Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
H+ резервуар знаходиться на зовнішній мембрані мітохондрій. У ній локалізовані компоненти дихального ланцюга і ферменти, які каталізують реакцію синтезу АТФ. Протони Н+, які містяться в цьому резервуарі, приєднують електрони з високим рівнем енергії, перетворюються на атомарний Гідроген.
Окисно-відновні процеси полягають в переміщенні електронів і протонів від одних атомів або молекул до інших. Втрату електронів молекулою водню називають окисненням, приєднання електронів чи атомів водню – відновленням. Речовина, що окиснюється, є донором, а та, що відновлюється – акцептором електронів або протонів. Реакції окиснення супроводжуються виділенням енергії. Електрони в складі молекул органічних сполук мають великий запас енергії, оскільки знаходяться на високих енергетичних рівнях. Сутність дихання полягає в біологічному окисненні органічних речовин у клітинах з утворенням проміжних молекул без участі кисню, води і вуглекислого газу за участі кисню. Процеси біологічного окиснення протікають за участі ряду ферментів і переносників електронів. Якщо у процесі горіння майже вся енергія виділяється у вигляді тепла, то при біологічному близько 50% енергії перетворюється в енергію зв'язків АТФ та інших молекул – носіїв енергії, решта 50% енергії перетворюються на теплоту.
Гліколіз відбувається в цитоплазмі за дефіциту оксигену або повної його відсутності. Енергії окиснення глюкози в цьому випадку вистачає тільки на синтез двох молекул АТФ. При цьому одна молекула глюкози розщеплюється й окиснюється за участі ферментів до двох трикарбонових молекул піровиноградної кислоти СНЗ-СО-СООН. Надалі безкисневий етап енергетичного обміну завершується у тварин утворенням 2-х молекул молочної кислоти
У процесі аеробного розщеплення глюкози відбувається відновлення окисненого НАД+ у НАД-Н. За рахунок окиснення глюкози до піровиноградної кислоти фосфорилюються також чотири молекули АДФ до АТФ. На етапі окиснення глюкози оксиген безпосередньо не бере участі, однак його наявність забезпечує подальше окиснення піровиноградної кислоти. Дві молекули піровиноградної кислоти надходять на ферментативний кільцевий "конвеєр", що називають циклом Кребса, або циклом трикарбонових кислот. Цей процес відкрив у 1937 р. англійський вчений Х.А. Кребс,
Якщо ферменти гліколізу знаходяться в цитоплазмі, то ферменти циклу Кребса – в мітохондріях, у їхньому внутрішньому матриксі. Потрапляючи в мітохондрію, піровиноградна кислота перетворюється на енергетично багату молекулу ацетилкоферменту А (ацетил-КоА). Перетворення піровиноградної кислоти в ацетил-КоА відбувається за участі ферментативного комплексу, до складу якого входять 60 білкових молекул трьох типів і приєднані до них переносники електронів.
Надалі в циклі Кребса ацетил КоА рагує з молекулою щавелевооцтової кислоти, і в результаті утворюється лимонна кислота. Вона окиснюється в ході наступних чотирьох ферментних реакцій. При цьому відновлюються три молекули НАД+ до НАД.Н, одна молекула ФАД до ФАД-Н2 і утворюється молекула гуанозинтрифосфата (ГТФ) з макроергічним фосфатним зв'язком. Енергія ГТФ використовується для фосфорилювання АДФ і утворення АТФ.
В мембрани мітохондрій вбудовані молекули ферменту, що синтезує АТФ. Електрони відновлених НАД-Н і ФАД-Н2 у процесі гліколізу й циклі Кребса приєднуються до оксигена, а енергія електронів витрачається на утворення АТФ. У результаті відновлення оксигена утворюються молекули води. У циклі трикарбонових кислот утворюється СО2, а в ланцюгу переносу електронів – вода. При цьому одна молекула глюкози цілком окиснюється до СО2 і Н2О, а енергія виділена при цьому, еквівалентна енергії, накопиченій 38 молекулами АТФ.
