aceluiași organism în diferite organe și țesuturi. Această specificitate se manifestă prin faptul că celulele fiecărui organ sunt capabile să asimileze doar anumite substanțe, să construiască din ele substanțe specifice ale corpului lor și să elibereze anumite substanțe în mediul extern. Odată cu metabolismul, se face și schimbul de energie, adică celula absoarbe energie din mediul extern sub formă de căldură, lumină și, la rândul său, eliberează radiantă și alte tipuri de energie.

Metabolismul este compus dintr-un număr de procese private. Principalele sunt:

1) pătrunderea substanțelor în celulă;

2) „prelucrarea” lor cu ajutorul proceselor de nutriție și respirație (aerobe și anaerobe);

3) utilizarea produselor de „prelucrare” pentru diferite procese sintetice, un exemplu dintre care poate fi sinteza proteinelor și formarea unui secret;

4) îndepărtarea deșeurilor din celulă.

Plasmalema joacă un rol important în pătrunderea substanțelor, precum și în îndepărtarea substanțelor din celulă. Ambele procese pot fi considerate din punct de vedere fizico-chimic și morfologic. Permeabilitatea se datorează transferului pasiv și activ. Primul apare din cauza fenomenelor de difuzie si osmoza. Cu toate acestea, substanțele pot pătrunde în celulă contrar acestor legi, ceea ce indică activitatea celulei în sine și selectivitatea acesteia. Se știe, de exemplu, că ionii de sodiu sunt pompați din celulă, chiar dacă concentrația lor în mediul extern este mai mare decât în ​​celulă, în timp ce ionii de potasiu, dimpotrivă, sunt pompați în celulă. Acest fenomen este descris sub denumirea de „pompa de sodiu-potasiu” și este însoțit de consumul de energie. Capacitatea de a pătrunde în celulă scade pe măsură ce numărul de grupări hidroxil (OH) din moleculă crește atunci când o grupare amino (NH2) este introdusă în moleculă. Acizii organici pătrund mai ușor decât acizii anorganici. Amoniacul pătrunde foarte repede din alcalii. Pentru permeabilitate, dimensiunea moleculei este, de asemenea, importantă. Permeabilitatea unei celule se modifica in functie de reactia, temperatura, iluminarea, varsta si starea fiziologica a celulei in sine, iar aceste motive pot creste permeabilitatea unor substante si in acelasi timp pot slabi permeabilitatea altora.

Tabloul morfologic al permeabilității substanțelor din mediu este bine urmărit și se realizează prin fagocitoză (fageină - a mânca) și pinocitoză (pyneină - a bea). Mecanismele ambelor par a fi similare și diferă doar cantitativ. Cu ajutorul fagocitozei se captează particule mai mari, iar cu ajutorul pinocitozei sunt mai mici și mai puțin dense. Mai întâi, substanțele sunt adsorbite de suprafața plasmalemei acoperite cu mucopolizaharide, apoi, împreună cu aceasta, se scufundă adânc și se formează o bulă, care apoi se separă de plasmalemă (Fig. 19). Prelucrarea substanțelor pătrunse se efectuează în cursul unor procese asemănătoare cu digestia și care culminează cu formarea de substanțe relativ simple. Digestia intracelulară începe cu faptul că veziculele fagocitare sau pinocitare fuzionează cu lizozomii primari, care conțin enzime digestive, și se formează un lizozom secundar sau vacuola digestivă. În ele, cu ajutorul enzimelor, are loc descompunerea substanţelor în altele mai simple. Acest proces implică nu numai lizozomi, ci și alte componente ale celulei. Astfel, mitocondriile furnizează partea energetică a procesului; canalele reticulului citoplasmatic pot fi folosite pentru transportul substanțelor procesate.

Digestia intracelulară se încheie cu formarea, pe de o parte, a unor produse relativ simple, din care iarăși se sintetizează substanțe complexe (proteine, grăsimi, carbohidrați), care sunt folosite pentru reînnoirea structurilor celulare sau formarea secretelor, iar pe de altă parte, produse pentru a fi eliminate din celulă sub formă de excreții. Exemple de utilizare a produselor procesate sunt sinteza proteinelor și formarea secretelor.

Orez. 19. Schema pinocitozei:

L - formarea unui canal pinocitar (1) și a veziculelor pinocitare (2). Săgețile arată direcția invaginării plasmalemei. B-Zh - stadii succesive de pinocitoză; 3 - particule adsorbite; 4 - particule captate de excrescente celulare; 5 - membrana plasmatica celulara; D, E, B - etape succesive de formare a vacuolelor pinocitotice; G - particulele alimentare sunt eliberate din învelișul vacuolei.

Sinteza proteinelor se realizează pe ribozomi și are loc condiționat în patru etape.

Primul pas implică activarea aminoacizilor. Activarea lor are loc în matricea citoplasmatică cu participarea enzimelor (aminoacil - ARN sintetaze). Sunt cunoscute aproximativ 20 de enzime, fiecare dintre ele fiind specifică doar pentru un aminoacid. Activarea unui aminoacid se realizează atunci când este combinat cu o enzimă și ATP.

Ca rezultat al interacțiunii, pirofosfatul este scindat din ATP, iar energia care se află în legătura dintre prima și a doua grupare fosfat este complet transferată la aminoacid. Aminoacidul activat în acest fel (aminoaciladenilat) devine reactiv și capătă capacitatea de a se combina cu alți aminoacizi.

