17.

Метаболизм- набор химических реакций, которые возникают в живоморганизме для поддержания жизни. Эти процессы позволяют организмам расти и размножаться, сохранять свои структуры и отвечать на воздействия окружающей среды. Метаболизм обычно делят на две стадии: в ходе катаболизма сложные органические вещества деградируют до более простых; в процессах анаболизма с затратами энергии синтезируются такие вещества, как белки, сахара, липиды и нуклеиновые кислоты.

Автотрофные организмы, к которым принадлежат растения и многие микроорганизмы, могут синтезировать органические молекулы из неорганических предшественников(CO₂), к примеру, за счет фотосинтеза.

Гетеротрофы, например животные и грибы, зависят от получения органических веществ с пищей. Так как большая часть этих питательных веществ (белки,углеводы, нуклеиновые кислоты и липиды) не могут утилизироваться непосредственно, они сначала разрушаются до более мелких фрагментов катаболическим путем (на схеме красные стрелки). Возникающие метаболиты (в совокупности их называют иногда «пулом метаболитов») затем катаболизируются с высвобождением свободной энергии или используются в анаболических путях для синтеза более сложных молекул. 

Фотосинтез – это процесс преобразования поглощенной энергии света в химическую энергию органических соединений.

Фотосинтез – единственный процесс в биосфере, ведущий к увеличению энергии биосферы за счет внешнего источника – Солнца – и обеспечивающий существование как растений, так и практически всех гетеротрофных организмов.

значение фотосинтеза – это обеспечение энергией всех живых существ на планете, включая человека. В процессе фотосинтеза в зеленых частях растений под воздействием солнечных лучей начинает образовываться кислород и огромное количество энергии. Данная энергия используется растениями для собственных нужд только частично, а неизрасходованный потенциал накапливается. Потом растения идут на корм травоядным животным, получающим за счет этого необходимые питательные вещества, без которых их развитие будет невозможным. Затем травоядные животные становятся пищей для хищников, им также необходима энергия, без которой жизнь просто остановится.

В процессе фотосинтеза различают световую и темновую фазы. 

Световая -Осуществляется в хлоропластах, в которых на мембранах располагаются молекулы хлорофилла. Хлорофилл поглощает энергию солнечного света, которая затем используется при синтезе молекулАТФ из АДФ и фосфорной кислоты, а также способствуют расщеплению молекул воды: 2H₂0 = 4H⁺ + 4e^- + O_2­. Кислород, образующийся при расщеплении выделяется в окружающую среду в свободной форме.

Темновая -В темновую фазу фотосинтеза энергия, накопленная клетками в молекулах АТФ, используется на синтез глюкозы и других органических веществ. Глюкоза образуется при восстановлении углекислого газа – СО₂; с участием протонов воды и НАДФ•Н. Углекислота, проникающая в лист из воздуха, вначале присоединяется к органическому веществу, состоящему из пяти углеродных атомов. При этом образуется очень непрочное шестиуглеродное соединение, которое быстро расщепляется на две трехуглеродные молекулы. В результате ряда реакций из двух трехуглеродных молекул образуется одна шестиуглеродная молекула глюкозы. Этот процесс включает ряд последовательных ферментативных реакций с использованием энергии, заключенной в АТФ. Молекулы НАДФ•Н; поставляют ионы водорода, необходимые для восстановления углекислого газа. Таким образом, в темновой фазе фотосинтеза в результате ряда ферментативных реакций происходит восстановление углекислого газа водородом воды до глюкозы.

Реакции световой и темновой фаз тесно взаимосвязаны: протоны молекул НАДФ•Н и энергия молекул АТФ, образовавшихся в световую фазу, используются в темновой фазе.

Хемосинтез.

Но не только растения образуют органические вещества из неорганических. Существуют бактерии, которое, как и растения, автотрофы. Углерод эти бактерии получают также из углекислого газа, поступающего в клетки из окружающей среды. Однако в качестве источника энергии они используют не энергию солнечного света, а энергию протекающих в их клетках химических реакций окисления различных неорганических соединений. Такой способ получения энергии и образования органических веществ называют хемосинтезом. Хемосинтез был открыт в конце прошлого века С.Н.Виноградским. Этот процесс происходит в клетках серобактери 1000 й, железобактерий, нитрифицирующих бактерий и др.

Взаимосвязь пластического и энергетического обмна в клетке.

• Пластический обмен обеспечивает клетку сложными органическими веществами (белками, жирами, углеводами, нуклеиновыми кислотами), в том числе белками-ферментами для энергетического обмена.

• Энергетический обмен обеспечивает клетку энергией, необходимой, в том числе, и для пластического обмена. (Кроме того, энергия требуется для работы мышц, мозга и т.п.)

Роль фрментов и АТФ в обмене

Пластический обмен- это когда из простых веществ образуются (синтезируются) более сложные. При этомрасходуется энергия АТФ (энергия АТФ переходит в энергию химических связей сложных веществ, запасается в этих веществах). При фотосинтезе из углекислого газа и воды синтезируется глюкоза.

• В клетках человека из простых органических веществ (аминокислот, глюкозы и т.п.), принесенных кровью от пищеварительной системы, синтезируются сложные органические вещества, например, из аминокислот – белки, из глюкозы – гликоген.

Энергетический обмен (катаболизм, диссимиляция, распад) – это когда сложные вещества распадаются до более простых, и при этом выделяется энергия (энергия химических связей сложных веществ переходит в энергию АТФ, запасается в АТФ). Примеры:

• в митохондриях глюкоза окисляется кислородом до углекислого газа и воды, при этом образуется энергия, которая запасается в 38 АТФ

• в пищеварительной системе человека сложные органические вещества пищи (белки, жиры, углеводы) распадаются на более простые (белки на аминокислоты, углеводы на глюкозу), при этом выделяется энергия в виде тепла (АТФ не образуется)

19.

Вид (лат. species) — основная структурная единица биологической систематики живых организмов (животных, растений и микроорганизмов)^[1] — таксономическая,систематическая единица, группа особей с общими морфофизиологическими, биохимическими и поведенческими признаками, способная к взаимному скрещиванию, дающему в ряду поколений плодовитое потомство, закономерно распространённая в пределах определённого ареала и сходно изменяющаяся под влиянием факторов внешней среды.