Hujayrada sodir bo'ladigan asosiy jarayonlar. Hujayralarni energiya bilan ta'minlash Hujayrani zarur energiya bilan ta'minlaydigan jarayonlar

Semiz daraxtlarning mo'l o'sishi,
qaysi ildiz bepusht qum ustida
ma’qullagan, aniq ta’kidlagan
semiz choyshablar havodan yog 'yog'i
singdirish ...
M. V. Lomonosov

Hujayrada energiya qanday saqlanadi? Metabolizm nima? Glikoliz, fermentatsiya va hujayrali nafas olish jarayonlarining mohiyati nimada? Fotosintezning yorug'lik va qorong'i fazalarida qanday jarayonlar sodir bo'ladi? Energiya va plastik almashinuv jarayonlari qanday bog'liq? Xemosintez nima?

Dars-ma'ruza

Bir turdagi energiyani boshqasiga aylantirish qobiliyati (radiatsiya energiyasini kimyoviy bog'lanish energiyasiga, kimyoviy energiyani mexanik energiyaga va boshqalar) tirik mavjudotlarning asosiy xususiyatlaridan biridir. Bu erda biz bu jarayonlarning tirik organizmlarda qanday amalga oshirilishini batafsil ko'rib chiqamiz.

ATP HUJAYRADA ENERGIYANING ASOSIY tashuvchisi. Hujayra faoliyatining har qanday namoyon bo'lishini amalga oshirish uchun energiya talab qilinadi. Avtotrof organizmlar fotosintez reaktsiyalarida dastlabki energiyani Quyoshdan oladi, geterotrof organizmlar esa energiya manbai sifatida oziq-ovqat bilan ta'minlangan organik birikmalardan foydalanadi. Energiya hujayralar tomonidan molekulalarning kimyoviy aloqalarida saqlanadi ATP (adenozin trifosfat), ular uchta fosfat guruhi, shakar qoldig'i (riboza) va azotli asos qoldig'i (adenin) dan tashkil topgan nukleotiddir (52-rasm).

Guruch. 52. ATP molekulasi

Fosfat qoldiqlari orasidagi bog'lanish makroergik deb ataladi, chunki u uzilganda katta miqdorda energiya ajralib chiqadi. Odatda, hujayra faqat terminal fosfat guruhini olib tashlash orqali ATP dan energiya chiqaradi. Bunda ADP (adenozin difosfat), fosfor kislotasi hosil bo'ladi va 40 kJ/mol ajralib chiqadi:

ATP molekulalari hujayraning universal energiya savdosi chipi rolini o'ynaydi. Ular energiya talab qiladigan jarayon joyiga yetkaziladi, u organik birikmalarning fermentativ sintezi, oqsillarning ishi - molekulyar motorlar yoki membrana transporti oqsillari va boshqalar ATP molekulalarining teskari sintezi fosfat guruhini biriktirish orqali amalga oshiriladi. energiyani yutish bilan ADP ga. Hujayra reaktsiyalar paytida energiyani ATP shaklida saqlaydi energiya almashinuvi. bilan chambarchas bog'liq plastik almashinuv, bu davrda hujayra o'z faoliyati uchun zarur bo'lgan organik birikmalarni ishlab chiqaradi.

HUJAYRADA METABOLIZMA VA ENERGIYA (METABOLIZMA). Metabolizm - bu o'zaro bog'liq bo'lgan plastik va energiya almashinuvining barcha reaktsiyalarining yig'indisidir. Hujayralar doimo uglevodlar, yog'lar, oqsillar va nuklein kislotalarni sintez qiladi. Aralashmalarning sintezi har doim energiya sarflanishi, ya'ni ATP ning ajralmas ishtiroki bilan sodir bo'ladi. ATP hosil bo'lishining energiya manbalari hujayraga kiradigan oqsillar, yog'lar va uglevodlarning oksidlanishining fermentativ reaktsiyalaridir. Bu jarayon davomida energiya ajralib chiqadi va ATPda saqlanadi. Glyukoza oksidlanishi hujayra energiya almashinuvida alohida rol o'ynaydi. Glyukoza molekulalari bir qator ketma-ket o'zgarishlarga uchraydi.

Birinchi bosqich, deyiladi glikoliz, hujayralar sitoplazmasida joy oladi va kislorodni talab qilmaydi. Fermentlar ishtirokidagi ketma-ket reaksiyalar natijasida glyukoza piruvik kislotaning ikkita molekulasiga parchalanadi. Bu holda ikkita ATP molekulasi iste'mol qilinadi va oksidlanish jarayonida ajralib chiqadigan energiya to'rtta ATP molekulasini hosil qilish uchun etarli. Natijada, glikolizning energiya chiqishi kichik va ikkita ATP molekulasini tashkil qiladi:

C 6 H1 2 0 6 → 2C 3 H 4 0 3 + 4H + + 2ATP

Anaerob sharoitda (kislorod yo'qligida) keyingi o'zgarishlar har xil turlar bilan bog'liq bo'lishi mumkin fermentatsiya.

Hamma biladi sut kislotasi fermentatsiyasi(sut nordon), bu sut kislotasi zamburug'lari va bakteriyalarning faolligi tufayli yuzaga keladi. Mexanizm glikolizga o'xshaydi, bu erda faqat oxirgi mahsulot sut kislotasidir. Glyukoza oksidlanishining bu turi hujayralarda kislorod etishmovchiligi mavjud bo'lganda, masalan, intensiv ishlaydigan mushaklarda sodir bo'ladi. Kimyoda sut kislotasi fermentatsiyasiga yaqin bo'lgan narsa spirtli fermentatsiya hisoblanadi. Farqi shundaki, spirtli fermentatsiya mahsulotlari etil spirti va karbonat angidriddir.

Pirouzum kislotasi karbonat angidrid va suvga oksidlanadigan keyingi bosqich deyiladi hujayrali nafas olish. Nafas olish bilan bog'liq reaktsiyalar o'simlik va hayvon hujayralarining mitoxondriyalarida va faqat kislorod ishtirokida sodir bo'ladi. Bu yakuniy mahsulot - karbonat angidrid hosil bo'lgunga qadar bir qator kimyoviy o'zgarishlar. Ushbu jarayonning turli bosqichlarida vodorod atomlarini yo'q qilish bilan boshlang'ich moddaning oksidlanishining oraliq mahsulotlari hosil bo'ladi. Bunday holda, energiya ajralib chiqadi, bu ATP ning kimyoviy aloqalarida "saqlanadi" va suv molekulalari hosil bo'ladi. Ajratilgan vodorod atomlarini bog'lash uchun kislorod kerakligi aniq bo'ladi. Ushbu kimyoviy transformatsiyalar seriyasi juda murakkab va mitoxondriyalarning ichki membranalari, fermentlar va tashuvchi oqsillar ishtirokida sodir bo'ladi.

Hujayra nafas olish juda samarali. 30 ta ATP molekulasi sintezlanadi, glikoliz jarayonida yana ikkita molekula, mitoxondriyal membranalarda glikoliz mahsulotlarining transformatsiyasi natijasida oltita ATP molekulasi hosil bo'ladi. Hammasi bo'lib, bitta glyukoza molekulasining oksidlanishi natijasida 38 ta ATP molekulasi hosil bo'ladi:

C 6 H 12 O 6 + 6H 2 0 → 6CO 2 + 6H 2 O + 38ATP

Mitoxondriyalarda nafaqat qandlar, balki oqsillar va lipidlarning ham oksidlanishining oxirgi bosqichlari sodir bo'ladi. Ushbu moddalar hujayralar tomonidan, asosan, uglevodlarni etkazib berish tugagach ishlatiladi. Birinchidan, yog 'iste'mol qilinadi, uning oksidlanishi uglevodlar va oqsillarning teng hajmidan ko'ra sezilarli darajada ko'proq energiya chiqaradi. Shuning uchun hayvonlardagi yog 'energetika resurslarining asosiy "strategik zahirasini" ifodalaydi. O'simliklarda kraxmal energiya zaxirasi rolini o'ynaydi. Saqlanganda, u yog'ning energiya ekvivalentidan sezilarli darajada ko'proq joy egallaydi. Bu o'simliklar uchun to'siq emas, chunki ular harakatsiz va hayvonlar kabi o'zlariga oziq-ovqat olib yurmaydilar. Siz uglevodlardan energiyani yog'larga qaraganda tezroq olishingiz mumkin. Proteinlar organizmda juda ko'p muhim funktsiyalarni bajaradi va shuning uchun energiya almashinuvida faqat shakar va yog'larning resurslari tugaganda, masalan, uzoq vaqt ro'za tutish paytida ishtirok etadi.

FOTOSINTEZ. fotosintez quyosh nurlari energiyasi organik birikmalarning kimyoviy bog'lanish energiyasiga aylanadigan jarayondir. O'simlik hujayralarida fotosintez bilan bog'liq jarayonlar xloroplastlarda sodir bo'ladi. Ushbu organellaning ichida quyoshning yorqin energiyasini ushlaydigan pigmentlar joylashtirilgan membrana tizimlari mavjud. Fotosintezning asosiy pigmenti xlorofill bo'lib, u asosan ko'k va binafsha rangni, shuningdek spektrning qizil nurlarini o'zlashtiradi. Yashil yorug'lik aks etadi, shuning uchun xlorofillning o'zi va uni o'z ichiga olgan o'simliklarning qismlari yashil ko'rinadi.

Fotosintezda ikki faza mavjud: yorug'lik Va qorong'i(53-rasm). Yorug'lik energiyasini haqiqiy ushlash va aylantirish yorug'lik bosqichida sodir bo'ladi. Yorug'lik kvantlarini yutishda xlorofill qo'zg'aluvchan holatga o'tadi va elektron donorga aylanadi. Uning elektronlari elektron tashish zanjiri bo'ylab bir oqsil kompleksidan ikkinchisiga o'tadi. Bu zanjirning oqsillari pigmentlar kabi xloroplastlarning ichki membranasida to'plangan. Elektron tashuvchilar zanjiri bo'ylab harakat qilganda, u energiyani yo'qotadi, bu ATP sintezi uchun ishlatiladi. Yorug'lik bilan qo'zg'atilgan elektronlarning bir qismi NDP (nikotinamid adenin dinukleotifosfat) yoki NADPHni kamaytirish uchun ishlatiladi.

Guruch. 53. Fotosintezning yorug'lik va qorong'i fazalarining reaksiya mahsulotlari

Quyosh nurlari ta'sirida suv molekulalari xloroplastlarda ham parchalanadi - fotoliz; bu holda, xlorofill tomonidan yo'qotishlarini qoplaydigan elektronlar paydo bo'ladi; Bu kislorodni yon mahsulot sifatida ishlab chiqaradi:

Shunday qilib, yorug'lik fazasining funktsional ma'nosi yorug'lik energiyasini kimyoviy energiyaga aylantirish orqali ATP va NADPH sintezidir.

Fotosintezning qorong'u fazasi sodir bo'lishi uchun yorug'lik kerak emas. Bu erda sodir bo'layotgan jarayonlarning mohiyati shundan iboratki, yorug'lik bosqichida hosil bo'lgan ATP va NADPH molekulalari CO2 ni uglevodlar shaklida "fiksatsiya qiluvchi" bir qator kimyoviy reaktsiyalarda qo'llaniladi. Barcha qorong'u faza reaktsiyalari xloroplastlar ichida sodir bo'ladi va "fiksatsiya" paytida chiqarilgan karbonat angidrid ADP va NADP yana ATP va NADPH sintezi uchun yorug'lik fazasi reaktsiyalarida ishlatiladi.