A doua etapă este legarea aminoacidului activat la ARN de transfer (t-ARN). În acest caz, o moleculă de t-ARN atașează doar o moleculă de aminoacid activat. În aceste reacții este implicată aceeași enzimă ca și în prima etapă, iar reacția se încheie cu formarea unui complex de t-ARN și a unui aminoacid activat. Molecula de ARNt constă dintr-o dublă helix închisă la un capăt. Capătul închis (capul) al acestui helix este reprezentat de trei nucleotide (anticodon), care determină atașarea acestui t-ARN la un loc specific (codon) al unei molecule lungi de ARN mesager (i-ARN). Un aminoacid activat este atașat la celălalt capăt al ARNt (Fig. 20). De exemplu, dacă o moleculă de ARNt are un triplet UAA la capătul capului, atunci doar aminoacidul lizina poate fi atașat la capătul său opus. Astfel, fiecare aminoacid are propriul său t-ARN specific. Dacă cele trei nucleotide terminale din ARNt diferite sunt aceleași, atunci specificitatea sa este determinată de secvența de nucleotide din altă parte a ARNt. Energia aminoacidului activat atașat la ARNt este utilizată pentru a forma legături peptidice în molecula polipeptidică. Aminoacidul activat este transportat de ARNt prin hialoplasmă la ribozomi.

A treia etapă este sinteza lanțurilor polipeptidice. ARN-ul mesager, părăsind nucleul, se întinde prin micile subunități ale mai multor ribozomi ai unui anumit poliribozom, iar în fiecare dintre aceștia se repetă aceleași procese de sinteză. În timpul broșării, depunerea acelei alunițe

Orez. 20. Schema sintezei polipeptidelor pe ribozomi prin i-ARN si t-ARN: /, 2 - ribozom; 3 - t-ARN purtând anticodoni la un capăt: ACC, AUA. Ayv AGC, iar la celălalt capăt, respectiv, aminoacizi: triptofan, roller, lizină, serină (5); 4-n-ARN, în care se află codurile: UGG (triptofan)» URU (valină). UAA (lizină), UCG (serină); 5 - polipeptidă sintetizată.

Un t-ARN coule, al cărui triplet corespunde cuvântului de cod al m-ARN. Apoi, cuvântul de cod se deplasează la stânga și, odată cu el, t-ARN-ul atașat la el. Aminoacidul adus de acesta este legat printr-o legătură peptidică cu aminoacidul adus anterior al polipeptidei de sinteză; t-ARN este separat de i-ARN, are loc translația (stergerea) informațiilor i-ARN, adică sinteza proteinelor. Evident, două molecule t-ARN sunt atașate la ribozomi în același timp: una la locul care poartă lanțul polipeptidic sintetizat și cealaltă la locul de care este atașat următorul aminoacid înainte de a ajunge în locul său în lanț.

A patra etapă este îndepărtarea lanțului polipeptidic din ribozom și formarea unei configurații spațiale caracteristice proteinei sintetizate. În cele din urmă, molecula de proteină care și-a încheiat formarea devine independentă. ARNt poate fi folosit pentru sinteza repetată, în timp ce ARNm este distrus. Durata formării unei molecule proteice depinde de numărul de aminoacizi din aceasta. Se crede că adăugarea unui aminoacid durează 0,5 secunde.

Procesul de sinteză necesită consumul de energie, a cărei sursă este ATP, care se formează în principal în mitocondrii și în cantitate mică în nucleu, și cu activitate celulară crescută și în hialoplasmă. În nucleul hialoplasmei, ATP se formează nu pe baza unui proces oxidativ, ca în mitocondrii, ci pe baza glicolizei, adică a unui proces anaerob. Astfel, sinteza se realizează datorită lucrului coordonat al nucleului, hialoplasmei, ribozomilor, mitocondriilor și reticulului citoplasmatic granular al celulei.

Activitatea secretorie a celulei este, de asemenea, un exemplu de lucru coordonat al unui număr de structuri celulare. Secreția este producerea de către o celulă a unor produse speciale care într-un organism multicelular sunt cel mai adesea utilizate în interesul întregului organism. Deci, saliva, bila, sucul gastric și alte secrete servesc la procesarea alimentelor în

Orez. 21. Schema uneia dintre posibilele moduri de sinteza a secretiei in celula si excretia acesteia:

1 - secret în nucleu; 2 - ieșirea pro-secretului din nucleu; 3 - acumularea de prosecret în cisterna reticulului citoplasmatic; 4 - separarea rezervorului cu un secret din reticulul citoplasmatic; 5 - complex lamelar; 6 - o picătură de secret în zona complexului lamelar; 7- granulă de secreție matură; 8-9 - stadii succesive de secretie; 10 - secret în afara celulei; 11 - plasmalema celulară.

Organe digestive. Secretele pot fi formate fie numai din proteine ​​(un număr de hormoni, enzime), fie constau din glicoproteine ​​(mucus), ligu-proteine, glicolipoproteine, mai rar sunt reprezentate de lipide (grăsimi din lapte și glandele sebacee) t sau substanțe anorganice (acidul clorhidric al glandelor fundice).

În celulele secretoare, de obicei se pot distinge două capete: bazal (cu fața la spațiul pericapilar) și apical (cu fața spre spațiul unde este secretată secreția). În dispunerea componentelor celulei secretoare se observă zonarea, iar de la capetele bazale până la capetele apicale (poli) formează următorul rând: reticul citoplasmatic granular, nucleu, complex lamelar, granule de secreție (Fig. 21). Plasmalema polilor bazali și apicali poartă adesea microvilozități, drept urmare suprafața de intrare a substanțelor din sânge și limfă prin polul bazal și îndepărtarea secretului finit prin polul apical crește.

