Вопрос. Обмен веществ и энергии в клетке (этап биологического окисления)

Вопрос. Обмен веществ и энергии в клетке (этап универсализации веществ).

Вопрос. Обмен веществ и энергии в клетке (этап упрощения веществ).

Вопрос. Формы деления эукариотических клеток.

Деление эукариотных клеток. У них генетическая информация содержится в хромосомах ядра, число которых может достигать значительного количества, а поэтому равномерное и точное распределение хромосом, удвоившихся до этого, между дочерними клетками обеспечивается специальным аппаратом — веретеном деления. Оно состоит из нитей, образованных микротрубочками. В формировании веретена деления участвует особый органоид — клеточный центр.

Основной способ деления эукариотических клеток — митоз. Половые же клетки образуются в результате мейоза.

В жизни клетки можно выделить два периода: ее делению предшествует интерфаза, а затем происходит собственно митоз. В период интерфазы клетка растет, в ней увеличивается количество органоидов, она достигает зрелости и подготавливается к делению — осуществляется репликация ДНК.

Совокупность этапов, через которые проходит клетка с момента ее возникновения (в процессе деления исходной, материнской) до собственного деления с образованием двух новых клеток, называется жизненным (клеточным) циклом. Жизненный цикл клетки отражает все закономерные структурно-функциональные изменения, происходящие с клеткой во времени. Таким образом, жизненный цикл клетки — это время существования клетки от момента ее образования путем деления материнской клетки до собственного деления или естественной гибели.

У клеток сложного организма (например, человека) жизненный цикл клетки может быть различным. Высокоспециализированные клетки (эритроциты, нервные клетки, клетки поперечнополосатой мускулатуры) не размножаются. Их жизненный цикл состоит из рождения, выполнения предназначенных функций, гибели (гетерокаталитической интерфазы).

Главным условием жизни как организма в целом, так и отдельной клетки является обмен веществ и энергии с окружающей средой. Для поддержания сложной динамической структуры живой клетки требуется непрерывная затрата энергии. Кроме того, энергия необходима и для осуществления большинства функций клетки (поглощение веществ, двигательные реакции, биосинтез жизненно важных соединений). Источником энергии в этих случаях служит расщепление органических веществ в клетке. Совокупность реакций расщепления высокомолекулярных соединений называется энергетическим обменом, или диссимиляцией. Запас органических веществ, расходуемых в процессе диссимиляции, должен непрерывно пополняться либо за счет пищи, как это происходит у животных, либо путем синтеза из неорганических веществ при использовании энергии света (у растений). Приток органических веществ необходим также для построения органоидов клетки и для создания новых клеток при делении. Совокупность всех процессов биосинтеза называется пластическим обменом, или ассимиляцией.

Обмен веществ клетки включает многочисленные физические и химические реакции, объединенные в пространстве и времени в единое упорядоченное целое. В такой сложной системе упорядоченность может достигаться только при участии эффективных механизмов регуляции. Ведущую роль в регуляции играют ферменты, определяющие скорость биохимической реакции. Основная роль в обмене веществ принадлежит плазматической мембране, которая в силу избирательной проницаемости обусловливает осмотические свойства клетки.

Все сложнейшие и разнообразнейшие химические реакции, протекающие в живой клетке, в своей совокупности составляют обмен веществ и энергии в клетке. Реакции эти носят каталитический характер, так как осуществляются с участием ферментов. Белки-ферменты располагаются в определенном порядке на многочисленных поверхностях структурных элементов клетки.Совокупность всех процессов синтеза сложных органических веществ (белков, жиров, углеводов, нуклеиновых кислот), идущих на построение тела организма, на замену в нем старых составных частей новыми, на создание новых организмов при размножении, получила название ассимиляции, или пластического обмена.Процессы ассимиляции в клетке всегда сопровождаются поглощением энергии. Отсюда вторая сторона обмена веществ: за счет превращения сложных органических веществ в более простые в клетке освобождается энергия. Совокупность всех процессов расщепления сложных органических веществ на простые (вплоть до СО2 и Н2О) с выделением свободной энергии получила название диссимиляции, или энергетического обмена. Выделяемая при этом энергия используется на процессы ассимиляции и на осуществление различных процессов жизнедеятельности. Так, передача возбуждения по нервам, мышечная работа, обеспечивающая передвижение организмов, — все эти функции осуществляются с поглощением энергии нервными и мышечными клетками. Таким образом, ассимиляция и диссимиляция необходимо дополняют друг друга и в своем противоречивом единстве составляют обмен веществ и энергии в каждой клетке и в организме в целом. При этом обе стороны этого процесса могут реализоваться, если организм получает нужные ему вещества из внешней среды и выводит в окружающую среду продукты обмена, т. е. обмен веществ как форма существования живого возможен лишь при условии неразрывной связи организма со средой.

Окислительно-восстановительные системы и потенциалы.Источник энергии, используемый для выполнения всех видов работ(химической,механической,электрической и осмотической)–это энергия химической связи. Высвобождение энергии углеводов, жиров, белков и других органических соединений происходит при их окислительно-восстановительном распаде. Высвобожденная энергия затрачивается на синтез АТФ.В химии окисление определяется как удаление электронов,а восстановление-как присоединение электронов;это можно проиллюстрировать на примере окисления ферро-иона в ферри-ион:Fe2+-e > Fe3+.Отсюда следует,что окисление всегда сопровождается восстановлением акцептора электронов.Этот принцип окислительно-восстановительных процессов в равной мере применим к биохимическим системам и характеризует природу процессов биологического окисления.Хотя некоторые бактерии(анаэробы) живут в отсутствие кислорода,жизнь высших животных полностью зависит от снабжения кислородом.Кислород,главным образом,используется в процессе дыхания.

Дата добавления: 2015-04-24