Курс лекций по биологии
Содержание
ЛЕКЦИЯ 1. 4
Введение. Предмет, объект и задачи. 4
ЛЕКЦИЯ 2. 12
Растительная клетка. Структурная организация. 12
ЛЕКЦИЯ 3. 30
Растительная клетка. Химический состав. Компоненты.. 30
ЛЕКЦИЯ 4. 42
Система регуляции и интеграции у растений. 42
ЛЕКЦИЯ 5. 53
Основы биоэнергетики клетки растений. 53
ЛЕКЦИЯ 6. 62
Механизмы образования соединений с макроэргическими связями. 62
ЛЕКЦИЯ 7. 73
Пути превращения дыхательного материала. 73
ЛЕКЦИЯ 8. 82
Фотосинтез. История развития учения. Сущность, значение. Строение листа. 82
ЛЕКЦИЯ 9. 96
Пигментная система. 96
ЛЕКЦИЯ 10. 111
Природа фотосинтеза. Фотохимические свойства хлорофилла. 111
ЛЕКЦИЯ 11. 124
Механизм выделения кислорода хлоропластами. Фотосинтетическое фосфорилирование.
Темновая стадия фотосинтеза. 124
ЛЕКЦИЯ 12. 135
Фотосинтез. САМ – метаболизм. Фотодыхание. Регуляция фотосинтеза. 135
ЛЕКЦИЯ 13. 155
Экология фотосинтеза. 155
ЛЕКЦИЯ 14. 166
Дыхание. Общая характеристика.История исследований процесса. 166
ЛЕКЦИЯ 15. 179
Ферментные системы дыхания. 179
ЛЕКЦИЯ 16. 205
Дыхательный коэффициент. Взаимосвязь субстратов дыхания. Цикл Кребса. 205
ЛЕКЦИЯ 17. 220
Глиоксилатный путь окисления. Пентозофосфатный путь окисления. Путь прямого окисления дыхательного субстрата. 220
ЛЕКЦИЯ 18. 234
Электронтранспортная цепь дыхания. 234
ЛЕКЦИЯ 19. 244
Механизм синтеза АТФ. Регуляция дыхания. Экология дыхания. 244
ЛЕКЦИЯ 20. 253
Водный обмен. Свойства воды.. 253
ЛЕКЦИЯ 21........................................................................................................................ 272
Транспорт воды. Выделение воды растениями. 272
ЛЕКЦИЯ 22. 286
Минеральное питание. История изучения. 286
Механизмы поглощения. 286
ЛЕКЦИЯ 23. 297
Элементы минерального питания и их физиологическая роль. 297
ЛЕКЦИЯ 24. 309
Минеральное питание. Азот, сера. 309
Минеральные удобрения. 309
ЛЕКЦИЯ 25. 322
Гетеротрофный способ питания растений. 322
Дальний транспорт веществ у растений. 322
ЛЕКЦИЯ 26. 333
Выделение веществ. 333
Биогенез клеточных структур. 339
ЛЕКЦИЯ 28. 357
Рост и развитие растений. 357
ЛЕКЦИЯ 29. 377
Физиология размножения растений. 377
ЛЕКЦИЯ 30. 385
Движение растений. 385
ЛЕКЦИЯ 31. 402
Механизмы защиты и устойчивости у растений. 402
Живая клетка нуждается в постоянном притоке свободной энергии для осуществления процессов жизнедеятельности. Источником этой энергии служит свободная энергия органических соединений, используемых в клетке в качестве субстрата дыхания.
В результате окислительно-восстановительных процессов часть освобождающейся при этом энергии запасается в макроэргических связях АТФ.
Все организмы используют для жизнедеятельности один вид энергии – энергию химических связей.
Первоисточником энергии, заключенной в органических соединениях, является электромагнитная энергия кванта света, которая ассимилируется и преобразуется клетками зеленых растений в процессе фотосинтеза.
При помощи солнечной энергии растения добывают углерод атмосферы для построения простейшей органической молекулы – глюкозы, используя которую клетки зеленых растений создают более сильные молекулы.
Чтобы обеспечить энергию, необходимую для этих синтезов, клетки в процессе дыхания окисляют часть имеющегося в их распоряжении сырья.
Деятельностью хлоропластов и митохондрий обеспечивается цикл превращения энергии в клетке растения.
