Спільність і відмінності фотосинтезу і дихання - студопедія
1.Фотосінтез в світловий фазі і дихання йдуть з утворенням АТФ. 2.Аналогічние переносники водню. 3.Процесси йдуть в органелах, що мають двумембранную структуру.
Фотосинтез 1.Істочнікі енергії при утворенні АТФ є світло. 2.Енергія АТФ йде на синтез органічних речовин. 3.Поглощается СО2 і виділяється в атмосферу О2. Дихання 1.Істочнікі енергії при синтезі АТФ служать органічні речовини. 2.Енергія АТФ забезпечує життєдіяльність клітини і дає тепло. 3.Поглощается О2 і виділяється в атмосферу СО2
15) Хімічні перетворення речовин в організмі є частиною складного процесу, званого обміном речовин. З навколишнього середовища людина получав поживні речовини, воду, мінеральні солі і вітаміни. У навколишнє середовище він виділяє вуглекислий газ, деяка кількість вологи, мінеральних солей, рганіческіх речовин.
У процесі обміну речовин людина отримує енергію, акумульовану в продуктах тваринного і рослинного походження, і віддає теплову енергію в навколишній простір. Так постійно відбувається обмін речовин і енергії з навколишнім середовищем, за допомогою якого людина включається в загальний круговорот речовин в природі. Обмін речовинами між організмом і навколишнім середовищем - необхідна умова існування живих організмів.
Засвоєння, накопичення речовин і енергії називається асиміляцією. В ході асиміляції поживних та інших речовин утворюються білки, жири, глікоген, будуються нові клітини. Утворилися в процесі асиміляції речовини піддаються складним хімічним змінам і при цьому вивільняється енергія. Цей процес називається диссимиляцией. Хімічні реакції, що вивільняють енергію, здійснюються в мітохондріях клітин.
Процеси асиміляції та дисиміляції не тільки протікають одночасно. Енергія, необхідна для перетравлення їжі, перенесення поживних речовин і їх накопичення (асиміляції), утворюється в результаті дисиміляції. Значить, асиміляція залежить від дисиміляції і тісно пов'язана з нею. Асиміляція і дисиміляція - єдиний процес, що протікає постійно в клітинах і в усьому організм процес обміну речовин і енергії.
Обмін речовин з навколишнім середовищем є не тільки умовою існування організмів, але і їх основним, відмітною властивістю. Ф. Енгельс писав:
«Життя є спосіб існування білкових тіл, істотним моментом якого є постійний обмін речовин з навколишнім їх зовнішньою природою, причому з припиненням цього обміну речовин припиняється і життя, що призводить до розкладання білка»
Процеси обміну речовин повністю підкоряються закону збереження маси і енергії. Спеціально постав лені з цією метою дослідження показали, що кількість енергії, утвореної в організмі, так само запасу потенційної енергії, отриманої разом з їжею. Вага надходять в організм і що виділяються з нього речовин однаковий. Але необхідно враховувати надбавку або втрату ваги.
16). Гетеротрофну асиміляція.
А) Фази асиміляції:
1) Поглинання і перетравлення поживних речовин.
2) Транспорт речовин в клітку.
Надходження речовин відбувається через мембрану.
3) Синтез речовин в клітині.
Білки будучи ферментами контролюють синтез вуглеводів, ліпідів і самих себе.
17) Дисиміляція (енергетичний обмін) у гетеротрофних (аеробних) організмів складається з трьох етапів:
1. підготовчого. який проходить в шлунково-кишковому тракті або в клітці під дією ферментів лізосом. Під час цього етапу відбувається розпад всіх біополімерів до мономерів: білки розпадаються спочатку до пептидів, потім - до амінокислот; жири - до гліцерину і жирних кислот; вуглеводи - до моносахаридів (до глюкози і її ізомерів).
2. безкисневого (або анаеробного), який проходить в матриксі цитоплазми. Цей етап називають гликолизом. Під дією ферментів глюкоза розщеплюється до двох молекул ПВК. При цьому виділяється 4 атома Н, які акцептуються речовиною під назвою НАД + (нікотинамід-аденін-динуклеотид). При цьому НАД + відновлюється в НАД * Н (ця запасені енергія в подальшому буде використовуватися для синтезу АТФ). В результаті утворюється 2 молекули АТФ.