Odată cu formarea unui secret de natură proteică (pancreas), procesul începe cu sinteza proteinelor specifice secretului. Prin urmare, nucleul celulelor secretoare este bogat în cromatină, are un nucleol bine definit, datorită căruia se formează toate cele trei tipuri de ARN care intră în citoplasmă și participă la sinteza proteinelor. Uneori, aparent, sinteza secretului începe în nucleu și se termină în citoplasmă, dar cel mai adesea în hialoplasmă și continuă în reticulul citoplasmatic granular. Tubulii reticulului citoplasmatic joacă un rol important în acumularea produselor primare și transportul acestora. În acest sens, în celulele secretoare există mulți ribozomi, iar reticulul citoplasmatic este bine dezvoltat. Secțiuni ale reticulului citoplasmatic cu secretul primar sunt rupte și direcționate către complexul lamelar, trecând în vacuolele sale. Aici are loc formarea granulelor secretoare.

În acest caz, în jurul secretului se formează o membrană lipoproteică, iar secretul în sine se maturizează (pierde apă), devenind mai concentrat. Secretul finit sub formă de granule sau vacuole părăsește complexul lamelar și este eliberat prin polul apical al celulelor. Mitocondriile furnizează energie pentru întregul proces. Secretele de natură neproteică sunt aparent sintetizate în reticulul citoplasmatic și în unele cazuri chiar și în mitocondrii (secretele lipidice). Procesul de secreție este reglat de sistemul nervos. Pe langa proteine ​​si secrete constructive, ca urmare a metabolismului in celula, se pot forma substante de natura trofica (glicogen, grasimi, pigmenti etc.), se produce energie (biocurenti radianti, termici si electrici).

Metabolismul se completează cu eliberarea în mediul extern a unui număr de substanțe care, de regulă, nu sunt utilizate de celulă și sunt adesea

Chiar dăunător pentru ea. Eliminarea substanțelor din celulă se realizează, precum și aportul, pe baza proceselor fizice și chimice pasive (difuzie, osmoză) și prin transfer activ. Tabloul morfologic al excreției are adesea un caracter opus celui al lăcilor. Substanțele excretate sunt înconjurate de o membrană.

Vezicula rezultată se apropie de membrana celulară, intră în contact cu aceasta, apoi se sparge, iar conținutul veziculei se află în afara celulei.

Metabolismul, așa cum am spus deja, determină și alte manifestări vitale ale celulei, cum ar fi creșterea și diferențierea celulelor, iritabilitatea și capacitatea celulelor de a se reproduce.

Creșterea celulară este o manifestare externă a metabolismului, exprimată printr-o creștere a dimensiunii celulelor. Creșterea este posibilă numai dacă asimilarea prevalează asupra disimilației în procesul de metabolism și fiecare celulă crește doar până la o anumită limită.

Diferențierea celulară este o serie de modificări calitative care se desfășoară diferit în diferite celule și sunt determinate de mediu și de activitatea secțiunilor de ADN numite gene. Ca rezultat, apar celule de calitate diferită din diferite țesuturi, iar în viitor, celulele suferă modificări legate de vârstă, care sunt puțin studiate. Cu toate acestea, se știe că celulele se epuizează de apă, particulele de proteine ​​devin mai mari, ceea ce implică o scădere a suprafeței totale a fazei dispersate a coloidului și, în consecință, o scădere a intensității metabolismului. Prin urmare, potențialul vital al celulei scade, reacțiile oxidative, de reducere și alte reacții încetinesc, direcția unor procese se modifică, datorită cărora se acumulează diferite substanțe în celulă.

Iritabilitatea unei celule este reacția acesteia la schimbările din mediul extern, datorită cărora contradicțiile temporare care apar între celulă și mediu sunt eliminate, iar structura vie este adaptată la mediul extern deja schimbat.

În fenomenul de iritabilitate, se pot distinge următoarele puncte:

1) impactul unui agent de mediu (de exemplu, mecanic, chimic, radiații etc.)

2) trecerea celulei la o stare activă, adică excitabilă, care se manifestă printr-o modificare a proceselor biochimice și biofizice din interiorul celulei, iar permeabilitatea celulei și absorbția de oxigen pot crește, starea coloidală a acesteia. modificări ale citoplasmei, apar curenți electrici de acțiune etc.;

3) răspunsul celulei la influența mediului, iar în diferite celule răspunsul se manifestă în moduri diferite. Astfel, în țesutul conjunctiv are loc o modificare locală a metabolismului, se produce o contracție în țesutul muscular, se secretă un secret în țesuturile glandulare (salivă, bilă etc.), în celulele nervoase are loc un impuls nervos. in tot tesutul. Într-o celulă nervoasă, excitația se poate răspândi nu numai către alte elemente ale aceluiași țesut (rezultând formarea unor sisteme excitabile complexe - arcuri reflexe), ci și să se transfere în alte țesuturi. Datorită acestui fapt, rolul de reglare al sistemului nervos este îndeplinit. Gradul de complexitate al acestor reacții depinde de înălțimea organizării animalului.În funcție de puterea și natura agentului iritant, se disting următoarele trei tipuri de iritabilitate: normală, paranecroză și necrotică. Dacă puterea stimulului nu depășește limitele obișnuite, inerente mediului în care trăiește celula sau organismul în ansamblu, atunci procesele care apar în celulă elimină în cele din urmă contradicția cu mediul extern și celula revine la starea sa normală. În acest caz, nu are loc nicio încălcare a structurii celulare vizibile la microscop. Dacă puterea stimulului este mare sau afectează celula pentru o lungă perioadă de timp, atunci o modificare a proceselor intracelulare duce la o perturbare semnificativă a funcției, structurii și chimiei celulei. În ea apar incluziuni, se formează structuri sub formă de fire, bulgări, plase etc. Reacția citoplasmei se deplasează către aciditate, o modificare a structurii și proprietăților fizico-chimice ale celulei perturbă funcționarea normală a celulei, îl pune în pragul vieţii şi al morţii. Această afecțiune Nasonov și Aleksandrov au numit-o paranecrotică* Este reversibilă și poate duce la restaurarea celulelor, dar poate duce și la moartea celulelor. În cele din urmă, dacă agentul acționează cu o forță foarte puternică, procesele din interiorul celulei sunt atât de grav perturbate încât recuperarea este imposibilă și celula moare. După aceasta, au loc o serie de modificări structurale, adică celula intră într-o stare de necroză sau necroză.