Клетки находятся в состоянии непрерывной активности. Все реакции в клетке делят на две группы:
1. Анаболические - синтез крупных молекул из более простых. Для них необходима затрата энергии (эндергонические).
2. Катаболические- реакции распада на более простые соединения с выделением энергии (экзергонические).
Анаболизм + Катаболизм = Метаболизм
Пионером в экспериментальной разработке проблем энергетики клетки является В.О. Таусон. Разработка проблем этой отрасли знаний о клетке в значительной степени связана с именем Сент – Дьердьи. («Биоэнергетика»).
Одной из наиболее важных сторон биоэнергетики является изучение молекулярных механизмов превращения энергии в клетке.
Важно то, что все организмы используют для жизнедеятельности один вид энергии – энергию химических связей.
Отсюда возникают три момента:
1.Биохимический процесс связан с переходом электрона из одного состояния в другое. Только при таком превращении появляется энергия. В этой связи одни молекулы или вещества служат донорами, другие акцепторами электронов.
2. Биохимические процессы происходят в мембранах и их образованиях. Мембрана – это своего рода биоэнергетическая машина.
3.Результатом этих превращений является образование АТФ. Это энергетический материал для всех функций клетки. Известно, что процессы освобождения энергии при превращениях могут идти и без образования АТФ.
При этом происходит трата свободной энергии – той энергии, которая может быть превращена в работу. Величина изменения свободной энергии системы может быть вычислена по уравнению:
DF = DFО + RT lh [ B ] [ Г ] , где
[ А ] [ Б ]
1. DF – изменение свободной энергии;
2. DFО – стандартное изменение свободной энергии;
3. R – газовая постоянная;
4. Т – абсолютная температура;
5. [В, Г, А, Б] – концентрации реагирующих веществ.
Общий план энергетики клетки
-
Энергетические ресурсы
|
- Система аккумуляции энергии
АДФ+Фн А Т Ф
-
Система использования
 |
-
Функции клетки
Система переноса свободной энергии с помощью АТФ - адениловая система (система аденозинтрифосфорной кислоты).
Запасенная энергия в молекуле АТФ используется для процессов синтеза компонентов клетки и разнообразных видов клеточных работ.
Молекула АТФ состоит из 6 – аминопурина (аденин), рибозы и трех остатков фосфорной кислоты. АТФ может передавать один или два фосфорных остатка различным акцепторам фосфорной кислоты, превращаясь в адениловую кислоту, которая является монофосфатом. Она способна присоединять к себе один или два фосфорных остатка превращаясь в АДФ или АТФ.
Адениловую систему слагают:
АМФ АДФ АТФ
Известно, что трехкомпонентная адениловая система находится в динамичном состоянии. Каждый её компонент может быть превращен соответственно в другие компоненты этой системы. Эти взаимопревращения возможны благодаря наличию в клетке специфических ферментов АТФ-аз (аденозинтрифосфомазы) аденилактиназы и др.
В АМФ фосфорная кислота соединена с рибозой по типу сложных эфиров (запас энергии этих связей составляет 2-3 ккал.). Два других остатка фосфорной кислоты, присоединяясь к АМФ, образуют макроэргические связи, запас энергии которых составляет 8-10 ккал. В молекуле АТФ имеются две макроэргические связи, в молекуле АДФ – одна, в АМФ – макроэргических связей нет.
Зарядка АТФ состоит в соединении АДФ с неорганическим фосфатом с участием специфической синтетазы.
АДФ + Фн → АТФ
Фосфорилирование АДФ за счет неорганического фосфата приводит к накоплению большого количества энергии, источником которой являются процессы биологического окисления и брожения.
Взаимопревращения адениловой системы
1.
АТФ + Н2О АДФ + Фн
2.
АТФ + Н2О АМФ + ФФн (дифосфат)
3.
АМФ + АТФ 2АДФ
4.
ФФн + Н2О 2Фн
Итак, отщепление при гидролизе 3-го остатка фосфорной кислоты образуется АДФ и Фн. Если гидролизу подвергается другая связь получаем пирофосфат (пирофосфат относится к полифосфатам, построен из цепочки РО3 – 0 – РО3).
АМФ может фосфорилироваться другой молекулой АТФ. Пирофосфат (дифосфат) может гидролизоваться пирофосфотазой
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.