Обмін речовин у клітині

Мітоз

Клітинний цикл

Клітинний цикл — це період життя клітини від утворення до моменту поділу. Клітинний цикл складається з інтерфази і процесу поділу клітини — мітозу.

Під час інтерфази здійснюється підготовка до наступного клітинного поділу. В інтерфазі ростуть ядро і цитоплазма. В період інтерфази в клітині відбувається біосинтез білка, подвоюються всі найважливіші структури клітини. Одна з ключових подій інтерфази — це точна реплікація (подвоєння) ДНК ядра і пов’язана з цим реплікація хромосом. Кожна хромосома складається з двох ідентичних хроматид. Синтез ДНК відбувається протягом синтетичного періоду. Цьому періоду передує пресинтетичний період інтерфази, а після нього йде постсинтетичний. Протягом усього періоду інтерфази хромосоми активно контролюють усі процеси життєдіяльності в клітині. Під час інтерфази збільшується кількість мітохондрій, пластид, елементів комплексу Гольджі, подвоюється кількість центріоль клітинного центру. Тривалість інтерфази неоднакова в різних клітинах. У середньому в клітинах тварин і рослин інтерфаза триває 10-20 годин. Деякі клітини в складі багатоклітинного організму не діляться, інтерфаза в них триває багато років (наприклад, нервові клітини). По закінченні інтерфази починається поділ клітини — мітоз.

Мітоз (від грец. mitos — нитка) — основний спосіб поділу еукаріотичних клітин. В результаті мітозу кожна з утворених дочірніх клітин отримує такий самий набір хромосом, який був у материнській клітині. Розрізняють чотири фази мітозу: профазу, метафазу, анафазу, телофазу.

У профазі стають помітні центріолі (у клітинах тварин), які відходять до полюсів клітини, утворюються нитки веретена поділу. У кінці профази руйнується ядерна оболонка, поступово зникає ядерце, спіралізуються хромосоми і стає помітним, що кожна з них складається з двох хроматид.

У метафазі хромосоми розміщені по екватору клітини; стають помітні центромери хромосом, до яких прикріплюються нитки веретена поділу.

В анафазі хромосоми розриваються веретеном поділу, і хроматиди (дочірні хромосоми) за допомогою ниток веретена поділу розходяться до полюсів клітини.

У телофазі хромосоми знов деспіралізуються і набувають вигляду довгих тонких ниток. Навколо них виникає ядерна оболонка, формується ядерце, в якому синтезуються рибосоми. Відбувається поділ цитоплазми, під час якого всі органели більш-менш рівномірно розподіляються між дочірніми клітинами.

Рис. 5. Схема мітозу: 1,2 — профаза; З, 4 — метафаза; 5 — анафаза; 6,7 — телофаза

Процес мітозу займає в середньому 1-2 години. Тривалість мітозу залежить від виду клітин, а також від умов зовнішнього середовища — температури, світлового режиму тощо.

Біологічне значення мітозу полягає в підтримуванні сталої кількості хромосом в усіх клітинних поколіннях завдяки рівному розподілу ДНК між дочірніми клітинами. Усі соматичні клітини утворюються внаслідок мітотичного поділу, що забезпечує ріст організму. Мітоз забезпечує також відновлення органів та тканин після ушкодження.

 Мейоз

Мейоз (від грец. mеіоsіs — зменшення) — спосіб поділу еукаріотичних клітин, унаслідок якого хромосомний набір зменшується вдвічі й утворюються гамети (статеві клітини). Процес мейозу складається з двох послідовних клітинних поділів — мейозу І та мейозу II. Подвоєння ДНК відбувається тільки в інтерфазі перед мейозом І.

Мейоз І складається з профази І, метафази І, анафази І та телофази І. У профазі І відбуваються спіралізація хромосом, кросинговер гомологічних хромосом, під час якого ці хромосоми тісно з’єднуються одна з іншою у поздовжньому напрямку й скручуються, відбувається обмін ділянками, тобто спадковою інформацією. Після кон’югації гомологічні хромосоми відокремлюються одна від одної. Зникають оболонка ядра, ядерце, починає утворюватись веретено поділу.

