Somo hili la video limetolewa kwa mada "Kutoa seli kwa nishati." Katika somo hili tutaangalia michakato ya nishati katika seli na kujifunza jinsi seli hutolewa kwa nishati. Pia utajifunza kupumua kwa seli ni nini na inajumuisha hatua gani. Jadili kila moja ya hatua hizi kwa undani.
BIOLOGIA DARASA LA 9
Mada: Kiwango cha rununu
Somo la 13. Kutoa seli kwa nishati
Stepanova Anna Yurievna
mgombea wa sayansi ya kibaolojia, profesa msaidizi MSUIE
Moscow
Leo tutazungumza juu ya kutoa seli na nishati. Nishati hutumiwa kwa athari mbalimbali za kemikali zinazotokea kwenye seli. Viumbe vingine hutumia nishati ya jua kwa michakato ya biochemical - hizi ni mimea, wakati wengine hutumia nishati ya vifungo vya kemikali katika vitu vilivyopatikana wakati wa lishe - hizi ni viumbe vya wanyama. Dutu kutoka kwa chakula hutolewa kwa kuvunjika au oxidation ya kibaolojia kupitia mchakato wa kupumua kwa seli.
Kupumua kwa seli ni mchakato wa biochemical katika seli ambayo hutokea mbele ya enzymes, kwa sababu ambayo maji na dioksidi kaboni hutolewa, nishati huhifadhiwa kwa namna ya vifungo vya macroenergetic vya molekuli za ATP. Ikiwa mchakato huu hutokea mbele ya oksijeni, basi inaitwa "aerobic". Ikiwa hutokea bila oksijeni, basi inaitwa "anaerobic."
Oxidation ya kibaolojia inajumuisha hatua kuu tatu:
1. Maandalizi,
2. Isiyo na oksijeni (glycolysis),
3. Kuvunjika kamili kwa vitu vya kikaboni (mbele ya oksijeni).
Hatua ya maandalizi. Dutu zilizopokelewa kutoka kwa chakula zimegawanywa katika monoma. Hatua hii huanza katika njia ya utumbo au katika lysosomes ya seli. Polysaccharides huvunjika ndani ya monosaccharides, protini ndani ya amino asidi, mafuta ndani ya glycerol na asidi ya mafuta. Nishati iliyotolewa katika hatua hii hutolewa kwa namna ya joto. Ikumbukwe kwamba kwa michakato ya nishati, seli hutumia wanga, au bora zaidi, monosaccharides. Na ubongo unaweza tu kutumia monosaccharide - glucose - kwa kazi yake.
Glucose wakati wa glycolysis huvunjika ndani ya molekuli mbili za kaboni tatu za asidi ya pyruvic. Hatima yao zaidi inategemea uwepo wa oksijeni kwenye seli. Ikiwa oksijeni iko kwenye seli, basi asidi ya pyruvic huingia kwenye mitochondria kwa oxidation kamili kwa dioksidi kaboni na maji (kupumua kwa aerobic). Ikiwa hakuna oksijeni, basi katika tishu za wanyama asidi ya pyruvic inabadilishwa kuwa asidi ya lactic. Hatua hii inafanyika katika cytoplasm ya seli. Kama matokeo ya glycolysis, molekuli mbili tu za ATP huundwa.
Oksijeni inahitajika kwa oxidation kamili ya glucose. Katika hatua ya tatu, oxidation kamili ya asidi ya pyruvic kwa dioksidi kaboni na maji hutokea katika mitochondria. Matokeo yake, molekuli nyingine 36 za ATP zinaundwa.
Kwa jumla, hatua tatu huzalisha molekuli 38 za ATP kutoka molekuli moja ya glucose, kwa kuzingatia ATP mbili zinazozalishwa wakati wa glycolysis.
Kwa hivyo, tulichunguza michakato ya nishati inayotokea kwenye seli. Hatua za uoksidishaji wa kibaolojia zilikuwa na sifa. Hii inahitimisha somo letu, kila la heri kwako, kwaheri!
Tofauti kati ya kupumua na kuchoma. Kupumua kunakotokea kwenye seli mara nyingi hulinganishwa na mchakato wa mwako. Michakato yote miwili hutokea mbele ya oksijeni, ikitoa nishati na bidhaa za oxidation. Lakini, tofauti na mwako, kupumua ni mchakato ulioagizwa wa athari za biochemical ambayo hutokea mbele ya enzymes. Wakati wa kupumua, dioksidi kaboni hutokea kama bidhaa ya mwisho ya oxidation ya kibaiolojia, na wakati wa mwako, malezi ya dioksidi kaboni hutokea kupitia mchanganyiko wa moja kwa moja wa hidrojeni na kaboni. Pia, wakati wa kupumua, idadi fulani ya molekuli za ATP huundwa. Hiyo ni, kupumua na mwako ni michakato tofauti kimsingi.
Umuhimu wa matibabu. Kwa dawa, si tu kimetaboliki ya glucose ni muhimu, lakini pia fructose na galactose. Uwezo wa kuunda ATP kwa kutokuwepo kwa oksijeni ni muhimu hasa katika dawa. Hii inakuwezesha kudumisha kazi kubwa ya misuli ya mifupa katika hali ya ufanisi wa kutosha wa oxidation ya aerobic. Tishu zilizo na kuongezeka kwa shughuli za glycolytic zinaweza kubaki hai wakati wa njaa ya oksijeni. Katika misuli ya moyo, uwezekano wa glycolysis ni mdogo. Ana wakati mgumu kuteseka kutokana na usumbufu wa utoaji wa damu, ambayo inaweza kusababisha ischemia. Kuna magonjwa kadhaa yanayojulikana yanayosababishwa na ukosefu wa enzymes zinazodhibiti glycolysis:
Anemia ya hemolytic (katika seli za saratani zinazokua kwa kasi, glycolysis hutokea kwa kiwango kinachozidi uwezo wa mzunguko wa asidi ya citric), ambayo inachangia kuongezeka kwa awali ya asidi lactic katika viungo na tishu. Viwango vya juu vya asidi ya lactic katika mwili inaweza kuwa dalili ya saratani.
Uchachushaji. Viumbe vidogo vinaweza kupata nishati wakati wa kuchachusha. Fermentation imejulikana kwa watu tangu zamani, kwa mfano, katika utengenezaji wa divai. Fermentation ya asidi ya lactic ilijulikana hata mapema. Watu walitumia bidhaa za maziwa bila kutambua kwamba taratibu hizi zilihusishwa na shughuli za microorganisms. Hii ilithibitishwa kwanza na Louis Pasteur. Kwa kuongezea, vijidudu tofauti hutoa bidhaa tofauti za Fermentation. Sasa tutazungumzia kuhusu fermentation ya pombe na lactic. Matokeo yake, pombe ya ethyl na dioksidi kaboni huundwa na nishati hutolewa. Watengenezaji pombe na watengenezaji wa divai wametumia aina fulani za chachu ili kuchochea uchachushaji, ambao hugeuza sukari kuwa pombe. Fermentation hufanywa hasa na chachu, pamoja na baadhi ya bakteria na fungi. Katika nchi yetu, chachu ya Saccharomycetes hutumiwa jadi. Katika Amerika - bakteria ya jenasi Pseudomonas. Na huko Mexico, bakteria "fimbo ya kusonga" hutumiwa. Chachu yetu kwa kawaida huchachisha hexoses (monosaccharides sita za kaboni) kama vile glukosi au fructose. Mchakato wa malezi ya pombe unaweza kuwakilishwa kama ifuatavyo: kutoka kwa molekuli moja ya sukari molekuli mbili za pombe, molekuli mbili za dioksidi kaboni na molekuli mbili za ATP huundwa. Njia hii haina faida kidogo kuliko michakato ya aerobic, lakini hukuruhusu kudumisha maisha kwa kutokuwepo kwa oksijeni. Sasa hebu tuzungumze juu ya fermentation ya maziwa yenye rutuba. Molekuli moja ya glucose huunda molekuli mbili za asidi lactic na wakati huo huo molekuli mbili za ATP hutolewa. Fermentation ya asidi ya lactic hutumiwa sana kwa ajili ya uzalishaji wa bidhaa za maziwa: jibini, maziwa ya curdled, yoghurts. Asidi ya Lactic pia hutumiwa katika utengenezaji wa vinywaji baridi.
Ukuaji mwingi wa miti yenye mafuta,
ambayo mizizi juu ya mchanga tasa
kupitishwa, inasema wazi kuwa
karatasi za mafuta mafuta ya mafuta kutoka hewa
chukua...
M. V. Lomonosov
Nishati huhifadhiwaje kwenye seli? Kimetaboliki ni nini? Ni nini kiini cha michakato ya glycolysis, fermentation na kupumua kwa seli? Ni michakato gani hufanyika wakati wa awamu ya mwanga na giza ya photosynthesis? Je, michakato ya nishati na kimetaboliki ya plastiki inahusiana vipi? Chemosynthesis ni nini?
Somo-muhadhara
Uwezo wa kubadilisha aina moja ya nishati kuwa nyingine (nishati ya mionzi kuwa nishati ya vifungo vya kemikali, nishati ya kemikali katika nishati ya mitambo, nk) ni mojawapo ya sifa za msingi za viumbe hai. Hapa tutaangalia kwa undani jinsi michakato hii inavyofanyika katika viumbe hai.
ATP NDIYE MBEBA MKUU WA NISHATI KATIKA SELI. Ili kutekeleza udhihirisho wowote wa shughuli za seli, nishati inahitajika. Viumbe ototrofiki hupokea nishati yao ya awali kutoka kwa Jua wakati wa athari za usanisinuru, wakati viumbe hai vya heterotrofiki hutumia misombo ya kikaboni inayotolewa na chakula kama chanzo cha nishati. Nishati huhifadhiwa na seli katika vifungo vya kemikali vya molekuli ATP (adenosine trifosfati), ambayo ni nucleotide inayojumuisha makundi matatu ya phosphate, mabaki ya sukari (ribose) na mabaki ya msingi wa nitrojeni (adenine) (Mchoro 52).