Fotosintezning umumiy tenglamasi quyidagicha:

PLASTIK VA ENERGIYA ALMASH JARAYONLARINING MUNOSABATLARI VA BIRLIGI. ATP sintezi jarayonlari sitoplazmada (glikoliz), mitoxondriyada (hujayra nafas olish) va xloroplastlarda (fotosintez) sodir bo'ladi. Ushbu jarayonlarda sodir bo'ladigan barcha reaktsiyalar energiya almashinuvi reaktsiyalaridir. ATP shaklida saqlanadigan energiya hujayra hayoti uchun zarur bo'lgan oqsillar, yog'lar, uglevodlar va nuklein kislotalarni ishlab chiqarish uchun plastik almashinuv reaktsiyalarida sarflanadi. E'tibor bering, fotosintezning qorong'u bosqichi reaktsiyalar zanjiri, plastik almashinuv, yorug'lik fazasi esa energiya almashinuvidir.

Energiya va plastik almashinuv jarayonlarining o'zaro bog'liqligi va birligi quyidagi tenglama bilan yaxshi ko'rsatilgan:

Ushbu tenglamani chapdan o'ngga o'qiyotganda, ATP (energiya almashinuvi) sintezi bilan bog'liq bo'lgan glikoliz va hujayrali nafas olish jarayonida glyukozaning karbonat angidrid va suvga oksidlanish jarayonini olamiz. Agar siz uni o'ngdan chapga o'qisangiz, fotosintezning qorong'u bosqichi reaktsiyalarining tavsifini olasiz, glyukoza ATP (plastmassa almashinuvi) ishtirokida suv va karbonat angidriddan sintezlanadi.

XEMOSINTEZ. Fotoavtotroflardan tashqari, ba'zi bakteriyalar (vodorod bakteriyalari, nitrifikator bakteriyalar, oltingugurt bakteriyalari va boshqalar) ham noorganiklardan organik moddalarni sintez qilish qobiliyatiga ega. Ular bu sintezni noorganik moddalarning oksidlanishi jarayonida ajralib chiqadigan energiya hisobiga amalga oshiradilar. Ular kimyoavtotroflar deb ataladi. Bu kimosintetik bakteriyalar biosferada muhim rol o'ynaydi. Masalan, nitrifikator bakteriyalar o'simliklar tomonidan so'rilmaydigan ammoniy tuzlarini ular tomonidan yaxshi so'rilgan nitrat kislota tuzlariga aylantiradi.

Hujayra metabolizmi energiya va plastik almashinuv reaktsiyalaridan iborat. Energiya almashinuvi jarayonida yuqori energiyali kimyoviy bog'larga ega bo'lgan organik birikmalar - ATP hosil bo'ladi. Buning uchun zarur energiya anaerob (glikoliz, fermentatsiya) va aerob (hujayra nafas olish) reaktsiyalarida organik birikmalarning oksidlanishidan kelib chiqadi; quyosh nuridan, uning energiyasi yorug'lik bosqichida (fotosintez) so'riladi; noorganik birikmalarning oksidlanishidan (xemosintez). ATP energiyasi fotosintezning qorong'u fazasining reaktsiyalarini o'z ichiga olgan plastik almashinuv reaktsiyalari paytida hujayra uchun zarur bo'lgan organik birikmalarning sinteziga sarflanadi.

Plastik va energiya almashinuvi o'rtasidagi farqlar qanday?
Quyosh nurining energiyasi qanday qilib fotosintezning yorug'lik bosqichiga aylanadi? Fotosintezning qorong'u bosqichida qanday jarayonlar sodir bo'ladi?
Nima uchun fotosintez sayyora-kosmik o'zaro ta'sirni aks ettirish jarayoni deb ataladi?

Batafsil yechim paragrafi 11-sinf o'quvchilari uchun biologiyaning 2-bobini umumlashtiring, mualliflar I.N. Ponomareva, O.K. Kornilova, T.E. Loshchilina, P.V. Izhevsk asosiy darajasi 2012

11-sinf uchun Biologiya fanidan GD topish mumkin
11-sinf uchun biologiya bo'yicha Gdz ish kitobini topishingiz mumkin

1. “Hujayra” biotizimining ta’rifini tuzing..

Hujayra - elementar tirik tizim, tirik organizmlarning asosiy tarkibiy birligi bo'lib, o'z-o'zini yangilash, o'zini o'zi boshqarish va o'z-o'zini ko'paytirish qobiliyatiga ega.

2. Nima uchun hujayra hayotning asosiy shakli va hayotning elementar birligi deb ataladi?

Hujayra hayotning asosiy shakli va hayotning elementar birligidir, chunki har qanday organizm hujayralardan iborat, eng kichik organizm esa hujayra (protozoa). Alohida organoidlar hujayradan tashqarida yashay olmaydi.

Hujayra darajasida quyidagi jarayonlar sodir bo'ladi: metabolizm (metabolizm); yutilishi va shuning uchun Yerning turli kimyoviy elementlarini tirik mavjudotlar tarkibiga kiritish; irsiy ma'lumotni hujayradan hujayraga o'tkazish; atrof-muhit bilan o'zaro ta'sir natijasida genetik apparatdagi o'zgarishlarning to'planishi; tashqi muhit bilan o'zaro ta'sir qilishda tirnash xususiyati beruvchi reaktsiya. Hujayra darajadagi tizimning strukturaviy elementlari kimyoviy birikmalar molekulalarining turli komplekslari va hujayraning barcha tarkibiy qismlari - sirt apparati, yadro va ularning organellalari bilan sitoplazmadir. Ularning o'zaro ta'siri hujayraning tashqi muhit bilan munosabatlarida tirik tizim sifatidagi xususiyatlarining namoyon bo'lishida birligi va yaxlitligini ta'minlaydi.

3. Hujayraning biotizim sifatida barqarorligi mexanizmlarini tushuntiring.

Hujayra elementar biologik tizim bo'lib, har qanday tizim bir butunni tashkil etuvchi o'zaro bog'langan va o'zaro ta'sir qiluvchi komponentlar majmuasidir. Hujayrada bu komponentlar organellalardir. Hujayra metabolizm, o'z-o'zini tartibga solish va o'z-o'zini yangilash qobiliyatiga ega, buning natijasida uning barqarorligi saqlanadi. Hujayraning butun genetik dasturi yadroda joylashgan bo'lib, undan turli xil og'ishlar hujayraning fermentativ tizimi tomonidan qabul qilinadi.

4. Eukariot va prokariot hujayralarni solishtiring.

Erdagi barcha tirik organizmlar ikki guruhga bo'linadi: prokariotlar va eukariotlar.

Eukariotlar o'simliklar, hayvonlar va zamburug'lardir.

Prokaryotlar bakteriyalardir (shu jumladan siyanobakteriyalar (ko'k-yashil suv o'tlari).

Asosiy farq. Prokariotlarda dumaloq DNK (dumaloq xromosoma) to'g'ridan-to'g'ri sitoplazmada joylashgan (sitoplazmaning bu qismi nukleoid deb ataladi). Eukaryotlar shakllangan yadroga ega (irsiy ma'lumot [DNK] sitoplazmadan yadro qobig'i bilan ajratilgan).

Boshqa farqlar.

Prokariotlarda yadro bo'lmagani uchun ularda mitoz/meyoz yo'q. Bakteriyalar ikkiga bo'linib, tomurcuklanma yo'li bilan ko'payadi

Eukaryotlar turlariga qarab turli xil miqdordagi xromosomalarga ega. Prokaryotlar bitta xromosomaga ega (halqa shaklida).

Eukariotlarda membranalar bilan o'ralgan organellalar mavjud. Prokaryotlarda membranalar bilan o'ralgan organellalar yo'q, ya'ni. endoplazmatik retikulum (uning rolini hujayra membranasining ko'p sonli o'simtalari o'ynaydi), mitoxondriyalar, plastidlar, hujayra markazi yo'q.

Prokaryotik hujayra eukaryotik hujayradan ancha kichik: diametri 10 marta, hajmi bo'yicha 1000 marta.

O'xshashlik. Barcha tirik organizmlarning hujayralari (jonli tabiatning barcha qirolliklari) plazma membranasi, sitoplazma va ribosomalarni o'z ichiga oladi.

5. Eukariotlarning hujayra ichidagi tuzilishini aytib bering.

Hayvonlar va o'simliklarning to'qimalarini hosil qiluvchi hujayralar shakli, hajmi va ichki tuzilishi jihatidan sezilarli darajada farqlanadi. Biroq, ularning barchasi hayotiy jarayonlarning asosiy xususiyatlari, moddalar almashinuvi, qo'zg'aluvchanlik, o'sish, rivojlanish va o'zgarish qobiliyatida o'xshashlikni ko'rsatadi.

Barcha turdagi hujayralar bir-biri bilan chambarchas bog'liq bo'lgan ikkita asosiy komponentni o'z ichiga oladi - sitoplazma va yadro. Yadro sitoplazmadan g'ovak parda bilan ajratilgan bo'lib, yadro shirasi, xromatin va yadrochadan iborat. Yarim suyuq sitoplazma butun hujayrani to'ldiradi va ko'p sonli kanalchalar orqali o'tadi. Tashqi tomondan u sitoplazmatik membrana bilan qoplangan. U hujayrada doimo mavjud bo'lgan maxsus organella tuzilmalarini va vaqtinchalik shakllanishlarni - qo'shimchalarni o'z ichiga oladi. Membrananing organellalari: sitoplazmatik membrana (CM), endoplazmatik retikulum (ER), Golji apparati, lizosomalar, mitoxondriyalar va plastidlar. Barcha membrana organellalarining tuzilishi biologik membranaga asoslanadi. Barcha membranalar printsipial jihatdan bir xil tuzilish rejasiga ega va ikki qatlamli fosfolipidlardan iborat bo'lib, uning ichiga oqsil molekulalari turli tomondan turli chuqurliklarga botiriladi. Organoidlarning membranalari bir-biridan faqat tarkibidagi oqsillar to'plami bilan farqlanadi.

6. “Hujayradan – hujayradan” tamoyili qanday amalga oshiriladi?

Prokaryotik va eukaryotik hujayralarning ko'payishi faqat asl hujayraning bo'linishi orqali sodir bo'ladi, undan oldin uning genetik materialini ko'paytirish (DNK reduplikatsiyasi).

Eukaryotik hujayralarda bo'linishning yagona to'liq usuli mitozdir (yoki jinsiy hujayralar hosil bo'lishida meioz). Bunda maxsus hujayra bo'linish apparati - hujayra shpindali hosil bo'ladi, uning yordamida ilgari ikki baravar ko'paygan xromosomalar ikkita qiz hujayra o'rtasida teng va aniq taqsimlanadi. Ushbu turdagi bo'linish o'simlik va hayvonning barcha eukaryotik hujayralarida kuzatiladi.

Ikkilik deb ataladigan usulda bo'linadigan prokaryotik hujayralar, shuningdek, eukariotlarning bo'linishning mitotik usulini sezilarli darajada eslatuvchi maxsus hujayra bo'linish apparatidan foydalanadilar. Shuningdek, ona hujayrani ikkiga bo'lish.

7. Mitozning fazalari va ahamiyatini aytib bering.

Mitoz jarayoni odatda to'rtta asosiy fazaga bo'linadi: profilaktika, metafaza, anafaza va telofaza. U uzluksiz bo'lganligi sababli, fazalarning o'zgarishi muammosiz amalga oshiriladi - biri sezilmaydigan tarzda ikkinchisiga o'tadi.

Profazada yadro hajmi oshadi va xromatinning spirallanishi tufayli xromosomalar hosil bo'ladi. Profazaning oxiriga kelib, har bir xromosoma ikkita xromatiddan iborat ekanligi aniq bo'ladi. Yadrochalar va yadro membranasi asta-sekin eriydi va xromosomalar hujayra sitoplazmasida tasodifiy joylashgan ko'rinadi. Sentriolalar hujayra qutblari tomon ajraladi. Axromatin boʻlinish shpindel hosil boʻlib, uning iplarining bir qismi qutbdan qutbga oʻtadi, bir qismi esa xromosomalarning sentromeralariga birikadi. Hujayradagi genetik materialning tarkibi o'zgarishsiz qoladi (2n4c).

