среда, 28 ноября 2012 г.

Энергетический обмен


Основная цель энергетического обмена (диссимиляции, катаболизма) - это запасание энергии в виде макроэргических связей молекул АТФ. Энергия выделяется при расщеплении сложных органических веществ. И, конечно, не всю ее можно запасти - часть энергии рассеивается в виде тепла.

Окисление органики – единственный способ получения энергии для гетеротрофов. Для растений оно тоже необходимо, когда наступает темнота и фотосинтез не идет. В это время клетки растений используют для процессов жизнедеятельности запасы углеводов, образовавшихся на свету.
Энергетический обмен в клетке подразделяют на три этапа.
Первый этапподготовительный. 
Место действия: лизосомы. 
Нужно: ферменты.
Что происходит: расщепление ферментами сложных полимеров до мономеров (что-то вроде переваривания), например, крахмал или гликоген расщепляются до глюкозы. 
Энергетический выход: АТФ НЕ образуется. вся энергия рассеивается в виде тепла.
Второй этап - гликолиз.
Место действия: цитоплазма.
Нужно: ферменты, переносчики водорода, АДФ и фосфаты
Что происходит: неполное бескислородное ферментативное расщепление глюкозы до пировиноградной кислоты. Суммарно реакция гликолиза имеет вид
     С6Н12О6 + 2АДФ + 2Н3РО4 + 2НАД+ ®3Н4О3 + 2АТФ + 2НАД-Н2+ + 2Н2О.
более детально гликолиз выглядит так:

Энергетический выход: 2 молекулы АТФ на 1 молекулу глюкозы; остальное - в виде теплоты; КПД около 40%.
Продукт гликолиза – ПВК – заключает в себе значительную часть энергии, и дальнейшее ее высвобождение осуществляется в ходе кислородного этапа в митохондриях. Для этого процесса необходим кислород. Если же кислорода в клетке недостаточно (или он отсутствует), пировиноградная кислота подвергается различным превращениям.
Брожение – анаэробный ферментативный окислительно-восстановительный процесс превращения органических веществ, посредством которого многие организмы получают энергию, необходимую для жизнедеятельности. Брожение – эволюционно более ранняя и энергетически менее рациональная форма получения энергии из питательных веществ по сравнению с кислородным дыханием. К брожению способны бактерии, многие микроскопические грибы и простейшие. Брожение может наблюдаться в клетках растений и животных (в том числе и человека) в условиях дефицита кислорода. Сбраживанию подвергаются различные вещества: углеводы, органические кислоты, спирты, аминокислоты и другие вещества. Продуктами брожения являются различные кислоты (молочная, масляная, уксусная, муравьиная), спирты (бутиловый, этиловый, амиловый), ацетон, а также углекислый газ и вода. В основе молочнокислого брожения лежит гликолиз. Образовавшаяся в процессе гликолиза ПВК восстанавливается атомами водорода, связанными с НАД-Н2+, и образуется молочная кислота.
          С6Н12О6 + 2Н3РО4 + 2АДФ ® 2СН3СНОНСООН (С3Н6О3) + 2АТФ + 2Н2О.
Процесс молочнокислого брожения осуществляют молочнокислые бактерии и животные.
Процесс спиртового брожения, который осуществляют дрожжи, идет аналогично молочнокислому брожению, но последние реакции приводят к образованию этилового спирта. Сначала ПВК декарбоксилируется до уксусного альдегида:
СН3СОСООН ® СН3СОН + СО2.
Образовавшийся уксусный альдегид восстанавливается до этилового спирта за счет НАД-Н2+:      СН3СОН + НАД-Н2+ ® СН3СН2ОН + НАД+.
    Суммарно процесс спиртового брожения можно выразить следующим образом:
С6Н12О6 + 2АДФ + 2Н3РО4 ®2Н5ОН + 2СО2 + 2АТФ + 2Н2О.
    Спиртовое брожение, кроме дрожжей, осуществляют некоторые анаэробные бактерии. Этот тип брожения наблюдается и в растительных клетках в отсутствие кислорода.
Процесс брожения находит большое практическое применение. 
Продукт гликолиза – ПВК – заключает в себе значительную часть энергии, и дальнейшее ее высвобождение осуществляется в ходе третьего этапа энергетического обмена - клеточного дыхания.
Место действия: митохондрии
Нужно: кислород, неповрежденные мембраны, ферменты, переносчики водорода,  АДФ и фосфаты.
Что происходит: полное кислородное расщепление пировиноградной кислоты до углекислого газа и воды, но поэтапно:
1) окислительное декарбоксилирование ПВК:

2) цикл трикарбоновых кислот (цикл Кребса)