Mchele. 52. Molekuli ya ATP
Uhusiano kati ya mabaki ya phosphate huitwa macroergic, kwani wakati unapovunja, kiasi kikubwa cha nishati hutolewa. Kwa kawaida, seli hutoa nishati kutoka kwa ATP kwa kuondoa tu kikundi cha mwisho cha fosfeti. Katika kesi hii, ADP (adenosine diphosphate) na asidi ya fosforasi huundwa na 40 kJ / mol hutolewa:
Molekuli za ATP hucheza nafasi ya kiini cha mazungumzo ya nishati ya seli. Wao hutolewa kwenye tovuti ya mchakato wa nishati kubwa, iwe ni awali ya enzymatic ya misombo ya kikaboni, kazi ya protini - motors za molekuli au protini za usafiri wa membrane, nk. Mchanganyiko wa nyuma wa molekuli za ATP unafanywa kwa kuunganisha kikundi cha phosphate. kwa ADP na unyonyaji wa nishati. Kiini huhifadhi nishati katika mfumo wa ATP wakati wa athari kimetaboliki ya nishati. Inahusiana kwa karibu na kubadilishana plastiki, wakati ambapo kiini huzalisha misombo ya kikaboni muhimu kwa utendaji wake.
METABOLISM NA NISHATI KATIKA SELI (METABOLISM). Kimetaboliki ni jumla ya athari zote za kimetaboliki ya plastiki na nishati, iliyounganishwa. Seli huunganisha mara kwa mara wanga, mafuta, protini, na asidi nucleic. Mchanganyiko wa misombo daima hutokea na matumizi ya nishati, i.e. na ushiriki wa lazima wa ATP. Vyanzo vya nishati kwa ajili ya malezi ya ATP ni athari za enzymatic ya oxidation ya protini, mafuta na wanga zinazoingia kwenye seli. Wakati wa mchakato huu, nishati hutolewa na kuhifadhiwa katika ATP. Oxidation ya glucose ina jukumu maalum katika kimetaboliki ya nishati ya seli. Molekuli za glukosi hupitia mfululizo wa mabadiliko mfululizo.
Hatua ya kwanza, inayoitwa glycolysis, hufanyika katika cytoplasm ya seli na hauhitaji oksijeni. Kama matokeo ya athari zinazofuatana zinazohusisha vimeng'enya, glukosi hugawanyika katika molekuli mbili za asidi ya pyruvic. Katika kesi hii, molekuli mbili za ATP hutumiwa, na nishati iliyotolewa wakati wa oxidation inatosha kuunda molekuli nne za ATP. Kama matokeo, pato la nishati ya glycolysis ni ndogo na ni sawa na molekuli mbili za ATP:
C 6 H1 2 0 6 → 2C 3 H 4 0 3 + 4H + + 2ATP
Chini ya hali ya anaerobic (kwa kutokuwepo kwa oksijeni), mabadiliko zaidi yanaweza kuhusishwa na aina mbalimbali uchachushaji.
Kila mtu anajua fermentation ya asidi ya lactic(maziwa souring), ambayo hutokea kutokana na shughuli ya fungi asidi lactic na bakteria. Utaratibu ni sawa na glycolysis, tu bidhaa ya mwisho hapa ni asidi lactic. Aina hii ya oxidation ya glukosi hutokea katika seli wakati kuna ukosefu wa oksijeni, kama vile katika misuli inayofanya kazi sana. Uchachushaji wa pombe uko karibu katika kemia na uchachushaji wa asidi ya lactic. Tofauti ni kwamba bidhaa za fermentation ya pombe ni pombe ya ethyl na dioksidi kaboni.
Hatua inayofuata, wakati ambapo asidi ya pyruvic ni oxidized kwa dioksidi kaboni na maji, inaitwa kupumua kwa seli. Majibu yanayohusiana na kupumua hufanyika katika mitochondria ya seli za mimea na wanyama, na tu mbele ya oksijeni. Hii ni mfululizo wa mabadiliko ya kemikali kabla ya kuundwa kwa bidhaa ya mwisho - dioksidi kaboni. Katika hatua mbalimbali za mchakato huu, bidhaa za kati za oxidation ya dutu ya kuanzia huundwa na uondoaji wa atomi za hidrojeni. Katika kesi hiyo, nishati hutolewa, ambayo "imehifadhiwa" katika vifungo vya kemikali vya ATP, na molekuli za maji huundwa. Inakuwa wazi kwamba ni kwa usahihi ili kumfunga atomi za hidrojeni zilizotenganishwa kwamba oksijeni inahitajika. Mfululizo huu wa mabadiliko ya kemikali ni ngumu sana na hutokea kwa ushiriki wa utando wa ndani wa mitochondria, vimeng'enya, na protini za carrier.
Upumuaji wa seli ni mzuri sana. Molekuli 30 za ATP huundwa, molekuli mbili zaidi huundwa wakati wa glycolysis, na molekuli sita za ATP huundwa kama matokeo ya mabadiliko ya bidhaa za glycolysis kwenye membrane ya mitochondrial. Kwa jumla, kama matokeo ya oxidation ya molekuli moja ya sukari, molekuli 38 za ATP huundwa:
C 6 H 12 O 6 + 6H 2 0 → 6CO 2 + 6H 2 O + 38ATP
Hatua za mwisho za oxidation ya sukari sio tu, lakini pia protini na lipids hutokea katika mitochondria. Dutu hizi hutumiwa na seli, hasa wakati ugavi wa wanga unakuja mwisho. Kwanza, mafuta hutumiwa, oxidation ambayo hutoa nishati zaidi kuliko kutoka kwa kiasi sawa cha wanga na protini. Kwa hiyo, mafuta katika wanyama inawakilisha "hifadhi ya kimkakati" kuu ya rasilimali za nishati. Katika mimea, wanga ina jukumu la hifadhi ya nishati. Inapohifadhiwa, inachukua nafasi kubwa zaidi kuliko kiwango sawa cha nishati cha mafuta. Hiki sio kikwazo kwa mimea, kwani haitembei na haibebi vifaa yenyewe, kama wanyama. Unaweza kutoa nishati kutoka kwa wanga kwa kasi zaidi kuliko kutoka kwa mafuta. Protini hufanya kazi nyingi muhimu katika mwili, na kwa hiyo zinahusika katika kimetaboliki ya nishati tu wakati rasilimali za sukari na mafuta zimepungua, kwa mfano, wakati wa kufunga kwa muda mrefu.
PICHA. Usanisinuru ni mchakato ambao nishati ya mionzi ya jua inabadilishwa kuwa nishati ya vifungo vya kemikali vya misombo ya kikaboni. Katika seli za mimea, taratibu zinazohusiana na photosynthesis hutokea katika kloroplasts. Ndani ya organelle hii kuna mifumo ya utando ambayo rangi huingizwa ambayo inachukua nishati ya jua ya jua. Rangi kuu ya photosynthesis ni klorophyll, ambayo inachukua zaidi ya bluu na violet, pamoja na mionzi nyekundu ya wigo. Mwanga wa kijani unaonyeshwa, hivyo klorofili yenyewe na sehemu za mimea zilizomo huonekana kijani.
Kuna awamu mbili za photosynthesis - mwanga Na giza(Mchoro 53). Kukamata halisi na uongofu wa nishati ya mionzi hutokea wakati wa awamu ya mwanga. Wakati wa kunyonya quanta ya mwanga, klorofili huenda katika hali ya msisimko na inakuwa mtoaji wa elektroni. Elektroni zake huhamishwa kutoka tata moja ya protini hadi nyingine pamoja na mnyororo wa usafiri wa elektroni. Protini za mnyororo huu, kama rangi, zimejilimbikizia kwenye utando wa ndani wa kloroplast. Wakati elektroni inakwenda pamoja na mlolongo wa wabebaji, hupoteza nishati, ambayo hutumiwa kwa awali ya ATP. Baadhi ya elektroni zinazosisimuliwa na mwanga hutumika kupunguza NDP (nicotinamide adenine dinucleotiphosphate), au NADPH.
Mchele. 53. Bidhaa za majibu ya awamu ya mwanga na giza ya photosynthesis
Chini ya ushawishi wa jua, molekuli za maji pia huvunjwa katika kloroplast - upigaji picha; katika kesi hii, elektroni zinaonekana ambazo hulipa fidia kwa hasara zao na klorofili; Hii inazalisha oksijeni kama bidhaa ya ziada:
Kwa hivyo, maana ya kazi ya awamu ya mwanga ni awali ya ATP na NADPH kwa kubadilisha nishati ya mwanga katika nishati ya kemikali.
Nuru haihitajiki kwa awamu ya giza ya usanisinuru kutokea. Kiini cha michakato inayofanyika hapa ni kwamba molekuli za ATP na NADPH zinazozalishwa katika awamu ya mwanga hutumiwa katika mfululizo wa athari za kemikali ambazo "hurekebisha" CO2 kwa namna ya wanga. Miitikio yote ya awamu ya giza hufanyika ndani ya kloroplast, na kaboni dioksidi ADP na NADP iliyotolewa wakati wa "kurekebisha" hutumiwa tena katika athari za awamu ya mwanga kwa usanisi wa ATP na NADPH.
Mlinganyo wa jumla wa usanisinuru ni kama ifuatavyo.
UHUSIANO NA UMOJA WA TARATIBU ZA PLASTIKI NA NISHATI. Michakato ya awali ya ATP hutokea katika cytoplasm (glycolysis), katika mitochondria (kupumua kwa seli) na katika kloroplasts (photosynthesis). Athari zote zinazotokea wakati wa michakato hii ni athari za kubadilishana nishati. Nishati iliyohifadhiwa katika mfumo wa ATP hutumiwa katika athari za kubadilishana plastiki kwa ajili ya uzalishaji wa protini, mafuta, wanga na asidi ya nucleic muhimu kwa maisha ya seli. Kumbuka kuwa awamu ya giza ya usanisinuru ni msururu wa athari, ubadilishanaji wa plastiki, na awamu ya mwanga ni ubadilishanaji wa nishati.
