4. Обмен веществ. Ассимиляция у гетеротрофов и ее фазы.

 Обмен веществ (метаболизм) - основное свойство живых организмов. На клеточном уровне метаболизм включает два процесса: ассимиляцию (анаболизм) и диссимиляцию (катаболизм). Эти процессы происходят в клетке одновременно.

Ассимиляция (пластический обмен) - совокупность реакций биологического синтеза. Из простых веществ, поступающих в клетку извне, образуются вещества, характерные для данной клетки. Синтез веществ в клетке происходит с использованием энергии, заключенной в молекулах АТФ.

Диссимиляция (энергетический обмен) - совокупность реакций расщепления веществ. При расщеплении высокомолекулярных соединений выделяется энергия, необходимая для реакций биосинтеза. По типу ассимиляции организмы могут быть автотрофными, гетеротрофными и миксотрофными. Гетеротрофные организмы строят органические вещества своего тела из уже имеющихся готовых органических веществ. К гетеротрофам относят животных, грибы, некоторых бактерий. Гетеротрофные организмы способны строить свои специфические белки, жиры, углеводы только из белков, жиров, углеводов, которые они получают с пищей. В процессе пищеварения эти вещества распадаются до мономеров. Из мономеров в клетках синтезируются вещества, характерные для данного организма. Все эти реакции идут при участии ферментов и с использованием энергии АТФ. Схема превращения веществ в гетеротрофном организме

5. Обмен веществ. Диссимиляция. Этапы диссимиляци По типу диссимиляции организмы делят на аэробные и анаэробные.

В организме человека, животных и большинства микроорганизмов энергия образуется в результате реакций катаболизма при дыхании или брожении. Эта энергия переходит в особую форму - энергию макроэргических связей молекул АТФ. С использованием энергии АТФ происходит биосинтез, деление клетки, сокращение мышц и другие процессы. Синтез АТФ осуществляется в митохондриях.и в гетеротрофной клетке, внутриклеточный поток: информации, энергии и вещества. Энергетический обмен проходит в 3 этапа. 1-й этап - подготовительный.

На этом этапе молекулы сложных веществ (белков, жиров, углеводов, нуклеиновых кислот) распадаются до мономеров. Выделяется небольшое количество энергии, которая рассеивается в виде тепла. Синтез АТФ не происходит.

2-й этап - бескислородный (анаэробный).

Бескислородный распад протекает в цитоплазме клеток. Мономеры, образовавшиеся на первом этапе, расщепляются без участия кислорода, в несколько стадий. Расщепление происходит под действием ферментов с образованием энергии АТФ. Например, в мышцах (в цитоплазме клеток) молекула глюкозы распадается на две молекулы молочной кислоты и две молекулы АТФ.

3-й этап - кислородное расщепление (аэробное дыхание).

Все реакции этой стадии катализируются ферментами и проходят при участии кислорода в митохондриях. Вещества, образо- вавшиеся в предыдущем этапе, окисляются до конечных продуктов - СО₂ и Н₂О.

При этом выделяется большое количество энергии.

Данный процесс называют клеточным дыханием. При окислении двух молекул молочной кислоты образуется 36 молекул АТФ. В результате второго и третьего этапов при расщеплении одной молекулы С₆Н₁₂О₆ выделяется 38 молекул АТФ.

Суммарное уравнение:

Анаэробная диссимиляция

Распад глюкозы у анаэробных бактерий может идти в бескислородных условиях. Этот процесс называется брожением. При брожении выделяется не вся энергия, заключенная в веществе, а лишь часть ее. Остальная энергия остается в химических связях в образовавшемся веществе.

При спиртовом брожении образуется спирт и две молекулы

АТФ.

Таким образом, при расщеплении глюкозы в аэробных условиях выделяется вся энергия и распад идет до конечных про- дуктов (СО₂ и Н₂О), а при брожении выделяется часть энергии и распад идет до промежуточных продуктов реакций.