Mişcare. Natura mișcării inerentă celulei este foarte diversă. În primul rând, există o mișcare continuă a citoplasmei în celulă, care este în mod evident asociată cu implementarea proceselor metabolice. Mai mult, diferite formațiuni citoplasmatice se pot mișca foarte activ în celulă, de exemplu, cilii în epiteliul ciliat, mitocondrii; face miscare si nucleul. În alte cazuri, mișcarea este exprimată printr-o modificare a lungimii sau volumului celulei, urmată de revenirea acesteia la poziția inițială. O astfel de mișcare se observă în celulele musculare, în fibrele musculare și în celulele pigmentare. Mișcarea în spațiu este, de asemenea, larg răspândită. Se poate realiza cu ajutorul pseudopodelor, ca o amibe. Așa se mișcă leucocitele și unele celule ale țesuturilor conjunctive și ale altor țesuturi. Spermatozoizii au o formă specială de mișcare în spațiu. Mișcarea lor de translație are loc datorită unei combinații de coturi serpentine ale cozii și rotație a spermatozoizilor în jurul axei longitudinale. La ființele relativ simplu organizate și în unele celule ale animalelor multicelulare extrem de organizate, mișcarea în spațiu este cauzată și dirijată de diverși agenți ai mediului extern și se numește taxiuri.

Există: chimiotaxie, tigmotaxie și reotaxie. Chemotaxis - mișcare către sau departe de substanțe chimice. Astfel de taxiuri sunt detectate de leucocitele din sânge, care se deplasează ca amoeboidele către bacteriile care au pătruns în organism, eliberând anumite substanțe, Tigmotaxis - mișcare către sau departe de corpul solid atins. De exemplu, o atingere ușoară a particulelor de alimente pe o amibă face ca aceasta să le învelească și apoi să le înghită. Iritația mecanică puternică poate provoca mișcare în direcția opusă începutului iritant. Reotaxie - mișcare împotriva curgerii unui fluid. Capacitatea de reotaxie este deținută de spermatozoizii care se deplasează în uter împotriva curentului de mucus către celula ou.

Capacitatea de a se auto-reproduce este cea mai importantă proprietate a materiei vii, fără de care viața este imposibilă. Fiecare sistem viu este caracterizat de un lanț de schimbări ireversibile care se termină cu moartea. Dacă aceste sisteme nu ar da naștere unor noi sisteme capabile să înceapă ciclul din nou, viața ar înceta.

Funcția de auto-reproducere a celulei se realizează prin diviziune, care este o consecință a dezvoltării celulei. În procesul activității sale vitale, datorită predominării asimilării asupra disimilării, masa celulelor crește, dar volumul celulei crește mai repede decât suprafața acesteia. În aceste condiții, intensitatea metabolismului scade, are loc o restructurare profundă fizico-chimică și morfologică a celulei, iar procesele de asimilare sunt treptat inhibate, lucru dovedit convingător cu ajutorul atomilor marcați. Ca urmare, creșterea celulei se oprește mai întâi, iar apoi existența sa ulterioară devine imposibilă și are loc diviziunea.

Trecerea la diviziune este un salt calitativ, sau o consecință a modificărilor cantitative de asimilare și disimilare, un mecanism de rezolvare a contradicțiilor dintre aceste procese. După diviziunea celulară, parcă se întineresc, potențialul lor de viață crește, deoarece deja din cauza scăderii dimensiunii crește proporția suprafeței active, se intensifică metabolismul în general și faza de asimilare a acestuia în special.

Astfel, viața individuală a unei celule este alcătuită dintr-o perioadă de interfază, caracterizată printr-un metabolism crescut și o perioadă de diviziune.

Interfaza este împărțită cu un anumit grad de convenționalitate:

1) pentru perioada presintetică (Gj), când intensitatea proceselor de asimilare crește treptat, dar reduplicarea ADN-ului nu a început încă;

2) sintetic (S), caracterizat prin înălțimea sintezei, în timpul căreia are loc dublarea ADN-ului și

3) postsintetic (G2), când procesele de sinteză a ADN-ului se opresc.

Există următoarele tipuri principale de împărțire:

1) diviziune indirectă (mitoză sau cariokineza);

2) meioză sau diviziune de reducere și

3) amitoză sau diviziune directă.

Energia este necesară pentru toate celulele vii - este folosită pentru diferite reacții biologice și chimice care au loc în celulă. Unele organisme folosesc energia luminii solare pentru procese biochimice - acestea sunt plante (Fig. 1), în timp ce altele folosesc energia legăturilor chimice din substanțele obținute în procesul de nutriție - acestea sunt organisme animale. Extragerea energiei se realizeaza prin scindarea si oxidarea acestor substante, in procesul de respiratie, aceasta respiratie se numeste oxidare biologică, sau respirație celulară.

Orez. 1. Energia luminii solare

Respirație celulară- acesta este un proces biochimic în celulă, care se desfășoară cu participarea enzimelor, în urma căruia se eliberează apă și dioxid de carbon, energia este stocată sub formă de legături de înaltă energie ale moleculelor de ATP. Dacă acest proces are loc în prezența oxigenului, atunci se numește aerobic, dar dacă apare fără oxigen, atunci se numește anaerob.