Uhusiano na umoja wa michakato ya nishati na ubadilishanaji wa plastiki unaonyeshwa vyema na hesabu ifuatayo:
Wakati wa kusoma equation hii kutoka kushoto kwenda kulia, tunapata mchakato wa oxidation ya glucose kwa dioksidi kaboni na maji wakati wa glycolysis na kupumua kwa seli, inayohusishwa na awali ya ATP (metaboli ya nishati). Ikiwa unaisoma kutoka kulia kwenda kushoto, unapata maelezo ya athari za awamu ya giza ya photosynthesis, wakati glucose inaunganishwa kutoka kwa maji na dioksidi kaboni na ushiriki wa ATP (kubadilishana plastiki).
CHEMOSYNTHESIS. Mbali na photoautotrophs, baadhi ya bakteria (bakteria ya hidrojeni, bakteria ya nitrifying, bakteria ya sulfuri, nk) pia wana uwezo wa kuunganisha vitu vya kikaboni kutoka kwa isokaboni. Wanafanya usanisi huu kwa sababu ya nishati iliyotolewa wakati wa oxidation ya vitu vya isokaboni. Wanaitwa chemoautotrophs. Bakteria hizi za chemosynthetic zina jukumu muhimu katika biosphere. Kwa mfano, bakteria ya nitrifying hubadilisha chumvi za amonia ambazo hazipatikani kwa kunyonya na mimea kwenye chumvi za asidi ya nitriki, ambayo huingizwa vizuri nao.
Kimetaboliki ya seli hujumuisha athari za nishati na kimetaboliki ya plastiki. Wakati wa kimetaboliki ya nishati, misombo ya kikaboni yenye vifungo vya kemikali vya juu-nishati - ATP - huundwa. Nishati inayohitajika kwa hili inatoka kwa oxidation ya misombo ya kikaboni wakati wa anaerobic (glycolysis, fermentation) na athari za aerobic (kupumua kwa seli); kutoka kwa jua, nishati ambayo huingizwa katika awamu ya mwanga (photosynthesis); kutoka kwa oxidation ya misombo ya isokaboni (chemosynthesis). Nishati ya ATP hutumiwa katika usanisi wa misombo ya kikaboni muhimu kwa seli wakati wa athari za kubadilishana plastiki, ambayo ni pamoja na athari za awamu ya giza ya usanisinuru.
- Je! ni tofauti gani kati ya metaboli ya plastiki na nishati?
- Nishati ya mwanga wa jua inabadilishwaje kuwa awamu ya nuru ya usanisinuru? Ni michakato gani hufanyika wakati wa awamu ya giza ya photosynthesis?
- Kwa nini photosynthesis inaitwa mchakato wa kuakisi mwingiliano wa sayari-cosmic?
Mzunguko wa maisha ya seli unaonyesha wazi kwamba maisha ya seli imegawanywa katika kipindi cha interkinesis na mitosis. Katika kipindi cha interkinesis, michakato yote ya maisha, isipokuwa mgawanyiko, inafanywa kikamilifu. Hebu tuzingatie yao kwanza. Mchakato kuu wa maisha ya seli ni kimetaboliki.
Kwa msingi wake, malezi ya vitu maalum, ukuaji, utofautishaji wa seli, pamoja na kuwashwa, harakati na kuzaliana kwa seli hufanyika. Katika kiumbe cha seli nyingi, seli ni sehemu ya nzima. Kwa hiyo, vipengele vya morphological na asili ya michakato yote ya maisha ya seli huundwa chini ya ushawishi wa viumbe na mazingira ya nje ya jirani. Mwili hutoa ushawishi wake kwa seli hasa kupitia mfumo wa neva, na pia kupitia ushawishi wa homoni kutoka kwa tezi za endocrine.
Metabolism ni utaratibu fulani wa mabadiliko ya vitu, na kusababisha uhifadhi na upyaji wa seli. Katika mchakato wa kimetaboliki, kwa upande mmoja, vitu huingia kwenye seli ambayo huchakatwa na kuwa sehemu ya mwili wa seli, na kwa upande mwingine, vitu ambavyo ni bidhaa za kuoza hutolewa kutoka kwa seli, ambayo ni, seli na seli. kubadilishana vitu vya mazingira. Kemikali, kimetaboliki inaonyeshwa katika athari za kemikali zinazofuatana kwa mpangilio fulani. Utaratibu mkali katika mabadiliko ya vitu huhakikishwa na vitu vya protini - enzymes, ambazo zina jukumu la vichocheo. Enzymes ni maalum, yaani, hufanya kwa njia fulani tu juu ya vitu fulani. Chini ya ushawishi wa enzymes, ya mabadiliko yote iwezekanavyo, dutu hii inabadilika mara nyingi kwa kasi katika mwelekeo mmoja tu. Dutu mpya zinazoundwa kutokana na mchakato huu hubadilika zaidi chini ya ushawishi wa enzymes nyingine, sawa maalum, nk.
Kanuni ya uendeshaji ya kimetaboliki ni sheria ya umoja na mapambano ya wapinzani. Hakika, kimetaboliki imedhamiriwa na michakato miwili inayopingana na wakati huo huo umoja - uigaji na utaftaji. Dutu zilizopokelewa kutoka kwa mazingira ya nje huchakatwa na seli na kubadilishwa kuwa vitu tabia ya seli (uigaji). Kwa hivyo, muundo wa cytoplasm yake na organelles ya nyuklia ni upya, inclusions ya trophic huundwa, secretions na homoni huzalishwa. Michakato ya unyambulishaji ni ya sintetiki; hutokea wakati nishati inapofyonzwa. Chanzo cha nishati hii ni michakato ya kutenganisha. Matokeo yake, vitu vyao vya kikaboni vilivyotengenezwa hapo awali vinaharibiwa, nishati hutolewa na bidhaa zinaundwa, ambazo baadhi yake huunganishwa katika vitu vipya vya seli, wakati wengine huondolewa kwenye kiini (excreta). Nishati iliyotolewa kama matokeo ya utaftaji hutumiwa wakati wa kuiga. Kwa hivyo, unyambulishaji na utaftaji ni mambo mawili, ingawa ni tofauti, lakini yanahusiana kwa karibu mambo ya kila mmoja ya kimetaboliki.
Hali ya kimetaboliki inatofautiana sio tu kati ya wanyama tofauti, lakini hata ndani ya viumbe sawa katika viungo tofauti na tishu. Umaalumu huu unaonyeshwa kwa ukweli kwamba seli za kila chombo zina uwezo wa kuchukua vitu fulani tu, kujenga kutoka kwao vitu maalum vya mwili wao na kutoa vitu maalum kabisa katika mazingira ya nje. Pamoja na kimetaboliki, ubadilishanaji wa nishati pia hufanyika, ambayo ni, seli inachukua nishati kutoka kwa mazingira ya nje kwa njia ya joto, mwanga na, kwa upande wake, hutoa radiant na aina zingine za nishati.
Metabolism ina idadi ya michakato ya kibinafsi. Ya kuu:
1) kupenya kwa vitu ndani ya seli;
2) "usindikaji" wao kwa kutumia michakato ya lishe na kupumua (aerobic na anaerobic);
3) matumizi ya bidhaa "zilizosindika" kwa michakato mbalimbali ya synthetic, mfano ambao unaweza kuwa awali ya protini na uundaji wa siri;
4) kuondolewa kwa bidhaa za taka kutoka kwa seli.
Plasmalemma ina jukumu muhimu katika kupenya kwa vitu, na pia katika kuondolewa kwa vitu kutoka kwa seli. Taratibu hizi zote mbili zinaweza kuzingatiwa kutoka kwa mtazamo wa kifizikia na kimofolojia. Upenyezaji hutokea kwa usafiri wa passiv na amilifu. Ya kwanza hutokea kutokana na matukio ya kuenea na osmosis. Walakini, vitu vinaweza kuingia kwenye seli kinyume na sheria hizi, ambayo inaonyesha shughuli ya seli yenyewe na kuchagua kwake. Inajulikana, kwa mfano, kwamba ioni za sodiamu hutolewa nje ya seli, hata ikiwa mkusanyiko wao katika mazingira ya nje ni ya juu kuliko kwenye seli, na ioni za potasiamu, kinyume chake, hupigwa ndani ya seli. Jambo hili linaelezewa kama "pampu ya sodiamu-potasiamu" na inaambatana na matumizi ya nishati. Uwezo wa kupenya seli hupungua kadri idadi ya vikundi vya haidroksili (OH) kwenye molekuli inavyoongezeka wakati kikundi cha amino (NH2) kinapoingizwa kwenye molekuli. Asidi za kikaboni hupenya kwa urahisi zaidi kuliko asidi isokaboni. Amonia hupenya haraka kutoka kwa alkali. Ukubwa wa molekuli pia ni muhimu kwa upenyezaji. Upenyezaji wa seli hubadilika kulingana na athari, joto, taa, umri na hali ya kisaikolojia ya seli yenyewe, na sababu hizi zinaweza kuongeza upenyezaji wa vitu vingine na wakati huo huo kudhoofisha upenyezaji wa wengine.
Picha ya kimofolojia ya upenyezaji wa vitu kutoka kwa mazingira inafuatiliwa vizuri na inafanywa kwa njia ya phagocytosis (phagein - kumeza) na pinocytosis (pynein - kinywaji). Taratibu za zote mbili zinafanana na hutofautiana kwa kiasi tu. Kwa msaada wa phagocytosis, chembe kubwa zaidi zinakamatwa, na kwa msaada wa pinocytosis, vidogo vidogo na vidogo vidogo vinakamatwa. Kwanza, vitu vinapigwa na uso wa plasmalemma iliyofunikwa na mucopolysaccharides, kisha pamoja nayo huzama zaidi, na Bubble hutengenezwa, ambayo hutenganishwa na plasmalemma (Mchoro 19). Usindikaji wa vitu vilivyoingizwa hufanyika wakati wa michakato inayowakumbusha digestion na kumalizia katika malezi ya vitu rahisi. Digestion ya ndani ya seli huanza na ukweli kwamba vesicles ya phagocytotic au pinocytotic huunganishwa na lysosomes ya msingi, ambayo yana enzymes ya utumbo, na lysosome ya pili, au vacuole ya utumbo huundwa. Ndani yao, kwa msaada wa enzymes, vitu vinaharibiwa kuwa rahisi zaidi. Sio tu lysosomes, lakini pia vipengele vingine vya seli vinashiriki katika mchakato huu. Kwa hivyo, mitochondria hutoa upande wa nishati ya mchakato; njia za retikulamu ya cytoplasmic zinaweza kutumika kwa usafirishaji wa vitu vilivyochakatwa.