Информация в клетке передается следующими путями: репликация (синтез ДНК и мРНК), транскрипция (перенос информации с ДНК на мРНК) и трансляция (считывание информации с мРНК и перенос ее на белок). Передача информации от клетки к клетки: 1. Гуморальный поток информации. В этом потоке сигнал (гормон, цитокин и др. БАВ) передаётся от клетки к клетки по кровеносной системе. 2. Нейрональный поток информации – сигнал передаётся по структурам нервной системы (нейронам, нервным волокнам). 3. Паракринный и аутокринный потоки информации – сигнал передаётся через межклеточное пространство к соседним клеткам или замыкается на себя. Этот поток информации иногда подразделяется на два потоки – паракринный и аутокринный.

Поток энергии у представителей разных групп организмов обеспечивается механизмами энергоснабжения —брожением, фото- или хемосинтезом, дыханием. Центральная роль в биоэнергетике клеток животных принадлежит дыхательному обмену. Он включает реакции расщепления глюкозы, жирных кислот, аминокислот, а также использование выделяемой энергии для образования видеаденозинтрифосфата (АТФ). Среди органелл животной клетки особое место в дыхательном обмене принадлежит митохондриям, выполняющим функцию окислительного фосфорилирования, а также матриксу цитоплазмы, в котором протекает процесс бескислородного расщепления глюкозы — анаэробный гликолиз. Из двух механизмов, обеспечивающих жизнедеятельность клетки энергией, анаэробный гликолиз менее эффективен. В связи с неполным (в отсутствие кислорода) окислением, прежде всего глюкозы, в процессе гликолиза для нужд клетки извлекается не более 10% энергии. Недоокисленные продукты гликолиза (пируват) поступают в митохондрий, где в условиях полного окисления, сопряженного с фосфорилированием АДФ до АТФ, отдают для нужд клетки оставшуюся в их химических связях энергию. Реакции дыхательного обмена не только поставляют энергию, но и снабжают клетку строительными блоками для синтеза разнообразных молекул. Ими являются многие продукты расщепления пищевых веществ. Особая роль в этом принадлежит одному из этапов дыхательного обмена — циклу Кребса,осуществля-емому в митохондриях. Через этот цикл проходит путь углеродных атомов (углеродных скелетов) большинства соединений, служащих промежуточными продуктами синтеза химических компонентов клетки. В цикле Кребса происходит выбор пути превращения того или иного соединения, а также переключение обмена клетки с одного пути на другой, например с углеводного на жировой. Таким образом, дыхательный обмен одновременно составляет ведущее звено потока веществ, объединяющего метаболические пути расщепления и образования углеводов, белков, жиров, нуклеиновых кислот.

6. Окислительное фосфорилирование. Разобщение оф и его мед. Значение. Лихорадка и гипертермия. Сходство и различия. синтез молекул АТФ из АДФ и неорганического фосфата за счет энергии окисления молекул органических и неорганических веществ. Ф. о. сопряжено с переносом электронов по дыхательной цепи, элементы которой встроены у эукариот во внутреннюю мембрану митохондрий, а у прокариот монтируются на внутрицитоплазматических мембранах. Открыто в 1930 г. B. А. Энгельгардтом, позднее А. Ленинджером показано наличие электронтранспортной цепи. Перенос электронов по дыхательной цепи митохондрий завершается восстановлением О₂, синтез АТФ происходит в трех пунктах энергетического сопряжения. Разобщение окисления и фосфорилирования — это состояние, при котором энергия, освобождающаяся в процессе транспорта электронов по дыхательной цепи, не способна аккумулироваться в макроэргических связях АТФ и поэтому выделяется в виде теплоты. Разобщение окислительного фосфорилирования и тканевого дыхания может быть биологически полезным. Разобщение представляет собой способ генерирования тепла для поддержания температуры тела у зимнеспящих животных и млекопитающих адаптированных к холоду. В качестве разобщителя выступают жирные кислоты, которые накапливаются в бурой жировой ткани. Такой бурый жир есть и у новорожденных детей, что позволяет поддерживать температуру тела при еще несовершенной системе терморегуляции.

