Пластикалық және энергетикалық алмасу

Мазмұны реферат

Кіріспе
1. Пластикалық алмасу (ассимиляция)
2. Фотосинтез
3. Ақуыз биосинтезі
4. Авторегуляция химиялық белсенділігі жасушалары
5. Энергетикалық алмасу (диссимиляция)
6. Энергетикалық алмасу кезеңдері
Қорытынды
Әдебиеттер тізімі

Кіріспе
Торларда үздіксіз процесі жүріп жатыр, биологиялық синтез немесе биосинтезі. Көмегімен ферменттер қарапайым төмен молекулярлы заттардың түзілетін күрделі жоғары молекулалы қосылыстар: амин қышқылдары белоктар синтезделінеді, моносахаридов — күрделі көмірсулар, азотты негіздер — нуклеотидтер, оның ішінде нуклеин қышқылы болады.
Түрлі майлар мен майлар пайда жолымен химиялық түрлендірулер салыстырмалы қарапайым заттар, олардың көзі ретінде қызмет етеді қалдық сірке қышқылы — ацетаты. Бұл ретте биосинтетические реакциялар ерекшеленеді түрлік және жеке спецификалы. Мысалы, жасушаның сыртқы қабаттарының буынаяқтылардың синтезируют хитин — күрделі полисахарид, сондай-ақ жерүсті омыртқалы — бауырымен жорғалаушылардың, құстардың, сүтқоректілердің — роговое зат, оның негізі болып табылады ақуыз каротин. Сайып келгенде, құрылымы синтезирующих ірі органикалық молекулалардың анықталады-қимылдардың нуклеидов ДНК, яғни генотипі. Синтезделген заттар пайдаланылады процесінде өсуін құру үшін жасуша және олардың органоидов және ауыстыру үшін жұмсалған немесе қираған молекулалардың. Барлық синтез реакциясы иә, жұту энергиясы.
Алуан реакция алмасу болып жатқан торда, ажыратады пластикалық және энергетикалық алмасу.
Пластикалық алмасу (анаболизм, немесе сындарлы алмасу) — жиынтығы барлық процестердің синтезі күрделі органикалық заттар. Бұл заттар жұмсалады құру органалия жасушалар, жаңа жасуша бөлу кезінде.
Пластикалық алмасу әрқашан жүреді жұту энергиясы.
Энергетикалық алмасу (катаболизмін) — реакциялар жиынтығы ыдырату (переход заттар, энергетикалық неғұрлым бай, заттар, кедей энергиясымен). Энергия босатылады реакциялар ыдырау, қашан күрделі заттар металеместер неғұрлым қарапайым, жоғарымолекулярлы — низкомолекулярные.
Освободившаяся энергиясы пайдаланылады, содан кейін барысында пластикалық алмасу.
Үшін реакция алмасу тән жоғары ұйымдастырушылық пен реттілікті. Олардың әрқайсысы көмегімен жүзеге асырылады арнайы ферменттің белгілі бір органда жасушалар. Ферменттер көп жағдайда орналасады мономолекулярными қабаттары арналған мембранах, выстилая олардың болса, онда олар жұмыс істейді. Кеңістіктік реттілікті ферменттер қамтамасыз етеді қажетті реакцияларының кезектілігі. Осылайша құрылады орасан белсенді беті, өзіндік ферментті конвейер, мүмкіндігіне орай жылдам және тиімді, мүмкін болмаған өзге де жағдайларда, дәйекті түрде жүреді химиялық реакциялар.
Реакция пластикалық және энергетикалық алмасу қажет бір-бірін толықтырады және өзінің противоречивом бірлікте құрайды, зат алмасу және энергияның әр клеткадағы және ағзадағы тұтас. Реакциялар жиынтығы синтездеу (анаболические реакциялар) және ыдырау (катаболические реакция) өтетін клеткадағы кез келген осы сәтте оның зат алмасу (метаболизм).

— Анаболизм + катаболизмін = метаболизмі

Алмасу жүзеге асырылуы мүмкін, егер организмге алады оған қажетті заттар сыртқы ортадан шығарады қоршаған ортаға алмасу өнімдері, т. е. зат алмасу формасы ретінде өмір сүруінің тірі болуы мүмкін тек жағдайда ажырағысыз байланыс ағзаның ортамен.
Байланыс ағзаның қоршаған ортамен физика-химиялық тұрғысынан білдіреді және ашық жүйесі, т. е. жүйесі, онда биохимиялық процестер жүреді үнемі. Бастапқы заттар түседі қоршаған ортаны, заттар пайда болған — соншалықты үздіксіз шығарылады вовне. Тепе-теңдік, устанавливающееся арасындағы жылдамдығы мен концентрациясы өнімдерін бағыттағы реакциялар ағзадағы шартты болып табылады, мнимым, т. б. түсуі және шығару заттарды тоқтатылады. Үздіксіз байланыс қоршаған ортамен және қарауға мүмкіндік береді тірі организм ретінде ашық жүйесі.