Usagaji wa ndani ya seli huisha na uundaji, kwa upande mmoja, wa bidhaa rahisi ambazo vitu vipya vilivyoundwa (protini, mafuta, wanga) hutumiwa kufanya upya miundo ya seli au kutengeneza usiri, na kwa upande mwingine, bidhaa ambazo zinapaswa kuwa. hutolewa kutoka kwa seli kama kinyesi. Mifano ya matumizi ya bidhaa za kusindika ni pamoja na awali ya protini na uundaji wa siri.
Mchele. 19. Mpango wa pinocytosis:
L - malezi ya njia ya pinocytosis (1) na vesicles ya pinocytosis (2). Mishale inaonyesha mwelekeo wa uvamizi wa plasmalemma. B-G - hatua za mfululizo wa pinocytosis; 3 - chembe za adsorbed; 4 - chembe zilizokamatwa na ukuaji wa seli; 5 - seli za membrane za plasma; D, E, B - hatua za mfululizo za malezi ya vacuole ya pinocytotic; F - chembe za chakula hutolewa kutoka kwa ganda la vacuole.
Usanisi wa protini hutokea kwenye ribosomes na kwa kawaida hutokea katika hatua nne.
Hatua ya kwanza inahusisha uanzishaji wa amino asidi. Uanzishaji wao hutokea kwenye tumbo la cytoplasmic na ushiriki wa enzymes (aminoacyl - RNA synthetases). Takriban enzymes 20 zinajulikana, ambayo kila moja ni maalum kwa asidi moja ya amino. Uanzishaji wa asidi ya amino hutokea wakati unachanganya na enzyme na ATP.
Kama matokeo ya mwingiliano, pyrofosfati imegawanywa kutoka kwa ATP, na nishati iliyoko kwenye dhamana kati ya vikundi vya kwanza na vya pili vya fosforasi huhamishiwa kabisa kwa asidi ya amino. Asidi ya amino iliyoamilishwa kwa njia hii (aminoacyl adenylate) inakuwa tendaji na inapata uwezo wa kuchanganya na asidi nyingine za amino.
Hatua ya pili ni kufungwa kwa asidi ya amino iliyoamilishwa ili kuhamisha RNA (tRNA). Katika kesi hii, molekuli moja ya tRNA inashikilia molekuli moja tu ya asidi ya amino iliyoamilishwa. Athari hizi zinahusisha kimeng'enya sawa na katika hatua ya kwanza, na majibu huisha na uundaji wa tata ya t-RNA na asidi ya amino iliyoamilishwa. Molekuli ya tRNA ina hesi fupi mbili iliyofungwa mwisho mmoja. Mwisho uliofungwa (kichwa) wa helix hii inawakilishwa na nyukleotidi tatu (anticodon), ambayo huamua kiambatisho cha t-RNA hii kwa sehemu maalum (codon) ya molekuli ya mjumbe mrefu wa RNA (i-RNA). Asidi ya amino iliyoamilishwa imeunganishwa kwenye mwisho mwingine wa tRNA (Mchoro 20). Kwa mfano, ikiwa molekuli ya tRNA ina sehemu tatu ya UAA kwenye mwisho wa kichwa, basi ni lisini ya amino asidi pekee inayoweza kushikamana na mwisho wake kinyume. Kwa hivyo, kila asidi ya amino ina tRNA yake maalum. Ikiwa nucleotides tatu za mwisho katika tRNA tofauti ni sawa, basi maalum yake imedhamiriwa na mlolongo wa nyukleotidi katika eneo lingine la tRNA. Nishati kutoka kwa asidi ya amino iliyoamilishwa pamoja na tRNA hutumiwa kuunda vifungo vya peptidi katika molekuli ya polipeptidi. Asidi ya amino iliyoamilishwa husafirishwa na tRNA kupitia hyaloplasm hadi kwenye ribosomes.
Hatua ya tatu ni ya awali ya minyororo ya polypeptide. Mjumbe wa RNA, akiacha kiini, vunjwa kupitia subunits ndogo za ribosomes kadhaa za polyribosome fulani, na katika kila mmoja wao taratibu sawa za awali zinarudiwa. Wakati wa broaching, Masi
Mchele. 20. Mpango wa awali wa polypeptide kwenye ribosomes kwa kutumia mRNA na t-RNA: /, 2-ribosome; 3 - tRNA kubeba anticodons mwisho mmoja: ACC, AUA. Ayv AGC, na mwisho mwingine, kwa mtiririko huo, amino asidi: tryptophan, roller, lysine, serine (5); 4-nRNA, ambamo misimbo ziko: UGG (tryptophan)” URU (valine). UAA (lysine), UCG (serine); 5 - polypeptide ya synthesized.
Nambari ya t-RNA, sehemu tatu ambayo inalingana na neno la nambari ya i-RNA. Neno code kisha husogea upande wa kushoto, na tRNA huambatanishwa nayo. Asidi ya amino inayoletwa nayo inaunganishwa na kifungo cha peptidi kwa asidi ya amino iliyoletwa hapo awali ya polipeptidi ya kuunganisha; t-RNA imetenganishwa na i-RNA, tafsiri (kunakili) ya habari ya i-RNA hutokea, yaani, awali ya protini. Kwa wazi, molekuli mbili za tRNA zimeunganishwa kwa wakati mmoja kwenye ribosomu: moja kwenye tovuti ambayo hubeba mnyororo wa polipeptidi ikiunganishwa, na nyingine kwenye tovuti ambayo asidi ya amino inayofuata imeunganishwa kabla ya kuchukua nafasi yake katika mnyororo.
Hatua ya nne ni kuondolewa kwa mnyororo wa polipeptidi kutoka kwa ribosomu na uundaji wa tabia ya usanidi wa anga ya protini iliyounganishwa. Hatimaye, molekuli ya protini ambayo imekamilisha uundaji wake inakuwa huru. t-RNA inaweza kutumika kwa usanisi unaorudiwa, na mRNA inaharibiwa. Muda wa malezi ya molekuli ya protini inategemea idadi ya amino asidi ndani yake. Inaaminika kuwa kuongeza kwa asidi moja ya amino huchukua sekunde 0.5.
Mchakato wa awali unahitaji nishati, ambayo chanzo chake ni ATP, ambayo hutengenezwa hasa katika mitochondria na kwa kiasi kidogo katika kiini, na kwa kuongezeka kwa shughuli za seli pia katika hyaloplasm. Katika kiini kwenye hyaloplasm, ATP huundwa sio kwa msingi wa mchakato wa oksidi, kama katika mitochondria, lakini kwa msingi wa glycolysis, ambayo ni, mchakato wa anaerobic. Kwa hivyo, usanisi unafanywa kwa shukrani kwa kazi iliyoratibiwa ya kiini, hyaloplasm, ribosomes, mitochondria na retikulamu ya cytoplasmic ya chembechembe.
Shughuli ya siri ya seli pia ni mfano wa kazi iliyoratibiwa ya idadi ya miundo ya seli. Siri ni uzalishaji wa seli ya bidhaa maalum, ambayo katika kiumbe cha seli nyingi hutumiwa mara nyingi kwa maslahi ya viumbe vyote. Kwa hivyo, mate, bile, juisi ya tumbo na usiri mwingine hutumikia kusindika chakula
Mchele. 21. Mpango wa mojawapo ya njia zinazowezekana za usanisi wa usiri katika seli na kuondolewa kwake:
1 - siri katika msingi; 2 - exit ya siri kutoka kwa kernel; 3 - mkusanyiko wa prosecrete katika tank ya cytoplasmic reticulum; 4 - kutenganishwa kwa tank ya secretion kutoka kwa reticulum ya cytoplasmic; 5 - tata ya lamellar; 6 - tone la usiri katika eneo la tata ya lamellar; 7- granule ya secretion kukomaa; 8-9 - hatua za mfululizo wa usiri; 10 - secretion nje ya kiini; 11 - plasmalemma ya seli.
Viungo vya utumbo. Siri zinaweza kuundwa tu na protini (idadi ya homoni, enzymes), au inajumuisha glycoproteins (kamasi), ligyu-protini, glycolipoproteins, mara nyingi huwakilishwa na lipids (mafuta ya maziwa na tezi za sebaceous) au vitu vya isokaboni (hydrochloric). asidi ya tezi za fungus).
Katika seli za siri, ncha mbili kawaida zinaweza kutofautishwa: basal (inakabiliwa na nafasi ya pericapillary) na apical (inakabiliwa na nafasi ambapo usiri hutolewa). Ukandaji huzingatiwa katika mpangilio wa vipengele vya kiini cha siri, na kutoka kwa basal hadi mwisho wa apical (fito) huunda safu ifuatayo: punjepunje ya cytoplasmic reticulum, kiini, tata ya lamellar, granules ya secretion (Mchoro 21). Plasmalemma ya miti ya basal na apical mara nyingi huzaa microvilli, kwa sababu hiyo eneo la uso kwa ajili ya kuingia kwa vitu kutoka kwa damu na lymph kupitia pole ya basal na kuondoka kwa usiri wa kumaliza kupitia pole ya apical huongezeka.