Метафаза І починається, коли утворилося веретено поділу. Характерною ознакою метафази І є наявність в екваторіальній площині клітини гомологічних хромосом, які лежать парами. До хромосом прикріплюються нитки веретена поділу.

Під час анафази І гомологічні хромосоми, кожна з яких складається з двох хроматид, від’єднуються одна від одної, відходять до протилежних полюсів клітини. Гомологічні хромосоми кожної пари випадково перерозподіляються між майбутніми клітинами. У кожного полюса клітини виявляється вдвічі менше хромосом, ніж було в клітині на початку поділу.

У телофазі І утворюються дві дочірні клітини з гаплоїдним (одинарним) набором хромосом.

Інтерфаза між двома поділами мейозу коротка, оскільки синтезу ДНК не відбувається. Другий поділ мейозу відбувається подібно до мітозу і складається з профази II, метафази II, анафази II та телофази II. Відмінність від мітозу полягає в тому, що в профазі II кількість хромосом у клітині вдвічі менша, ніж у профазі мітозу. Таким чином, у телофазі II утворюються чотири клітини з гаплоїдним набором хромосом (гамети). Лише після другого поділу мейозу настає справжня інтерфаза.

Біологічне значення мейозу полягає в запобіганні збільшенню кількості хромосом удвічі при злитті ядер яйцеклітини та сперматозоїда. Завдяки мейозу дозрілі гамети отримують гаплоїдний набір хромосом; при заплідненні відновлюється диплоїдний набір хромосом, притаманний даному виду. Таким чином підтримується стала кількість хромосом в усіх поколіннях будь-якого виду рослин і тварин.

Мітоз і мейоз

Характеристика інтерфази та фаз поділу	Мітоз	Мейоз
перший поділ	другий поділ
Інтерфаза: синтез білків, ДНК, РНК; реплікація ДНК ядра; формування хромосом, що складаються з двох ідентичних хроматид	Відбувається	Відбувається	Відсутня
Профаза: руйнування ядерної оболонки, спіралізація хромосом. Хромосомний набір у клітині Тривалість	Диплоїдний Нетривала	Диплоїдний. Дуже тривала. Відбувається попарне зближення гомологічних хромосом (кон’югація) та кросинговер	Гаплоїдний Нетривала
Метафаза: розміщуються по екватору клітини До центромер приєднуються нитки веретена поділу	хромосоми	кон’юговані гомологічні хромосоми	хромосоми
Анафаза: розходження до полюсів клітини...	диплоїдних наборів хроматид (дочірні хромосоми)	гаплоїдних наборів гомологічних хромосом	гаплоїдних наборів хроматид
Телофаза: деспіралізація хромосом, утворення ядерець, ядерної оболонки, поділ цитоплазми. Кількість утворених клітин Хромосомний набір	Диплоїдний (2n)	Гаплоїдний (n)	Гаплоїдний (n)

Відтворення клітини

Існування живих організмів зумовлено тим, що постійно: в них надходять поживні речовини із навколишнього середовища; ці речовини перетворюються в організмі; продукти життєдіяльності виводяться з організму. Сукупність хімічних перетворень у клітинах називається обміном речовин, або метаболізмом (від грец. metabole — зміна). Усі хімічні реакції в клітинах відбуваються за участю ферментів — каталізаторів, які розміщені на мембранах мітохондрій та ЕПС.

Розрізняють 2 типи реакцій у клітині: 1-й тип — реакції синтезу білків, жирів, вуглеводів, нуклеїнових кислот, тобто асиміляція; ІІ-й тип — реакція розщеплення складних органічних речовин до менш складних сполук (СО2 і Н2О), які супроводжуються виділенням енергії — дисиміляція.

Сукупність реакцій біосинтезу називають пластичним обміном, або анаболізмом (від грец.anabole — підняття). Сукупність реакцій розщеплення, що забезпечують клітину енергією, називають енергетичним обміном, або катаболізмом (від грец. katabole — руйнування). Енергія, що звільняється внаслідок розщеплення речовин, акумулюється у макроергічних зв’язках АТФ. Ця енергія використовується під час біосинтезу. Таким чином, енергетичний та пластичний обміни тісно пов’язані між собою та із зовнішнім середовищем і в єдності становлять обмін речовин і енергії в кожній клітині і в організмі в цілому.