            У больных с гиперфункцией щитовидной железы отмечается повышение температуры тела, что обусловлено разобщением процессов тканевого дыхания и окислительного фосфорилирования, вызванного тироксином. Лихорадка — это терморегуляторное повышение температуры тела, которое представляет собой организованный и координированный ответ организма на болезнь или иное повреждение. При лихорадке сохраняется терморегуляция, а установочная точка температурного гомеостаза смещена на более высокий уровень и поэтому нормальная температура воспринимается гипоталямусом как «холод», а повышенная — как «нормальная».

Гипертермия — повышение температуры тела вследствие нарушения терморегуляции без перестройки температурного гомеостаза (например — перегревание) При лихорадке имеет место не нарушение, а перестройка терморегуляции. Организм сам поддерживает высокую температуру, поскольку "установочная точка" терморегуляторного центра настроена на более высокий уровень. Если лихорадящее животное охлаждать, то его температура не уменьшается, сохраняется высокойПри гипертермии нарушена терморегуляция. Температура тела повышается вопреки стремлениям организма поддерживать температурный гомеостаз. "Установочная точка" терморегуляторного центра не меняется. Если животное с гипертермией охлаждать, то в результате резкого увеличения теплоотдачи температура тела начинает уменьшаться

9. Основные положения клеточной теории Т. Шлейдена и М. Шванна. Какие дополнения внес в эту теорию Р.Вирхов? Современное состояние клеточной теории.

Основные положения клеточной теории Т. Шлейдена и М. Шванна (1838).

1. Все животные и растения состоят из клеток.

2. Растут и развиваются растения и животные путём возникновения новых клеток.

3. Клетка является самой маленькой единицей живого, а целый организм — это совокупность клеток.

Вирхов спустя 20 лет доказал, что количество клеток в организме увеличивается в результате клеточного деления, т.е. клетка происходит только от клетки.

Современное состояние клеточной теории

1. Клетка - это элементарная, функциональная единица строения всего живого. (Кроме вирусов, которые не имеют клеточного строения)

2. Клетка - единая система, она включает множество закономерно связанных между собой элементов, представляющих целостное образование, состоящее из сопряжённых функциональных единиц - органоидов.

3. Клетки всех организмов гомологичны.

4. Клетка происходит только путём деления материнской клетки.

5. Многоклеточный организм представляет собой сложную систему из множества клеток, объединённых и интегрированных в системы тканей и органов, связанных друг с другом.

6. Клетки многоклеточных организмов тотипотентны.

7. Клетка может возникнуть лишь из предшествующей клетки.

10. Хим. Состав клетки Макроэлементы, их роль в клетке. 

Наибольший удельный вес в элементном составе клетки приходится на кислород, углерод, водород и азот. Это так называемые основные, или биогенные, элементы. Атомы этих элементов образуют молекулы всех органических веществ клеток; на их долю приходится более 95% массы клеток, причем относительное содержание элементов в живом веществе намного выше, чем в земной коре. К главным элементам органических молекул относятся также фосфор и сера.