Wakati usiri wa asili ya protini unapoundwa (kongosho), mchakato huanza na awali ya protini maalum kwa usiri. Kwa hiyo, kiini cha seli za siri ni matajiri katika chromatin na ina nucleolus iliyoelezwa vizuri, shukrani ambayo aina zote tatu za RNA zinaundwa, kuingia kwenye cytoplasm na kushiriki katika awali ya protini. Wakati mwingine, inaonekana, awali ya usiri huanza kwenye kiini na kuishia kwenye cytoplasm, lakini mara nyingi katika hyaloplasm na inaendelea katika reticulum ya cytoplasmic punjepunje. Tubules ya reticulum ya cytoplasmic ina jukumu muhimu katika mkusanyiko wa bidhaa za msingi na usafiri wao. Katika suala hili, seli za siri zina ribosomes nyingi na reticulum ya cytoplasmic yenye maendeleo. Sehemu za retikulamu ya cytoplasmic na usiri wa msingi huvunjwa na kuelekezwa kwa tata ya lamellar, kupita kwenye vakuli zake. Hapa malezi ya granules ya siri hutokea.
Wakati huo huo, utando wa lipoprotein hutengenezwa karibu na usiri, na usiri yenyewe hupanda (hupoteza maji), hujilimbikizia zaidi. Siri iliyokamilishwa kwa namna ya granules au vacuoles huacha tata ya lamellar na hutolewa nje kwa njia ya pole ya apical ya seli. Mitochondria hutoa nishati kwa mchakato huu wote. Siri za asili zisizo za protini zinaonekana kuunganishwa katika retikulamu ya cytoplasmic na, katika hali nyingine, hata katika mitochondria (usiri wa lipid). Mchakato wa usiri umewekwa na mfumo wa neva. Mbali na protini zinazojenga na usiri, kama matokeo ya kimetaboliki kwenye seli, vitu vya asili ya trophic (glycogen, mafuta, rangi, nk) vinaweza kuundwa na nishati (radiant, mafuta na biocurrents ya umeme) inaweza kuzalishwa.
Metabolism inakamilishwa na kutolewa kwa idadi ya vitu kwenye mazingira ya nje, ambayo, kama sheria, haitumiwi na seli na mara nyingi.
Hata madhara kwake. Uondoaji wa vitu kutoka kwa seli hufanywa, kama kuingia, kwa msingi wa michakato ya kifizikia-kemikali (kueneza, osmosis), na kwa uhamisho wa kazi. Picha ya morphological ya excretion mara nyingi ina tabia kinyume na phagocytosis. Dutu zilizotolewa zimezungukwa na membrane.
Bubble inayotokana inakaribia utando wa seli, hukutana nayo, kisha huvunja, na yaliyomo kwenye Bubble huonekana nje ya seli.
Kimetaboliki, kama tulivyokwisha sema, huamua udhihirisho mwingine muhimu wa seli, kama ukuaji wa seli na utofautishaji, kuwashwa, na uwezo wa seli kuzaliana zenyewe.
Ukuaji wa seli ni udhihirisho wa nje wa kimetaboliki, unaoonyeshwa kwa ongezeko la ukubwa wa seli. Ukuaji unawezekana tu ikiwa, katika mchakato wa kimetaboliki, assimilation inashinda juu ya uharibifu, na kila seli inakua tu kwa kikomo fulani.
Utofautishaji wa seli ni mfululizo wa mabadiliko ya ubora ambayo hutokea tofauti katika seli tofauti na huamuliwa na mazingira na shughuli za sehemu za DNA zinazoitwa jeni. Kama matokeo, seli tofauti za ubora wa tishu anuwai huibuka; baadaye, seli hupitia mabadiliko yanayohusiana na umri, ambayo husomwa kidogo. Walakini, inajulikana kuwa seli hupungukiwa na maji, chembe za protini huwa kubwa, ambayo inajumuisha kupungua kwa uso wa jumla wa awamu iliyotawanywa ya colloid na, kama matokeo, kupungua kwa kiwango cha metabolic. Kwa hiyo, uwezo muhimu wa seli hupungua, oxidative, kupunguza na athari nyingine hupungua, mwelekeo wa michakato fulani hubadilika, ndiyo sababu vitu mbalimbali hujilimbikiza kwenye seli.
Kukasirika kwa seli ni mmenyuko wake kwa mabadiliko katika mazingira ya nje, kwa sababu ambayo migogoro ya muda inayotokea kati ya seli na mazingira huondolewa, na muundo wa maisha unabadilika kwa mazingira ya nje tayari.
Pointi zifuatazo zinaweza kutofautishwa katika hali ya kuwashwa:
1) mfiduo kwa wakala wa mazingira (kwa mfano, mitambo, kemikali, mionzi, n.k.)
2) mpito wa seli kuwa hai, ambayo ni, ya kusisimua, hali, ambayo inaonyeshwa katika mabadiliko katika michakato ya biochemical na biophysical ndani ya seli, na upenyezaji wa seli na ngozi ya oksijeni inaweza kuongezeka, hali ya colloidal ya cytoplasm yake inaweza kubadilika; mikondo ya umeme ya hatua inaweza kuonekana, nk;
3) majibu ya seli kwa ushawishi wa mazingira, na katika seli tofauti majibu yanajidhihirisha tofauti. Kwa hivyo, mabadiliko ya ndani ya kimetaboliki hutokea kwenye tishu zinazojumuisha, contraction hutokea kwenye tishu za misuli, secretions hutolewa katika tishu za glandular (mate, bile, nk), msukumo wa ujasiri hutokea kwenye seli za ujasiri, na katika epithelium ya glandular. , tishu za misuli na neva, msisimko hutokea katika eneo moja, huenea katika tishu. Katika kiini cha ujasiri, msisimko unaweza kuenea sio tu kwa vipengele vingine vya tishu sawa (kusababisha kuundwa kwa mifumo tata ya kusisimua - arcs reflex), lakini pia kuhamia kwenye tishu nyingine. Shukrani kwa hili, jukumu la udhibiti wa mfumo wa neva hufanyika. Kiwango cha utata wa athari hizi inategemea kiwango cha shirika la mnyama Kulingana na nguvu na asili ya wakala wa hasira, aina tatu zifuatazo za hasira zinajulikana: kawaida, hali ya paranecrosis na necrotic. Ikiwa nguvu ya kichocheo haiendi zaidi ya mipaka ya kawaida katika mazingira ambayo seli au kiumbe kwa ujumla huishi, basi michakato inayotokea kwenye seli hatimaye huondoa ukinzani na mazingira ya nje, na seli hurudi. hali ya kawaida. Katika kesi hii, hakuna usumbufu wa muundo wa seli unaoonekana chini ya darubini hutokea. Ikiwa nguvu ya kichocheo ni kubwa au inathiri kiini kwa muda mrefu, basi mabadiliko katika michakato ya intracellular husababisha usumbufu mkubwa wa kazi, muundo na kemia ya seli. Inclusions huonekana ndani yake, miundo huundwa kwa namna ya nyuzi, uvimbe, meshes, nk. Mwitikio wa cytoplasm hubadilika kuelekea asidi, mabadiliko katika muundo na mali ya physicochemical ya seli huharibu utendaji wa kawaida wa seli, kuiweka. ukingoni mwa maisha na kifo. Nasonov na Aleksandrov waliita hali hii paranecrotic* Inaweza kubadilishwa na inaweza kusababisha urejesho wa seli, lakini inaweza pia kusababisha kifo chake. Hatimaye, ikiwa wakala atafanya kazi kwa nguvu kubwa sana, taratibu ndani ya seli huvurugika sana hivi kwamba urejesho hauwezekani, na seli hufa. Baada ya hayo, mfululizo wa mabadiliko ya kimuundo hutokea, yaani, kiini huingia katika hali ya necrosis au necrosis.
Harakati. Asili ya harakati iliyo katika seli ni tofauti sana. Kwanza kabisa, kiini hupitia harakati inayoendelea ya cytoplasm, ambayo ni wazi inahusishwa na utekelezaji wa michakato ya metabolic. Zaidi ya hayo, aina mbalimbali za cytoplasmic zinaweza kusonga kikamilifu katika seli, kwa mfano, cilia katika epithelium ya ciliated, mitochondria; hufanya harakati na msingi. Katika hali nyingine, harakati inaonyeshwa katika mabadiliko katika urefu au kiasi cha seli na kurudi kwake baadae kwenye nafasi yake ya awali. Harakati hii inazingatiwa katika seli za misuli, nyuzi za misuli na seli za rangi. Harakati katika nafasi pia imeenea. Inaweza kufanywa kwa msaada wa pseudopods, kama katika amoeba. Hivi ndivyo leukocytes na seli zingine za tishu zinazojumuisha na zingine zinavyosonga. Manii huwa na aina maalum ya harakati katika nafasi. Harakati zao za mbele hutokea kwa sababu ya mchanganyiko wa bends ya nyoka ya mkia na mzunguko wa manii karibu na mhimili wa longitudinal. Katika viumbe vilivyopangwa kwa urahisi na katika baadhi ya seli za wanyama wengi waliopangwa sana, harakati katika nafasi husababishwa na kuelekezwa na mawakala mbalimbali wa mazingira ya nje na inaitwa teksi.
Kuna: kemotaksi, thigmotaxis na rheotaxis. Kemotaksi ni harakati kuelekea au mbali na kemikali. Teksi kama hizo hugunduliwa na leukocyte za damu, ambazo husogea kwa njia ya amoebi kuelekea bakteria ambazo zimeingia ndani ya mwili na kutoa vitu fulani. Kwa mfano, kugusa kidogo chembe za chakula kwenye amoeba husababisha kuzifunika na kuzimeza. Kuwashwa kwa nguvu kwa mitambo kunaweza kusababisha harakati katika mwelekeo kinyume na asili ya kukasirisha. Rheotaxis ni harakati dhidi ya mtiririko wa maji. Manii, ambayo hutembea kwenye uterasi dhidi ya mtiririko wa kamasi kuelekea seli ya yai, ina uwezo wa rheotaxis.
Uwezo wa kuzaliana yenyewe ni mali muhimu zaidi ya vitu vilivyo hai, bila ambayo maisha haiwezekani. Kila mfumo wa maisha una sifa ya mlolongo wa mabadiliko yasiyoweza kutenduliwa ambayo huishia katika kifo. Ikiwa mifumo hii haikutoa mifumo mipya inayoweza kuanza tena mzunguko, maisha yangekoma.