Oxidarea biologică include trei etape principale:

1. Pregătitoare.

2. Anoxic (glicoliză).

3. Descompunerea completă a substanțelor organice (în prezența oxigenului).

Substanțele luate cu alimente sunt descompuse în monomeri. Această etapă începe în tractul gastrointestinal sau în lizozomii celulei. Polizaharidele se descompun în monozaharide, proteinele în aminoacizi, grăsimile în glicerol și acizi grași. Energia eliberată în această etapă este disipată sub formă de căldură. Trebuie remarcat faptul că celulele folosesc carbohidrați pentru procesele energetice, iar monozaharidele sunt mai bune, iar creierul poate folosi doar o monozaharidă - glucoză pentru activitatea sa (Fig. 2).

Orez. 2. Etapa pregătitoare

Glucoza este descompusă prin glicoliză în două molecule de acid piruvic cu trei atomi de carbon. Soarta ulterioară a acidului piruvic depinde de prezența oxigenului în celulă. Dacă oxigenul este prezent în celulă, atunci acidul piruvic trece în mitocondrii pentru oxidare completă la dioxid de carbon și apă (respirație aerobă). Dacă nu există oxigen, atunci în țesuturile animale acidul piruvic se transformă în acid lactic. Această etapă are loc în citoplasma celulei.

glicoliza- aceasta este o secvență de reacții, în urma căreia o moleculă de glucoză este împărțită în două molecule de acid piruvic, în timp ce se eliberează energie, care este suficientă pentru a transforma două molecule de ADP în două molecule de ATP (Fig. 3).

Orez. 3. Stadiul anoxic

Oxigenul este esențial pentru oxidarea completă a glucozei. În a treia etapă, acidul piruvic este complet oxidat în mitocondrii la dioxid de carbon și apă, rezultând în formarea altor 36 de molecule de ATP, deoarece această etapă are loc cu participarea oxigenului, se numește oxigen sau aerob (Fig. 4). .

Orez. 4. Defalcarea completă a materiei organice

În total, dintr-o moleculă de glucoză se formează 38 de molecule de ATP în trei etape, ținând cont de cele două ATP obținute în procesul de glicoliză.

Astfel, am luat în considerare procesele energetice care au loc în celule, caracterizate etapele oxidării biologice.

Respirația care are loc în celulă cu eliberarea de energie este adesea comparată cu procesul de ardere. Ambele procese au loc în prezența oxigenului, eliberarea de energie și produse de oxidare - dioxid de carbon și apă. Dar, spre deosebire de ardere, respirația este un proces ordonat de reacții biochimice care au loc în prezența enzimelor. În timpul respirației, dioxidul de carbon apare ca produs final al oxidării biologice, iar în procesul de ardere, formarea dioxidului de carbon are loc prin combinarea directă a hidrogenului cu carbonul. De asemenea, în timpul respirației, pe lângă apă și dioxid de carbon, se formează o anumită cantitate de molecule de ATP, adică respirația și arderea sunt procese fundamental diferite (Fig. 5).

Orez. 5. Diferențele dintre respirație și ardere

Glicoliza nu este doar calea principală pentru metabolismul glucozei, ci și calea principală pentru metabolismul fructozei și galactozei alimentare. Deosebit de importantă în medicină este capacitatea glicolizei de a forma ATP în absența oxigenului. Acest lucru face posibilă menținerea muncii intense a mușchiului scheletic în condiții de eficiență insuficientă a oxidării aerobe. Țesuturile cu activitate glicolitică crescută sunt capabile să rămână active în perioadele de lipsă de oxigen. În mușchiul inimii, posibilitățile de glicoliză sunt limitate. Este dificil de tolerat aportul de sânge afectat, care poate duce la ischemie. Se știe că mai multe boli sunt cauzate de activitatea insuficientă a enzimelor de glicoliză, dintre care una este anemia hemolitică (în celulele canceroase cu creștere rapidă, glicoliza are loc cu o rată care depășește capacitatea ciclului acidului citric), ceea ce contribuie la o sinteza crescută a acid lactic în organe și țesuturi (Fig. 6).

Orez. 6. Anemia hemolitică

Nivelurile crescute de acid lactic din organism pot fi un simptom al cancerului. Această caracteristică metabolică este uneori folosită pentru a trata unele forme de tumori.

Microbii sunt capabili să obțină energie în procesul de fermentație. Fermentarea este cunoscută oamenilor din timpuri imemoriale, de exemplu, în fabricarea vinului, fermentația acidului lactic era cunoscută și mai devreme (Fig. 7).

Orez. 7. Elaborarea vinului și a brânzei

Oamenii au consumat produse lactate fără a bănui că aceste procese sunt asociate cu activitatea microorganismelor. Termenul de „fermentare” a fost introdus de olandezul Van Helmont pentru procesele care merg cu eliberarea gazului. Acest lucru a fost dovedit pentru prima dată de Louis Pasteur. Mai mult, diferite microorganisme secretă diferiți produse de fermentație. Vom vorbi despre fermentația alcoolică și lactică. Fermentația alcoolică- Acesta este procesul de oxidare a carbohidraților, în urma căruia se formează alcool etilic, dioxid de carbon și se eliberează energie. Berarii și vinificatorii au folosit capacitatea anumitor tipuri de drojdie de a stimula fermentația, care transformă zaharurile în alcool. Fermentarea este realizată în principal de drojdii, dar și de unele bacterii și ciuperci (Fig. 8).