Фотосинтез – це окисно-відновний процес. За участю хлорофілу й енергії сонячних квантів вода фотоокиснюється, в результаті чого виділяються кисень та водень, останній і відновлює вуглекислий газ до рівня вуглеводів. Ці реакції відбуваються відповідно в світлову та темнову фази фотосинтезу.У тилакоїдах хлоропласта відбуваються світлові реакції фотосинтезу: уловлювання квантів світла пігментами – хлорофілом, каротиноїдами, фікобілінами, фотоокиснення води, транспортування електронів за участю електроно-транспортного ланцюга з утворенням відновленої форми нікотинамідаденіндинуклеотидфосфату (НАДФ.Н2) і макроергічних сполук аденозинтрифосфату (АТФ). Певна частина синтезованих у світлових реакціях НАДФ.Н2 і АТФ у подальшому використовується в процесі синтезу органічних сполук із вуглекислого газу та води. Ці реакції відбуваються у стромі хлоропласта і їх називають темновими реакціями фотосинтезу, бо кванти світла в них безпосередньо не беруть участі.
Стромою називають внутрішній вміст хлоропластів, де локалізовані ферменти, які фіксують та відновлюють вуглекислий газ до вуглеводів.Сутність світлової фази фотосинтезу полягає в окисненні води до молекулярного кисню за допомогою світлової енергії, поглинутої хлорофілом. Звільнені в такому разі електрони пере-даються ланцюгом з проміжних переносників до НАДФ, з від-новленням його до НАДФ.Н2. Крім того, під час перенесу електронів частина енергії витрачається на утворення АТФ, або на фотосинтетичне фосфорилування.
Рослини й інші фотосинтезуючі організми трансформують енергію сонячного світла в енергію хімічних зв'язків органічних сполук, що використовується всіма іншими живими істотами нашої планети; вони насичують атмосферу Землі киснем, що служить для окиснення органічних речовин і вивільнення з них хімічної енергії, у симбіозі з азотфіксуючими бактеріями залучають газоподібний азот атмосфери до складу молекул аміаку, його солей і органічних сполук. Збереження і розширення зеленого покриву Землі має вирішальне значення для всіх живих істот, що населяють нашу планету. За рахунок енергії світла у фотосинтезуючих клітинах утворюються АТФ і деякі інші молекули, що є своєрідними акумуляторами енергії. Збуджений світлом електрон віддає енергію для фосфорилювання АДФ, при цьому утворюється АТФ. Акумулятором енергії, крім АТФ, є складна органічна сполука нікотинамід-аденін-динуклеотид-фосфат, скорочено НАДФ+ (так позначають його окиснену форму). За рахунок енергії АТФ і за участі НАДФ-Н відбувається відновлення вуглекислого газу до глюкози. Усі ці складні процеси відбуваються в клітинах рослин у спеціалізованих клітинних органелах – хлоропластах.
2. Утворення гамет
ГАМЕТОГЕНЕЗ (лат. gametogenesis < грец. gametes — чоловік, gamete — дружина + genesis — походження) — формування зрілих статевих клітин (гамет) з генеративних клітин. Розвиток гамет у багатоклітинних тварин відбувається у статевих залозах — гонадах (грец. gone — сім’я). Розрізняють два типи статевих клітин: чоловічі (сперматозоїди) і жіночі (яйцеклітини). Сперматозоїди розвиваються в сім’яниках, яйцеклітини — у яєчниках. Гамети вищих тварин є високоспеціалізованими клітинами. У процесі еволюції вони набули морфофункціональних особливостей для виконання спеціальних функцій. Їхня основна функція — поєднання батьківських геномів і утворення зиготи (грец. zigota — з’єднана до пари). Ядра чоловічих і жіночих гамет містять рівноцінну спадкову інформацію. Утворенню гамет передує мейоз. Таким чином, у будь-яких організмів гамети обов’язково гаплоїдні, а зигота диплоїдна, з неї формується диплоїдний зародок, половина хромосом якого від материнського організму, а половина — від батьківського.
Оогенез — процес розвитку жіночих статевих клітин і оогенної тканини. Оогенез проходить у яєчниках у три періоди: 1) розмноження (клітини диплоїдної оогенної тканини діляться шляхом мітозу, утворюючи диплоїдні ооцити); 2) ріст ооцитів, проходження ними клітинного циклу, під час якого відбувається синтез ДНК, подвоєння і побудова другої хроматиди хромосом; 3) дозрівання ооцитів (їх поділ шляхом мейозу). У результаті оогнезу з ооцита утворюється одна гаплоїдна яйцеклітина з однохроматидними хромосомами і три редукційних (чи полярних) тільця. Далі яйцеклітина бере участь у статевому процесі, а редукційні тільця відмирають.