Kazi ya kujitegemea ya seli hufanyika kwa njia ya mgawanyiko, ambayo ni matokeo ya maendeleo ya seli. Wakati wa maisha yake, kwa sababu ya ukuu wa uigaji juu ya utaftaji, wingi wa seli huongezeka, lakini kiasi cha seli huongezeka haraka kuliko uso wake. Chini ya hali hizi, ukubwa wa kimetaboliki hupungua, mabadiliko ya kina ya kimwili-kemikali na morphological katika seli hutokea, na taratibu za uigaji huzuiwa hatua kwa hatua, ambayo imethibitishwa kwa hakika kwa msaada wa atomi zilizo na alama. Matokeo yake, ukuaji wa seli huacha kwanza, na kisha kuwepo kwake zaidi huwa haiwezekani, na mgawanyiko hutokea.
Mpito hadi mgawanyiko ni mrukaji wa ubora, au tokeo la mabadiliko ya kiasi katika unyambulishaji na utenganishaji, utaratibu wa kutatua kinzani kati ya michakato hii. Baada ya mgawanyiko, seli zinaonekana kufufua, uwezo wao muhimu huongezeka, kwani kwa sababu ya kupungua kwa ukubwa, sehemu ya uso wa kazi huongezeka, kimetaboliki kwa ujumla na awamu yake ya uhamasishaji huimarishwa.
Kwa hivyo, maisha ya kibinafsi ya seli yana kipindi cha interphase, kinachojulikana na kuongezeka kwa kimetaboliki, na kipindi cha mgawanyiko.
Interphase imegawanywa na kiwango fulani cha makusanyiko:
1) kwa kipindi cha presynthetic (Gj), wakati ukubwa wa michakato ya uigaji huongezeka polepole, lakini upunguzaji wa DNA bado haujaanza;
2) ya syntetisk (S), inayojulikana na urefu wa usanisi, wakati ambapo DNA hutokea mara mbili, na
3) postsynthetic (G2), wakati michakato ya awali ya DNA inacha.
Aina kuu zifuatazo za mgawanyiko zinajulikana:
1) mgawanyiko usio wa moja kwa moja (mitosis, au karyokinesis);
2) meiosis, au mgawanyiko wa kupunguza, na
3) amitosis, au mgawanyiko wa moja kwa moja.
Aya ya suluhisho la kina Fanya muhtasari wa sura ya 2 ya biolojia kwa wanafunzi wa darasa la 11, waandishi I.N. Ponomareva, O.K. Kornilova, T.E. Loshchilina, P.V. Kiwango cha msingi cha Izhevsk 2012
- GD katika Biolojia kwa daraja la 11 inaweza kupatikana
- Kitabu cha kazi cha Gdz kuhusu Biolojia cha darasa la 11 kinaweza kupatikana
1. Tengeneza ufafanuzi wa mfumo wa kibayolojia wa "seli"..
Seli ni mfumo wa maisha wa kimsingi, kitengo cha kimsingi cha kimuundo cha viumbe hai, chenye uwezo wa kujifanya upya, kujidhibiti na kujizalisha.
2. Kwa nini chembe inaitwa aina ya msingi ya uhai na sehemu ya msingi ya uhai?
Kiini ni aina ya msingi ya maisha na kitengo cha msingi cha maisha, kwa sababu kiumbe chochote kina seli, na kiumbe kidogo zaidi ni kiini (protozoa). Organelles za kibinafsi haziwezi kuishi nje ya seli.
Michakato ifuatayo hutokea katika kiwango cha seli: kimetaboliki (kimetaboliki); kunyonya na, kwa hiyo, kuingizwa kwa vipengele mbalimbali vya kemikali vya Dunia katika yaliyomo ya viumbe hai; uhamisho wa taarifa za urithi kutoka kiini hadi kiini; mkusanyiko wa mabadiliko katika vifaa vya maumbile kama matokeo ya mwingiliano na mazingira; kukabiliana na hasira wakati wa kuingiliana na mazingira ya nje. Vipengele vya kimuundo vya mfumo wa kiwango cha seli ni anuwai anuwai ya molekuli za misombo ya kemikali na sehemu zote za kimuundo za seli - vifaa vya uso, kiini na cytoplasm na organelles zao. Mwingiliano kati yao huhakikisha umoja na uadilifu wa seli katika udhihirisho wa mali yake kama mfumo hai katika uhusiano na mazingira ya nje.
3. Eleza taratibu za uthabiti wa seli kama mfumo wa kibayolojia.
Seli ni mfumo wa kimsingi wa kibayolojia, na mfumo wowote ni mchanganyiko wa vipengee vilivyounganishwa na kuingiliana ambavyo huunda nzima moja. Katika seli, vipengele hivi ni organelles. Kiini kina uwezo wa kimetaboliki, udhibiti wa kibinafsi na upyaji wa kibinafsi, kutokana na ambayo utulivu wake unadumishwa. Mpango mzima wa maumbile ya seli iko kwenye kiini, na kupotoka mbalimbali kutoka kwake kunaonekana na mfumo wa enzymatic wa seli.
4. Linganisha seli za eukaryotic na prokaryotic.
Viumbe vyote vilivyo hai Duniani vimegawanywa katika vikundi viwili: prokaryotes na eukaryotes.
Eukaryotes ni mimea, wanyama na kuvu.
Prokaryotes ni bakteria (ikiwa ni pamoja na cyanobacteria (mwani wa bluu-kijani).
Tofauti kuu. Prokariyoti hazina kiini; DNA ya mviringo (kromosomu ya mviringo) iko moja kwa moja kwenye saitoplazimu (sehemu hii ya saitoplazimu inaitwa nukleoidi). Eukaryoti ina kiini kilichoundwa (habari za urithi [DNA] hutenganishwa na saitoplazimu na bahasha ya nyuklia).
Tofauti nyingine.
Kwa kuwa prokariyoti hazina kiini, hazina mitosis/meiosis. Bakteria huzaa kwa mgawanyiko mara mbili, huchipua
Eukaryoti ina idadi tofauti ya chromosomes, kulingana na aina. Prokariyoti ina kromosomu moja (umbo la pete).
Eukaryoti ina organelles iliyozungukwa na membrane. Prokaryotes hawana organelles iliyozungukwa na utando, i.e. hakuna reticulum endoplasmic (jukumu lake linachezwa na protrusions nyingi za membrane ya seli), hakuna mitochondria, hakuna plastids, hakuna kituo cha seli.
Seli ya prokaryotic ni ndogo sana kuliko seli ya yukariyoti: mara 10 kwa kipenyo, mara 1000 kwa kiasi.
Mfanano. Seli za viumbe vyote vilivyo hai (falme zote za asili hai) zina membrane ya plasma, cytoplasm na ribosomes.
5. Eleza muundo wa intracellular wa eukaryotes.
Seli zinazounda tishu za wanyama na mimea hutofautiana sana katika umbo, ukubwa na muundo wa ndani. Walakini, zote zinaonyesha kufanana katika sifa kuu za michakato ya maisha, kimetaboliki, kuwashwa, ukuaji, maendeleo, na uwezo wa kubadilika.
Seli za aina zote zina vipengele viwili kuu, vinavyohusiana kwa karibu na kila mmoja - cytoplasm na kiini. Kiini hutenganishwa na saitoplazimu na utando wa vinyweleo na ina utomvu wa nyuklia, chromatin na nukleoli. Saitoplazimu ya nusu-kioevu hujaza seli nzima na kupenya na mirija mingi. Kwa nje inafunikwa na membrane ya cytoplasmic. Ina miundo maalum ya organelle ambayo iko mara kwa mara kwenye seli, na uundaji wa muda - inclusions. Organelles za membrane: membrane ya cytoplasmic (CM), retikulamu ya endoplasmic (ER), vifaa vya Golgi, lysosomes, mitochondria na plastidi. Muundo wa organelles zote za membrane ni msingi wa membrane ya kibaolojia. Utando wote una mpango wa muundo wa kimsingi na unajumuisha safu mbili ya phospholipids, ambayo molekuli za protini huingizwa kutoka pande tofauti hadi kina tofauti. Utando wa organelles hutofautiana kutoka kwa kila mmoja tu katika seti za protini zilizomo.
6. Je, kanuni ya "seli - kutoka kwa seli" inatekelezwaje?
Uzazi wa seli za prokaryotic na yukariyoti hutokea tu kwa njia ya mgawanyiko wa seli ya awali, ambayo inatanguliwa na uzazi wa nyenzo zake za maumbile (kupunguza DNA).
Katika seli za yukariyoti, njia pekee kamili ya mgawanyiko ni mitosis (au meiosis katika uundaji wa seli za vijidudu). Katika kesi hii, kifaa maalum cha mgawanyiko wa seli huundwa - spindle ya seli, kwa msaada wa ambayo chromosomes, ambayo hapo awali iliongezeka mara mbili kwa idadi, inasambazwa sawasawa na kwa usahihi kati ya seli mbili za binti. Aina hii ya mgawanyiko huzingatiwa katika seli zote za eukaryotic, mimea na wanyama.
Seli za prokaryotic, ambazo hugawanyika kwa njia inayoitwa binary, pia hutumia kifaa maalum cha mgawanyiko wa seli ambacho kinakumbusha kwa kiasi kikubwa njia ya mitotic ya mgawanyiko wa yukariyoti. Pia kugawanya seli ya mama katika mbili.
7. Eleza awamu na umuhimu wa mitosis.
Mchakato wa mitosis kawaida hugawanywa katika awamu kuu nne: prophase, metaphase, anaphase na telophase. Kwa kuwa ni ya kuendelea, mabadiliko ya awamu yanafanywa vizuri - moja hupita kwa nyingine.