Orez. 8. Drojdie, ciuperci din făină, produse de fermentație - kvas și oțet

În țara noastră se folosește în mod tradițional drojdia Saccharomyces, în America - bacterii din genul Pseudomonas, în Mexic se folosesc bacterii „bețișoare mobile”, în Asia se folosesc ciuperci de muco. Drojdiile noastre tind să fermenteze hexoze (monozaharide cu șase atomi de carbon) precum glucoza sau fructoza. Procesul de formare a alcoolului poate fi reprezentat astfel: dintr-o moleculă de glucoză se formează două molecule de alcool, două molecule de dioxid de carbon și se eliberează două molecule de ATP.

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

În comparație cu respirația, un astfel de proces este mai puțin benefic din punct de vedere energetic decât procesele aerobe, dar vă permite să mențineți viața în absența oxigenului. La fermentarea acidului lactic o moleculă de glucoză formează două molecule de acid lactic și se eliberează două molecule de ATP, acest lucru poate fi descris prin ecuația:

C6H12O6 → 2C3H6O3 + 2ATP

Procesul de formare a acidului lactic este foarte apropiat de procesul de fermentație alcoolică, glucoza, ca și în fermentația alcoolică, este descompusă în acid piruvic, apoi trece nu în alcool, ci în acid lactic. Fermentarea acidului lactic este utilizat pe scară largă pentru producerea produselor lactate: brânză, brânză de vaci, lapte caș, iaurturi (Fig. 9).

Orez. 9. Bacteriile lactice și produsele fermentației acidului lactic

În procesul de formare a brânzei, sunt implicate mai întâi bacteriile de acid lactic, care produc acid lactic, apoi bacteriile de acid propionic transformă acidul lactic în acid propionic, datorită acestui fapt, brânzeturile au un gust ascuțit destul de specific. Bacteriile lactice sunt folosite în conservarea fructelor și legumelor, acidul lactic este folosit în industria de cofetărie și fabricarea băuturilor răcoritoare.

Bibliografie

1. Mamontov S.G., Zakharov V.B., Agafonova I.B., Sonin N.I. Biologie. Tipare generale. - Dropia, 2009.

2. Ponomareva I.N., Kornilova O.A., Chernova N.M. Fundamentele Biologiei Generale. Clasa a 9-a: Un manual pentru elevii din instituțiile de învățământ de clasa a 9-a / Ed. prof. ÎN. Ponomareva. - Ed. a II-a, revizuită. - M.: Ventana-Graf, 2005.

3. Pasechnik V.V., Kamensky A.A., Kriksunov E.A. Biologie. O introducere în biologia generală și ecologie: un manual de clasa a 9-a, ed. a 3-a, stereotip. - M.: Dropia, 2002.

1. Site-ul web „Biologie și medicină” ()

3. Site-ul de internet „Enciclopedia Medicală” ()

Teme pentru acasă

1. Ce este oxidarea biologică și etapele ei?

2. Ce este glicoliza?

3. Care sunt asemănările și diferențele dintre fermentația alcoolică și cea lactică?

1. Tipuri de nutriție a organismelor vii
2. Fotosinteză
3. schimb de energie

1. Vitalitate a tuturor organismelor este posibilă numai dacă au energie. Conform metodei de obținere a energiei, toate celulele și organismele sunt împărțite în două grupuri: autotrofiși heterotrofi.

Heterotrofe(Heteros grecesc - diferit, diferit și trophe - hrană, nutriție) nu sunt capabili să sintetizeze compuși organici din cei anorganici ei înșiși, ei trebuie să fie furnizați din mediu. Substanțele organice le servesc nu numai ca hrană, ci și ca sursă de energie. Heterotrofele includ toate animalele, ciupercile, majoritatea bacteriilor, precum și plantele terestre și algele fără clorofilă.

Organismele heterotrofe sunt clasificate în funcție de modul în care obțin hrana. holozoic(animale) care captează particule solide și osmotrofic(ciuperci, bacterii) care se hrănesc cu substanțe dizolvate.

Diverse organisme heterotrofe sunt capabile să descompună în comun toate substanțele care sunt sintetizate de autotrofe, precum și substanțele minerale sintetizate ca urmare a activităților de producție umană. Organismele heterotrofe, împreună cu autotrofele, alcătuiesc un singur sistem biologic pe Pământ, unite prin relații trofice.

Autotrofi- organisme care se hrănesc (adică primesc energie) din compuși anorganici, acestea sunt unele bacterii și toate plantele verzi. Autotrofele sunt împărțite în chimiotrofe și fototrofe.

Chemotrofe- organisme care folosesc energia eliberată în timpul reacțiilor redox. Chemotrofele includ bacterii nitrificatoare (fixare a azotului), sulf, hidrogen (formătoare de metan), mangan, bacterii care formează fier și monoxid de carbon.

Fototrofe- doar plante verzi. Lumina este sursa lor de energie.

2. Fotosinteza(Phos grecesc - gen. toamna. Fotografii - lumină și sinteză - conexiune) - formarea de substanțe organice cu participarea energiei luminoase de către celulele plantelor verzi, precum și unele bacterii, procesul de transformare a energiei luminii în energie chimică. Apare cu ajutorul pigmenților (clorofilă și alții) în tilacoizii cloroplastelor și cromatoforilor celulari. Fotosinteza se bazează pe reacții redox, în care electronii sunt transferați de la un donor-reductor (apă, hidrogen etc.) la un acceptor (latin acceptor - receptor) - dioxid de carbon, acetat cu formarea de compuși redusi - carbohidrați și eliberare. de oxigen, dacă apa este oxidată.

Bacteriile fotosintetice care folosesc alți donatori decât apa nu emit oxigen.