Процеси асиміляції не завжди врівноважені з процесами дисиміляції. Так, в організмах, що розвиваються, переважає асиміляція (накопичуються речовини, і росте організм). При інтенсивній фізичній роботі, нестачі поживних речовин та старінні переважають процеси дисиміляції.

За способом одержання енергії живі організми поділяють на автотрофів та гетеротрофів. Організми, що використовують для утворення своїх органічних речовин органічні речовини, утворені іншими організмами (живі організми, їх рештки, продукти життєдіяльності), які вони одержують з їжею, називають гетеротрофами. Організми, здатні утворювати органічні сполуки з неорганічних, називаються автотрофами. Організми, що використовують енергію світла, називають фототрофами (зелені рослини, ціанобактерії). Організми, що використовують енергію хімічних реакцій, називають хемотрофами (сіркобактерії, залізобактерії).

Стадії метаболізму

Стадії	Енергетичний обмін (катаболізм, дисиміляція)	Пластичний обмін (анаболізм, асиміляція)
І	Розщеплення макромолекул до мономерів	Синтез проміжних сполук із неорганічних речовин
II	Перетворення мономерів на проміжні продукти	Синтез мономерів із проміжних сполук
III	Окиснення проміжних сполук до низькомолекулярних речовин	Синтез макромолекул із мономерів

 Енергетичний обмін

Енергетичний обмін організмів здійснюється у три послідовних етапи:

а) підготовчий;

б) безкисневий;

в) кисневий.

Підготовчий етап здійснюється у цитоплазмі клітин одноклітинних організмів та у шлунково-кишковому тракті багатоклітинних організмів. Молекули білків, жирів, вуглеводів розщеплюються за участю ферментів на простіші сполуки: білки на амінокислоти, жири на гліцерол і жирні кислоти, вуглеводи на моносахариди, нуклеїнові кислоти на нуклеотиди. Енергія розсіюється у вигляді теплоти.

Безкисневий етап — ферментативне розщеплення простих органічних сполук у клітинах. Прикладом такого процесу є гліколіз (від грец. glykys — солодкий і lysis — розпад) — багатоступінчасте безкисневе розщеплення глюкози на дві молекули піровиноградної (С₃Н₄О₃) або молочної кислоти (С₃Н₆О₃) у м’язових клітинах:

У процесі розпаду глюкози беруть участь 13 різних ферментів. Під час гліколізу виділяється 200 кДж енергії. 84 кДж використовується на синтез 2-х молекул АТФ, а решта (116 кДж) використовується у вигляді теплоти. Значення гліколізу: організм дістає енергію в умовах дефіциту кисню.

Спиртове бродіння — тип перетворення глюкози, коли вона розпадається на дві молекули етилового спирту (С₂Н₅ОН). та дві молекули вуглекислого газу (СО₂):

Молочнокисле (молочне) бродіння — вид безкисневого бродіння.

Кисневий (аеробний) етап здійснюється на мембранах мітохондрій. Важливе місце в аеробному енергетичному обміні належить циклу Кребса, названому так на честь англійського біохіміка X.Кребса, який відкрив цей процес у 1937 р. На початку циклу піровиноградна кислота реагує з щавлевооцтовою, утворюючи лимонну кислоту. Остання через низку послідовних реакцій перетворюється на інші кислоти. Внаслідок таких перетворень відтворюється щавлевооцтова кислота, яка знову реагує з піровиноградною, і цикл повторюється. У кожному циклі Кребсаутворюється одна молекула АТФ. Крім того, в ході біохімічних реакцій циклу від органічних кислот відщеплюються атоми Гідрогену. Ці атоми відновлюють певні сполуки.

Дві молекули молочної кислоти розщеплюються за участю АДФ і фосфорної кислоти. Енергія від розпаду 2-х молекул молочної кислоти використовується для синтезу 36 молекул АТФ.

