Контрольная работа по "Биологии"

 Вопрос № 1

Аэробное дыхание — это окислительный процесс, в ходе которого расходуется кислород. При дыхании субстрат без остатка расщепляется до бедных энергией неорганических веществ с высоким выходом энергии. Важнейшими субстратами для дыхания служат углеводы. Кроме того, при дыхании могут расходоваться жиры и белки.

Аэробное дыхание включает два основных этапа:

1. бескислородный, в процессе  которого происходит постепенное  расщепление субстрата с высвобождением  атомов водорода и связыванием  с коферментами (переносчиками типа  НАД и ФАД);

2. кислородный, в ходе  которого происходит дальнейшее  отщепление атомов водорода от  производных дыхательного субстрата  и постепенное окисление атомов  водорода в результате переноса  их электронов на кислород.

На первом этапе вначале  высокомолекулярные органические вещества (полисахариды, липиды, белки, нуклеиновые  кислоты и др.) под действием  ферментов расщепляются на более  простые соединения (глюкозу, высшие карбоновые кислоты, глицерол, аминокислоты, нуклеотиды и т. п ). Этот процесс происходит в цитоплазме клеток и сопровождается выделением небольшого количества энергии, которая рассеивается в виде тепла. Далее происходит ферментативное расщепление простых органических соединений.

Примером такого процесса является гликолиз — многоступенчатое бескислородное расщепление глюкозы. В реакциях гликолиза шестиуглеродная молекула глюкозы (С6) расщепляется на две трехуглеродные молекулы пировиноградной кислоты (С3). При этом образуются две молекулы АТФ, и выделяются атомы водорода. Последние присоединяются к переносчику НАД+ (никотинамидадениндинуклеотид), который переходит в свою восстановленную форму НАД ∙ Н + Н+. НАД — кофермент, близкий по своей структуре к НАДФ. Оба они представляют собой производные никотиновой кислоты — одного из витаминов группы В. Молекулы обоих коферментов электроположительны (у них отсутствует один электрон) и могут играть роль переносчика как электронов, так и атомов водорода. Когда акцептируется пара атомов водорода, один из атомов диссоциирует на протон и электрон:

H → H+ + e-,

а второй присоединяется к  НАД или НАДФ целиком:

НАД+ + Н + [Н+ + е-] → НАД ∙  Н + Н+.

Свободный протон позднее  используется для обратного окисления  кофермента.

Суммарно реакция гликолиза  имеет вид

С6Н12O6 + 2АДФ + 2Н3РO4 + 2НАД+ → 2С3Н4O3 + 2АТФ + 2НАД ∙ Н + Н+ + 2Н2O.

Продукт гликолиза — пировиноградная  кислота (С3Н4O3) – заключает в себе значительную часть энергии, и дальнейшее ее высвобождение осуществляется в  митохондриях. Здесь происходит полное окисление пировиноградной кислоты  до СO2 и Н2O. Этот процесс можно  разделить на три основные стадии:

 

1) окислительное декарбоксилирование пировинофадной кислоты, 2) цикл трикарбоновых кислот (цикл Кребса); 3) заключительная стадия окисления — электронтранспортная цепь.

На первой стадии пировиноградная  кислота взаимодействует с веществом, которое называют коферментом А (сокращенно его обозначают КоА), в результате чего образуется адетилкофермент А с высокоэнергетической связью. При этом от молекулы пировиноградной кислоты отщепляется молекула СO2 (первая) и атомы водорода, которые запасаются в форме НАД ∙ Н + Н+.

Вторая стадия — цикл Кребса (названный так в честь открывшего его английского ученого Ганса  Кребса).

В цикл Кребса вступает ацетил-КоА, образованный на предыдущей стадии. Ацетил-КоА взаимодействует со щавелево-уксусной кислотой (четырехутлеродное соединение), в результате образуется шестиуглеродная лимонная кислота. Для этой реакции требуется энергия; ее поставляет высокоэнергетическая связь ацетил-КоА. Далее превращение идет через образование ряда органических кислот, в результате чего ацетильные группы, поступающие в цикл при гидролизе ацетил-КоА, дегидрируются с высвобождением четырех пар атомов водорода и декарбоксилируются с образованием двух молекул СO2. При декарбоксилировании для окисления атомов углерода до СO2 используется кислород, отщепляемый от молекул воды. В конце цикла щавелево-уксусная кислота регенерируется в прежнем виде. Теперь она способна вступить в реакцию с новой молекулой ацетил-КоА, и цикл повторяется. В процессе цикла используются три молекулы воды, выделяются две молекулы СO2 и четыре пары атомов водорода, которые восстанавливают соответствующие коферменты (ФАД — флавина-дениндинуклеотид и НАД). Суммарно реакция цикла может быть выражена следующим уравнением:

ацетил-КоА + ЗН2O + ЗНАД+ + ФАД + АДФ + H3PO4 → КоА + 2СO2 + ЗНАД ∙ Н + Н+ + ФАД ∙ Н2 + АТФ.