3. кисневого. який проходить в мітохондріях. Дві молекули ПВК надходять на ферментативний кільцевої «конвеєр», який називають циклом Кребса або циклом трикарбонових кислот. Всі ферменти цього циклу знаходяться в мітохондріях. В результаті утворюються 36 молекул АТФ.
18) Гліколіз - шлях ферментативного розщеплення глюкози - є загальним практично для всіх живих організмів процесом. У аеробів він передує власне клітинному подиху, у анаеробів завершується бродінням. Сам по собі гліколіз є повністю анаеробним процесом і для здійснення не вимагає присутності кисню.
Перший його етап протікає з витратою енергії 2 молекул АТФ і включає в себе розщеплення молекули глюкози на 2 молекули глицеральдегид-3-фосфату. На другому етапі відбувається НАД-залежне окиснення глицеральдегид-3-фосфату, що супроводжується субстратним фосфорилюванням, тобто приєднанням до молекули залишку фосфорної кислоти і формуванням в ній макроергічним зв'язку, після якого залишок переноситься на АДФ з утворенням АТФ. Таким чином, рівняння гліколізу має наступний вигляд:
Глюкоза + 2НАД + + 4АДФ + 2АТФ + 2Фн = 2ПВК + 2НАД # 8729; Н + 2 АДФ + 4АТФ + 2H2O + 4Н +.
Скоротивши АТФ і АДФ з лівої і правої частин рівняння реакції, отримаємо:
Глюкоза + 2НАД + + 2АДФ + 2Фн = 2НАД # 8729; Н + 2ПВК + 2АТФ + 2H2O + 4Н +.
Тканинне (клітинне) дихання - сукупність біохімічних реакцій, що протікають в клітинах живих організмів, в ході яких відбувається окислення вуглеводів, ліпідів і амінокислот до вуглекислого газу і води. Вивільнена енергія запасається в хімічних зв'язках макроергічних сполук (АТФ і ін.) І може бути використана в міру необхідності. Входить в групу процесів катаболізму. Про фізіологічних процесах транспортування до клітин багатоклітинних організмів кисню і видалення від них вуглекислого газу.
Окислювальне фосфорилювання - один з найважливіших компонентів клітинного дихання, що приводить до отримання енергії у вигляді АТФ. Субстратами окисного фосфорилювання служать продукти розщеплення органічних сполук - білки, жири іуглеводи. Процес окислювального фосфорилювання проходить на Кріста мітохондрій.
Однак найчастіше в якості субстрату використовуються вуглеводи. Так, клітини головного мозку не здатні використовувати для харчування ніякий інший субстрат, крім вуглеводів.
Попередньо складні вуглеводи розщеплюються до простих, аж до утворення глюкози. Глюкоза є універсальним субстратом в процесі клітинного дихання. Окислення глюкози підрозділяється на 3 етапи:
окислювальне декарбоксилювання і цикл Кребса;
При цьому гліколіз є спільною фазою для аеробного і анаеробного дихання.
Процес окислювального фосфорилювання здійснюється п'ятим комплексом дихального ланцюга мітохондрій - Протонна АТФ-синтаза, що складається з 9 субодиниць 5 типів:
3 субодиниці (# 947;, # 948;, # 949;) сприяють цілісності АТФ-синтази
# 946; субодиниця є основною функціональною одиницею. Вона має 3 конформації:
L-конформація - приєднує АДФ і фосфат (надходять в мітохондрії з цитоплазми за допомогою спеціальних переносників)
Т-конформація - до АДФ приєднується фосфат і утворюється АТФ
О-конформація - АТФ відщеплюється від # 946; -субодиниці і переходить на # 945; -субодиниці.
Для того, щоб субодиниця змінила конформацию необхідний протон водню, так як конформація змінюється 3 рази необхідно 3 протона водню. Протони перекачуються з межмембранного простору мітохондрії під дією електрохімічного потенціалу.
# 945; -субодиниці транспортує АТФ до мембранного переносники, який «викидає» АТФ в цитоплазму. Натомість з цитоплазми цей же переносник транспортує АДФ. На внутрішній мембрані мітохондрій також знаходиться переносник Фосфату з цитоплазми в мітохондрії, але для його роботи необхідний протон водню. Такі переносники називаються транслоказ.