Процес кисневого розщеплення описується рівнянням:

Решта енергії розсіюється у вигляді тепла, 55 % перетворюється в енергію хімічних зв’язків АТФ. Це процес дихання. Процеси надходження в організм із зовнішнього середовища кисню, використання його клітинами і тканинами для окислення органічних речовин і виділення з організму вуглекислого газу називається диханням. Сумарне рівняння повного розщеплення глюкози записується так:

Завершується енергетичний обмін виведенням кінцевих продуктів з організму.

Етапи енергетичного обміну

Етапи	Процеси	Рівняння реакцій
І. Підготовчий	Розщеплення макромолекул до низькомолекулярних сполук	Білки + Н2O —> амінокислоти + Q
Реакції гідролізу	Жири + Н2O —> гліцерин + вищі жирні кислоти + Q
Здійснюється у цитоплазмі клітин одноклітинних організмів та у шлунково-кишковому тракті багатоклітинних організмів	Полісахариди + Н2O —> глюкоза +Q (крохмаль, глікоген)
Енергія розсіюється у вигляді теплоти
II. Безкисневий (гліколіз)	Здійснюється у цитоплазмі клітин
Молочнокисле бродіння
Спиртове бродіння
III. Кисневий	Здійснюється на мембранах мітохондрій
Сумарне рівняння

 Пластичний обмін

До основних процесів пластичного обміну належить біосинтез білків, вуглеводів, ліпідів, нуклеїнових кислот, а також фотосинтез і хемосинтез.

Найважливішу роль у процесі біосинтезу білка відіграють нуклеїнові кислоти — ДНК, РНК. На ДНК записана інформація про білки. Ген — ділянка ДНК, яка містить інформацію про послідовність амінокислот у поліпептидному ланцюгу. Єдину для всіх живих організмів систему збереження спадкової інформації називають генетичним кодом. Це певна послідовність нуклеотидів у молекулах нуклеїнових кислот, яка визначає порядок введення амінокислотних залишків у поліпептидний ланцюг під час його синтезу. Генетичний код триплетний. Кожна з амінокислот, які входять до складу білка, кодується послідовністю з трьох нуклеотидів — триплетом, який отримав назву кодон. Генетичний код однозначний, тобто кожний триплет кодує лише одну амінокислоту. Генетичний код не перекривається, тобто зчитування генетичної інформації може відбуватися лише одним способом і неможливе іншим. Послідовність нуклеотидів зчитується із закріпленої точки. Генетичний код вироджений, тобто одна амінокислота може кодуватись не одним, а кількома триплетами нуклеотидів. Код універсальний, єдиний для всіх організмів.

Біохімічний код спадковості

Інуклеотид	II нуклеотид	IIIнуклеотид
У	Ц	А	Г
У	УУУ Фен	УЦУ Сер	УАУ Тир	У	У
УУЦ Фен	УЦЦ Сер	УАЦ Тир	УГЦ Цис	ц
УУА Лей	УЦА Сер	УАА нонсенс	УГА нонсенс	А
УУГ Лей	УЦГ Сер	УАГ нонсенс	УГГ Трип	Г
ц	ЦУУ Лей	ЦЦУ Про	ЦАУ Гіс	ЦГУ Арг	У
ЦУЦ Лей	ЦЦЦ Про	ЦАЦ Гіс	ЦКЦ Арг	Ц
ЦУА Лей	ЦЦА Про	ЦАА Нои	ЦГА Арг	А
ЦУГ Лей	ЦЦГ Про	ДАГ Гли	ЦГТ Арг	Г
А	АУУ Ілей	АЦУ Тре	ААУ Аси	АГУ Сер	У
АУЦ Ілей	АЦЦ Тре	ААЦ Аси	АГЦ Сер	ц
АУА Ілей	АЦА Тре	ААА Ліз	АГА Арг	А
АУГ Мет	АЦГ Тре	ААГ Ліз	АГГ Арг	г
Г	ГУУ Вал	ГЦУ Ала	ГАУ Асп	ГГУ Глі	У
ГУЦ Вал	ГЦЦ Ала	ГАЦ Асп	ГГЦ Глі	ц
ГУА Вал	ГЦА Ала	ГАА Глу	ГГА Глі	А
ШУШ Вал	ГЦГ Ала	ГАГ Глу	ГГГ Глі	Г

 Біосинтез білків

Біосинтез білків відбувається у цитоплазмі клітини на спеціальних органелах — рибосомах. Кожна рибосома має велику і малу субодиниці, які відіграють важливу роль на різних етапах біосинтезу білків.