Таким образом, в результате распада одной молекулы пировиноградной  кислоты в аэробной фазе (декарбоксилирование ПВК и цикла Кребса) выделяется ЗСO2, 4НАД ∙ Н + Н+, ФАД ∙ Н2.

Суммарно реакцию гликолиза, окислительного декарбоксилирования и цикла Кребса можно записать в следующем виде:

С6Н12O6 + 6Н2O + 10НАД + 2ФАД → 6СO2 + 4АТФ + 10НАД ∙ Н + Н+ + 2ФАД ∙  Н2.

Третья стадия — электронтранспортная цепь.

Пары водородных атомов, отщепляемые  от промежуточных продуктов в  реакциях дегидрирования при гликолизе  и в цикле Кребса, в конце  концов окисляются молекулярным кислородом до Н2O с одновременным фосфорилированием АДФ в АТФ. Происходит это тогда, когда водород, отделившийся от НАД ∙ Н2 и ФАД ∙ Н2, передается по цепи переносчиков, встроенных во внутреннюю мембрану митохондрий. Пары атомов водорода 2Н можно рассматривать как 2Н+ + 2е-. Именно в таком виде они и передаются по цепи переносчиков. Путь переноса водорода и электронов от одной молекулы переносчика к другой представляет собой окислительно-восстановительный процесс. При этом молекула, отдающая электрон или атом водорода, окисляется, а молекула, воспринимающая электрон или атом водорода, восстанавливается. Движущей силой транспорта атомов водорода в дыхательной цели является разность потенциалов.

С помощью переносчиков ионы водорода Н+ переносятся с внутренней стороны мембраны на ее внешнюю сторону, иначе говоря, из матрикса митохондрии  в межмембранное пространство.

Вопрос №2

1. Пищеварительная система,  состоит из ротового отверстия,  в котором находится жевательный  аппарат (зубы, язык) - механическая  функция; глотка; мускулистый пищевод,  по которому с помощью перистальтики  происходит передвижение пищи  в желудок, где и происходит  пищеварение под действием ферментов  и кислот; кишечник (тонкий, толстый,  двенадцатиперстная кишка). Заканчивается  пищеварительная система анальным  отверстием, откуда выходят непереваренны остатки пищи. Из неназванных органов: поджелудочная железа, печень, желчный пузырь, слюнные железы.

Общая функция: питательная - переваривание пищи и преобразование входящих в организм веществ в  усваиваемые данным организмом.

2. Дыхательная - состоит  из трахей, легких. К ним также  относится нос (его каналы) и  рот. Это легочное дыхание.  Есть еще дыхание поверхностью  кожи. Это происходит с помощью  пор на поверхности кожи.

Функция - дыхательная.

3. Выделительная система  -  состоит из почек, мочеточников, где происходит передвижение  и накопление продуктов жизнедеятельности.  Кожа также может быть отнесена  к выделительной системе (а  точнее ее потовые железы).

Ф-ия: выделительная.

4. Орагны чувств:

а) обоняния: нос и рецепторы

б) слуха: комплекс органов  уха, в который входит молоточки, полость с жидкостью, барабанная перепонка.

в) зрения: глаз и его сложное  внутренне строение (радужная оболочка, хрусталик, мышцы.

г) вкуса: рецепторы на языке

д) чувства: подкожные рецепторы.

Общая их функция: восприятие внешних раздражений и реакция  на них

5) Сердечно-сосудистая: основным  органом является сердце, от которого  отходят сосуды разного строения  и функций. Вены: сосуды, несущие  кровь, насыщенную углекислым  газом (они идут от органов  к легким по малому кругу кровообращения) и превращают кровь в артериальную - насыщенную кислородом, которая идет по большому кругу кровообращения по артериям. Самая большая артерия: аорта.

Функция: транспортная (обеспечивает газообмен), питательная (разносит питательные вещества, которые попали в кровь через сосуды на органах пищеварительной системы посредством всасывания).

6) Нервная: мозг (головной  и спинной), нервные окончания,  узлы и клетки. Функция: регулирующая (контроль действий организма  и его функционирование)

7) Половая: выражено разделение  на полы мужской и женский.

Женские половые органы: маточные трубы, яичники, матка, шейка матки, влагалище, молочные железы.

Мужские: семяпровод, семенники, половой член.

Функция: воспроизводство  себе подобных.

8) Органы гуморальной регуляции:  у ним относятся железы

1. внутренней секреции: поджелудочная,  щитовидная, слюнная, гипофиз, гипоталамус,  надпочечники.

2. внешней: потовые.

3. смешанной: половые.