Metafazada xromosomalar maksimal spirallanishga erishadi va hujayraning ekvatorida tartibli joylashadi, shuning uchun ular shu davrda sanaladi va o'rganiladi. Genetik materialning tarkibi o'zgarmaydi (2n4c).

Anafazada har bir xromosoma ikkita xromatidga "bo'linadi", keyinchalik ular qiz xromosomalar deb ataladi. Tsentromeralarga biriktirilgan shpindel iplari qisqaradi va xromatidalarni (qizi xromosomalar) hujayraning qarama-qarshi qutblari tomon tortadi. Har bir qutbdagi hujayradagi genetik materialning tarkibi xromosomalarning diploid to'plami bilan ifodalanadi, ammo har bir xromosomada bitta xromatid (4n4c) mavjud.

Telofazada qutblarda joylashgan xromosomalar tushkunlikka tushadi va yomon ko'rinadi. Har bir qutbdagi xromosomalar atrofida sitoplazmaning membrana tuzilmalaridan yadro membranasi, yadrolarda esa yadrochalar hosil bo'ladi. Bo'linish mili buziladi. Shu bilan birga, sitoplazma bo'linadi. Qiz hujayralarida diploid xromosomalar to'plami mavjud bo'lib, ularning har biri bitta xromatiddan (2n2c) iborat.

Mitozning biologik ahamiyati shundaki, u ko'p hujayrali organizmning rivojlanishi jarayonida hujayra avlodlari qatorida xususiyatlar va xususiyatlarning irsiy o'tkazilishini ta'minlaydi. Mitozda xromosomalarning aniq va bir xil taqsimlanishi tufayli bitta organizmning barcha hujayralari genetik jihatdan bir xil bo'ladi.

Mitoz hujayra boʻlinishi bir hujayrali va koʻp hujayrali organizmlarda jinssiz koʻpayishning barcha shakllari asosida yotadi. Mitoz hayotning eng muhim hodisalarini belgilaydi: to'qimalar va organlarning o'sishi, rivojlanishi va tiklanishi va organizmlarning jinssiz ko'payishi.

8. Hujayra sikli nimadan iborat?

Hujayra sikli (mitotik sikl) - ona hujayra boʻlinish vaqtida paydo boʻlgan paytdan boshlab, uning boʻlinishigacha (shu jumladan, boʻlinishning oʻzi) yoki oʻlimigacha boʻlgan butun hujayra mavjudligi davri. U interfaza va hujayra bo'linishidan iborat.

9. Organizmlar evolyutsiyasida hujayra qanday rol o'ynagan?

Hujayra organik dunyoning keyingi rivojlanishiga sabab bo'ldi. Ushbu evolyutsiya jarayonida hujayra shakllarining hayratlanarli xilma-xilligiga erishildi, ko'p hujayralilik paydo bo'ldi, hujayra ixtisoslashuvi paydo bo'ldi va hujayra to'qimalari paydo bo'ldi.

10. Hujayra hayotining asosiy jarayonlarini ayting.

Metabolizm - ozuqa moddalari hujayraga kiradi va keraksizlar chiqariladi. Sitoplazmaning harakati - hujayradagi moddalarni tashish. Nafas olish - kislorod hujayra ichiga kiradi va karbonat angidrid chiqariladi. Oziqlanish - ozuqa moddalari hujayra ichiga kiradi. O'sish - hujayra hajmi kattalashadi. Rivojlanish - hujayraning tuzilishi yanada murakkablashadi.

11. Hujayra evolyutsiyasida mitoz va meyozning ahamiyatini ko'rsating.

Mitotik hujayralar bo'linishi tufayli organizmning individual rivojlanishi sodir bo'ladi - uning o'sishi kuchayadi, to'qimalar yangilanadi, qarigan va o'lik hujayralar almashtiriladi, organizmlarning jinssiz ko'payishi sodir bo'ladi. Turlarning individlari karyotiplarining doimiyligi ham ta'minlanadi.

Meyoz tufayli krossingover sodir bo'ladi (homolog xromosomalar bo'limlari almashinuvi). Bu genetik ma'lumotlarning rekombinatsiyasiga yordam beradi va butunlay yangi genlar to'plamiga ega bo'lgan hujayralar hosil bo'ladi (organizmlarning xilma-xilligi).

12. Evolyutsiya jarayonida hujayra darajasida sodir bo'lgan tirik materiyaning rivojlanishidagi eng muhim voqealar nimalardan iborat?

Asosiy aromorfozlar (mitoz, meioz, gametalar, jinsiy jarayon, zigota, vegetativ va jinsiy ko'payish).

Hujayralarda (eukariotlarda) yadrolarning paydo bo'lishi.

Bir hujayrali organizmlarda simbiotik jarayonlar - organellalarning paydo bo'lishi.

Avtotrofiya va geterotrofiya.

Harakatchanlik va harakatsizlik.

Ko'p hujayrali organizmlarning paydo bo'lishi.

Ko'p hujayrali organizmlarda hujayra funktsiyalarining farqlanishi.

13. Tabiat va inson uchun tirik materiyaning hujayra darajasining umumiy ahamiyatini aytib bering.

Bir vaqtlar elementar biotizim shaklida paydo bo'lgan hujayra organik dunyoning barcha keyingi rivojlanishi uchun asos bo'ldi. Bakteriyalar, siyanobakteriyalar, turli suv o'tlari va protozoalarning evolyutsiyasi butunlay birlamchi tirik hujayraning strukturaviy, funktsional va biokimyoviy o'zgarishlari tufayli sodir bo'ldi. Ushbu evolyutsiya davomida hujayra shakllarining hayratlanarli xilma-xilligiga erishildi, ammo hujayra tuzilishining umumiy rejasi tubdan o'zgarmadi. Evolyutsiya jarayonida bir hujayrali hayot shakllariga asoslangan holda ko'p hujayralilik paydo bo'ldi, hujayra ixtisoslashuvi paydo bo'ldi va hujayrali to'qimalar paydo bo'ldi.

O'z fikringizni bildiring

1. Nima uchun tirik mavjudotlarning avtotrofiya va geterotrofiya, harakatchanlik va harakatsizlik, ko'p hujayralilik va tuzilishi va funktsiyasi bo'yicha ixtisoslashuv kabi xususiyatlari aynan hayotni tashkil etishning hujayra darajasida paydo bo'lgan? Hujayra hayotidagi bunday hodisalarga nima yordam berdi?

Hujayra tirik mavjudotlarning asosiy strukturaviy va funktsional birligidir. Bu nafas olish, ovqatlanish, metabolizm, asabiylashish, diskretlik, ochiqlik va irsiyat bilan ajralib turadigan tirik tizimning bir turi. Birinchi tirik organizmlar hujayra darajasida paydo bo'lgan. Hujayrada har bir organoid ma'lum bir funktsiyani bajaradi va birlashgan va birgalikda faoliyat ko'rsatadigan o'ziga xos tuzilishga ega, ular tirik mavjudotning barcha xususiyatlariga ega bo'lgan yagona biotizimni ifodalaydi;

Hujayra ko'p hujayrali organizm sifatida ham ko'p asrlar davomida rivojlangan. Turli xil atrof-muhit sharoitlari, tabiiy ofatlar va biotik omillar hujayra tuzilishining murakkabligiga olib keldi.

Shuning uchun avtotrofiya va geterotrofiya, harakatchanlik va harakatsizlik, ko'p hujayralilik va tuzilishi va funktsiyasi bo'yicha ixtisoslashuv aniq hujayra darajasida paydo bo'lgan, bu erda barcha organellalar va butun hujayra uyg'un va maqsadli mavjud.

2. Nimaga asoslanib, barcha olimlar siyanobakteriyalarni o'simliklar, xususan, suv o'tlarini juda uzoq vaqt davomida va faqat 20-asrning oxirida tasnifladilar. ular bakteriyalar shohligiga joylashtirilganmi?

Hujayralarning nisbatan katta o'lchamlari (masalan, nostok, siz hatto yig'ib olishingiz mumkin bo'lgan juda katta koloniyalarni hosil qiladi), yuqori o'simliklarga o'xshash tarzda kislorodni chiqarish bilan fotosintezni amalga oshiradi, shuningdek, suv o'tlari bilan tashqi o'xshashlik edi. ularni ilgari o'simliklarning bir qismi sifatida ko'rib chiqish sababi ("ko'k-yashil suv o'tlari").

Yigirmanchi asrning oxirida hujayralarda ko'k-yashil yadrolar yo'qligi va ularning hujayralaridagi xlorofill o'simliklardagi kabi emas, balki bakteriyalarga xos ekanligi isbotlangan. Hozirgi vaqtda siyanobakteriyalar eng murakkab tashkil etilgan va morfologik jihatdan farqlangan prokaryotik mikroorganizmlar qatoriga kiradi.

3. Bugun maktabga kiygan kiyim va oyoq kiyimingiz qaysi o‘simlik va hayvon hujayra to‘qimalaridan qilingan?

Sizga mos keladiganlarini tanlang. Siz juda ko'p misollar keltira olasiz. Masalan, zig'ir (bast tolalar - o'tkazuvchan mato) bardoshli tuzilishga ega bo'lgan mato (erkaklar ko'ylagi, ayollar kostyumlari, ichki kiyimlar, paypoqlar, shimlar, sarafanlar) tayyorlash uchun ishlatiladi. Paxtadan ichki kiyimlar, futbolkalar, ko'ylaklar, shimlar, sarafanlar ishlab chiqariladi). Oyoq kiyimlari (poyafzal, sandal, etik) va belbog'lar hayvonlarning terisidan (epiteliya to'qimasidan) tayyorlanadi. Mo'ynali hayvonlarning junidan issiq kiyim tikiladi. Jundan kozoklar, paypoqlar, shlyapalar va qo'lqoplar tayyorlanadi. Ipakdan qilingan (ipak qurti bezlari siri biriktiruvchi to'qimadir) - ko'ylak, sharf, ichki kiyim.

Muhokama qilinadigan muammo

Charlz Darvinning bobosi Erazm Darvin, shifokor, tabiatshunos va shoir, 18-asr oxirida yozgan. 1803 yilda vafotidan keyin nashr etilgan "Tabiat ibodatxonasi" she'ri. Ushbu she'rdan qisqa parchani o'qing va ushbu asarda hayotning hujayra darajasining roli haqida qanday fikrlarni topish mumkinligi haqida o'ylang (parcha kitobda keltirilgan).

Erdagi hayotning paydo bo'lishi eng kichik hujayra shakllaridan sodir bo'lgan. Birinchi tirik organizmlar hujayra darajasida paydo bo'lgan. Hujayra ham organizm sifatida o'sib, rivojlanib, ko'plab hujayra shakllarining paydo bo'lishiga turtki berdi. Ular "loy"ni ham, "suv massasini" ham to'ldirishga muvaffaq bo'lishdi. Ehtimol, turli xil atrof-muhit sharoitlari, tabiiy ofatlar va biotik omillar hujayralarning yanada murakkab tashkil etilishiga olib keldi, bu esa "a'zolarni sotib olish" ga olib keldi (bu ko'p hujayralilikni anglatadi).

Asosiy tushunchalar

Prokaryotlar yoki yadrodan oldingi hujayralar membrana bilan chegaralangan shakllangan yadroga ega bo'lmagan organizmlardir.

Eukariotlar yoki yadrolilar - sitoplazmadan yadro qobig'i bilan ajratilgan, yaxshi shakllangan yadroga ega bo'lgan organizmlar.

Organoid - bu o'ziga xos funktsiyalarni ta'minlaydigan hujayra tuzilishi.

Yadro eukaryotik hujayraning eng muhim qismi bo'lib, uning barcha faoliyatini tartibga soladi; DNK makromolekulalarida irsiy ma'lumotni olib yuradi.