Оогенез
Сперматогенез (лат. spermato — сім’я + genesis — походження) — процес розвитку статевих клітин — сперматозоїдів — зі сперматогенної тканини. Сперматогенез проходить у три стадії: 1) розмноження в сім’яниках клітин диплоїдної сперматогенної тканини, що поділяються шляхом мітозу та утворюють диплоїдні сперматоцити; 2) ріст сперматоцитів, проходження ними клітинного циклу, у ході якого здійснюються синтез ДНК і добудування другої хроматиди; 3) дозрівання сперматоцитів, що поділяються шляхом мейозу, в результаті чого утворюються гаплоїдні сперматозоїди. З кожного сперматоцита виникає по чотири гаплоїдні однохроматидні сперматозоїди, готові до запліднення. При цьому в кожному сперматозоїді (людини та інших ссавців) хромосомні набори розрізняються за статевими хромосомами: одні несуть Х-хромосому, інші — Y-хромосому, а всі хромосоми несуть різні комбінації генів, набуті в результаті обміну ділянками у I профазі мейозу.
Сперматогенез
На стадії розмноження первинні статеві клітини діляться шляхом послідовних мітозів, унаслідок чого їхня кількість значно зростає. На стадії росту клітини, які утворилися, збільшуються до певних розмірів. На стадії дозрівання первинні диплоїдні статеві клітини діляться шляхом мейозу і перетворюються на незрілі гаплоїдні гамети. Цей процес має свої особливості при утворенні сперматозоїдів і яйцеклітин.
При дозріванні чоловічих статевих клітин унаслідок двох послідовних мейотичних поділів утворюється чотири однакові гаплоїдні клітини. На стадії формування ядро і цитоплазма цих клітин ущільнюються, завдяки чому їхні розміри зменшуються. Лише після дозрівання сперматозоїди набувають здатності до самостійного пересування і запліднення яйцеклітини. Під час дозрівання жіночих статевих клітин після першого поділу мейозу утворюються дві різні за розмірами гаплоїдні клітини: велика, яка містить запас поживних речовин, необхідних для розвитку зародка, і дрібна (так зване полярне тільце). Після другого мейотичного поділу утворюються чотири гаплоїдні клітини: одна велика яйцеклітина і три дрібні полярні тільця. Полярні тільця в процесі розмноження участі не беруть і через деякий час зникають. На стадії формування в яйцеклітини утворюється частина зовнішніх оболонок.
Розбіжності в утворенні сперматозоїдів і яйцеклітин пояснюються тим, що сперматозоїд під час запліднення лише вносить у яйцеклітину спадковий матеріал і тому його маса не має значення для розвитку майбутнього зародка. Яйцеклітина, крім своєї половини спадкового матеріалу, містить також усі органели і запас поживних речовин, які зародок використовує в процесі свого розвитку. Зберігаючи максимальну масу цитоплазми, яйцеклітина має стати гаплоїдною. Це досягається двома послідовними, але нерівномірними мейотичними поділами: дрібні полярні тільця призначені саме для видалення зайвого спадкового матеріалу.
3.Безстатеве розмноження
Нестатеве розмноження, — форма розмноження, при якій організм відтворює себе самостійно, без участі іншої особини. Слід відрізняти безстатеве розмноження від одностатевого розмноження (партеногенезу), який є особливою формою статевого розмноження.
Безстатеве розмноження здійснюється однією клітиною або групою клітин. Однією клітиною – це поділ материнської клітини навпіл (амеба, евглена зелена), брунькуванням (дріжджі), утворення спор (хламідомонада).
Типи : поділ, вегетативне, брунькування, розмноження спорами.
Прикладом безстатевого розмноження може бути розмноження бактерій, кожна клітина збільшується у розмірах і поділяється навпіл. Під час поділу плазматична мембрана і клітинні оболонка вгинаються і врешті – решт перешнуровуються. Якщо клітинна оболонка поділяється неповністю, то утворюються ланцюжки бактерій. Деякі бактерії утворюють товстостінні ендоспори, стійкі до нагрівання та обезводнення. Ендоспори утворюються поділом протопласта бактеріальної клітини на дві або більше частин. Навколо ділянки протопласта, що відокремилася і містить ДНК, утворюється щільна оболонка спори. Ендоспори можуть проростати через десятки, навіть сотні років.