Для синтезу 1 молекули АТФ необхідно 3 протона.
Інгібітори окисного фосфорилювання [
Інгібітори блокують V комплекс:
Олігоміцін - блокують протонні канали АТФ-синтази.
Атрактілозід, ціклофіллін - блокують транслокази.
Разобщители окисного фосфорилювання
Разобщители - ліпофільні речовини, які здатні приймати протони і переносити їх через внутрішню мембрану мітохондрій минаючи V комплекс (його протонний канал). разобщители:
Природні - продукти перекисного окислення ліпідів, жирних кислот з довгим ланцюгом; великі дози тиреоїдних гормонів.
Штучні - динитрофенол, ефір, похідні вітаміну К, анестетики.
Вільна енергія (загальна робота, ізотермічна корисна робота) - це енергія, здатна виробляти роботу. Для позначення вільної енергії користуються символом G на честь фізика XIX століття Дж. Уіларда Гіббса, який ввів це поняття. Найчастіше під вільною енергією розуміють вільну енергію Гіббса. хоча є ще поняття вільної енергії Гельмгольца. позначається символом A. В області біології та фізичної хімії більш застосовна вільна енергія Гіббса. За визначенням
G = H -TS. де
H - ентальпія системи,
S - її ентропія,
T - температура.
Приріст вільної енергії при постійній температурі
У біологічних системах зазвичай постійні і тиск, і обсяг, так що # 916; H = # 916; E. де E - внутрішня енергія системи. Визначена таким чином вільна енергія є функцією, яку можна використовувати для обчислень в біологічних системах при постійній температурі і постійному тиску, оскільки в цих умовах вона має властивість потенціалу. Загальне правило для таких систем таке:
якщо # 916; G одно негативною величиною, то реакція може протікати мимовільно;
якщо # 916; G одно позитивному розмірі, то реакція не може протікати мимовільно;
якщо # 916; G дорівнює нулю, то система знаходиться в рівновазі і не може ні купувати, ні втрачати вільну енергію.
Для процесу утворення хімічного зв'язку очевидно, що чим міцніше цей зв'язок, іншими словами, чим більшим зміною вільної енергії супроводжується її освіту, тим більше число атомів в системі знаходиться в зв'язаному стані. Це виражається кількісно в наступному вигляді:
# 916; G = -RT ln Keq. де
R - універсальна газова постійна,
T - абсолютна температура,
Keq - константа рівноваги, ln Keq - логарифм константи рівноваги за основою e (e ≈2,718)
Лихоманка - це терморегуляторного підвищення температури тіла, яке представляє собою організований і координований відповідь організму на хворобу або інше ушкодження. При лихоманці зберігається терморегуляція, а установча точка температурного гомеостазу зміщена на більш високий рівень і тому нормальна температура сприймається гіпоталямусом як «холод», а підвищена - як «нормальна».
Гіпертермія - підвищення температури тіла внаслідок порушення терморегуляції без перебудови температурного гомеостазу (наприклад - перегрівання) .Регуляція температури тіла, в основному, здійснюється центром терморегуляції, який знаходиться в преоптической області передньої частини гипоталямуса близько дна третього шлуночка. Центр терморегуляції складається з термочувствительной області (термостат), термоустановочной області (установча точка) і двох ефекторних областей (теплопродукції і тепловіддачі). Термостат (відділ мозку) реєструє температуру артеріальної крові, що протікає через мозок, отримує імпульси з периферичних областей (шкіри, тканин, спинного мозку) і в підсумку визначає середню температуру «ядра». Ці дані термостат передає на установчу точку (конгломерат нейронів), яка і визначає температуру тіла через центри теплопродукції або тепловіддачі. Якщо температура тіла нижче бажаної, то установча точка активізує центр теплопродукції і пригнічує центр тепловіддачі.
У людини температура тіла в звичайних умовах підтримується на рівні 37 ° С. + 1,5 ° С. Верхня летальна температура внутрішніх органів, крові і мозку дорівнює + 43 ° С. а нижня + 23 ° С. Температура тіла максимально падає до 3 години ночі, потім поступово зростає до 17-18 години. Циркадний ритм відсутній у новонароджених і дітей раннього віку. Коливання температури крові і внутрішніх органів на + 2-2,5 ° С. від нормального рівня викликають порушення фізіологічних функцій дитячого організму. Причини лихоманки:
1 .Інфекціонние захворювання бактеріальної, вірусної, мікоплазменної, хламідійної, паразитарної, грибкової етіології.