1. Пластикалық алмасу (ассимиляция)
Типі бойынша ассимиляции барлық жасушалар екі топқа бөлінеді — автотрофные және гетеротрофные.
Автотрофные жасушалары қабілетті өз бетінше синтездеу үшін қажетті олардың органикалық қосылыстар есебінен СО2, Н2О және энергия света (фотосинтез) немесе энергия бөлініп тотықтыру кезінде бейорганикалық қосылыстар (хемосинтез). — Автотрофным тиесілі жасыл өсімдіктер, цианобактерии және кейбір бактериялар.
Гетеротрофные жасушалары алмайды синтездеу органикалық заттарды бейорганикалық, сондықтан процестер үшін ассимиляции қажет органикалық заттар түсетін сырттан түрінде тамақ қамтылатын, дайын көмірсулар, майлар, ақуыздар. Гетеротрофами болып табылады барлық жануарлар басым бөлігі бактериялар, саңырауқұлақтар, кейбір жоғары өсімдіктер — сапрофиты мен паразиттер, сондай-ақ өсімдіктер жасушалары құрамында жоқ хлорофилла.

2. Фотосинтез
Фотосинтез процесі жарық энергиясын түрлендіру химиялық энергия, органикалық қосылыстар, синтезируемых осы жердегі аз өсімдіктердің бірі-көміртек диоксиді және су:

6СО2 + 6Н2О + жарық — С6Н12О6 + 6О2

Мұндай түрлендіру жүреді хлоропластах, олардың мембранах талакоидов шоғырланған барлық дерлік компоненттері фотосинтезирующей тізбектері.
Маңызды рөлі фотосинтез процесінде ойнайды фотосинтезирующие пигменттер — хлорофиллы, каратиноиды, ал цианобактериялар және қызыл балдырлар, сондай-ақ фикобилины.
Белгілі шамамен 10 хлорофиллов (a, b, c, d, e және т. б.), олар бір-бірінен химиялық құрылымына, бояу, орналасуы арасында тірі организмдердің. Барлық жоғары өсімдіктер бар хлорофиллы «a» және «b». Хлорофиллы «c» және «d» табылған көптеген балдырлар. Жасушаларында фотосинтезирующих жасыл және қызыл бактериялар — бактериохлорофиллы «а» және «d».
Негізгі пигментом қатысатын фотохимических реакциялар болып табылады хлорофилл, жасыл өсімдіктер мен бактериохлорофилл «а» бактериялар.
Химиялық құрамы бойынша хлорофилл — бұл күрделі эфир двухосновной хлорофилловой қышқылының екі қалдығы спирттер — фитола.Орталық орын молекуласындағы хлорофилла алады атом магний.
Жарық жұтып барлық пигменттер, бірақ олардың тек фотосинтетически белсенді (негізгі) тікелей қатысады фотохимических реакциялар. Қосалқы пигменттер хлорофиллов (каратиноиды) береді поглощенную кванттардың энергиясы жарықтың белсенді пигментам кеңейте отырып, сол арқылы әсер ету спектрі фотосинтез. Осылайша, молекулалар хлорофилла «а» алады кванты қоршаған оның көптеген молекулалардың басқа да пигменттер орындай отырып, өте маңызды рөлі белсенді.
Хлорофиллы жұтып жарық көк және қызыл облыстарында спектрін, каратиноиды — көк және көк-жасыл. Жасыл және сары облыстарында жоғары өсімдіктер, жарық жоқ поглощается және фотосинтез жүрмейді.
Фотосинтез процесін білдіреді тізбегі тотығу-тотықсыздану реакциялар, онда қалпына келтіру көміртегі диоксиді деңгейіне дейін көмірсулар тотығу дейін су оттегі.
Бүкіл жиынтығы фотосинтетических реакциялардың қабылданды подразделять екі фаза — жарық және қараңғы.
Үшін жарық фазасының тән болса, бұл энергия күн радиациясының, сіңірілген пигментными жүйелерімен, өзгертіледі ең алдымен энергияны макроэргических байланыстар АТФ.
Маңызды рөл АТФ алмасу энергиясы, асыра бағалау қиын. Оның рөлі салыстыруға болады рөлімен ақша біздің өмірімізде: ақшамен біз расплачиваемся үшін қажет. Көптеген ферменттер пайдаланады энергия АТФ жүзеге асыру үшін сол немесе өзге химиялық реакциялар. Көмегімен АТФ клетка қозғалады әзірлейді жылу, избавляется от қалдықтарды жүзеге асырады, белсенді транспорт, синтезирует жаңа ақуыз молекулалары мен ж / е тағы басқалар. Иелене отырып, жеткілікті мөлшерде АТФ, клетка, мүмкін, тіпті синтездеу қоректік заттарды білдіретін бір нысанын запасения энергиясын, өзінше жинақтау, қажет болған жағдайда қайта іске қосуға барысы, превратив оларды «разменную монетасын», т. е. АТФ. Ал шын мәнінде, айналдыру, күн сәулесінің химиялық энергияға запасенную түрінде АТФ, маңызды болып табылады аралық кезеңі барысында білім беру қоректік заттардың кезінде фотосинтезе. АТФ, демек, орын орталық ереже экономикадағы тірі,
Кезінде фотосинтезе жою жүргізіледі және запасение күн энергиясының молекулах органикалық (қоректік) заттар, ал тыныс — расщепление молекулалар қоректік заттарды босатуға жасалған, олардың энергиясы. Сайып келгенде, мәні осы екі процестерді анықталады, бірақ олар құрайды энергиясын синтездеу үшін АТФ — қосылыстар, оның қатысуымен торда орындалады үлкен бөлігі.
«Молекулах АТФ бар екі высокоэнергетические фосфатты байланыс. Кезінде олардың алшақтықты босатылып, әлдеқайда көп энергия қарағанда, жарылған кезде кез келген басқа да ковалентных байланыстар. Әдетте клетка алады энергияны АТФ, отщепляя оның молекулалары бір ғана соңғы түсіндірмені құжатта кірістіреді фосфатную тобына. Бұл ретте құрылады АДФ және бос органикалық фосфат (қысқаша Жқ):