Reacții luminoase ale fotosintezei(cauzat de lumină) curge în granul tilacoizilor cloroplastelor.Quantele de lumină vizibilă (fotonii) interacționează cu moleculele de clorofilă, transferându-le într-o stare excitată. Un electron din compoziția clorofilei absoarbe o cantitate de lumină de o anumită lungime și, ca niște pași, se deplasează de-a lungul lanțului de purtători de electroni, pierzând energie, care servește la fosforilarea ADP în ATP. Acesta este un proces foarte eficient: în cloroplaste se produce de 30 de ori mai mult ATP decât în ​​mitocondriile acelorași plante. Aceasta acumulează energia necesară pentru următoarele - reacțiile întunecate ale fotosintezei. Substanțele acționează ca purtători de electroni: citocromi, plastochinonă, ferredoxină, flavoproteină, reductază, etc. Unii dintre electronii excitați sunt utilizați pentru a reduce NADP+ la NADPH. Sub acțiunea luminii solare în cloroplaste, apa este scindată - fotoliză,în acest caz, se formează electroni care compensează pierderea lor de către clorofilă; ca produs secundar, oxigenul este eliberat în atmosfera planetei noastre. Acesta este oxigenul pe care îl respirăm și care este necesar tuturor organismelor aerobe.

Cloroplastele plantelor superioare, algelor și cianobacteriilor conțin două fotosisteme cu structură și compoziție diferite. Când cuantele de lumină sunt absorbite de pigmenți (un centru de reacție - un complex de clorofilă cu o proteină care absoarbe lumina cu o lungime de undă de 680 nm - P680) ai fotosistemului II, electronii sunt transferați din apă la un acceptor intermediar și printr-un lanț de purtători. la centrul de reacție al fotosistemului I. Și acest fotosistem este un centru de reacție va dezvălui spuma moleculei de clorofilă în combinație cu o proteină specială-KOM, care absoarbe lumina cu o lungime de undă de 700 nm - P700. În moleculele clorofilei F1 există „găuri” - locuri neumplute de electroni care au trecut în PLDPH. Aceste „găuri” sunt umplute cu electroni formați în timpul funcționării FI. Adică, fotosistemul II furnizează electroni pentru fotosistemul I, care sunt cheltuiți în el pentru reducerea NADP + și NADPH. De-a lungul căii de mișcare a electronilor fotosistemului II excitați de lumină către acceptorul final - clorofila fotosistemului I, ADP este fosforilat în ATP bogat în energie. Astfel, energia luminii este stocata in moleculele de ATP si este consumata in continuare pentru sinteza carbohidratilor, proteinelor, acizilor nucleici si a altor procese vitale ale plantelor, si prin intermediul acestora activitatea vitala a tuturor organismelor care se hranesc cu plante.

Reacții întunecate sau reacții de fixare a carbonului, nu sunt asociate cu lumina, sunt efectuate în stroma cloroplastelor. Locul cheie în ele este ocupat de fixarea dioxidului de carbon și conversia carbonului în carbohidrați. Aceste reacții sunt de natură ciclică, deoarece o parte din carbohidrații intermediari suferă un proces de condensare și rearanjare la ribuloză difosfat, acceptorul primar al CO 2 , care asigură funcționarea continuă a ciclului. Acest proces a fost descris pentru prima dată de biochimistul american Melvin Calvin.

Transformarea compusului anorganic CO 2 în compuși organici - carbohidrați, în legăturile chimice ale cărora este stocată energia solară, are loc cu ajutorul unei enzime complexe - ribulozo-1,5-difosfat carboxilază. Oferă adăugarea unei molecule de CO2 la ribuloză-1,5-difosfat cu cinci atomi de carbon, rezultând formarea unui compus intermediar cu șase atomi de carbon de scurtă durată. Acest compus, datorită hidrolizei, se descompune în două molecule cu trei atomi de carbon de acid fosfogliceric, care este redus folosind ATP și NADPH la zaharuri cu trei atomi de carbon (trioză fosfați). Ele formează produsul final al fotosintezei - glucoza.

O parte din trioza fosfaților, care a trecut prin procesele de condensare și rearanjare, transformându-se mai întâi în ribuloză monofosfat și apoi în ribuloză difosfat, este din nou inclusă în ciclul continuu de creare a moleculelor de glucoză. Glucoza poate fi polimerizată enzimatic în

amidonul și celuloza - polizaharida de bază a plantelor.

O caracteristică a fotosintezei unor plante (trestie de zahăr, porumb, amarant) este conversia inițială a carbonului prin compuși cu patru atomi de carbon. Astfel de plante au primit indicele C 4 -plante și fotosinteza în ele metabolismul carbonului. C 4 -plantele atrag atenţia cercetătorilor datorită productivităţii lor fotosintetice ridicate.

Modalități de creștere a productivității plantelor agricole:

Nutriție minerală suficientă, care poate asigura cel mai bun curs al proceselor metabolice;

Iluminare mai completă, care poate fi realizată cu ajutorul anumitor rate de semănat de plante, ținând cont de consumul de lumină fotofile și tolerante la umbră;

Cantitatea normală de dioxid de carbon din aer (cu o creștere a conținutului său, procesul de respirație a plantelor, care este asociat cu fotosinteza, este perturbat);

Umiditatea solului, corespunzătoare nevoilor plantelor în umiditate, în funcție de condițiile climatice și agrotehnice.

Importanța fotosintezei în natură.

Ca rezultat al fotosintezei pe Pământ, se formează anual 150 de miliarde de tone de materie organică și se eliberează aproximativ 200 de miliarde de tone de oxigen liber. Fotosinteza nu numai că asigură și menține compoziția modernă a atmosferei Pământului, necesară vieții locuitorilor săi, dar previne și creșterea concentrației de CO 2 în atmosferă, prevenind supraîncălzirea planetei noastre (datorită așa-numitei sere). efect). Oxigenul eliberat în timpul fotosintezei este necesar pentru respirația organismelor și pentru a le proteja de radiațiile ultraviolete dăunătoare cu unde scurte.

