Фотосинтез как анаболический процесс пластического обмена
Фотосинтез (от гр. фотос — свет + гр. синтез — соединение) — процесс создания зелеными растениями, содержащими хлорофилл, органических веществ из неорганических (вода, CO2), благодаря энергии солнечных лучей, поглощаемых хлорофиллом.
Фотосинтез — сложный многоступенчатый процесс. В нем различают две фазы: световую и темновую. Их протекание показано в следующей схеме:
Продуктивность фотосинтеза возрастает с повышением определенного уровня содержания CO2 и температуры, а также за счет улучшения освещения и влажности окружающего воздуха.
Эти закономерности используют для получения высоких урожаев сельскохозяйственных культур как в закрытом, так и в открытом грунте.
Одной из форм пластического обмена является хемосинтез — способность некоторых бактерий ассимилировать угольную кислоту, используя химическую энергию.
К ним относятся:
- нитрофицирующие, получающие энергию для синтеза органических веществ, окисляя аммиак до азотистой, а затем азотной кислоты;
- серобактерии — окисляют сероводород до сульфатов;
- железобактерии — превращают соли двухвалентного железа в соли трехвалентного железа.
Процесс хемосинтеза протекает аналогично темновой фазе фотосинтеза.
Энергетический обмен осуществляется в три этапа.
Этапы | Процесс энергетического обмена | Освобождение и использование энергии |
---|---|---|
Подготовительный этап | Крупные молекулы белков, жиров, углеводов, нуклеиновых кислот при участии ферментов распадаются на более мелкие молекулы | Энергия рассеивается в виде теплоты |
Бескислородный (анаэробный) этап – неполное расщепление | Образовавшиеся на подготовительном этапе глюкоза» аминокислоты и другие вещества расщепляются дальше. Расщепление глюкозы идет с участием АДФ и H3PO4 | Распад одной молекулы глюкозы дает энергию, обеспечивающую синтез двух молекул АТФ (освобождается 200 кДж энергии) |
Кислородный (аэробный) этап | Процесс идет в митохондриях с помощью окислительных ферментов и кислорода. Расщепление двух молекул молочной кислоты идет с участием АДФ и фосфорной кислоты | Распад двух молекул молочной кислоты дает энергию для синтеза 36 молекул АТФ (осво-; бождается 2600 кДж энергии, на синтез АТФ расходуется 1440 кДж) |
Суммарное уравнение полного расщепления глю- |
Процессы анаболизма (биосинтез белка, фотосинтез, хемосинтез) проходят с поглощением энергии.
Энергетический обмен, основу которого составляют процессы катаболизма, протекаете с выделением энергии.
Анаболизм и катаболизм – две взаимосвязанные и взаимозависимые стороны метаболизма.
Жизненный цикл клетки представляет собой промежуток времени от момента возникновения клетки в результате деления до ее гибели или последующего деления.
Митоз
Деление клетки лежит в основе роста и развития организмов, их размножения, а также обеспечивает самообновление тканей на протяжении жизни организма и восстановления их целостности после повреждения.
Наиболее широко распространенная форма воспроизведения клеток у живых организмов — непрямое деление или митоз.
Для митоза характерны сложные преобразования ядра клетки, сопровождающиеся формированием специфических структур — хромосом.
Фазы | Процессы |
---|---|
Интерфаза | Совершается ряд очень важных процессов, предшествующих делению клетки: идет интенсивный синтез белков, АТФ и других органических веществ. Удваиваются хромосомы, каждая оказывается состоящей из двух сестринских хроматид, скрепленных общей центромерой. Набор хромосом 2n |
Профаза | Непродолжительна, происходит спирализация хромосом, исчезают ядерная оболочка, ядрышко, образуется веретено деления |
Метафаза | Происходит дальнейшая спирализация хромосом, центромеры располагаются по экватору |
Анафаза | Центромеры, скрепляющие сестринские хроматиды, делятся; каждая из них становится новой хромосомой и отходит к противоположным полюсам |
Телофаза | Делится цитоплазма, образуются две дочерние клетки, каждая с диплоидным набором хромосом И счезает веретено делен ия, формируются ядрышки |
Число хромосом в соматических клепках всегда парное. Это объясняется тем, что в этих клетках находятся две одинаковые по форме и размерам хромосомы: одна происходит от отцовского, другая — от материнского организма.
Хромосомы, одинаковые по форме и размерам и несущие одинаковые гены, называются гомологичными. Хромосомный набор соматической клетки, в котором каждая хромосома имеет себе пару» носит название двойного, или диплоидного набора, и обозначается 2n. Набор хромосом соматической клетки, характерный для данного вида, называется кариотипом.
Хромосомы постоянно присутствуют в клетке, но в период между двумя делениями — интерфазе — находятся в деспирализованном состоянии и поэтому не видны в световой микроскоп. Они очень хорошо заметны во второй фазе деления (метафаза).
Изучение хромосом» деталей их строения в метафазе имеет очень большое значение для диагностики заболеваний человека» обусловленных нарушениями строения хромосом.
Митоз — это способ деления клеток, заключающийся в точном распределении генетического материала между дочерними клетками.
Подготовка к делению
Эукариотические организмы, состоящие из клеток, имеющих ядра, начинают подготовку к делению на определенном этапе клеточного цикла, и интерфазе. Она в десятки раз продолжительнее митоза (10—12 часов).
Процесс деления клетки проходит четыре фазы: профаза, метафаза, анафаза и телофаза. Длится 1—2 часа.
Биологическое значение митоза в том, что он обеспечивает постоянство числа хромосом во всех клетках организма, вследствие чего все они имеют одну и ту же генетическую информацию.