Xromosoma - hujayra yadrosidagi DNK o'z ichiga olgan ipsimon tuzilma bo'lib, u chiziqli tartibda joylashgan genlarni, irsiyat birliklarini olib yuradi.

Biologik membrana oqsil va lipidlardan tashkil topgan elastik molekulyar strukturadir. Har qanday hujayra tarkibini tashqi muhitdan ajratib turadi, uning yaxlitligini ta'minlaydi.

Mitoz (bilvosita hujayra bo'linishi) eukaryotik hujayralarni bo'linishning universal usuli bo'lib, unda qiz hujayralar asl hujayraga o'xshash genetik materialni oladi.

Meiosis - eukaryotik hujayralarni bo'linish usuli bo'lib, xromosomalar sonining ikki baravar kamayishi (kamayishi) bilan birga keladi; Bitta diploid hujayradan to'rtta gaploid hujayra hosil bo'ladi.

Hujayra sikli - bu hujayraning ko'payish sikli bo'lib, bir necha ketma-ket hodisalardan (masalan, eukariotlarda interfaza va mitoz) iborat bo'lib, bu davrda hujayra tarkibi ikki marta ko'payadi va u ikkita qiz hujayraga bo'linadi.

Tirik materiyaning uyali tuzilish darajasi hayotning strukturaviy darajalaridan biri bo'lib, uning strukturaviy va funktsional birligi organizm, birligi esa hujayradir. Organizm darajasida quyidagi hodisalar ro'y beradi: ko'payish, butun organizmning faoliyati, ontogenez va boshqalar.

Viruslardan tashqari barcha tirik organizmlar hujayralardan iborat. Ular o'simlik yoki hayvonning hayoti uchun zarur bo'lgan barcha jarayonlarni ta'minlaydi. Hujayraning o'zi alohida organizm bo'lishi mumkin. Va qanday qilib bunday murakkab tuzilma energiyasiz yashashi mumkin? Albatta yo'q. Xo'sh, hujayralar energiyani qanday oladi? Bu biz quyida ko'rib chiqadigan jarayonlarga asoslanadi.

Hujayralarni energiya bilan ta'minlash: bu qanday sodir bo'ladi?

Bir nechta hujayralar energiyani tashqi tomondan oladilar; noyob “stansiyalar”ga ega. Hujayradagi energiya manbai esa mitoxondriya, ya'ni uni hosil qiluvchi organelladir. Unda hujayrali nafas olish jarayoni sodir bo'ladi. Uning hisobidan hujayralar energiya bilan ta'minlanadi. Biroq, ular faqat o'simliklar, hayvonlar va qo'ziqorinlarda mavjud. Bakterial hujayralarda mitoxondriya yo'q. Shuning uchun ularning hujayralari energiya bilan nafas olishdan ko'ra, asosan fermentatsiya jarayonlari orqali ta'minlanadi.

Mitoxondriyalarning tuzilishi

Bu evolyutsiya jarayonida eukaryotik hujayrada kichikroq hujayraning so'rilishi natijasida paydo bo'lgan ikki membranali organella, bu mitoxondriyalarning o'z DNK va RNKlarini, shuningdek, ishlab chiqaradigan mitoxondriyal ribosomalarni o'z ichiga olishini tushuntirishi mumkin. organellalar uchun zarur bo'lgan oqsillar.

Ichki membranada kristallar yoki tizmalar deb ataladigan proyeksiyalar mavjud. Kristalarda hujayrali nafas olish jarayoni sodir bo'ladi.

Ikkita membrananing ichida bo'lgan narsa matritsa deb ataladi. Uning tarkibida kimyoviy reaktsiyalarni tezlashtirish uchun zarur bo'lgan oqsillar, fermentlar, shuningdek, RNK, DNK va ribosomalar mavjud.

Hujayra nafasi hayotning asosidir

U uch bosqichda amalga oshiriladi. Keling, ularning har birini batafsil ko'rib chiqaylik.

Birinchi bosqich - tayyorgarlik

Ushbu bosqichda murakkab organik birikmalar oddiyroqlarga bo'linadi. Shunday qilib, oqsillar aminokislotalarga, yog‘lar karboksilik kislotalar va glitseringa, nuklein kislotalar nukleotidlarga, uglevodlar esa glyukozaga parchalanadi.

Glikoliz

Bu kislorodsiz bosqich. Bu birinchi bosqichda olingan moddalarning yanada parchalanishida yotadi. Ushbu bosqichda hujayra foydalanadigan asosiy energiya manbalari glyukoza molekulalaridir. Ularning har biri glikoliz jarayonida ikkita piruvat molekulasiga parchalanadi. Bu ketma-ket o'nta kimyoviy reaktsiyalar paytida sodir bo'ladi. Birinchi beshlik natijasida glyukoza fosforlanadi va keyin ikkita fosfotriozaga bo'linadi. Keyingi beshta reaktsiya ikkita molekula va ikkita PVA molekulasini (piruvik kislota) hosil qiladi. Hujayra energiyasi ATP shaklida saqlanadi.

Glikolizning butun jarayonini quyidagicha soddalashtirish mumkin:

2NAD+ 2ADP + 2H 3 PO 4 + C 6 H 12 O 6 → 2H 2 O + 2NAD. H 2 + 2C 3 H 4 O 3 + 2ATP

Shunday qilib, bir molekula glyukoza, ikkita ADP molekulasi va ikkita fosfor kislotasi yordamida hujayra ikki molekula ATP (energiya) va ikkita piruvik kislota molekulasini oladi, bu keyingi bosqichda foydalanadi.

Uchinchi bosqich - oksidlanish

Bu bosqich faqat kislorod ishtirokida sodir bo'ladi. Ushbu bosqichning kimyoviy reaktsiyalari mitoxondriyalarda sodir bo'ladi. Bu eng ko'p energiya chiqariladigan asosiy qismdir. Bu bosqichda kislorod bilan reaksiyaga kirishib, suv va karbonat angidridga parchalanadi. Bundan tashqari, 36 ta ATP molekulasi hosil bo'ladi. Shunday qilib, hujayradagi asosiy energiya manbalari glyukoza va pirouzum kislotasi degan xulosaga kelishimiz mumkin.

Barcha kimyoviy reaktsiyalarni umumlashtirib, tafsilotlarni e'tiborsiz qoldirib, biz hujayrali nafas olishning butun jarayonini bitta soddalashtirilgan tenglama bilan ifodalashimiz mumkin:

6O 2 + C 6 H 12 O 6 + 38ADP + 38H 3 PO 4 → 6CO 2 + 6H2O + 38ATP.

Shunday qilib, nafas olish jarayonida bir molekula glyukozadan, olti molekula kisloroddan, o'ttiz sakkiz molekula ADP va bir xil miqdordagi fosfor kislotasidan hujayra 38 molekula ATP oladi, bu shaklda energiya saqlanadi.

Mitoxondrial fermentlarning xilma-xilligi

Hujayra nafas olish yo'li bilan hayotiy faoliyat uchun energiya oladi - glyukoza va keyin piruvik kislota oksidlanishi. Bu kimyoviy reaktsiyalarning barchasi fermentlar - biologik katalizatorlarsiz amalga oshirilmaydi. Keling, mitoxondriyalarda joylashgan, hujayrali nafas olish uchun mas'ul bo'lgan organellalarni ko'rib chiqaylik. Ularning barchasi oksidoreduktazalar deb ataladi, chunki ular oksidlanish-qaytarilish reaktsiyalarining paydo bo'lishini ta'minlash uchun kerak.

Barcha oksidoreduktazalarni ikki guruhga bo'lish mumkin:

oksidazlar;
dehidrogenaza;

Degidrogenazalar, o'z navbatida, aerob va anaeroblarga bo'linadi. Aerobiklar organizm B2 vitaminidan oladigan koenzim riboflavinni o'z ichiga oladi. Aerob dehidrogenazlar koferment sifatida NAD va NADP molekulalarini o'z ichiga oladi.

Oksidazalar xilma-xildir. Avvalo, ular ikki guruhga bo'lingan:

tarkibida mis bo'lganlar;
tarkibida temir bo'lganlar.

Birinchisiga polifenoloksidazalar va askorbat oksidazalar, ikkinchisiga katalaza, peroksidaza va sitoxromlar kiradi. Ikkinchisi, o'z navbatida, to'rt guruhga bo'linadi:

sitoxromlar a;
sitoxromlar b;
sitoxromlar c;
sitoxromlar d.

A sitoxromlarida temir formil porfirin, sitoxromlarda b - temir protoporfirin, c - almashtirilgan temir mezoporfirin, d - temir dihidroporfirin mavjud.

Energiya olishning boshqa usullari bormi?

Aksariyat hujayralar uni hujayrali nafas olish yo'li bilan olsa ham, kislorod mavjudligini talab qilmaydigan anaerob bakteriyalar ham mavjud. Ular fermentatsiya orqali kerakli energiyani ishlab chiqaradilar. Bu fermentlar yordamida uglevodlar kislorod ishtirokisiz parchalanadigan jarayon bo'lib, buning natijasida hujayra energiya oladi. Kimyoviy reaksiyalarning yakuniy mahsulotiga qarab fermentatsiyaning bir necha turlari mavjud. Bu sut kislotasi, spirtli, butirik kislota, aseton-butan, limon kislotasi bo'lishi mumkin.

Masalan, ko'rib chiqing, uni quyidagi tenglama bilan ifodalash mumkin:

C 6 H 12 O 6 → C 2 H 5 OH + 2CO 2

Ya'ni, bakteriya bir molekula glyukozani bir molekula etil spirti va ikki molekula uglerod oksidiga (IV) parchalaydi.

Tirik organizmlarning oziqlanish turlari
fotosintez
Energiya almashinuvi

1. Hayotiy faoliyat barcha organizmlarning faqat energiyaga ega bo'lishi mumkin. Energiya olish usuliga ko'ra barcha hujayralar va organizmlar ikki guruhga bo'linadi: avtotroflar Va geterotroflar.

Geterotroflar(yunoncha heteros - turli, boshqa va trophe - oziq-ovqat, oziqlanish) anorganiklardan organik birikmalarni o'zlari sintez qila olmaydilar, ularni atrof-muhitdan olishlari kerak; Organik moddalar nafaqat ular uchun oziq-ovqat, balki energiya manbai sifatida ham xizmat qiladi. Geterotroflarga barcha hayvonlar, qo'ziqorinlar, ko'pchilik bakteriyalar, shuningdek, xlorofill bo'lmagan quruqlik o'simliklari va suv o'tlari kiradi.

Oziq-ovqat olish usuliga ko'ra, geterotrof organizmlar bo'linadi holozoanlar(hayvonlar) qattiq zarrachalarni tutib olish va osmotrofik(zamburug'lar, bakteriyalar) erigan moddalar bilan oziqlanadi.

Turli xil geterotrof organizmlar avtotroflar tomonidan sintez qilingan barcha moddalarni, shuningdek, insonning ishlab chiqarish faoliyati natijasida sintez qilingan mineral moddalarni birgalikda parchalashga qodir. Geterotrof organizmlar avtotroflar bilan birgalikda trofik munosabatlar bilan birlashgan Yerdagi yagona biologik tizimni tashkil qiladi.

Avtotroflar- noorganik birikmalardan oziqlanadigan (ya'ni energiya oladigan) organizmlar, bu ba'zi bakteriyalar va barcha yashil o'simliklar. Avtotroflar kimyotroflar va fototroflarga bo'linadi.

Kimyotroflar- oksidlanish-qaytarilish reaktsiyalarida ajralib chiqadigan energiyadan foydalanadigan organizmlar. Kimyotroflarga nitrifikator (azot fiksatsiya qiluvchi) bakteriyalar, oltingugurt, vodorod (metan hosil qiluvchi), marganets, temir hosil qiluvchi va uglerod oksidini ishlatuvchi bakteriyalar kiradi.