3) ЭТЦ на внутренней мембране митохондрий

Энергетический выход: 36 молекул АТФ на 2 молекулы ПВК, остальное рассеивается в виде теплоты (КПД 55%)
Кислородный этап, таким образом, дает энергии в 18 раз больше, чем ее запасается в результате гликолиза.
Суммарное уравнение аэробного дыхания можно выразить следующим образом: С6Н12О6 + 6 О2 +38АДФ + 38Н3РО4 ® 38АТФ +  6СО2 + 44Н2О.
Совершенно очевидно, что аэробное дыхание прекратится в отсутствие кислорода, поскольку именно кислород служит конечным акцептором водорода. Если клетки не получают достаточно кислорода, все переносчики водорода вскоре насытятся и не смогут передавать его дальше. В результате основной источник энергии для образования АТФ окажется блокированным.
Итак:
1.     Синтез АТФ в процессе гликолиза не нуждается в мембранах. Он может идти в пробирке (in vitro), если имеются все необходимые субстраты и ферменты. Для осуществления кислородного процесса необходимо наличие неповрежденных мембран, так как решающую роль играют происходящие на них электрические явления.
2.     Расщепление в клетке 1 молекулы глюкозы до СО2 и Н2О обеспечивает синтез 38 молекул АТФ: из них 2 синтезируются в бескислородную стадию, а в кислородную – 36.
3.     Анаэробный гликолиз позволяет клетке и организму в целом выжить даже при очень больших затратах энергии, в условиях дефицита О2. Некоторые организмы живут только за счет гликолиза. При нормальном функционировании аэробное дыхание выгоднее.
4.     Жиры и белки тоже могут расщепляться до соединений, способных окисляться в данных ферментативных системах. Таким образом, эти системы являются своего рода клеточной «топкой», в которой сгорают углеводы и жиры, и белки. Энергия, доставленная любой пищей, в конечном итоге превращается в клетках в энергетический потенциал АТФ, который используется всеми живыми организмами планеты.






воскресенье, 25 ноября 2012 г.

Работа сердца. Кровообращение

Подборка материалов на тему. Рекомендую.
Кровообращение




сердечный цикл





Наше сердце on PhotoPeach

четверг, 22 ноября 2012 г.

Резус-фактор крови

Итак, продолжаем изучать особенности крови.
Резус-фактор - это белок, который впервые был обнаружен у наших дальних сородичей - макак-резусов (отсюда название). Присутствует этот белок (как и белки системы АВО) на мембране красных кровяных телец - эритроцитов.И если он у вас там есть - значит, вы резус-положительны. Это популярный признак. Считается, что около 85% людей на нашей планете резус-положительны. Если же этого белка на мембранах ваших эритроцитов нет - поздравляем, вы резус-отрицательны! Таких немного - около 15%.
 Резус-характеристика также является наследственной и постоянна в течение всей жизни. У двух резус-положительных родителей может родиться ребенок с резус-положительной или с резус-отрицательной кровью, у двух резус-отрицательных - только резус-отрицательный. Если один из родителей резус-положителен, а другой - резус-отрицателен, то и вероятность у потомства положительного или отрицательного резуса примерно одинакова.

Теоретически, резус-положительному человеку можно переливать резус-отрицательную кровь, т.к. антигена в ней не содержится, и, следовательно, иммунного ответа быть не должно. Практически - это не рационально, т.к. более редкая резус-отрицательная кровь ценна тем, что только ее можно перелить резус-отрицательному реципиенту.
Что такое резус-конфликт? Это несовместимость групп крови по резус-фактору между резус-отрицательной матерью и резус-положительным плодом. Т.е. резус-конфликт возможен только в случае, если мать резус-отрицательна, а будущий ребенок наследует положительный резус от отца. В таком случае иммунная система матери как бы вступает в бой с  плодом. Это может привести к разрушению клеток крови развивающегося плода (гемолитическая болезнь), в тяжелых случаях - выкидышам и мертворождению. 

В подавляющем большинстве случаев резус-конфликт может быть предупрежден путём внутримышечного введения резус-отрицательной матери специальных  антител в период беременности или в течение 72 часов после родов или любого другого события, которое может привести к сенситизации матери. Эти вещества позволяют иммунной системе матери "забыть" о том, что был контакт с "чужаком". 
Или можно просто выбрать себе мужа с отрицательным резус-фактором, тогда никакой резус-конфликт не грозит :)

среда, 21 ноября 2012 г.

Фотосинтез



Итак, как мы уже, наверное, знаем,  фотосинтез - процесс образования органических веществ (глюкозы) из неорганических (углекислого газа и воды) в зеленых частях растения с использованием энергии света. Но непосредственно энергия света участвовать в реакциях синтеза органических веществ не может. Поэтому сначала должна быть превращена в энергию макроэргических связей АТФ, а потом уже АТФ используется для синтеза органических веществ.
Основным органом фотосинтеза растений является лист. В клетках мезофилла (мякоти листа), богатых хлоропластами, главным образом, и идут те процессы, о которых будет сказано ниже.