Таким чином безстатеве розмноження у нижчих рослин здійснюється за допомогою спеціалізованих спор із джгутиками (зооспори) та нерухомих спор (апланоспори).
Спори безстатевого розмноження утворюються в одноклітинних спорангіях. Звичайно безстатеве розмноження відбувається тоді, коли в навколишньому середовищі є достатня кількість поживних речовин і сприятливі температурні умови.
У вищих рослин нестатеве розмноження відбуваються за допомогою спор без джгутиків, вони переносяться вітром або тваринами. Спори мають дві оболонки: зовнішню і внутрішню. Рослини, що виростають з них мають статеві органи, тобто є гаметофітами.
Поділ властивий перш за все притаманний одноклітинним організмам. Як правило, він здійснюється шляхом простого поділу клітини надвоє. У деяких найпростіших (наприклад, форамініфер) відбувається поділ на більше число клітин. У всіх випадках клітини, що утворюються, повністю ідентичні материнській клітині. Гранична простота цього способу розмноження, пов'язана з відносною простотою організації одноклітинних організмів, дозволяє розмножуватися дуже швидко. Так, в сприятливих умовах кількість бактерій може подвоюватися кожні 30-60 хвилин. Організм, що розмножується безстатевим шляхом, здатний нескінченно відтворювати себе, поки не відбудеться спонтанна зміна генетичного матеріалу —мутація. Якщо ця мутація сприятлива, вона збережеться в потомстві мутантної клітини, яке буде новим клітинним клоном.
1.2.Вегетативне розмноження – це розвиток нової особини або частини колонії з групи клітин материнської особини. Вегетативне розмноження одне з пристосувань для одержання потомства там, де немає сприятливих умов для статевого розмноження. В основі вегетативного розмноження лежить здатність рослин до регенерації (відновлення організмом втрачених частин тіла). У рослин вегетативне розмноження відбувається за рахунок пагонів (верба, суниці), коренів (малина), листків (деякі фіалки), видозмінених підземних пагонів (кореневище, бульба, цибулина) та коренебульб (жоржина). Вегетативне розмноження здійснюється вегетативними частинами тіла організмів. У багатоклітинних рослин можливий розвиток нового організму з обривків нитки (водорості), міцелію (гриби), шматочків слані (лишайники). Одним із способів вегетативного розмноження є брунькування: на материнському організмі спочатку з'являється невеликий горбик, який, поступово збільшуючись, досягає розмірів материнського організму і відділяється від нього (дріжджі, гідра).
Брунькуванням розмножуються поліпи (гідра, корали), при чому в одних випадках (гідра) особини, що виникають, відбруньковуються і кожна особина стає самостійною, в інших (корали) – залишаються частиною колонії.
Нерідко безстатевому розмноженню бактерій передує утворення спор. Бактеріальні спори — це клітини з багаторазово пониженим метаболізмом, що знаходяться в спокої, оточені багатошаровою оболонкою, стійкі до висихання і інших несприятливих умов, що викликають загибель звичайних клітин. Спороутворення служить як для переживання таких умов, так і для розселення бактерій: потрапивши у відповідне середовище, спора проростає, перетворюючись на вегетативну (що ділиться) клітину.
Безстатеве розмноження за допомогою одноклітинних спор властиве також різним грибам і водоростям. Спори в цьому випадку утворюються шляхом мітозу (мітоспори), причому іноді (особливо у грибів) у величезних кількостях; при проростанні вони відтворюють материнський організм. Крім мітоспор, у багатьох з вказаних організмів, а також у всіх вищих рослин формуються спори і іншого роду, а саме мейоспори, що утворюються шляхом мейозу. Вони містять гаплоїдний набір.
Тварина, що має і чоловічі, і жіночі гонади, називається гермафродитом. Гермафродитизм широко поширений серед нижчих тварин і в меншій мірі у вищих.
Партеногенез - це особливий вид статевого розмноження, при якому новий організм розвивається з незаплідненої яйцеклітини, таким чином обміну генетичною інформацією не відбувається, як і при безстатевому розмноженні.