Fototroflar- faqat yashil o'simliklar. Ular uchun energiya manbai yorug'likdir.

2. Fotosintez(yunoncha phos - gen. kuz. photos - yorug'lik va sintez - bog'lanish) - yashil o'simliklar hujayralari, shuningdek, ba'zi bakteriyalar tomonidan organik moddalarning yorug'lik energiyasi ishtirokida hosil bo'lishi, yorug'lik energiyasiga aylanish jarayoni. kimyoviy energiya. Pigmentlar (xlorofil va boshqalar) yordamida xloroplastlarning tilakoidlari va hujayralar xromatoforlarida paydo bo'ladi. Fotosintez oksidlanish-qaytarilish reaksiyalariga asoslanadi, bunda elektronlar donor-qaytaruvchidan (suv, vodorod va boshqalar) akseptorga (lotincha akseptor - qabul qiluvchi) - karbonat angidrid, atsetat qaytarilgan birikmalar - uglevodlar hosil bo'lishi va ajralish jarayoni sodir bo'ladi. kislorod, agar suv oksidlangan bo'lsa.

Suvdan tashqari donorlardan foydalanadigan fotosintetik bakteriyalar kislorod ishlab chiqarmaydi.

Fotosintezning yorug'lik reaktsiyalari(yorug'lik ta'siridan kelib chiqadigan) xloroplast tilakoidlari granasida paydo bo'ladi, ko'rinadigan yorug'lik kvantlari (fotonlar) xlorofill molekulalari bilan o'zaro ta'sirlanib, ularni hayajonlangan holatga o'tkazadi. Xlorofilldagi elektron ma'lum uzunlikdagi yorug'lik kvantini o'ziga singdiradi va go'yo bosqichma-bosqich elektron tashuvchilar zanjiri bo'ylab harakatlanib, energiyani yo'qotadi, bu ADP ni ATPga fosforlash uchun xizmat qiladi. Bu juda samarali jarayon: xloroplastlar bir xil o'simliklarning mitoxondriyalariga qaraganda 30 barobar ko'proq ATP ishlab chiqaradi. Bu fotosintezning quyuq reaktsiyalari uchun zarur bo'lgan energiyani to'playdi. Quyidagi moddalar elektron tashuvchi vazifasini bajaradi: sitoxromlar, plastokinon, ferredoksin, flavoprotein, reduktaza va boshqalar. Qo'zg'atilgan elektronlarning bir qismi NADP + ni NADPH ga kamaytirish uchun ishlatiladi. Quyosh nurlari ta'sirida suv xloroplastlarda parchalanadi - fotoliz, bu holda, xlorofill tomonidan yo'qotishlarini qoplaydigan elektronlar hosil bo'ladi; Kislorod qo'shimcha mahsulot sifatida ishlab chiqariladi va sayyoramiz atmosferasiga chiqariladi. Bu biz nafas olayotgan va barcha aerob organizmlar uchun zarur bo'lgan kisloroddir.

Yuqori o'simliklar, suv o'tlari va siyanobakteriyalarning xloroplastlarida turli xil tuzilish va tarkibdagi ikkita fototizim mavjud. Yorug'lik kvantlari II fototizimning pigmentlari (reaktsiya markazi - to'lqin uzunligi 680 nm bo'lgan yorug'likni yutuvchi oqsil bilan xlorofill kompleksi - P680) tomonidan so'rilganida, elektronlar suvdan oraliq qabul qiluvchiga va tashuvchilar zanjiri orqali o'tadi. fototizimning reaktsiya markaziga I. Va bu fototizim reaksiya markazi 700 nm - P700 to'lqin uzunligi bilan nurni yutadi maxsus oqsil-KOM bilan murakkab qalam xlorofill molekulalarini ochib beradi. F1 xlorofill molekulalarida "teshiklar" mavjud - PLDPH ga o'tkaziladigan elektronlarning to'ldirilmagan joylari. Ushbu "teshiklar" PI ning ishlashi davomida hosil bo'lgan elektronlar bilan to'ldiriladi. Ya'ni, II fototizim I fototizimni elektronlar bilan ta'minlaydi, ular unda NADP + va NADPH ni kamaytirishga sarflanadi. Yorug'lik bilan qo'zg'atilgan II fototizim elektronlarining oxirgi akseptor - I fototizimning xlorofilliga o'tish yo'lida ADP energiyaga boy ATPga fosforlanadi. Shunday qilib, yorug'lik energiyasi ATP molekulalarida saqlanadi va keyinchalik uglevodlar, oqsillar, nuklein kislotalar va o'simliklarning boshqa hayotiy jarayonlarini sintez qilish va ular orqali o'simliklar bilan oziqlanadigan barcha organizmlarning hayotiy faoliyati uchun sarflanadi.

Qorong'i reaktsiyalar yoki uglerod fiksatsiyasi reaktsiyalari, yorug'lik bilan bog'liq bo'lmagan, xloroplastlar stromasida amalga oshiriladi. Ularda asosiy o'rinni karbonat angidridni fiksatsiya qilish va uglerodni uglevodlarga aylantirish egallaydi. Bu reaktsiyalar tsiklik xarakterga ega, chunki oraliq uglevodlarning bir qismi kondensatsiya jarayonidan o'tadi va tsiklning uzluksiz ishlashini ta'minlaydigan CO 2 ning asosiy qabul qiluvchisi bo'lgan ribuloza difosfatga qayta joylashadi. Bu jarayon birinchi marta amerikalik biokimyogari Melvin Kalvin tomonidan tasvirlangan

Noorganik birikma CO 2 ning kimyoviy bog'lanishlarida quyosh energiyasi saqlanadigan organik birikmalarga - uglevodlarga aylanishi murakkab ferment - ribuloza-1,5-difosfat karboksilaza yordamida sodir bo'ladi. Bu besh uglerodli ribuloza-1,5-difosfatga bitta CO 2 molekulasini qo'shishni ta'minlaydi, natijada olti uglerodli qisqa muddatli oraliq birikma hosil bo'ladi. Ushbu birikma, gidroliz tufayli, ATP va NADPH yordamida uch uglerodli shakarga (trioz fosfatlar) qaytariladigan fosfogliserik kislotaning ikkita uch uglerodli molekulasiga parchalanadi. Ulardan fotosintezning yakuniy mahsuloti glyukoza hosil bo'ladi.

Trioz fosfatlarning bir qismi kondensatsiya va qayta joylashish jarayonlaridan o'tib, avval ribuloza monofosfatga, so'ngra ribuloza difosfatga aylanib, yana glyukoza molekulalarini yaratishning uzluksiz aylanishiga kiradi. Glyukoza fermentativ ravishda polimerlanishi mumkin

kraxmal va tsellyuloza o'simliklarning qo'llab-quvvatlovchi polisaxaridlaridir.

Ba'zi o'simliklar (shakar qamish, makkajo'xori, amaranth) fotosintezining o'ziga xos xususiyati to'rt uglerodli birikmalar orqali uglerodning dastlabki konversiyasidir. Bunday o'simliklar C 4 indeksini oldi - o'simliklar va ulardagi fotosintez uglerod almashinuvidir. C4 o'simliklari fotosintetik mahsuldorligi tufayli tadqiqotchilar e'tiborini tortadi.

Qishloq xoʻjaligi oʻsimliklarining hosildorligini oshirish yoʻllari:

Metabolik jarayonlarning eng yaxshi yo'nalishini ta'minlaydigan etarli miqdorda mineral oziqlanish;

Yorug'likni yaxshi ko'radigan va soyaga chidamli o'simliklarning yorug'lik iste'molini hisobga olgan holda, ma'lum o'simliklar ekish stavkalari yordamida erishish mumkin bo'lgan to'liqroq yoritish;

Havodagi karbonat angidridning normal miqdori (tarkibining ko'payishi bilan fotosintez bilan bog'liq bo'lgan o'simliklarning nafas olish jarayoni buziladi);

Iqlim va agrotexnik sharoitga qarab o'simliklarning namlik ehtiyojlariga mos keladigan tuproq namligi.

Fotosintezning tabiatdagi ahamiyati.

Erdagi fotosintez natijasida har yili 150 milliard tonna organik moddalar hosil bo'ladi va taxminan 200 milliard tonna erkin kislorod chiqariladi. Fotosintez nafaqat Yer atmosferasining uning aholisi hayoti uchun zarur bo'lgan hozirgi tarkibini ta'minlaydi va saqlaydi, balki atmosferada CO 2 kontsentratsiyasining ko'payishini oldini oladi, sayyoramizning haddan tashqari qizib ketishining oldini oladi (issiqxona deb ataladigan narsa tufayli). ta'siri). Fotosintez jarayonida ajralib chiqadigan kislorod organizmlarning nafas olishi va ularni zararli qisqa to'lqinli ultrabinafsha nurlanishidan himoya qilish uchun zarurdir.

Xemosintez(Oxirgi yunoncha chemeta — kimyo va yunoncha sintez — bogʻlanish) — tarkibida xlorofill boʻlmagan bakteriyalar tomonidan organik moddalar hosil qilishning avtotrof jarayoni. Xemosintez noorganik birikmalarning oksidlanishi hisobiga amalga oshiriladi: vodorod, vodorod sulfidi, ammiak, temir (II) oksidi va boshqalar. CO 2 ning assimilyatsiyasi fotosintez (Kalvin tsikli) davridagi kabi davom etadi, metan hosil qiluvchi, homo bundan mustasno. - asetat bakteriyalari. Oksidlanishdan olingan energiya bakteriyalarda ATP shaklida saqlanadi.

Kimyosintetik bakteriyalar biosferadagi kimyoviy elementlarning biogeokimyoviy aylanishlarida nihoyatda muhim rol o'ynaydi. Nitrifikator bakteriyalarning hayotiy faolligi tuproq unumdorligining eng muhim omillaridan biridir. Xemosintetik bakteriyalar temir, marganets, oltingugurt va boshqalar birikmalarini oksidlaydi.

Xemosintez 1887 yilda rus mikrobiologi Sergey Nikolaevich Vinogradskiy (1856-1953) tomonidan kashf etilgan.

3. Energiya almashinuvi

Energiya almashinuvining uch bosqichi hujayralar va organizmlarning turli qismlarida maxsus fermentlar ishtirokida amalga oshiriladi.

Birinchi bosqich - tayyorgarlik- (hazm qilish organlarida hayvonlarda) di- va polisaxaridlar, yog'lar, oqsillar, nuklein kislotalarning molekulalarini kichikroq molekulalarga: glyukoza, glitserin va yog' kislotalari, aminokislotalar, nukleotidlarga parchalovchi fermentlar ta'sirida yuzaga keladi. Bu issiqlik sifatida tarqaladigan oz miqdordagi energiyani chiqaradi.

Ikkinchi bosqich - kislorodsiz yoki to'liq bo'lmagan oksidlanish. Bundan tashqari, anaerob nafas olish (fermentatsiya) yoki deyiladi glikoliz. Glikoliz fermentlari sitoplazmaning suyuq qismida - gialoplazmada lokalizatsiya qilinadi. Glyukoza parchalanadi, har bir molen bosqichma-bosqich parchalanadi va fermentlar ishtirokida piruvik kislotaning ikkita uch uglerodli molekulasi CH 3 - CO - COOH ga oksidlanadi, bu erda COOH organik kislotalarga xos karboksil guruhidir.

Ushbu glyukoza konversiyasida to'qqizta ferment ketma-ket ishtirok etadi. Glikoliz jarayonida glyukoza molekulalari oksidlanadi, ya'ni vodorod atomlari yo'qoladi. Bu reaksiyalarda vodorod qabul qiluvchi (va elektron) nikotinamid nindinukleotid (NAD+) molekulalari bo‘lib, ular tuzilishi jihatidan NADP+ ga o‘xshash va faqat riboza molekulasida fosforik kislota qoldig‘i yo‘qligi bilan farqlanadi. Pyruvik kislota kamaygan NAD tufayli kamaytirilganda glikolizning yakuniy mahsuloti - sut kislotasi paydo bo'ladi. Fosfor kislotasi va ATP glyukozaning parchalanishida ishtirok etadi.