Katika prophase, kiasi cha kiini huongezeka, na kutokana na ond ya chromatin, chromosomes huundwa. Mwishoni mwa prophase, ni wazi kwamba kila chromosome ina chromatidi mbili. Nucleoli na membrane ya nyuklia hupasuka hatua kwa hatua, na chromosomes huonekana kwa nasibu iko kwenye cytoplasm ya seli. Centrioles hutofautiana kuelekea nguzo za seli. Spindle ya fission ya achromatin huundwa, baadhi ya nyuzi ambazo huenda kutoka pole hadi pole, na baadhi zimeunganishwa na centromeres ya chromosomes. Maudhui ya nyenzo za urithi katika seli bado haijabadilika (2n4c).
Katika metaphase, chromosomes hufikia upeo wa juu na hupangwa kwa utaratibu katika ikweta ya seli, hivyo huhesabiwa na kujifunza katika kipindi hiki. Maudhui ya nyenzo za maumbile haibadilika (2n4c).
Katika anaphase, kila kromosomu "inagawanyika" katika chromatidi mbili, ambazo huitwa kromosomu binti. Misuli ya kusokota iliyoambatishwa kwenye centromeres husinyaa na kuvuta kromatidi (kromosomu za binti) kuelekea nguzo zilizo kinyume za seli. Maudhui ya nyenzo za kijeni katika seli kwenye kila nguzo huwakilishwa na seti ya diploidi ya kromosomu, lakini kila kromosomu ina kromatidi moja (4n4c).
Katika telophase, chromosomes ziko kwenye nguzo hupungua na hazionekani vizuri. Karibu na chromosomes katika kila pole, utando wa nyuklia huundwa kutoka kwa miundo ya membrane ya cytoplasm, na nucleoli huundwa katika nuclei. Spindle ya fission imeharibiwa. Wakati huo huo, cytoplasm inagawanyika. Seli za binti zina seti ya diploidi ya kromosomu, ambayo kila moja ina chromatidi moja (2n2c).
Umuhimu wa kibayolojia wa mitosis ni kwamba inahakikisha upitishaji wa urithi wa sifa na mali katika mfululizo wa vizazi vya seli wakati wa maendeleo ya viumbe vingi vya seli. Kwa sababu ya usambazaji sahihi na sare wa kromosomu wakati wa mitosis, seli zote za kiumbe kimoja zinafanana kijeni.
Mgawanyiko wa seli za Mitotiki ni msingi wa aina zote za uzazi usio na jinsia katika viumbe vya unicellular na seli nyingi. Mitosis huamua matukio muhimu zaidi ya maisha: ukuaji, maendeleo na urejesho wa tishu na viungo na uzazi wa asexual wa viumbe.
8. Mzunguko wa seli ni nini?
Mzunguko wa seli (mzunguko wa mitotiki) ni kipindi chote cha kuwepo kwa seli kutoka wakati seli mama inaonekana wakati wa mgawanyiko hadi mgawanyiko wake yenyewe (pamoja na mgawanyiko wenyewe) au kifo. Inajumuisha interphase na mgawanyiko wa seli.
9. Seli ilichukua jukumu gani katika mageuzi ya viumbe?
Kiini kilitoa maendeleo zaidi ya ulimwengu wa kikaboni. Wakati wa mageuzi haya, utofauti wa ajabu wa aina za seli ulipatikana, multicellularity iliibuka, utaalam wa seli uliibuka, na tishu za seli zilionekana.
10. Taja michakato kuu ya maisha ya seli.
Kimetaboliki - virutubisho huingia kwenye seli na zisizo za lazima huondolewa. Harakati ya cytoplasm - husafirisha vitu kwenye seli. Kupumua - oksijeni huingia kwenye seli na dioksidi kaboni huondolewa. Lishe - virutubisho huingia kwenye seli. Ukuaji - kiini huongezeka kwa ukubwa. Maendeleo - muundo wa seli inakuwa ngumu zaidi.
11. Onyesha umuhimu wa mitosis na meiosis katika mageuzi ya seli.
Shukrani kwa mgawanyiko wa seli za mitotic, maendeleo ya mtu binafsi ya viumbe hutokea - ukuaji wake huongezeka, tishu zinafanywa upya, seli za wazee na zilizokufa hubadilishwa, na uzazi wa asexual wa viumbe hutokea. Uthabiti wa karyotypes za watu binafsi wa spishi pia huhakikishwa.
Shukrani kwa meiosis, kuvuka hutokea (kubadilishana kwa sehemu za chromosomes ya homologous). Hii inakuza ujumuishaji wa habari za urithi, na seli zilizo na seti mpya kabisa ya jeni huundwa (anuwai ya viumbe).
12. Ni matukio gani muhimu zaidi katika maendeleo ya viumbe hai ambayo yalifanyika katika ngazi ya seli wakati wa mchakato wa mageuzi?
Aromorphoses kuu (mitosis, meiosis, gametes, mchakato wa ngono, zygote, uzazi wa mimea na ngono).
Kuonekana kwa viini katika seli (eukaryotes).
Michakato ya Symbiotic katika viumbe vya unicellular - kuibuka kwa organelles.
Autotrophy na heterotrophy.
Uhamaji na kutoweza kusonga.
Kuibuka kwa viumbe vingi vya seli.
Tofauti ya kazi za seli katika viumbe vingi vya seli.
13. Eleza umuhimu wa jumla wa kiwango cha seli cha viumbe hai katika asili na kwa wanadamu.
Seli, ikiwa imeibuka mara moja katika mfumo wa msingi wa kibaolojia, ikawa msingi wa maendeleo zaidi ya ulimwengu wa kikaboni. Mageuzi ya bakteria, cyanobacteria, mwani mbalimbali na protozoa ilitokea kabisa kutokana na mabadiliko ya kimuundo, ya kazi na ya biochemical ya kiini hai cha msingi. Wakati wa mageuzi haya, aina mbalimbali za ajabu za seli zilipatikana, lakini mpango wa jumla wa muundo wa seli haukupitia mabadiliko ya kimsingi. Katika mchakato wa mageuzi, kulingana na aina za maisha ya unicellular, multicellularity iliibuka, utaalam wa seli uliibuka, na tishu za seli zilionekana.
Toa maoni yako
1. Kwa nini hasa katika ngazi ya seli ya shirika la maisha mali hizo za viumbe hai zilitokea kama autotrophy na heterotrophy, uhamaji na immobility, multicellularity na utaalamu katika muundo na kazi? Ni nini kilichangia matukio kama haya katika maisha ya seli?
Seli ni kitengo cha msingi cha kimuundo na kazi cha viumbe hai. Hii ni aina ya mfumo wa maisha, ambayo ina sifa ya kupumua, lishe, kimetaboliki, kuwashwa, uwazi, uwazi, na urithi. Ilikuwa katika kiwango cha seli kwamba viumbe hai vya kwanza vilitokea. Katika seli, kila organelle hufanya kazi maalum na ina muundo maalum; umoja na kufanya kazi pamoja, wanawakilisha mfumo mmoja wa kibaolojia, ambao una sifa zote za kiumbe hai.
Seli, kama kiumbe chenye seli nyingi, pia imebadilika kwa karne nyingi. Hali mbalimbali za mazingira, majanga ya asili, na mambo ya kibayolojia yamesababisha matatizo ya upangaji wa seli.
Ndiyo maana autotrophy na heterotrophy, uhamaji na kutoweza kusonga, multicellularity na utaalamu katika muundo na kazi ilitokea kwa usahihi katika ngazi ya seli, ambapo organelles zote na seli kwa ujumla zipo kwa usawa na kwa makusudi.
2. Ni kwa msingi gani wanasayansi wote wameainisha cyanobacteria kama mimea, haswa mwani, kwa muda mrefu sana, na tu mwishoni mwa karne ya 20. waliwekwa katika ufalme wa bakteria?
Saizi kubwa ya seli (nostok, kwa mfano, huunda koloni kubwa kabisa ambazo unaweza hata kuchukua), fanya photosynthesis na kutolewa kwa oksijeni kwa njia sawa na mimea ya juu, na pia kufanana kwa nje na mwani ilikuwa sababu ya kuzingatiwa kwao mapema kama sehemu ya mimea ("mwani wa bluu-kijani").
Na mwisho wa karne ya ishirini, ilithibitishwa kuwa seli hazina viini vya bluu-kijani, na chlorophyll katika seli zao sio sawa na mimea, lakini tabia ya bakteria. Sasa cyanobacteria ni kati ya vijiumbe vya prokaryotic vilivyopangwa kwa njia ngumu zaidi na tofauti za kimofolojia.
3. Je, nguo na viatu ulivyovaa shuleni vimetengenezwa kutoka kwa mimea gani na wanyama gani?
Chagua zile zinazokufaa. Unaweza kutoa mifano mingi. Kwa mfano, kitani (nyuzi za bast - kitambaa cha conductive) hutumiwa kutengeneza kitambaa na muundo wa kudumu (shati la wanaume, suti za wanawake, chupi, soksi, suruali, sundresses). Pamba hutumiwa kutengeneza chupi, T-shirt, mashati, suruali, sundresses). Viatu (viatu, viatu, buti) na mikanda hufanywa kutoka kwa ngozi ya wanyama (tishu za epithelial). Mavazi ya joto hufanywa kutoka kwa pamba ya wanyama wenye kuzaa manyoya. Sweta, soksi, kofia, na mittens hufanywa kutoka kwa pamba. Imetengenezwa kutoka kwa hariri (siri ya tezi za hariri ni tishu zinazojumuisha) - mashati, mitandio, chupi.
Tatizo la kujadili
Babu wa Charles Darwin Erasmus Darwin, daktari, mwanasayansi wa asili na mshairi, aliandika mwishoni mwa karne ya 18. shairi “The Temple of Nature,” lililochapishwa mwaka wa 1803, baada ya kifo chake. Soma dondoo fupi kutoka kwa shairi hili na ufikirie juu ya maoni gani juu ya jukumu la kiwango cha seli ya maisha yanaweza kupatikana katika kazi hii (nukuu imetolewa katika kitabu).