Біосинтез білків

Сукупність генів. Інформація записана генетичним кодом   3 кожного гена знімається іРНК-копія   Посередник, що переносить генетичну інформацію від ДНК до білково-синтезуючого апарату   Побудова на рибосомах за допомогою тРНК великої кількості поліпептидних ланцюгів даного виду   Первинна структура білка   Кінцевий продукт біосинтезу

Біосинтез білка проходить у 4 етапи.

І етап. Транскрипція — передача інформації про структуру білка з молекули ДНК на ІРНК. Особливий фермент РНК-полімераза, просуваючись по молекулі ДНК, за принципом комплементарності підбирає нуклеотиди і з’єднує їх в один ланцюг. Ділянка ДНК (ген або група генів) є матрицею для відповідної іРНК. На початку кожної групи генів є своєрідний посадочний майданчик для ферменту РНК-полімерази — промотор. Тільки приєднавшись до неї, РНК-полімераза здатна почати синтез іРНК. У кінці групи генів РНК-полімераза зустрічає стоп-сигнал — термінатор (у вигляді певної послідовності нуклеотидів), який сигналізує про припинення процесу транскрипції. Синтезовані молекули іРНК переходять із ядра в цитоплазму, а ДНК відновлює свою структуру.

II етап. Активація амінокислот. Цей процес відбувається в цитоплазмі. Активовані молекули амінокислот з’єднуються з відповідними молекулами транспортних РНК. У молекулі тРНК є дві важливі ділянки: акцепторна ділянка, до якої прикріплюється відповідна амінокислота, антикодон — триплет нуклеотидів, який комплементарний кодону ІРНК даної амінокислоти. Активовані амінокислоти, сполучені з тРНК, надходять до рибосом.

III етап. Трансляція — синтез поліпептидних ланцюгів. Відбувається так: молекула іРНК рухається між двома субодиницями рибосом, і до неї послідовно приєднуються молекули тРНК з амінокислотами. При цьому за принципом комплементарності кодони ІРНК вступають у зв’язок з антикодонами тРНК. Послідовність розташування амінокислот при цьому визначається порядком чергування триплетів у молекулі ІРНК. Про завершення синтезу поліпептидного ланцюга сигналізує термінуючий кодон іРНК (УАА, УАГ, УГА). Процес синтезу молекули білка потребує великих витрат енергії. На сполучення кожної амінокислоти з тРНК витрачається енергія двох молекул АТФ. Крім того, енергія ще двох молекул АТФ потрібна для пересування рибосоми по ІРНК.

Синтез одного білка триває від 20 до 560 секунд. Але ця швидкість буде підвищена, якщо синтез поліпептидного ланцюга відбудеться на полірибосомальному комплексі (полісомі) — скупченні рибосом (до 80 й більше), коли вони об’єднані однією ІРНК в групу.

IV етап. Утворення вторинної і третинної структур білкової молекули. Цей етап здійснюється в цитоплазмі шляхом скручування, згортання поліпептидного ланцюга. Потім до нього приєднуються різні органічні молекули — вуглеводи, жирні кислоти тощо.

Етапи біосинтезу білка

Етапи	Характеристика
І. Транскрипція	Передача інформації про структуру білка з молекули ДНК на ІРНК. Ділянка ДНК є матрицею для відповідної ІРНК. Синтезовані молекули ІРНК переходять із ядра в цитоплазму, а ДНК відновлює свою структуру
II. Активація амінокислот	Відбувається в цитоплазмі. Активовані молекули амінокислот з’єднуються з відповідними молекулами тРНК. У молекулі тРНК є дві ділянки: акцепторна, до якої прикріплюється відповідна амінокислота, та ділянка, що містить антикодон — триплет нуклеотидів, який комплементарний кодону ІРНК даної амінокислоти. Активовані амінокислоти, сполучені з тРНК, надходять до рибосом
III. Трансляція	Синтез поліпептидних ланцюгів. Молекула ІРНК рухається між двома субодиницями рибосом, до неї послідовно приєднуються молекули тРНК з амінокислотами. За принципом комплементарності кодони ІРНК вступають у зв’язок з антикодонами тРНК. Про завершення синтезу сигналізує термінуючий кодон ІРНК (УАА, УАГ, УГА)
IV. Утворення вторинної і третинної структур білкової молекули	Здійснюється в цитоплазмі шляхом скручування, згортання поліпептидного ланцюга. Потім до нього приєднуються органічні молекули — вуглеводи, жирні кислоти тощо. Цей процес відбувається в ЕПС та комплексі Гольджі