Xulosa qilib aytganda, bu jarayon quyidagicha ko'rinadi:

C 6 H 12 O 6 + 2 H 3 P0 4 + 2 ADP = 2 C 3 H 6 0 3 + 2 ATP + 2 H 2 0.

Xamirturushli qo'ziqorinlarda kislorod ishtirokisiz glyukoza molekulasi etil spirti va karbonat angidridga aylanadi (spirtli fermentatsiya):

C 6 H 12 O 6 +2H 3 P0 4 +2ADP - 2C 2 H b 0H+2C0 2 +2ATP+2H 2 O.

Ba'zi mikroorganizmlarda glyukozaning kislorodsiz parchalanishi natijasida sirka kislotasi, aseton va boshqalar hosil bo'lishi mumkin. Barcha hollarda bir glyukoza molekulasining parchalanishi ikkita ATP molekulasining hosil bo'lishi bilan birga, yuqori energiyali aloqalarda. bu energiyaning 40% saqlanadi, qolgan qismi issiqlik sifatida tarqaladi.

Energiya almashinuvining uchinchi bosqichi(kislorodning bo'linish bosqichi , yoki aerob nafas olish bosqichi) mitoxondriyalarda uchraydi. Bu bosqich mitoxondriyal matritsa va ichki membrana bilan bog'liq; deb ataladigan enzimatik halqa "konveyer" ni ifodalovchi fermentlarni o'z ichiga oladi Krebs tsikli, kashf etgan olim nomi bilan atalgan. Ko'pgina fermentlarning bu murakkab va uzoq ishlash usuli ham deyiladi trikarboksilik kislota aylanishi.

Mitoxondriyaga kirib, pirouzum kislotasi (PVA) oksidlanadi va energiyaga boy moddaga - atsetil koenzim A yoki qisqacha atsetil-KoA ga aylanadi. Krebs siklida atsetil-KoA molekulalari turli energiya manbalaridan keladi. PVK oksidlanish jarayonida elektron qabul qiluvchi NAD + NADH ga kamayadi va boshqa turdagi akseptorlar - FAD dan FADH 2 ga kamayadi (FAD flavin adenin dinukleotididir). Ushbu molekulalarda saqlanadigan energiya ATP sintezi uchun ishlatiladi - universal biologik energiya akkumulyatori. Aerob nafas olish bosqichida NADH va FADH 2 elektronlari ko'p bosqichli zanjir bo'ylab oxirgi elektron qabul qiluvchiga - molekulyar kislorodga o'tadi. O'tkazishda bir nechta elektron tashuvchilar ishtirok etadilar: koenzim Q, sitoxromlar va eng muhimi, kislorod. Elektronlar nafas olish konveyerining bosqichdan bosqichiga o'tganda, energiya ajralib chiqadi, bu ATP sinteziga sarflanadi. Mitoxondriya ichida H + kationlari O 2 ~ anionlari bilan birikib suv hosil qiladi. Krebs siklida CO 2, elektron uzatish zanjirida esa suv hosil bo'ladi. Bunday holda, kislorodning C0 2 va H 2 0 ga kirishi bilan to'liq oksidlanadigan bitta glyukoza molekulasi 38 ATP molekulalarining shakllanishiga yordam beradi. Yuqoridagilardan kelib chiqadiki, hujayrani energiya bilan ta'minlashda asosiy rolni organik moddalarning kislorodli parchalanishi yoki aerob nafas olish o'ynaydi. Kislorod etishmovchiligi yoki uning to'liq yo'qligi mavjud bo'lganda, organik moddalarning kislorodsiz, anaerobik parchalanishi sodir bo'ladi; Bunday jarayonning energiyasi faqat ikkita ATP molekulasini yaratish uchun etarli. Buning sharofati bilan tirik mavjudotlar qisqa muddat kislorodsiz yashay oladi.

Hujayraning hayot aylanishi hujayra hayotining interkinez va mitoz davriga bo'linganligini aniq ko'rsatadi. Interkinez davrida barcha hayotiy jarayonlar, bo'linishdan tashqari, faol ravishda amalga oshiriladi. Keling, avvalo ularga e'tibor qarataylik. Hujayraning asosiy hayotiy jarayoni metabolizmdir.

Unga asoslanib, o'ziga xos moddalarning shakllanishi, hujayralarning o'sishi, differentsiatsiyasi, shuningdek, asabiylashish, harakatlanish va hujayralarning o'z-o'zini ko'paytirishi sodir bo'ladi. Ko'p hujayrali organizmda hujayra butunning bir qismidir. Shuning uchun hujayraning barcha hayotiy jarayonlarining morfologik xususiyatlari va tabiati organizm va uni o'rab turgan tashqi muhit ta'sirida shakllanadi. Tana hujayralarga o'z ta'sirini asosan asab tizimi orqali, shuningdek, ichki sekretsiya bezlari gormonlarining ta'siri orqali amalga oshiradi.

Metabolizm - bu hujayraning saqlanishi va o'z-o'zini yangilanishiga olib keladigan moddalarning o'zgarishining ma'lum bir tartibi. Moddalar almashinuvi jarayonida bir tomondan hujayra ichiga qayta ishlangan va hujayra tanasining bir qismi bo'lgan moddalar kiradi, ikkinchi tomondan, parchalanish mahsuloti bo'lgan moddalar hujayradan, ya'ni hujayra va hujayradan chiqariladi. atrof-muhit almashinuvi moddalari. Kimyoviy jihatdan metabolizm ma'lum bir tartibda bir-biridan keyingi kimyoviy reaktsiyalarda ifodalanadi. Moddalarning o'zgarishida qat'iy tartib oqsil moddalari - katalizator rolini o'ynaydigan fermentlar tomonidan ta'minlanadi. Fermentlar o'ziga xosdir, ya'ni ular faqat ma'lum moddalarga ma'lum tarzda ta'sir qiladi. Fermentlar ta'sirida, barcha mumkin bo'lgan o'zgarishlar, bu modda faqat bir yo'nalishda bir necha marta tezroq o'zgaradi. Ushbu jarayon natijasida hosil bo'lgan yangi moddalar boshqa, xuddi shunday o'ziga xos fermentlar va boshqalar ta'sirida yanada o'zgaradi.

Metabolizmning harakatlantiruvchi printsipi qarama-qarshiliklarning birligi va kurashi qonunidir. Darhaqiqat, metabolizm ikkita qarama-qarshi va ayni paytda birlashtirilgan jarayon - assimilyatsiya va dissimilyatsiya bilan belgilanadi. Tashqi muhitdan olingan moddalar hujayra tomonidan qayta ishlanadi va hujayraga xos bo'lgan moddalarga aylanadi (assimilyatsiya). Shunday qilib, uning sitoplazmasi va yadro organellalarining tarkibi yangilanadi, trofik qo'shimchalar hosil bo'ladi, sekretsiya va gormonlar ishlab chiqariladi. Assimilyatsiya jarayonlari sintetik bo'lib, ular energiya so'rilganda sodir bo'ladi. Bu energiyaning manbai dissimilyatsiya jarayonlaridir. Natijada, ularning ilgari hosil bo'lgan organik moddalari yo'q qilinadi, energiya ajralib chiqadi va mahsulotlar hosil bo'ladi, ularning bir qismi yangi hujayra moddalariga sintezlanadi, boshqalari esa hujayradan chiqariladi. Dissimilyatsiya natijasida ajralib chiqadigan energiya assimilyatsiya paytida ishlatiladi. Shunday qilib, assimilyatsiya va dissimilyatsiya ikki xil bo'lsa-da, lekin metabolizmning bir-biri bilan chambarchas bog'liq.

Moddalar almashinuvining tabiati nafaqat turli hayvonlarda, balki bir organizmda ham turli organlar va to'qimalarda farqlanadi. Bu o'ziga xoslik har bir organ hujayralarining faqat ma'lum moddalarni o'zlashtirishi, ulardan o'z tanasining o'ziga xos moddalarini qurishi va tashqi muhitga juda o'ziga xos moddalarni chiqarishi mumkinligida namoyon bo'ladi. Moddalar almashinuvi bilan birga energiya almashinuvi ham sodir bo'ladi, ya'ni hujayra tashqi muhitdan issiqlik, yorug'lik ko'rinishidagi energiyani o'zlashtiradi va o'z navbatida nurli va boshqa turdagi energiyani chiqaradi.

Metabolizm bir qancha xususiy jarayonlardan iborat. Asosiylari:

1) moddalarning hujayra ichiga kirib borishi;

2) ovqatlanish va nafas olish jarayonlari (aerob va anaerob) yordamida ularni "qayta ishlash";

3) turli xil sintetik jarayonlar uchun "qayta ishlangan" mahsulotlardan foydalanish, bunga misol sifatida oqsil sintezi va sekretsiya hosil bo'lishi mumkin;

4) hujayradan chiqindi mahsulotlarni olib tashlash.

Plazmalemma moddalarning kirib borishida, shuningdek, hujayradan moddalarni olib tashlashda muhim rol o'ynaydi. Bu ikkala jarayonni fizik-kimyoviy va morfologik nuqtai nazardan ko'rib chiqish mumkin. O'tkazuvchanlik passiv va faol transport orqali sodir bo'ladi. Birinchisi diffuziya va osmos hodisalari tufayli yuzaga keladi. Biroq, moddalar hujayra ichiga ushbu qonunlarga zid ravishda kirishi mumkin, bu hujayraning o'zi va uning selektivligini ko'rsatadi. Ma'lumki, masalan, natriy ionlari, hatto tashqi muhitda ularning konsentratsiyasi hujayradagidan yuqori bo'lsa ham, hujayradan tashqariga, kaliy ionlari esa, aksincha, hujayra ichiga pompalanadi. Ushbu hodisa "natriy-kaliy nasosi" deb ta'riflanadi va energiya sarfi bilan birga keladi. Aminoguruh (NH2) molekulaga kiritilganda molekuladagi gidroksil guruhlari (OH) soni ortishi bilan hujayra ichiga kirish qobiliyati pasayadi. Organik kislotalar noorganik kislotalarga qaraganda osonroq kirib boradi. Ammiak ishqorlardan ayniqsa tez kirib boradi. Molekulaning o'lchami o'tkazuvchanlik uchun ham muhimdir. Hujayraning o'tkazuvchanligi reaktsiyaga, haroratga, yorug'likka, hujayraning yoshiga va fiziologik holatiga qarab o'zgaradi va bu sabablar ba'zi moddalarning o'tkazuvchanligini oshirishi va bir vaqtning o'zida boshqa moddalarning o'tkazuvchanligini zaiflashtirishi mumkin.

Atrof-muhitdan moddalar o'tkazuvchanligining morfologik manzarasi yaxshi kuzatiladi va fagotsitoz (fagein - yutib yuborish) va pinositoz (pinein - ichimlik) orqali amalga oshiriladi. Ikkalasining mexanizmlari ko'rinishidan o'xshash va faqat miqdoriy jihatdan farqlanadi. Fagotsitoz yordamida kattaroq zarrachalar, pinotsitoz yordamida esa kichikroq va kamroq zich zarrachalar ushlanadi. Birinchidan, moddalar mukopolisaxaridlar bilan qoplangan plazmalemma yuzasi tomonidan adsorbsiyalanadi, so'ngra ular bilan birga chuqurroq cho'kadi va pufak hosil bo'ladi, keyin plazmalemmadan ajraladi (19-rasm). Infiltratsiyalangan moddalarni qayta ishlash hazm qilishni eslatuvchi va nisbatan oddiy moddalar hosil bo'lishi bilan yakunlanadigan jarayonlarda amalga oshiriladi. Hujayra ichidagi ovqat hazm qilish fagotsitoz yoki pinotsitoz pufakchalari ovqat hazm qilish fermentlarini o'z ichiga olgan birlamchi lizosomalar bilan birlashishi va ikkilamchi lizosoma yoki ovqat hazm qilish vakuolasining hosil bo'lishi bilan boshlanadi. Ularda fermentlar yordamida moddalar oddiyroqlarga parchalanadi. Bu jarayonda nafaqat lizosomalar, balki boshqa hujayra komponentlari ham ishtirok etadi. Shunday qilib, mitoxondriyalar jarayonning energiya tomonini ta'minlaydi; sitoplazmatik retikulum kanallari qayta ishlangan moddalarni tashish uchun ishlatilishi mumkin.