2.Заболеванія центральної нервової системи - перинатальні ураження ЦНС, крововилив, пухлина, травма, набряк мозку, дефекти розвитку. 3.Ендокрінние і нейроендокринні захворювання - феохромоцитома, гіпертиреоз.
Функціональні порушення вищої нервової діяльності - нервово психічні розлади, емоційна напруга, вплив гіпнозу.
Інтраабдомінальні захворювання - кишкова непрохідність, інвагінація, апендицит, перитоніт, панкреатит, холецистит, гепатит.
Дифузні хвороби сполучної тканини, алергічні та захворювання крові.
Причини гіпертермії: теплової, сонячний удар, надмірна фізична активність, надмірне укутування, отруєння атропіном, опіки, укуси змії.
интермиттирующая - febris intermittens (температура нормалізується один або кілька разів на день),
ремиттирующая - febris remittens (температура коливається, але не повертається до норми),
постійна - febris continua (температура постійно збільшена з невеликими коливаннями),
поворотна - febris reccurens (безгарячкового періоди тривалістю один і більше днів між нападами лихоманки).
За ступенем підвищення температури тіла виділяють:
субфебрильна - до 38,0 ° С.,
помірна фебрильная -38,1 ° -39,0 ° С.,
висока фебрильна - 39,1 ° С. і вище,
гіперпірексіческая - вище 41,0 ° С.
Залежно від тривалості гарячкового періоду розрізняють:
ефемерна - від декількох годин до декількох днів,
гостра - до 15 днів,
підгостра - до 45 днів,
хронічна - понад 45 днів.
«Рожева» лихоманка - тепловіддача відповідає теплопродукції, поведінку і самопочуття дитини не страждають, шкірний покрив гиперемирован, потовиділення помірне, задишка незначна, серцеві скорочення прискорені на 10 ударів на кожен градус підвищення температури, кінцівки теплі.
«Бліда» лихоманка - тепловіддача через істотне порушення периферичного кровообігу неадекватна теплопродукції, гиперкатехоламинемия призводить до централізації кровообігу, що проявляється блідістю шкірного покриву, його сухістю і мармуровість; кінцівки на дотик холодні, тахікардія, систолічний артеріальний тиск підвищується, різниця між пахвовій і ректальної температури до 1,0 град. С і вище, самопочуття дитини страждає - озноб, порушення, судомна готовність і судоми.
Біологічне значення лихоманки: зростає природна
реактивність організму, збільшується фагоцитарна активність клітин крові, синтез інтерферону, антителообразование; пригнічується розмноження багатьох мікроорганізмів (коків, вірусів та ін.). Лихоманка несприятливо впливає на метаболічні процеси (збільшує швидкість основного обміну, потреба в кисні, калоріях, рідини), на серце і легені, на ЦНС (марення, дезорієнтація, галюцинації), викликає церебральну вазоконстрикцию і зниження мозкового кровотоку, пригнічує моторику шлунку.
Мітохондрія (від mitos - нитка і [chovbros - зернятко, крупинка) - двумембранная гранулярная або ниткоподібна органела товщиною близько 0,5 мкм. Характерна для більшості еукаріотів як автотрофів (фотосинтезуючі рослини), так і гетеротрофів (гриби, тварини). Енергетична станція клітини; основна функція - окислювання органічних сполук і використання звільняється при їх розпаді енергії в синтезі молекул АТФ, який відбувається за рахунок руху електрона по електронно-транспортного ланцюга білків внутрішньої мембрани. Кількість мітохондрій в клітинах різних організмів істотно відрізняється: так, одноклітинні зелені водорості (Евглена, хлорелла, політомелла) і трипаносоми мають лише одну гігантську митохондрию, тоді як ооцит і амеба Chaos chaos містять 300 000 і 500 000 мітохондрій відповідно; у кишкових анаеробних ентамёб і деяких інших паразитичних найпростіших мітохондрії відсутні.