Цей процес проходить в ЕПС та комплексі Гольджі і називається посттрансляційними модифікаціями.

Синтез білків у клітині відбувається в інтерфазі.

Структури та речовини, що беруть участь у біосинтезі

ДНК	Зберігає інформацію про первинну структуру білка
ІРНК	Копіює спадкову інформацію з ділянки молекули ДНК-гена і переносить її до місця збирання поліпептида
тРНК	Приєднує амінокислоти і переносить їх в рибосоми
рРНК	Структурна основа рибосом
Ферменти	Біокаталізатори
Амінокислоти	Мономери білка
АТФ	Енергоносій
Рибосоми	Білково-синтезуючий апарат. Утворює на ІРНК полірибосоми

 Фотосинтез

Процес синтезу органічних речовин з неорганічних, який відбувається з використанням світлової енергії і за участю хлорофілу, називають фотосинтезом. Процес фотосинтезу виражається таким сумарним рівнянням:

Основним фотосинтетичним пігментом вищих рослин є хлорофіл. За хімічною структурою розрізняють хлорофіл а (міститься у хлоропластах всіх зелених рослин та ціанобактерій), в, с та д (в клітинах водоростей).

Фотосинтез — це складний, багатоступінчастий процес, який складається з двох фаз: світлової і темнової.

Світлова фаза фотосинтезу відбувається на мембранах тилакоїдів хлоропластів. Ця стадія розпочинається з моменту поглинання квантів світла молекулою хлорофілу; при цьому електрони атома Магнію у молекулі хлорофілу переходять на більш високий енергетичний рівень, нагромаджуючи потенціальну енергію; частина електронів зразу ж повертається на своє попереднє місце, а енергія, що виділяється при цьому, випромінюється у вигляді тепла; значна частина електронів з високим рівнем енергії передає її іншим хімічним сполукам для фотохімічної роботи, яка здійснюється за кількома основними напрямками.

1. Відбувається процес розкладу (фотоліз) води; при цьому утворюються електрони ( ), протони (Н⁺) та молекулярний кисень відповідно до рівняння:

Протони Н⁺, приєднуючи електрони з високим рівнем енергії, перетворюються на атомарний Гідроген, який використовується у наступних реакціях фотосинтезу.

2. Перетворення енергії електронів на енергію АТФ. Оскільки під час фотосинтезу в макроергічних зв’язках АТФ акумулюється енергія світла, процес її утворення називається фотофосфорилюванням.

3. Відновлення універсального біологічного переносника Гідрогену НАДФ+ до НАДФ ∙ Н. Таким чином, у результаті світлової фази фотосинтезу утворюються АТФ з АДФ; НАДФ+ відновлюється і утворюється НАДФ ∙ Н; виділяється молекулярний кисень; АТФ і НАДФ ∙ Н використовуються у темновій фазі фотосинтезу.

Темпова фаза фотосинтезу, або цикл Кальвіна, — ряд послідовних реакцій, що супроводжуються поглинанням вуглекислого газу і утворенням вуглеводів, відбувається в стромі хлоропласта. Ці реакції можуть відбуватися і на світлі, і в темряві. СО2, який надходить із зовнішнього середовища, вловлюється п’ятикарбоновими органічними сполуками, що містяться у хлоропластах рослин; при цьому утворюється нестійка шестикарбонова сполука, що швидко розщеплюється на дві трикарбонові молекули.

У результаті семи послідовних ферментативних реакцій з використанням енергії АТФ і НАДФ-Н утворюється шестикарбонова молекула глюкози.

Сумарне рівняння реакції темнової фази:

де Ф — залишок фосфорної кислоти.