Hujayra ichidagi hazm qilish, bir tomondan, yangi sintez qilingan murakkab moddalar (oqsillar, yog'lar, uglevodlar) hujayra tuzilmalarini yangilash yoki sekretsiya hosil qilish uchun ishlatiladigan nisbatan oddiy mahsulotlarning shakllanishi bilan yakunlanadi. hujayradan ekskret sifatida chiqariladi. Qayta ishlangan mahsulotlardan foydalanish misollari oqsil sintezi va sekretsiya shakllanishini o'z ichiga oladi.

Guruch. 19. Pinotsitoz sxemasi:

L - pinotsitoz kanalining (1) va pinotsitoz pufakchalarining (2) shakllanishi. Oklar plazmalemma invaginatsiyasi yo'nalishini ko'rsatadi. B-G - pinotsitozning ketma-ket bosqichlari; 3 - adsorbsiyalangan zarralar; 4 - hujayra o'sishi tomonidan ushlangan zarralar; 5 - plazma membrana hujayralari; D, E, B - pinotsitotik vakuola hosil bo'lishining ketma-ket bosqichlari; F - oziq-ovqat zarralari vakuol qobig'idan ozod qilinadi.

Protein sintezi ribosomalarda sodir bo'ladi va an'anaviy ravishda to'rt bosqichda sodir bo'ladi.

Birinchi bosqich aminokislotalarning faollashishini o'z ichiga oladi. Ularning faollashishi fermentlar (aminoatsil - RNK sintetazalari) ishtirokida sitoplazmatik matritsada sodir bo'ladi. 20 ga yaqin fermentlar ma'lum, ularning har biri faqat bitta aminokislota uchun xosdir. Aminokislotalarning faollashishi u ferment va ATP bilan birlashganda sodir bo'ladi.

O'zaro ta'sir natijasida pirofosfat ATP dan ajralib chiqadi va birinchi va ikkinchi fosfat guruhlari orasidagi bog'da joylashgan energiya butunlay aminokislotaga o'tadi. Shu tarzda faollashtirilgan aminokislota (aminoatsil adenilat) reaktiv bo'lib, boshqa aminokislotalar bilan birlashish qobiliyatiga ega bo'ladi.

Ikkinchi bosqich - RNKni (tRNK) uzatish uchun faollashtirilgan aminokislotalarning bog'lanishi. Bunday holda, bitta tRNK molekulasi faollashtirilgan aminokislotalarning faqat bitta molekulasini biriktiradi. Bu reaksiyalarda birinchi bosqichdagi kabi ferment ishtirok etadi va reaksiya t-RNK kompleksi va faollashgan aminokislota hosil bo'lishi bilan yakunlanadi. tRNK molekulasi bir uchi yopilgan qoʻshaloq qisqa spiraldan iborat. Ushbu spiralning yopiq (bosh) uchi uchta nukleotid (antikodon) bilan ifodalanadi, bu t-RNKning uzun xabarchi RNK (i-RNK) molekulasining ma'lum bir qismiga (kodon) biriktirilishini aniqlaydi. tRNKning ikkinchi uchiga faollashtirilgan aminokislota biriktirilgan (20-rasm). Misol uchun, agar tRNK molekulasining bosh uchida UAA tripleti bo'lsa, u holda faqat aminokislotalar lizin uning qarama-qarshi uchiga birikishi mumkin. Shunday qilib, har bir aminokislota o'ziga xos tRNKga ega. Agar turli tRNKlardagi uchta terminal nukleotidlar bir xil bo'lsa, uning o'ziga xosligi tRNKning boshqa mintaqasidagi nukleotidlar ketma-ketligi bilan aniqlanadi. Faollashgan aminokislotadan tRNK bilan bog'langan energiya polipeptid molekulasida peptid bog'larini hosil qilish uchun sarflanadi. Faollashgan aminokislota tRNK tomonidan gialoplazma orqali ribosomalarga etkaziladi.

Uchinchi bosqich - polipeptid zanjirlarining sintezi. Xabarchi RNK yadrodan chiqib, ma'lum bir poliribosomaning bir nechta ribosomalarining kichik bo'linmalari orqali tortiladi va ularning har birida bir xil sintez jarayonlari takrorlanadi. Broshlash paytida molekulyar

Guruch. 20. Ribosomalarda mRNK va t-RNK yordamida polipeptid sintez qilish sxemasi: /, 2-ribosoma; 3 - bir uchida antikodonlarni olib yuruvchi tRNK: ACC, AUA. Ayv AGC, ikkinchi uchida esa mos ravishda aminokislotalar: triptofan, rolik, lizin, serin (5); 4-nRNK, unda kodlar joylashgan: UGG (triptofan)” URU (valin). UAA (lizin), UCG (serin); 5 - sintezlangan polipeptid.

t-RNK kodi, uning uchligi i-RNK kod so'ziga mos keladi. Keyin kod so'z chapga siljiydi va u bilan birga tRNK unga biriktiriladi. U tomonidan olib kelingan aminokislota sintezlovchi polipeptidning ilgari olib kelingan aminokislota bilan peptid bog'i orqali bog'lanadi; t-RNK i-RNKdan ajraladi, i-RNK ma'lumotlarining tarjimasi (nusxalanishi) sodir bo'ladi, ya'ni oqsil sintezi. Shubhasiz, ikkita tRNK molekulasi bir vaqtning o'zida ribosomalarga birikadi: biri sintez qilinayotgan polipeptid zanjirini tashuvchi joyda, ikkinchisi esa zanjirdagi o'rnini egallashdan oldin keyingi aminokislota biriktirilgan joyda.

To'rtinchi bosqich - polipeptid zanjirining ribosomadan olib tashlanishi va sintezlangan oqsilga xos bo'lgan fazoviy konfiguratsiyaning shakllanishi. Nihoyat, shakllanishini yakunlagan oqsil molekulasi mustaqil bo'ladi. t-RNK takroriy sintez uchun ishlatilishi mumkin va mRNK yo'q qilinadi. Protein molekulasining hosil bo'lish davomiyligi undagi aminokislotalar soniga bog'liq. Bitta aminokislota qo'shilishi 0,5 soniya davom etadi, deb ishoniladi.

Sintez jarayoni energiyani talab qiladi, uning manbai ATP bo'lib, u asosan mitoxondriyalarda va oz miqdorda yadroda hosil bo'ladi, shuningdek, gialoplazmada hujayra faolligi kuchayadi. Gialoplazmadagi yadroda ATP mitoxondriyadagi kabi oksidlanish jarayoni asosida emas, balki glikoliz, ya'ni anaerob jarayon asosida hosil bo'ladi. Shunday qilib, sintez yadro, gialoplazma, ribosomalar, mitoxondriyalar va hujayraning granüler sitoplazmatik retikulumining muvofiqlashtirilgan ishi tufayli amalga oshiriladi.

Hujayraning sekretor faoliyati ham bir qator hujayra tuzilmalarining muvofiqlashtirilgan ishiga misoldir. Sekretsiya - bu ko'p hujayrali organizmda ko'pincha butun organizm manfaatlari uchun ishlatiladigan maxsus mahsulotlarning hujayra tomonidan ishlab chiqarilishi. Shunday qilib, tupurik, safro, me'da shirasi va boshqa sekretsiyalar ovqatni qayta ishlashga xizmat qiladi

Guruch. 21. Hujayradagi sekretsiya sintezining mumkin bo'lgan usullaridan biri va uni olib tashlash sxemasi:

1 - yadroda ajratilgan; 2 - yadrodan maxfiy chiqish; 3 - sitoplazmatik retikulum idishida prosekretning to'planishi; 4 - sekretsiya idishining sitoplazmatik to'rdan ajralishi; 5 - qatlamli kompleks; 6 - lamellar majmuasi hududida sekretsiya tomchisi; 7- etuk sekretsiya granulasi; 8-9 - sekretsiyaning ketma-ket bosqichlari; 10 - hujayradan tashqarida sekretsiya; 11 - hujayraning plazmalemmasi.

Ovqat hazm qilish organlari. Sekretsiya faqat oqsillar (bir qator gormonlar, fermentlar) tomonidan hosil bo'lishi mumkin yoki glikoproteinlar (shilliq), ligyu-oqsillar, glikolipoproteinlardan iborat bo'lishi mumkin, ular kamroq lipidlar (sut yog'i va yog 'bezlari) yoki noorganik moddalar (xlorid) bilan ifodalanadi. Fundik bezlarning kislotasi).

Sekretsiya hujayralarida odatda ikkita uchini ajratish mumkin: bazal (perikapillar bo'shlig'iga qaragan) va apikal (sekret chiqadigan bo'shliqqa qaragan). Sekretor hujayra tarkibiy qismlarining joylashishida rayonlashtirish kuzatiladi va bazaldan tepa uchlari (qutblari)gacha ular quyidagi qatorni hosil qiladi: donador sitoplazmatik to'r, yadro, qatlamli kompleks, sekretsiya granulalari (21-rasm). Bazal va apikal qutblarning plazmalemmasi ko'pincha mikrovilluslarni o'z ichiga oladi, buning natijasida qon va limfadan moddalarning bazal qutb orqali kirishi va tugallangan sekretsiyaning apikal qutb orqali chiqishi uchun sirt maydoni ortadi.

Protein tabiatining sekretsiyasi (oshqozon osti bezi) hosil bo'lganda, jarayon sekretsiyaga xos bo'lgan oqsillarni sintez qilishdan boshlanadi. Shuning uchun sekretor hujayralar yadrosi xromatinga boy bo'lib, aniq belgilangan yadroga ega, buning natijasida RNKning har uch turi hosil bo'lib, sitoplazmaga kirib, oqsil sintezida ishtirok etadi. Ba'zan, ko'rinib turibdiki, sekretsiya sintezi yadrodan boshlanib, sitoplazmada tugaydi, lekin ko'pincha gialoplazmada va donador sitoplazmatik retikulumda davom etadi. Sitoplazmatik retikulumning tubulalari birlamchi mahsulotlarni to'plash va ularni tashishda muhim rol o'ynaydi. Shu munosabat bilan sekretor hujayralarda ko'plab ribosomalar va yaxshi rivojlangan sitoplazmatik to'r mavjud. Sitoplazmatik retikulumning birlamchi sirli bo'limlari yirtilib, uning vakuolalariga o'tib, qatlamli kompleksga yo'naltiriladi. Bu erda sekretor granulalarning shakllanishi sodir bo'ladi.

Shu bilan birga, sekretsiya atrofida lipoproteinli membrana hosil bo'ladi va sekretsiyaning o'zi pishib (suvni yo'qotadi), ko'proq konsentratsiyalanadi. Donachalar yoki vakuolalar ko'rinishidagi tayyor sekretsiya qatlamli kompleksni tark etadi va hujayralarning apikal qutbi orqali chiqariladi. Mitoxondriya butun jarayon uchun energiya beradi. Protein bo'lmagan tabiat sirlari, aftidan, sitoplazmatik retikulumda va ba'zi hollarda, hatto mitoxondriyalarda (lipid sekretsiyasi) sintezlanadi. Sekretsiya jarayoni asab tizimi tomonidan tartibga solinadi. Hujayradagi moddalar almashinuvi natijasida konstruktiv oqsillar va sekretsiyalardan tashqari trofik tabiatga ega moddalar (glikogen, yog ', pigmentlar va boshqalar) hosil bo'lishi va energiya (nurlanish, issiqlik va elektr biotoklari) hosil bo'lishi mumkin.