Chemosinteza(greacă târzie chemeta - chimie și sinteza greacă - conexiune) - un proces autotrof de creare a materiei organice de către bacterii care nu conțin clorofilă. Chemosinteza se realizează datorită oxidării compușilor anorganici: hidrogen, hidrogen sulfurat, amoniac, oxid de fier (II) etc. Asimilarea CO 2 are loc, ca în fotosinteză (ciclul Calvin), cu excepția formării metanului, bacterii homo-acetat. Energia obținută din oxidare este stocată în bacterii sub formă de ATP.

Bacteriile chemosintetice joacă un rol excepțional de important în ciclurile biogeochimice ale elementelor chimice din biosferă. Activitatea vitală a bacteriilor nitrificatoare este unul dintre cei mai importanți factori în fertilitatea solului. Bacteriile chemosintetice oxidează compușii de fier, mangan, sulf etc.

Chemosinteza a fost descoperită de microbiologul rus Serghei Nikolaevici Vinogradsky (1856-1953) în 1887.

3. Schimb de energie

Trei etape ale metabolismului energetic sunt efectuate cu participarea unor enzime speciale în diferite părți ale celulelor și organismelor.

Prima etapă este pregătitoare- se desfășoară (la animalele din organele digestive) sub acțiunea enzimelor care descompun moleculele cu di- și polizaharide, grăsimi, proteine, acizi nucleici în molecule mai mici: glucoză, glicerol și acizi grași, aminoacizi, nucleotide. Aceasta eliberează o cantitate mică de energie care este disipată sub formă de căldură.

A doua etapă este oxidarea anoxică sau incompletă. Se mai numește și respirație anaerobă (fermentare) sau glicoliza. Enzimele glicolizei sunt localizate în partea lichidă a citoplasmei - hialoplasmă. Glucoza este supusă divizării, fiecare molenă în care este divizată și oxidată treptat cu participarea enzimelor la două molecule de trei atomi de carbon de acid piruvic CH 3 - CO - COOH, unde COOH este o grupă carboxil caracteristică acizilor organici.

Nouă enzime sunt implicate secvenţial în această conversie a glucozei. În procesul de glicoliză, moleculele de glucoză sunt oxidate, adică se pierd atomii de hidrogen. Acceptorul de hidrogen (și electronul) în aceste reacții sunt molecule de nicotinamidă nindinucleotidă (NAD +), care sunt similare ca șir cu NADP + și diferă doar prin absența unui reziduu de acid fosforic în molecula de riboză. Când acidul piruvic este redus cu NAD redus, se produce produsul final al glicolizei, acidul lactic. Acidul fosforic și ATP sunt implicate în descompunerea glucozei.

Pe scurt, acest proces arată astfel:

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

În ciupercile de drojdie, molecula de glucoză, fără participarea oxigenului, este transformată în alcool etilic și dioxid de carbon (fermentație alcoolică):

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

La unele microorganisme, descompunerea glucozei fără oxigen poate duce la formarea acidului acetic, acetonei etc. În toate cazurile, descompunerea unei molecule de glucoză este însoțită de formarea a două molecule de ATP, în legături macroergice din care 40% de energie este stocată, restul este disipat sub formă de căldură.

A treia etapă a metabolismului energetic(etapa de scindare a oxigenului , sau stadiul respiraţiei aerobe) se realizează în mitocondrii. Această etapă este asociată cu matricea mitocondrială și membrana internă; în ea sunt implicate enzime, care sunt un „conveior” inel enzimatic, numit ciclul Krebs, numit după omul de știință care l-a descoperit. Acest mod complex și lung de lucru al multor enzime se mai numește ciclul acidului tricarboxilic.

Odată ajuns în mitocondrie, acidul piruvic (PVA) este oxidat și transformat într-o substanță bogată în energie - acetil coenzima A sau acetil-CoA pe scurt. În ciclul Krebs, moleculele de acetil-CoA provin din diferite surse de energie. În procesul de oxidare a PVC, acceptorii de electroni NAD + sunt redusi la NADH, iar un alt tip de acceptori este redus - FAD la FADH 2 (FAD este o dinucleotidă flavină adenină). Energia stocată în aceste molecule este folosită pentru a sintetiza ATP, acumulatorul universal de energie biologică. În timpul etapei de respirație aerobă, electronii din NADH și FADH 2 se deplasează de-a lungul unui lanț în mai multe etape de transfer al lor către acceptorul final de electroni, oxigenul molecular. În transfer sunt implicați mai mulți purtători de electroni: coenzima Q, citocromi și, cel mai important, oxigen. Când electronii se deplasează de la o etapă la alta a transportorului respirator, este eliberată energie, care este cheltuită pentru sinteza ATP. În interiorul mitocondriilor, cationii H + se combină cu anionii O 2 ~ pentru a forma apă. În ciclul Krebs se formează CO 2, iar în lanțul de transport de electroni - apă. În același timp, o moleculă de glucoză, fiind complet oxidată cu accesul oxigenului la CO 2 și H 2 0, contribuie la formarea a 38 de molecule de ATP. Din cele de mai sus, rezultă că scindarea oxigenului a substanțelor organice, sau respirația aerobă, joacă rolul principal în furnizarea energiei celulei. Cu deficiența de oxigen sau absența sa completă, are loc divizarea substanțelor organice fără oxigen, anaerobă; energia unui astfel de proces este suficientă doar pentru a crea două molecule de ATP. Datorită acestui fapt, ființele vii se pot descurca fără oxigen pentru o perioadă scurtă de timp.