Kuibuka kwa maisha ya kidunia kulitokea kutoka kwa aina ndogo za seli. Ilikuwa katika kiwango cha seli kwamba viumbe hai vya kwanza vilitokea. Seli, kama kiumbe, pia ilikua na kubadilika, na hivyo kutoa msukumo kwa malezi ya aina nyingi za seli. Waliweza kujaza "silt" na "wingi wa maji". Uwezekano mkubwa zaidi, hali mbalimbali za mazingira, majanga ya asili, na mambo ya biotic yalisababisha shirika ngumu zaidi ya seli, ambayo ilisababisha "upatikanaji wa wanachama" (ambayo ina maana ya multicellularity).
Dhana za Msingi
Prokariyoti, au prenuclear, ni viumbe ambao seli zao hazina kiini kilichoundwa kilichofungwa na membrane.
Eukaryoti, au zile za nyuklia, ni viumbe ambao seli zao zina kiini kilichoundwa vizuri, kilichotenganishwa na bahasha ya nyuklia kutoka kwa saitoplazimu.
Organoid ni muundo wa seli ambayo hutoa kazi maalum.
Kiini ni sehemu muhimu zaidi ya seli ya yukariyoti, inasimamia shughuli zake zote; hubeba habari za urithi katika macromolecules ya DNA.
Kromosomu ni muundo unaofanana na uzi ulio na DNA katika kiini cha seli ambayo hubeba jeni, vitengo vya urithi, vilivyopangwa kwa mpangilio.
Utando wa kibaolojia ni muundo wa molekuli ya elastic inayojumuisha protini na lipids. Hutenganisha yaliyomo ya seli yoyote kutoka kwa mazingira ya nje, kuhakikisha uadilifu wake.
Mitosis (mgawanyiko wa seli zisizo za moja kwa moja) ni njia ya ulimwengu wote ya mgawanyiko wa seli za yukariyoti, ambapo seli za binti hupokea nyenzo za kijeni zinazofanana na seli ya asili.
Meiosis ni njia ya kugawanya seli za eukaryotic, ikifuatana na nusu (kupunguza) idadi ya chromosomes; Seli moja ya diploidi hutoa seli nne za haploidi.
Mzunguko wa seli ni mzunguko wa uzazi wa seli, unaojumuisha matukio kadhaa ya mfululizo (kwa mfano, interphase na mitosis katika yukariyoti), wakati ambayo yaliyomo ya seli huongezeka mara mbili na hugawanyika katika seli mbili za binti.
Ngazi ya kimuundo ya seli ya shirika la vitu hai ni moja ya viwango vya kimuundo vya maisha, kitengo cha kimuundo na kazi ambacho ni kiumbe, na kitengo ni seli. Matukio yafuatayo hutokea katika ngazi ya viumbe: uzazi, utendaji wa viumbe kwa ujumla, ontogenesis, nk.
Viumbe vyote vilivyo hai, isipokuwa virusi, vinatengenezwa na seli. Wanatoa michakato yote muhimu kwa maisha ya mmea au mnyama. Seli yenyewe inaweza kuwa kiumbe tofauti. Na muundo huo tata unawezaje kuishi bila nishati? Bila shaka hapana. Kwa hivyo seli hupataje nishati? Inategemea michakato ambayo tutazingatia hapa chini.
Kutoa seli na nishati: hii inafanyikaje?
Seli chache hupokea nishati kutoka nje; huizalisha zenyewe. kuwa na "vituo" vya kipekee. Na chanzo cha nishati katika seli ni mitochondrion, organelle inayoizalisha. Mchakato wa kupumua kwa seli hutokea ndani yake. Kutokana na hilo, seli hutolewa kwa nishati. Walakini, zinapatikana tu katika mimea, wanyama na kuvu. Seli za bakteria hazina mitochondria. Kwa hiyo, seli zao hutolewa kwa nishati hasa kupitia michakato ya fermentation badala ya kupumua.
Muundo wa mitochondria
Hii ni organelle yenye utando-mbili ambayo ilionekana katika seli ya yukariyoti wakati wa mchakato wa mageuzi kama matokeo ya kunyonya kwa ndogo zaidi. Hii inaweza kuelezea ukweli kwamba mitochondria ina DNA na RNA zao wenyewe, pamoja na ribosomes za mitochondrial zinazozalisha. protini muhimu kwa organelles.
Utando wa ndani una makadirio yanayoitwa cristae, au matuta. Mchakato wa kupumua kwa seli hutokea kwenye cristae.
Kilicho ndani ya utando huo huitwa tumbo. Ina protini, enzymes muhimu ili kuharakisha athari za kemikali, pamoja na RNA, DNA na ribosomes.
Kupumua kwa seli ni msingi wa maisha
Inafanyika katika hatua tatu. Hebu tuangalie kila mmoja wao kwa undani zaidi.
Hatua ya kwanza ni maandalizi
Katika hatua hii, misombo ngumu ya kikaboni imegawanywa katika rahisi zaidi. Kwa hivyo, protini hugawanyika ndani ya asidi ya amino, mafuta ndani ya asidi ya kaboksili na glycerol, asidi ya nucleic ndani ya nucleotidi, na wanga ndani ya glukosi.
Glycolysis
Hii ni hatua isiyo na oksijeni. Iko katika ukweli kwamba vitu vilivyopatikana wakati wa hatua ya kwanza vinavunjwa zaidi. Vyanzo vikuu vya nishati ambayo seli hutumia katika hatua hii ni molekuli za glukosi. Kila mmoja wao hugawanyika katika molekuli mbili za pyruvate wakati wa glycolysis. Hii hutokea wakati wa athari kumi mfululizo za kemikali. Kama matokeo ya tano za kwanza, glukosi hutiwa fosforasi na kisha kugawanywa katika phosphotrioses mbili. Athari tano zifuatazo hutoa molekuli mbili na molekuli mbili za PVA (asidi ya pyruvic). Nishati ya seli huhifadhiwa katika mfumo wa ATP.
Mchakato mzima wa glycolysis unaweza kurahisishwa kama ifuatavyo:
2NAD+ 2ADP + 2H 3 PO 4 + C 6 H 12 O 6 → 2H 2 O + 2NAD. H 2 + 2C 3 H 4 O 3 + 2ATP
Kwa hiyo, kwa kutumia molekuli moja ya glucose, molekuli mbili za ADP na asidi mbili za fosforasi, kiini hupokea molekuli mbili za ATP (nishati) na molekuli mbili za asidi ya pyruvic, ambayo itatumia katika hatua inayofuata.
Hatua ya tatu ni oxidation
Hatua hii hutokea tu mbele ya oksijeni. Athari za kemikali za hatua hii hutokea katika mitochondria. Hii ndio sehemu kuu ambayo nishati nyingi hutolewa. Katika hatua hii, kukabiliana na oksijeni, huvunja maji na dioksidi kaboni. Kwa kuongeza, molekuli 36 za ATP zinaundwa. Kwa hiyo, tunaweza kuhitimisha kwamba vyanzo vikuu vya nishati katika seli ni glucose na asidi ya pyruvic.
Kwa muhtasari wa athari zote za kemikali na kuacha maelezo, tunaweza kueleza mchakato mzima wa kupumua kwa seli kwa mlinganyo mmoja uliorahisishwa:
6O 2 + C 6 H 12 O 6 + 38ADP + 38H 3 PO 4 → 6CO 2 + 6H2O + 38ATP.
Kwa hiyo, wakati wa kupumua, kutoka kwa molekuli moja ya glucose, molekuli sita za oksijeni, molekuli thelathini na nane za ADP na kiasi sawa cha asidi ya fosforasi, kiini hupokea molekuli 38 za ATP, kwa namna ambayo nishati huhifadhiwa.
Tofauti ya enzymes ya mitochondrial
Kiini hupokea nishati kwa shughuli muhimu kwa njia ya kupumua - oxidation ya glucose na kisha asidi ya pyruvic. Athari hizi zote za kemikali hazingeweza kufanyika bila enzymes - vichocheo vya kibiolojia. Wacha tuangalie zile ambazo ziko kwenye mitochondria, organelles zinazohusika na kupumua kwa seli. Zote huitwa oxidoreductases kwa sababu zinahitajika ili kuhakikisha kutokea kwa athari za redox.
Oxidoreductase zote zinaweza kugawanywa katika vikundi viwili:
- oksidi;
- dehydrogenase;
Dehydrogenases, kwa upande wake, imegawanywa katika aerobic na anaerobic. Aerobic ina coenzyme riboflauini, ambayo mwili hupokea kutoka kwa vitamini B2. Aerobic dehydrogenases ina molekuli za NAD na NADP kama coenzymes.
Oxidases ni tofauti zaidi. Kwanza kabisa, wamegawanywa katika vikundi viwili:
- wale walio na shaba;
- zile zenye chuma.
Ya kwanza ni pamoja na polyphenoloxidase na ascorbate oxidase, ya pili ni pamoja na catalase, peroxidase, na cytochromes. Mwisho, kwa upande wake, umegawanywa katika vikundi vinne:
- saitokromu a;
- saitokromu b;
- saitokromu c;
- saitokromu d.
Cytokromu a ina chuma foryl porphyrin, saitokromu b - protoporfirini chuma, c - chuma mbadala mesoporphyrin, d - chuma dihydroporphyrin.
Je, kuna njia nyingine za kupata nishati?
Ingawa seli nyingi huipata kupitia upumuaji wa seli, pia kuna bakteria ya anaerobic ambayo haihitaji oksijeni kuwepo. Wanazalisha nishati muhimu kwa njia ya fermentation. Huu ni mchakato ambao, kwa msaada wa enzymes, wanga huvunjwa bila ushiriki wa oksijeni, kama matokeo ambayo kiini hupokea nishati. Kuna aina kadhaa za fermentation kulingana na bidhaa ya mwisho ya athari za kemikali. Inaweza kuwa asidi ya lactic, pombe, asidi ya butyric, acetone-butane, asidi ya citric.
Kwa mfano, fikiria Inaweza kuonyeshwa kwa equation ifuatayo:
C 6 H 12 O 6 → C 2 H 5 OH + 2CO 2
Hiyo ni, bakteria huvunja molekuli moja ya glukosi katika molekuli moja ya pombe ya ethyl na molekuli mbili za oksidi ya kaboni (IV).