Metabolizm, qoida tariqasida, hujayra tomonidan ishlatilmaydigan va ko'pincha tashqi muhitga bir qator moddalarning chiqishi bilan yakunlanadi.

Hatto uning uchun zararli. Hujayradan moddalarni olib tashlash, kirish kabi, passiv fizik-kimyoviy jarayonlar (diffuziya, osmoz) asosida va faol uzatish orqali amalga oshiriladi. Chiqarishning morfologik rasmi ko'pincha fagotsitozga qarama-qarshi xususiyatga ega. Chiqarilgan moddalar membrana bilan o'ralgan.

Olingan pufak hujayra membranasiga yaqinlashadi, u bilan aloqa qiladi, so'ngra yoriladi va pufakning tarkibi hujayradan tashqarida paydo bo'ladi.

Metabolizm, yuqorida aytib o'tganimizdek, hujayraning boshqa hayotiy ko'rinishlarini, masalan, hujayra o'sishi va differentsiatsiyasini, qo'zg'aluvchanligini va hujayralarning o'zini ko'paytirish qobiliyatini belgilaydi.

Hujayra o'sishi metabolizmning tashqi ko'rinishi bo'lib, hujayra hajmining oshishi bilan ifodalanadi. O'sish, agar metabolizm jarayonida assimilyatsiya dissimilyatsiyadan ustun bo'lsa va har bir hujayra faqat ma'lum bir chegaragacha o'sadi.

Hujayra differensiatsiyasi - bu turli hujayralarda turlicha sodir bo'ladigan va atrof-muhit va genlar deb ataladigan DNK bo'limlarining faolligi bilan belgilanadigan bir qator sifat o'zgarishlaridir. Natijada, turli to'qimalarning turli xil sifatli hujayralari paydo bo'ladi, keyinchalik hujayralar yoshga bog'liq o'zgarishlarga uchraydi, ular kam o'rganiladi. Biroq, ma'lumki, hujayralar suvsizlanadi, oqsil zarralari kattalashadi, bu kolloidning dispers fazasining umumiy yuzasining pasayishiga va natijada metabolizm tezligining pasayishiga olib keladi. Shuning uchun hujayraning hayotiy salohiyati pasayadi, oksidlanish, qaytarilish va boshqa reaksiyalar sekinlashadi, ba'zi jarayonlarning yo'nalishi o'zgaradi, shuning uchun hujayrada turli moddalar to'planadi.

Hujayraning tirnash xususiyati uning tashqi muhitdagi o'zgarishlarga reaktsiyasi bo'lib, buning natijasida hujayra va atrof-muhit o'rtasida yuzaga keladigan vaqtinchalik qarama-qarshiliklar bartaraf qilinadi va tirik tuzilma allaqachon o'zgargan tashqi muhitga moslashadi.

Achchiqlanish fenomenida quyidagi fikrlarni ajratish mumkin:

1) atrof-muhitga ta'sir qilish (masalan, mexanik, kimyoviy, radiatsiya va boshqalar)

2) hujayraning faol, ya'ni qo'zg'aluvchan holatga o'tishi, bu hujayra ichidagi biokimyoviy va biofizik jarayonlarning o'zgarishida namoyon bo'ladi va hujayra o'tkazuvchanligi va kislorodning so'rilishi ortishi, uning sitoplazmasining kolloid holati o'zgarishi mumkin; harakatning elektr oqimlari paydo bo'lishi mumkin va hokazo .;

3) hujayraning atrof-muhit ta'siriga munosabati va turli hujayralarda javob turlicha namoyon bo'ladi. Shunday qilib, biriktiruvchi to'qimada metabolizmning mahalliy o'zgarishi, mushak to'qimasida qisqarish sodir bo'ladi, bez to'qimalarida (so'lak, o't va boshqalar) sekretsiyalar ajralib chiqadi, asab hujayralarida va bez epiteliysida nerv impulsi paydo bo'ladi. , mushak va asab to'qimalari, qo'zg'alish bir sohada paydo bo'ladi, to'qima bo'ylab tarqaladi. Nerv hujayrasida qo'zg'alish nafaqat bir xil to'qimalarning boshqa elementlariga tarqalishi mumkin (natijada murakkab qo'zg'aluvchan tizimlar - refleks yoylar hosil bo'ladi), balki boshqa to'qimalarga ham o'tishi mumkin. Buning yordamida asab tizimining tartibga soluvchi roli amalga oshiriladi. Ushbu reaktsiyalarning murakkablik darajasi hayvonning tashkiliy darajasiga bog'liq bo'lib, tirnash xususiyati beruvchi vositaning kuchi va tabiatiga qarab, quyidagi uch turdagi tirnash xususiyati farqlanadi: normal, paranekroz va nekrotik. Agar qo'zg'atuvchining kuchi hujayra yoki umuman organizm yashaydigan muhitga xos bo'lgan me'yoriy chegaralardan tashqariga chiqmasa, hujayrada sodir bo'ladigan jarayonlar pirovard natijada tashqi muhit bilan ziddiyatni bartaraf qiladi va hujayra o'z holatiga qaytadi. normal holat. Bunday holda, mikroskop ostida ko'rinadigan hujayra tuzilishining buzilishi sodir bo'lmaydi. Agar qo'zg'atuvchining kuchi katta bo'lsa yoki u hujayraga uzoq vaqt ta'sir qilsa, u holda hujayra ichidagi jarayonlarning o'zgarishi hujayraning funktsiyasi, tuzilishi va kimyosining sezilarli darajada buzilishiga olib keladi. Unda inkluzyonlar paydo bo'ladi, tuzilmalar iplar, bo'laklar, to'rlar va boshqalar shaklida shakllanadi.Sitoplazmaning reaktsiyasi kislotalilik tomon siljiydi, hujayraning tuzilishi va fizik-kimyoviy xususiyatlarining o'zgarishi hujayraning normal ishlashini buzadi, uni qo'yadi. hayot va o'lim yoqasida. Nasonov va Aleksandrov bu holatni paranekrotik deb atadi* U qayta tiklanadi va hujayraning tiklanishiga olib kelishi mumkin, ammo bu uning o'limiga ham olib kelishi mumkin. Nihoyat, agar agent juda katta kuch bilan harakat qilsa, hujayra ichidagi jarayonlar shunchalik qattiq buziladiki, tiklash mumkin emas va hujayra o'ladi. Shundan so'ng bir qator strukturaviy o'zgarishlar sodir bo'ladi, ya'ni hujayra nekroz yoki nekroz holatiga kiradi.

Harakat. Hujayraga xos bo'lgan harakat tabiati juda xilma-xildir. Avvalo, hujayra sitoplazmaning uzluksiz harakatini boshdan kechiradi, bu aniq metabolik jarayonlarni amalga oshirish bilan bog'liq. Bundan tashqari, turli xil sitoplazmatik shakllanishlar hujayrada juda faol harakatlanishi mumkin, masalan, kiprikli epiteliyda kiprikchalar, mitoxondriyalar; harakat va yadro hosil qiladi. Boshqa hollarda, harakat hujayraning uzunligi yoki hajmining o'zgarishi, keyinchalik uning asl holatiga qaytishi bilan ifodalanadi. Bu harakat mushak hujayralari, mushak tolalari va pigment hujayralarida kuzatiladi. Kosmosdagi harakat ham keng tarqalgan. Bu amyobadagi kabi psevdopodlar yordamida amalga oshirilishi mumkin. Leykotsitlar va biriktiruvchi va boshqa to'qimalarning ba'zi hujayralari shunday harakat qiladi. Spermatozoidlar kosmosda maxsus harakat shakliga ega. Ularning oldinga siljishi quyruqning serpantin egilishi va spermatozoidlarning uzunlamasına o'q atrofida aylanishi tufayli sodir bo'ladi. Nisbatan sodda tashkil etilgan mavjudotlarda va yuqori darajada tashkil etilgan ko'p hujayrali hayvonlarning ba'zi hujayralarida kosmosdagi harakat tashqi muhitning turli agentlari tomonidan yuzaga keladi va boshqariladi va taksilar deb ataladi.

Bular: xemotaksis, tigmotaksis va reotaksis. Xemotaksis - kimyoviy moddalar tomon yoki undan uzoqlashish. Bunday taksilar qondagi leykotsitlar tomonidan aniqlanadi, ular organizmga kirgan va ma'lum moddalarni chiqaradigan bakteriyalar tomon harakatlanadi. Misol uchun, oziq-ovqat zarralarini amyobaga ozgina tegizish ularni o'rab olishiga va keyin yutib yuborishiga olib keladi. Kuchli mexanik tirnash xususiyati tirnash xususiyati kelib chiqishiga qarama-qarshi yo'nalishda harakatga olib kelishi mumkin. Reotaksis - suyuqlik oqimiga qarshi harakat. Bachadonda tuxum hujayra tomon shilimshiq oqimiga qarshi harakatlanadigan sperma reotaksiya qobiliyatiga ega.

O'zini ko'paytirish qobiliyati tirik materiyaning eng muhim xususiyati bo'lib, ularsiz hayot mumkin emas. Har bir tirik tizim o'lim bilan yakunlanadigan qaytarilmas o'zgarishlar zanjiri bilan tavsiflanadi. Agar bu tizimlar tsiklni qaytadan boshlashga qodir bo'lgan yangi tizimlarni keltirib chiqarmasa, hayot to'xtab qolar edi.

Hujayraning o'z-o'zini ko'paytirish funktsiyasi hujayra rivojlanishining natijasi bo'lgan bo'linish orqali amalga oshiriladi. Uning hayoti davomida dissimilyatsiya ustidan assimilyatsiya ustunligi tufayli hujayralar massasi ortadi, lekin hujayra hajmi uning yuzasiga qaraganda tezroq ortadi. Bunday sharoitda metabolizm intensivligi pasayadi, hujayrada chuqur fizik-kimyoviy va morfologik o'zgarishlar sodir bo'ladi, assimilyatsiya jarayonlari asta-sekin inhibe qilinadi, bu etiketli atomlar yordamida ishonchli tarzda isbotlangan. Natijada, avval hujayraning o'sishi to'xtaydi, keyin esa uning keyingi mavjudligi imkonsiz bo'lib qoladi va bo'linish sodir bo'ladi.

Bo'linishga o'tish - bu sifat sakrashi yoki assimilyatsiya va dissimilyatsiyadagi miqdoriy o'zgarishlarning natijasi, bu jarayonlar o'rtasidagi ziddiyatlarni hal qilish mexanizmi. Bo'linishdan keyin hujayralar yosharganga o'xshaydi, ularning hayotiy potentsiali ortadi, chunki hajmining kamayishi tufayli faol sirt ulushi ortadi, umuman metabolizm va ayniqsa uning assimilyatsiya bosqichi kuchayadi.

Shunday qilib, hujayraning individual hayoti metabolizmning kuchayishi bilan tavsiflangan interfaza davri va bo'linish davridan iborat.

Interfaza ma'lum darajada konventsiya bilan bo'linadi:

1) presintetik davrda (Gj), assimilyatsiya jarayonlarining intensivligi asta-sekin o'sib boradi, lekin DNK reduplikatsiyasi hali boshlanmagan;

2) sintetik (S), sintezning balandligi bilan tavsiflanadi, bunda DNK ikki baravar ko'payadi va

3) postsintetik (G2), DNK sintezi jarayonlari to'xtaganda.

Bo'linishning quyidagi asosiy turlari ajratiladi:

1) bilvosita bo'linish (mitoz yoki karyokinez);

2) meioz yoki reduksiya bo'linishi va

3) amitoz yoki to'g'ridan-to'g'ri bo'linish.