Механизм

Амитоз – простой и редкий способ деления клеток, который мало изучен. Известно, что амитоз происходит за счёт простой перетяжки (инвагинации) кариолеммы – ядерной оболочки, что приводит к разделению родительской клетки на две части. Во время деления клетка находится в интерфазе, т.е. в состоянии роста и развития, никак не подготавливаясь к делению. Процесс амитоза описан в таблице.

Фазы	Происходящие процессы	Результат
Кариокинез	Образование перетяжки ядра. Постепенное углубление перетяжки разделяет ядро пополам	Образуется два ядра с неравномерным распределением генетической информации
Цитокинез	Разделение цитоплазмы с находящимися в ней органоидами на две части. Образуется перетяжка, делящая всю клетку пополам	Образуется две дочерние клетки с ядрами и неравномерным количеством органелл

Не всегда при амитозе происходит цитокинез, т. е. деление тела клетки – цитоплазмы со всем её содержим. В этом случае образуется два и более ядра под одной оболочкой (многоядерная клетка), что может приводить к образованию колоний (дрожжи).

Значение

Амитоз имеет биологическое значение для быстрого восстановления тканей, размножения одноклеточных эукариотических и прокариотических организмов. Амитоз свойственен дрожжам, размножающимся бесполым путём (почкованием), бактериям, лейкоцитам человека.

Бактерии и другие прокариоты не имеют ядра. Поэтому амитоз происходит несколько иначе. Сначала удваивается кольцевая ДНК, прикреплённая к складке цитоплазматической мембраны (мезосоме). Затем между двумя закреплёнными на мезосомах ДНК образуется перетяжка, разделяющая клетку пополам. Такое деление часто называют простым или бинарным.



3. Обмен веществ (метаболизм) – совокупность биохимических реакций, протекающих в клетке и обеспечивающих процессы ее жизнедеятельности.

В ходе превращения веществ в клетках образуются конечные продукты обмена, которые могут быть токсичными для организма и выводятся из него (например, аммиак). Таким образом, все живые организмы постоянно потребляют из окружающей среды определенные вещества, преобразуют их и выделяют в среду конечные продукты.

---

В зависимости от общей направленности процессов выделяют катаболизм и анаболизм.

Анаболизм (ассимиляция) – совокупность химических процессов, направленных на образование и обновление структурных частей клеток, этот процесс имеет второе название – пластический обмен.

Фотосинтез: 6Н2О + 6СО2 → С6Н12О6 + 6СО2 ↑

Сюда можно отнести, например, фиксацию азота и биосинтез белка, синтез углеводов из углекислого газа и воды в ходе фотосинтеза, синтез полисахаридов, липидов, нуклеотидов, ДНК, РНК и других веществ. Анаболизм является созидательным этапом обмена веществ, он всегда осуществляется с потреблением энергии и с участием ферментов.

Катаболизм (диссимиляция) – совокупность реакций, в которых происходит распад крупных органических молекул до простых соединений с одновременным высвобождением энергии.

Катаболизм обеспечивает энергией все процессы, протекающие в клетке, и имеет второе название – энергетический обмен.

Дыхание: С6Н12О6 + 6СО2 → 6Н2О + 6СО2 + АТФ
4.Этапы энергетического обмена

Рассмотрим энергетический обмен в многоклеточном организме (например, человеческом) и в одноклеточном (например, клетке простейшего).

Первый этап – подготовительный.

• 
  В желудочно-кишечном тракте многоклеточных организмов он осуществляется пищеварительными ферментами.
  
• 
  У одноклеточных – ферментами лизосом.
  
• 
  На первом этапе происходит расщепление белков до аминокислот, жиров до глицерина и жирных кислот, полисахаридов до моносахаридов, нуклеиновых кислот до нуклеотидов. Этот процесс называется пищеварением. Вся энергия на этом этапе рассеивается в виде тепла.
  

Второй этап – бескислородный (гликолиз).

• 
  Гликолиз происходит в цитоплазме клеток. Он состоит из нескольких последовательных реакций превращения молекулы глюкозы в две молекулы пировиноградной кислоты (пирувата/ПВК) и две молекулы АТФ:
  

С6Н12O6 + 2АДФ + 2Ф → 2С3Н4O3 + 2АТФ.

Остальная энергия рассеивается в виде тепла.

• 
  В клетках дрожжей и растений (при недостатке кислорода) пируват распадается на этиловый спирт и углекислый газ. Этот процесс называется спиртовым брожением.
  

Энергии, накопленной при гликолизе, слишком мало для организмов, использующих кислород для своего дыхания. Вот почему в мышцах животных, в том числе и у человека, при больших нагрузках и нехватке кислорода образуется молочная кислота (С3Н6O3), которая накапливается в виде лактата. Появляется боль в мышцах. У нетренированных людей это происходит быстрее, чем у людей тренированных

---

Третий этап – кислородный.

• 
  Состоит из двух последовательных процессов – цикла Кребса, названного по имени Нобелевского лауреата Ганса Кребса, и окислительного фосфорилирования.
  
• 
  Его смысл заключается в том, что при кислородном дыхании пируват окисляется до окончательных продуктов – углекислого газа и воды, а энергия, выделяющаяся при окислении, запасается в виде 36 молекул АТФ. (34 молекулы в цикле Кребса и 2 молекулы в ходе окислительного фосфорилирования).
  