Жизненно важными являются, кроме того, кальций, магний, калий, натрий и хлор (в клетках животных), входящие в состав клетки в виде ионов. Их содержание в клетке исчисляет೿兄맣ꥁᎢ웋븧ḏ蚘倖銨㛿㛍击箫ﴶ넅䫴ᔞ嬒됯쉨膚ḣ㨞즠絏ﲏ䎐ﷇꬺ湔䩊徇ᙖ棙뷒ꨋ訿嘢튩氻އ녦沊⬮駢戮犢稸篝胆匕఻넫㧔ቸ⇺좗5燧ꍏ個ǿ쓲䷅꼅镹磅竢Ⓩᕕ⧗㾿䌋紐稞箹㟶樗냪ಖ⹘㮔렸Ꝩཻ糧灓̰琜蕺⺢㤊텉ዳ텫ｲ܍啿ݵ끏㮶꠲녽砇솁侳᪣餏鼴垗㓯ᚑ㵙슗ᑩف䤚ힳ꧅‡◭餅섚餼軒뙓⋼鑟謭鞡ꤽ䱀嬉魷ᡶꥱ感鳙⢑쓑멽萚쐾鏬⑘䝱⟜団沌ߒ罨떭鴯໪骧踐凵ꓣ垎೔ᶾ珤愢깑鬈祐䮲顿灑흻晫疯ⴛ譔Ƴ㟂턻ꘄ숄鎷Ꞩ邈ゴٗﲞ䛤뛶ୁ蓿滴봅⤾뜧⨝仺겔욟Ꚅ䛭㑗奲ᒭ쵥⿺謽潑릾鎉뛻裈泼혢娓ｏ琤뗫䂓綞כ꽡ꚮ컯麅曇앜啣竒뉏⡦⩧璪⮖섉뉊ᗻ㩪좪棉ꊄʏ躗陈䂽㠙鰻㚳筄⣭⩘尸Ｍ㧩䣎㌽塀償偾钢䡴豪뛽䣁ߴ淔⮰鴠융晃㸐㐼覭蕢衉钡✬礫綖䋏ᐉ룁Ⳬ⶿쇑ᠶ삄뭴ꐿ䨈ꌷ֨ᘑ汅ᬭ텣傇舠樉ᖙ䋚폅毲庀䈧䉷ᅨ栧Ԯ獛ᨀ籀員鈈硝瓑쿳ॼ䫕䊯㳳཮懝㳻삝༓邘灛忳︾꧉㰪볎쨛媛郦썚棂㜢嫀⩱싐沫䦒㰤䘉壗͞㶭炻䵩ၘ災ﬞ펞ꈧ簳滵柍䜨葒⢻谶㘥屘鑎燎䆰坳䰏௷荛蒼ịꨊ젴田Ų司먎쩥駁蚀罉퀌㈝鰃᯶䣐筦넯ឭ䵟辈菵ᇋ쳜荞ﻷ今狁ᡴ奕呤⡨껷외婳룤ᶘｿ▶鲮ΐО烹鮉斔嫛䲠⥉عꘊ﨓ꀇꤝ嶕秓筝巖ᐞ晅驎ೆ朠짂홣臃骦輝勮鬝쥯ꝩ圾藓쉬䪗鏳控曩봢鴜㼹杕즄켘꓊㣈퓕⫸谠틣疲㿲荲≏륟Хᣒ⍊捧檃칱듑展欉錞㔬⎼窧ᚊṒ挻⍇뮵್ᓛ晢쳧㢞뼓蠣嗰ᙝ쿫㻆鍷辎菧Ʋʞৰ⒥梨碨췒买헼匐肘овливают нормальный ритм сердечной деятельности, обеспечивают передачу нервного импульса. Хлор в виде анионов участвует в создании солевой среды животных организмов (для растений хлор является микроэлементом) и, кроме того, иногда входит в состав органических соединений.

Другие химические элементы — медь, марганец, железо, кобальт, цинк, а также (для некоторых организмов) бор, фтор, хром, селен, алюминий, кремний, молибден и иод —- содержатся в небольших количествах (не более 0,01% массы клеток). Они относятся к группе микроэлементов.

Кобальт, например, входит в состав витамина В₁₂, иод — в состав гормонов тироксина и тиронина, а медь — в состав ферментов, катализирующих окислительно-восстановительные процессы; кроме того, медь участвует в переносе кислорода в тканях моллюсков. Железо является составной частью комплексов, выполняющих ряд жизненно важных функций. К ним относятся, например, гем гемоглобина, некоторые ферменты и переносчики электронов (цитохром С).