Ф-ия: регуляция и помощь в работе внутренних органов. "второй мозг"

Вопрос№3

 Элементарной функциональной  единицей генетического аппарата, определяющей возможность развития  отдельного признака клетки или  организма данного вида, является  ген (наследственный задаток,  по Г. Менделю). Передачей генов  в ряду поколений клеток или  организмов достигается материальная  преемственность — наследование  потомками признаков родителей.  Под признаком понимают единицу  морфологической, физиологической,  биохимической, иммунологической, клинической  и любой. Другой дискретности  организмов (клеток), т.е. отдельное  качество или свойство, по которому  они отличаются друг от друга.  На хромосомном уровне организации,  который появляется в процессе  эволюции у эукариотических клеток, генетический аппарат должен удовлетворять всем требованиям, предъявляемым к субстрату наследственности и изменчивости: обладать способностью к самовоспроизведению, поддержанию постоянства своей организации и приобретению изменений, которые могут передаваться новому поколению клеток. Геномный уровень организации наследственного материала, объединяющий всю совокупность хромосомных генов, является эволюционно сложившейся структурой, характеризующейся относительно большей стабильностью, нежели генный и хромосомный уровни. Избыточность генома эукариот объясняется также экзон-интронной организацией большинства эукариотических генов, при которой значительная часть транскрибированной РНК удаляется в ходе следующего за синтезом процессинга и не используется для кодирования аминокислотных последовательностей белков.

У современных и ископаемых организмов известны два типа клеток: прокариотическая и эукариотическая . Они столь резко различаются по особенностям строения, что это послужило для выделения двух надцарств живого мира - прокариот, т.е. доядерных, и эукариот, т.е. настоящих ядерных организмов. Промежуточные формы между этими крупнейшими таксонами живого пока неизвестны.

 

 Основное отличие   прокариотических клеток  от эукариотических заключается в том, что их  ДНК не организована в хромосомы и не окружена ядерной оболочкой. Эукариотические клетки устроены значительно сложнее. Их  ДНК , связанная с белком , организована в хромосомы , которые располагаются в особом образовании, по сути самом крупном органоиде клетки - ядре. Кроме того, внеядерное активное содержимое такой клетки разделено на отдельные отсеки с помощью эндоплазматической сети, образованной элементарной мембраной. Эукариотические клетки обычно крупнее прокариотических. Их размеры варьируют от 10 до 100 мкм, тогда как размеры клеток прокариот (различных бактерий, цианобактерий - сине- зеленых водорослей и некоторых других организмов), как правило, не превышают 10 мкм, часто составляя 2-3 мкм. В эукариотической клетке носители генов -  хромосомы - находятся в морфологически оформленном ядре, отграниченном от остальной клетки мембраной. В исключительно тонких, прозрачных препаратах живые хромосомы можно видеть с помощью светового микроскопа. Чаще же их изучают на фиксированных и окрашенных препаратах.

Ъ

 

 Хромосомы состоят  из  ДНК , которая находится  в комплексе с белками-  гистонами  , богатыми аминокислотами  аргинином  и  лизином .  Гистоны составляют  значительную часть массы хромосом.

 

 Эукариотическая клетка имеет разнообразные постоянные внутриклеточные структуры -  органоиды ( органеллы ), отсутствующие в прокариотической клетке.

 

 Прокариотические клетки могут делиться на равные части перетяжкой или почковаться, т.е. образовывать дочернюю клетку меньшего размера, чем материнская, но никогда не делятся путем митоза . Клетки эукариотических организмов, напротив, делятся путем митоза (исключая некоторые очень архаичные группы).  Хромосомы при этом "расщепляются" продольно (точнее, каждая нить  ДНК воспроизводит около себя свое подобие), и их "половинки" -  хроматиды (полноценные копии нити ДНК) расходятся группами к противоположным полюсам клетки. Каждая из образующихся затем клеток получает одинаковый набор хромосом .

 

 Рибосомы прокариотической клетки резко отличаются от рибосом эукариот по величине. Ряд процессов, свойственных цитоплазме многих эукариотических клеток, -  фагоцитоз ,  пиноцитоз и циклоз (вращательное движение цитоплазмы) - у прокариот не обнаружен. Прокариотической клетке в процессе обмена веществ не требуется аскорбиновая кислота , но эукариотические не могут без нее обходиться.

 

 Существенно различаются  подвижные формы прокариотических и эукариотических клеток. Прокариоты имеют двигательные приспособления в виде  жгутиков или ресничек , состоящих из  белка флагеллина . Двигательные приспособления подвижных эукариотических клеток получили название  ундулиподиев , закрепляющихся в клетке с помощью особых телец кинетосом . Электронная микроскопия выявила структурное сходство всех ундулиподиев эукариотических организмов и резкие их отличия от жгутиков прокариот