— АТФ — АДФ + Фн + энергия

Үшін қайтадан құрылды АТФ, АДФ және Жмқ тиіс байланысу. Бұл, әрине, үлкен санын талап етеді энергия қарағанда, выделилось кезінде отщеплении фосфатной. Басым бөлігі жасушалық АТФ түзіледі үдерісінің нәтижесінде ашылған 60-шы жылдары өткен ғасырдың, және алған атауы «хемоосмос».
Хемоосмос ағады кезінде фотосинтез » хлоропластах және митохондриях кезінде жасушалық тыныс алу. Онда екі кезеңге бӛлуге болады:

1. Жинақтауға энергия.
2. Осы энергия АТФ синтезі.

Энергия кезінде пайдаланылатын хемоосмосе, бұл химиялық энергия, тәуелді болуын иондардың, т. е. бөлшектердің шегетін электрлік зарядтар. Қарсы зарядталған бөлшектер бір-бірін тартады, сондықтан движутся бір-біріне қарама. Электрохимиялық энергия шоғырланады, егер бұл бөлшектер бөлінген кедергі, ол береді сойтись.
Сонымен, жалпы түрде, жүзеге асырылады хемоосмос. Тосқауыл » хлоропластах немесе митохондриях қызмет етеді мембранасы қазандықтарының ішіндегі органеллы. Рөлі «жанар» орындайды сутегі атомдары, разделявшиеся екі түрге зарядталған бөлшектер: сутегі иондары (Н+) және электрондар (е-).
Түскенде кванта жарық молекула бар хлорофилла бірі оның электрондар ауысады жоғары энергетикалық деңгейі, т. е. көрсетіледі қозғалған жай-күйі. Қайтарылған жағдайда, электрона бастапқы жай-күйі, оның артық энергиясы мүмкін ерекшелену түрінде флуоресценции, немесе жылу, немесе берілуі ретінде возбуждающей энергиясын басқа молекулам. Сонымен қатар, бұл энергия пайдаланылуы мүмкін фотохимических реакциялар. Осының нәтижесінде бай энергиясымен электрон қабылданады акцептором түседі электрондық көлік тізбегі. Перенос электрона тізбегі бойынша тасымалдаушы жүреді босатуға елеулі санын энергияның жұмсалады синтезі АТФ-бірі АДФ және Н3РО4. Бұл процесс атауын алды фотосинтетического фосфорилирования. Қалған бөлігі энергиясын қозғалған электрондар пайдаланылады фотоокисление (фотолиз) су.
Пайда болған молекуласындағы хлорофилла электрондық дырка ретінде әрекет күшті тотықтырғыш арқылы бірқатар таратушылар қатысуымен марганец ион, электрон алып су. Бұл электрон толтырады электрондық дырку молекуласындағы хлорофилла. Жүреді фотоокисление су бөлінеді, еркін оттегі:

2Н2О + жарық — 4(Н+) + 4(е-) + О2

Босайтын бұл ретте протоны Н+ пайдаланылады реакциялар қалпына келтіру, күрделі органикалық қосылыстар — никотинамидадениндинуклеотид фосфатының (НАДФ).
Осылайша, жарық реакциялары фотосинтез, басқа молекулярлық оттегі береді, екі бай энергиясымен қосылыстар: АТФ және НАДФ.А кванттардың энергиясы жарық айналады химиялық энергияны макроэргитических байланыстар АТФ, НАДФ.Н2 және босатады оттегі. Еркін оттегі ішінара үшін пайдаланылады внутриклеточного тыныс алу, бірақ айтарлықтай үлкен оның бір бөлігі шығады атмосфераға.
Көлеңкелі фаза жүзеге асырылады строме хлоропластов жоқ тікелей сіңіру света. Тізбекті реакциялардың соқтыратын қалпына келтіру СО2 деңгейіне дейін органикалық заттар, осы фазада жүреді пайдалану есебінен энергия АТФ және НАДФ.Н, синтезделген жарық сатысына.
Қалпына келтіру молекулалардың СО2 басталады олардың тіркеу арқылы устьица парағының молекулалар-акцепторами — пятиуглеродного қант рибулозодифосфата. Өзара іс-қимыл кезінде рибулозодифосфата және СО2 түзіледі, алдымен аралық нестойкое шестиуглеродное қосылыс, ол содан кейін ыдырайды екі молекулалар фосероглицериновой қышқылы (ФГК). Одан әрі айналдыру ФГК қатысуын талап етеді өнімдер жарық фазасы фотосинтез АТФ және НАДФ.Н. Сайып келгенде, арқылы бірқатар аралық, төрт-, бес-, алты-, семиуглеродных қосылыстар түзіледі, ең алдымен, көмірсулар (моно, ди — және полисахаридтер), сондай-ақ басқа да органикалық заттар (амин және органикалық қышқылдар, белоктар, липидтер, нуклеин қышқылдары және т. б.).
Бірегейлігі және общебиологическое мәні фотосинтез анықталады бұл оған өзінің болғанымен міндетті барлық тіршілік біздің планетада. Бұл процесс негізгі көзі болып табылады білім беру, органикалық қосылыстар, сондай-ақ жалғыз көзі еркін оттегі Жер бетінде. Бірі-оттегі құрылған озон қабатын қорғайтын тірі организмдер атынан қысқа толқынды ультракүлгін радиация.
Фотосинтез процесі у жасыл және қызыл бактериялар жалпы түрде ағады, мысалы, жасыл өсімдіктер. Бірақ өсімдіктердің көзі-сутегі, ол қалпына келтіру үшін тиісті қосылыстар болып табылады су, ал бактериялар — күкіртті сутек (оқта-текте карбон қышқылдары). Сондықтан бактериалды фотосинтез ағады бөлусіз оттегі:

6СО2 + 12Н2Ѕ + жарық — С6Н12О6 + 12S + 6Н2О

Кейбір бактериялар айырылған хлорофилла да қабілетті синтездеу органикалық қосылыстар, бұл кезде олар энергиясын химиялық реакциялардың бейорганикалық заттар. Түрлендіру энергия химиялық реакцияның химиялық энергиясы синтезируемых органикалық қосылыстар деп аталады хемосинтезом.
Тобына автотрофов-хемосинтетиков (хемотрофов) жатады нитрифицирующие бактериялар. Олардың кейбіреулері пайдаланады энергияны тотығу аммиак азотную қышқылы, басқа да — энергияны тотығу валентті в трехвалентное немесе күкіртті сутектің тотығу дейін күкірт қышқылы. Фотосинтезируя атмосфералық азот, переводя ерімейтін минералдар нысанды келетін меңгеру үшін өсімдіктер, хемосинтезирующие бактериялар маңызды рөл атқарады круговороте заттардың табиғаты.
Организмдер, қабілетті емес өздері синтездеу органикалық қосылыстар бірі-бейорганикалық, мұқтаж жеткізу, оларды қоршаған орта. Мұндай организмдер деп аталады гетеротрофными. Оларға мыналар жатады көптеген бактериялар, саңырауқұлақтар және жануарлар.
Өйткені фотосинтез негізгі көзі болып табылады білім беру органикалық заттар өсімдіктер, жиынтығында процесін ассимиляции минералдық элементтердің топырақтан, ол жасайды материалдық базасын қалыптастыру үшін олардың өнім. Демек, бағытталған реттеу фотосинтез процесінің ең тиімді жолдарының басқару өнімділікті өсімдіктер мен әсер ету олардың өнімділігі.
Өнімділігі өсімдіктер айтарлықтай дәрежеде тәуелді өнімділігі фотосинтез негізделген, күрделі кешенімен сыртқы факторларының және генетикалық ерекшеліктерімен, ең өсімдіктер. Зерттеу олардың ашады жолдары басқармасының фотосинтезом, оның өнімділігін арттыру.
Арттырудың маңызды жолдарының бірі фотосинтетической өнімділігін құру болып табылады высокоурожайных өсімдік сорттарын, әсіресе низкорослых нысандары. Бұл мүмкіндік береді өсімдіктер ұтымды пайдалануға өнімдері фотосинтез, потребляя олардың басым бөлігін қалыптастыру, шаруашылық тұрғыдан бағалы. Осындай сортты болып табылады тұрақты мүмкіндік береді өсіруге, оларды қолдана отырып, жоғары дозада минералды тыңайтқыштар арттыратын өнімділігі өсімдіктер.
Көрсеткендей, теориялық есептеулер, пайдалы қолдану коэффициенті лучистой энергии арттыруға болады шамамен 8-10 есе, демек, өнімділігін арттыруға, ауыл шаруашылығы өсімдіктерінің. Бұл үшін бүкіл кешенін қабылдау агротехника жіберілді ғана емес, қажеттіліктерін қанағаттандыру өсімдіктердің минералды азық-түлік және суға емес, алуға жылдам даму қарқынын үлкен алаңы жапырақтары. Маңызды сондай-ақ, дамыту үшін табақ аппараттың туғызды самозатекания өсімдіктер, т. б. бұл төмендеуімен жүреді тиімділігін фотосинтез. Дұрыс таңдау толықтық тұру, орналастыру тәсілі өсімдіктерді қамтамасыз етеді мүмкіндігін болдырмау үшін күн энергиясын жоғалту.
Мұндай минералдық қоректендіру элементтері, азот, калий, фосфор, магний, темір, мырыш, мыс, тікелей әсер етеді кез келген процесс ассимиляции СО2, және жетіспеушілігі кез келген тудырады төмендетуге фотосинтез қарқындылығының. Сондықтан, реттей отырып, қамтамасыз ету өсімдіктердің минералды элементтері, процестерді басқаруға көміртегі тамақтану.
Пәрменді жолдары фотосинтез өнімділігін арттыру болып табылады, сондай-ақ ұтымды географиялық орналасуы, далалық дақылдар ескере отырып, олардың түрлік, сорттық және биологиялық ерекшеліктерін; жоғары мәдениет агротехника күрес; арам шөптермен, зиянкестермен және өсімдіктер ауруларымен бұзатын құрылымы мен функциясын хлоропластов және төмендетеді фотосинтез өнімділігі.

3. Ақуыз биосинтезі
Белоктар, бөлінген тірі организмдер — жануарлар, өсімдіктер және микроорганизмдердің қамтиды бірнеше жүздеген, ал кейде мың құрамаларынан негізгі 20 амин қышқылдары. Тәртібі олардың кезектесу ең әртүрлі, бұл болуы мүмкін үлкен санының белок молекуласы, бір біріне мүлдем ұқсамайтын. Дәйектілігі амин қышқылдарының полипептидтік тізбектер деп атайды бастапқы құрылымы ақуыз.
Алайда, ақуыз молекулалары түрінде тізбегінде амин қышқылдары ретімен бір-бірімен өзара пептидными байланыстары бар, әлі орындауға қабілетті арнайы функциялар. Бұл үшін қажет жоғары құрылымдық ұйым. Арқылы білім беру сутекті байланыстарды қалдықтары карбоксильных да көп амин топтары барлар және әр түрлі амин қышқылдарының белоктық молекула қабылдайды түрі спирт. Бұл екіншілік құрылымы ақуыз. Бірақ оның жиі жеткілікті сатып алу үшін тән белсенділік. Тек молекуласы, эмитенттің үшінші құрылым, катализатор рөлін атқара алады — немесе кез келген басқа. Үшіншілік құрылымы құрылады арқасында радикалдар өзара іс-қимыл, атап айтқанда, қосылған цистеин амин қышқылдары, құрамында күкірт.