• 
  Энергия распада органических соединений обеспечивает реакции их синтеза в пластическом обмене.
  
• 
  Эволюционно кислородный этап возник после накопления в атмосфере достаточного количества молекулярного кислорода и появления аэробных организмов.
  

Окислительное фосфорилирование, или клеточное дыхание.

• 
  Происходит на внутренних мембранах митохондрий, в которые встроены молекулы-переносчики электронов и ферментные комплексы АТФ-синтазы.
  
• 
  Молекулы-переносчики транспортируют электроны к молекулярному кислороду. Часть энергии рассеивается в виде тепла, а часть расходуется на образование АТФ.
  

Суммарная реакция энергетического обмена:

С6Н12O6 + 6O2 → 6СO2 + 6Н2O + 38АТФ.



Для удобства запоминания, используйте таблицу с этапами энергетического обмена.






5. Автотрофная ассимиляция

Автотрофные организмы способны синтезировать органические вещества из неорганических (СО₂ и Н₂О). К ним относят зеленые растения и микроорганизмы. В зависимости от того, какой источник энергии используется автотрофными организмами для синтеза органических веществ, их делят на две группы: фототрофы и хемотрофы.

Фотосинтез

Зеленые растения - фототрофы. Для ассимиляции они используют энергию, выделяемую при окислении неорганических веществ. Зеленые растения имеют в хлоропластах хлорофилл. При участии хлорофилла происходит фотосинтез. Фотосинтез - процесс преобразования солнечной энергии в потенциальную энергию химических связей в органических веществах. Фотосинтез состоит из двух фаз: световой и темновой.

---

Световая фаза. Под действием света молекула хлорофилла, находящаяся в гранах хлоропласта, получает избыток энергии. Часть этой энергии идет на расщепление (фотолиз) молекулы воды.

 Н₂O H⁺ +OH^- (+энергия света)

Ионы водорода присоединяют к себе электрон, превращаются в свободный атом водорода.

 H⁺ + e H

Водород Н идет на восстановление белка - переносчика НАДФ⁺ (никотинамидадениндинуклеотид фосфат).

 НАДФ+ + Н НАДФ_*H

НАДФ_*Н переходит в строму хлоропласта, где участвует в синтезе углеводов, в частности, глюкозы.

Ионы ОН^-, отдав электрон, превращаются в свободные радикалы, которые взаимодействуют друг с другом, образуют воду и свободный кислород. Другая часть энергии используется для синтеза АТФ из АДФ.

Таким образом, в световую фазу фотосинтеза образуются:

1) богатое энергетическими связями вещество - АТФ;

2) свободный кислород - О₂;

3) происходит присоединение Н (водорода) к переносчику, образуется НАДФ_*Н.

Реакции световой фазы идут без участия ферментов.

Темновая фаза. В темновой фазе происходит связывание СО₂. В реакциях темновой фазы участвуют молекулы АТФ и атомы водорода, образовавшиеся в процессе фотолиза и связанные с молекулами-переносчиками. Реакции этой фазы происходят в строме хлоропластов при участии ферментов (Цикл Кальвина).

 6 СO₂ +24 H

---

⁺ C₆H₁₂O₆ + 6H₂O

Полученные в результате темновой фазы фотосинтеза молекулы моносахарида - глюкозы через ряд ферментативных реакций превращаются в полисахариды. Так энергия солнечного света преобразуется в энергию химических связей сложных органических веществ.



Суммарная реакция фотосинтеза:

 6 СO₂ + H₂ О C₆H₁₂O₆ + 6O₂

В результате фотосинтеза образуются органические вещества и кислород атмосферы.

Хемосинтез

Синтез органических веществ у автотрофных бактерий идет с использованием энергии, выделяющейся при химических реакциях окисления неорганических соединений: сероводорода, серы, аммиака, азотистой кислоты. Источник водорода для восстановления СО₂ – вода. Этот процесс называется хемосинтезом.

К группе автотрофов-хемосинтетиков относят нитрифицирующие бактерии. Одна группа бактерий получает энергию, необходимую для синтеза органических веществ, в результате реакции окисления аммиака в азотистую кислоту.



Хемосинтезирующие бактерии играют важную роль в круговороте веществ в природе.



Гетеротрофная ассимиляция

Гетеротрофные организмы строят органические вещества своего тела из уже имеющихся готовых органических веществ. К гетеротрофам относят животных, грибы, некоторых бактерий.

Гетеротрофные организмы способны строить свои специфические белки, жиры, углеводы только из белков, жиров, углеводов, которые они получают с пищей. В процессе пищеварения эти вещества распадаются до мономеров. Из мономеров в клетках синтезируются вещества, характерные для данного организма. Все эти реакции идут при участии ферментов и с использованием энергии АТФ.

---

Смотрите также файлы

• Обучающегося.doc

• Задание Покажите на конкретных примерах, как происходит смена научных парадигм. В своей книге 1962 года Структура научных революций.docx

• Анализ профессиональной деятельности медицинской сестры при заболеваниях желудка у детей.doc

• Лабораторная работа AppLocker в Windows.docx

• Студент Найденова Елизавета Евгеньевна москва 2023 Вопросы Что интересует философию в отличие от художественной деятельности.docx