Первая фаза фотосинтеза - световая. Протекает на мембранах тилакоидов. Мембраны обязательно должны быть неповрежденными, необходим свет и те молекулы, которые будут использоваться в качестве переносчиков атомов водорода (НАДФ+) и энергии (АДФ и фосфаты). Что происходит? Поглощение квантов света, прохождение электронов по электрон-транспортной цепи, перенос ионов Н+ через мембрану, нагнетание электрохимического потенциала водорода (избыток Н+ в тилакоиде и недостаток в строме), фотолиз воды. Что образуется? АТФ, НАДФ*Н2+, молекулярный кислород (как побочный продукт).
Схема световой фазы фотосинтеза:

Вторая фаза фотосинтеза - темновая. Как следует из названия. в свете не нуждается. Протекает в строме хлоропласта. Нужно: АТФ, НАДФ*Н2+, углекислый газ, субстрат - рибулозодифосфат. Что происходит? Цикл Кальвина: фиксация углекислого газа на рибулозодифосфате с использованием энергии АТФ, образование трехуглеродных кислот, восстановление их с использованием атомарного водорода (НАДФ*Н2+) до триоз (сахаров), синтез глюкозы и регенерация пула рибулозодиосфата. Что образуется? глюкоза, АДФ и фосфат, НАДФ+. Темновая фаза фотосинтеза (упрощенно)

а это то, что на самом деле происходит в темновую фазу фотосинтеза :)

суммарное уравнение фотосинтеза, таким образом, может выглядеть следующим образом:
6 СО2 + 6Н2О → С6Н12О6 + О2

Значение фотосинтеза в природе огромно:
1. Создание органических веществ (основа всех живых организмов);
2. Выделение в атмосферу кислорода (+создание озонового экрана);
3. Вовлечение углекислого газа в круговорот веществ (препятствие его накоплению в атмосфере).

видео: сложновато, но при желании можно вникнуть. нескучного просмотра!



Моллюски

Моллюски (Мягкотелые) - тип беспозвоночных животных, обладающих вторичной полостью тела, мягкими кожистыми покровами и защитной известковой раковиной. Моллюски крайне многообразны. В настоящее время насчитывается более 130 тысяч видов моллюсков.
Презентация "Многообразие моллюсков"

видео и дополнительная информация

вторник, 20 ноября 2012 г.

Мы выбираем Здоровый образ жизни!!!


Итак, наша команда "Апельсин" приняла участие в районном конкурсе, посвященном здоровому образу жизни. И мало сказать "приняла участие", мы заняли ВТОРОЕ место! Жаль, конечно, что совсем чуть-чуть не дотянули до победы, но все равно это успех! Апельсинки - молодцы!!! поздравляйте нас!!!



видео с выступления

четверг, 15 ноября 2012 г.

Типы питания живых организмов

Презентация содержит определения основных типов питания и может быть полезна ученикам 9х (для них, собственно, и создавалась), 10х, а также 5х классов (не в полном объеме, конечно).

понедельник, 12 ноября 2012 г.

Группы крови


Сейчас даже детям малым известно, что кровь у людей бывает разная. Так называемые "группы крови" - это характеристики оболочки красных кровяных телец (эритроцитов). У человека открыто несколько таких "систем" - комплексов белков мембраны эритроцитов. Самые широко известные из них - система АВО и резус-система.
Система АВО включает белки-агглютиногены А и В (О -  означает "ноль", отсутствие обоих белков) на мембранах эритроцитов. Этим агглютиногенам  А и В соответствуют белки-агглютинины α и β, содержащиеся в плазме крови. Одновременное присутствие белков А и α или В и β вызывает слипание эритроцитов и нарушение функций крови. Поэтому если на мембране эритроцита есть белок А, то в плазме не может быть белка α; и наоборот - если есть белок В на мембране, то не может быть β в плазме. 

Таким образом, по наличию или  отсутствию агглютиногенов А и В различают четыре группы крови.
Группа крови О (первая) - на мембранах эритроцитов нет ни А, ни В агглютиногенов, в плазме присутствуют агглютинины α и β.
Группа крови А (вторая) - на мембранах эритроцитов есть только агглютиногены А, в плазме - только агглютинин  β.
Группа крови В (третья) - на мембранах эритроцитов есть только агглютиногены В, в плазме - только агглютинин α.
Группа крови АВ (четвертая) - на мембране эритроцитов есть агглютиногены А и В, в плазме нет агглютининов.

Можно ли изменить группу крови? Увы, нет. Это наследственный признак. информация о нашей группе крови записана в нашей ДНК (она же - гены, хромосомы - кому как больше нравится).
Может ли группа крови детей отличаться от группы крови родителей? Да, может. 
Почему? узнаете на уроках генетики в 9 и 10 классе - добро пожаловать ;)