Отже, у темновій фазі фотосинтезу як результат ряду ферментативних реакцій відбувається відновлення вуглекислого газу до глюкози.

Значення фотосинтезу:

— фотосинтез підтримує баланс газів в атмосфері, необхідний для життя на Землі, перешкоджає збільшенню концентрації СО₂, запобігає надмірному нагріванню Землі;

— виділення кисню в процесі фотосинтезу сприяло формуванню озонового екрану, який захищає все живе від згубного впливу ультрафіолетового випромінювання;

— фотосинтез — єдиний процес на Землі, який іде в грандіозних масштабах і зв’язаний з перетворенням Е сонячного світла в Е хімічних зв’язків. Ця космічна Е, накопичена зеленими рослинами, складає основу для життєдіяльності всіх інших гетеротрофних організмів на Землі від бактерій до людини.

Фотосинтез

ЦЕ ЦІКАВО

В процесі фотосинтезу наземні рослини утворюють 100-170 млрд. т, а рослини океанів — 60-70 млрд. т біомаси в рік (у перерахунку на суху речовину).

Загальна маса рослин на Землі дорівнює 2 400 млрд. т (90 % — це целюлоза). Загальна маса тварин і мікроорганізмів— 23 млрд. т, що становить близько 1 % від рослинної біомаси. За час існування на Землі органічні залишки живого накопичувалися й модифікувалися. На суші вони представлені у вигляді підстилки, гумусу та торфу, із яких за певних умов у товщі літосфери формувалося вугілля. В океанах органічні рештки входили до складу осадових порід. При опусканні в глибинні шари літосфери з цих залишків утворилися газ і нафта. Маса органічної речовини підстилки, торфу й гумусу оцінюється в 190,220,2500 млрд. т відповідно, нафти й газу — 10000-12000 млрд. т, а осадових порід — 20000000 млрд. т. Особливо інтенсивне накопичення мертвих органічних залишків відбувалося 300 млн. років тому в палеозойську еру.

Незважаючи на грандіозність масштабів, природний фотосинтез — повільний і малоефективний процес: рослинами І використовується лише 1 % всієї сонячної енергії.

 РОЗМНОЖЕННЯ ТА ІНДИВІДУАЛЬНИЙ РОЗВИТОК ОРГАНІЗМІВ

Онтогенез (від грец. ontos — існуюче та genesis — походження) — це індивідуальний розвиток особини від її зародження до смерті. У різних груп організмів онтогенез має свої особливості, які, зокрема, залежать від способу розмноження. В одноклітинних організмів онтогенез збігається з клітинним циклом.

ЦЕ ЦІКАВО

Тривалість онтогенезу може бути різною. Наприклад, секвоя може жити понад 3 000 років, деякі види черепах живуть до 150 років, білуга (представник осетероподібних) — до 100 років. Серед безхребетних тварин значна тривалість життя спостерігається у деяких молюсків, членистоногих (наприклад, у річкового рака — до 20 років).

Онтогенез поділяють на ембріональний, постембріональний періоди та дорослий стан. Ембріональний (зародковий) період — це час, коли новий організм (ембріон) розвивається всередині материнського організму або всередині яйця, насінини тощо. Він завершується народженням (вилупленням, проростанням). Постембріональний (післязародковий) період триває від моменту народження (виходу із зародкових оболонок, покривів насінини) до моменту набуття організмом здатності до розмноження. В організмів деяких видів після розмноження настає смерть (комахи-одноденки, лососеві риби — кета, горбуша тощо). В інших організмів (більшість хребетних тварин, річковий рак, деякі комахи, павукоподібні, молюски, багаторічні рослини тощо) здатність до розмноження зберігається певний час — період статевої зрілості. Після її втрати смерть у таких організмів настає не відразу, а через деякий час (від кількох днів у комах до кількох років і десятків років у великих ссавців, дерев тощо). Цей час називається дорослим станом, коли знижується рівень обміну речовин, відбуваються необоротні зміни в організмі, старіння, які, врешті-решт, призводять до смерті. Проблеми старіння у людей вивчає наука геронтологія (від грец. gerontos — стара людина).

Дата добавления: 2015-05-24