Что потребляет и выделяет клетка
Что потребляет и выделяет клетка
1. Нарисуйте схемы животной и растительной клеток, видимых под оптическим микроскопом. Укажите на рисунках клеточную оболочку, клеточную мембрану, ядро, цитоплазму, пластиды (где они есть).
Работа 7. Заполните таблицу.
Химический состав клетки Органические вещества Минеральные вещества белки, жиры, углеводы, нуклеиновые кислоты вода, минеральные соли
Работа 8. Напишите названия клеточных структур, видимых под электронным микроскопом, соответствующие цифрам на рисунке.
Работа 9. Изобразите схему обмена веществ в клетке.
Клетка потребляет Клетка образует Клетка выделяет питательные вещества и кислород расщепляет сложные вещества до простых (выделение энергии) и простые до сложных (затрата энергии) вода, углекислый газ, мочевина и др.
Свойства фермента напрямую зависят от его структуры. При сворачивании его структура нарушается и он теряет свои способности.
Работа 11. В некоторых стираьных порошках содержатся ферментные добавки, расщепляющие жиры и белки. Почему не рекомендуется использовать эти порошки для кипячения воды?
Работа 12. Пользуясь учебником, заполните таблицу.
Органиоды Функции 1. Клеточная мембрана функция «таможни». Пропускает в клетку одни вещества, а выпскает другие 2. Эндоплазматическая сеть направляет потоки вещества внутри клеток 3. Митохондрии биологическое окисление органических веществ, выделение энергии 4. Рибосомы синтез белков 5. Хромосомы ядра хранение наследственной информацией
Обычно каждый жизненный цикл начинается с рождения и заканчивается гибелью
Биология
Лучшие условия по продуктам Тинькофф по этой ссылке
Дарим 500 ₽ на баланс сим-карты и 1000 ₽ при сохранении номера
. 500 руб. на счет при заказе сим-карты по этой ссылке
Лучшие условия по продуктам
ТИНЬКОФФ по данной ссылке
План урока:
Метаболизм
Всякая живая клеточная структура постоянно осуществляет различные реакции, которые обеспечивают все основные процессы, необходимые для нормального существования. Так обеспечивается постоянство условий внутренней среды биологической системы или гомеостаз. При нарушении этих условий происходит сбой в работе всей системы, что способно привести к гибели не только отдельной клетки, но и всего организма. Соответственно, все процессы ориентированы на поддержание именно гомеостаза.
С целью реализации трудоемких биохимических реакций требуются различные соединения, а также энергия, получаемые организмом при метаболизме.
Получается, что ассимиляция и диссимиляция – это взаимозависимые процессы, протекающие синхронно.
Любой организм, вследствие питания, получает извне различные вещества и микроэлементы, используемые в процессе ассимиляции.
Ассимиляция – это процесс, состоящий в формировании соединений, а также составных частей клетки. Данные реакции иначе именуются анаболизм или пластический обмен. Примером ассимиляции может быть образование белковых молекул.
Любые реакции синтеза проходят с расходом энергии. Источником ее выступают ранее образованные соединения, находящиеся в клетке. Они подвергаются распаду вследствие протекания совокупности процессов диссимиляции.
Частично освобождающаяся энергия применяется при синтезе различных соединений, часть рассеивается с теплом или запасается.
Соответственно, диссимиляция – это процесс,заключающийся в разложении веществ с освобождением энергии.
Процесс диссимиляции в организме именуется еще катаболизм или энергетический обмен.
Ассимиляция и диссимиляция не могут существовать по отдельности. Нарушение баланса этих процессов приведет к развитию заболеваний или гибели организма. К примеру, это может выразиться в истощении или ожирении.
Метаболизм в клеточных структурах протекает при средней температуре, нормальном давлении и нейтральной среде. Из курса химии нам известно, что только повышение данных показателей приведет к ускорению реакции. При таких же условиях реакции должны протекать очень медленно. Однако, в биологических системах есть помощники метаболизма – ферменты.
Роль ферментов в метаболизме огромна. Данные структуры ускоряют реакцию без изменения ее общего результата. Причем абсолютно все процессы в организме протекают при участии ферментов. К примеру, под их действием происходит разложение пищи на составные компоненты.
Исходя из значения ферментов в метаболизме можно сказать, что нарушение их образования и активности приведет к различным заболеваниям.
Энергетический обмен
Диссимиляция или энергетический обмен проходит в несколько этапов. Познакомимся с ними на схеме.
Примером подобного процесса считается гликолиз – многоступенчатое расщепление глюкозы. Мономеры углеводов подвергаются распаду в отсутствии кислорода с освобождением энергии, определенное количество которой расходуется для формирования АТФ.
При протекании ряда последовательных этапов гликолиза совершается разложение молекулы глюкозы на две молекулы пировиноградной кислоты. Чаще всего, пировиноградная кислота затем преобразуется в молочную кислоту. Вследствие этих реакций в ходе гликолиза из АДФ, а также фосфорной кислоты синтезируются 2 молекулы АТФ.
Следует учесть, что по такому принципу гликолиз протекает в клетках животных и человека.
В растительных клетках, в отдельных дрожжевых грибах, у бактерий бескислородный этап осуществляется как спиртовое брожение.
В реакции спиртового брожения могут вступать всевозможные соединения. Например, углеводы, органические кислоты, спирты, аминокислоты и многие другие. Широкое распространение получили реакции расщепления глюкозы при молочнокислом, а также спиртовом брожении.
У молочнокислых бактерий спиртовое брожение сопровождается ферментативным расщеплением глюкозы и продуктом является молочная кислота.
Суммарные уравнения молочнокислого и спиртового брожения рассмотрим на рисунке.
Вследствие бескислородной стадии энергетического обмена вещества распадаются не до конечных продуктов, а до соединений с запасом энергии. Поэтому они переходят в следующий этап – кислородный.
3. Третья стадия энергетического обмена получила название аэробного или кислородного.В течение данных реакций осуществляется последующее разложение органических соединений до конечных продуктов. Характерен он только аэробным организмам, использующим для метаболизма кислород.
Происходит кислородный распад в митохондриях, поэтому именуется еще клеточным дыханием. Протекает оно в несколько поочередных стадий. Основным признаком клеточного дыхания является участие кислорода в распаде соединений.
В процессе клеточного дыхания осуществляется дальнейшее окисление пировиноградной кислоты с формированием двуокиси углерода и воды.
Данный этап считается заключительным, поэтому при клеточном дыхании выделяется внушительное число энергии в виде 36 молекул АТФ.
Вследствие процесса энергетического обмена веществ при окислении одной молекулы глюкозы формируется 38 молекул АТФ. Эта энергия используется на другие химические реакции. К примеру, у человека каждая молекула АТФ расщепляется и вновь создается 2400 раз в сутки, то есть средняя продолжительность жизни АТФ менее минуты.
Питание клетки
Для протекания метаболизма в клетке необходимы различные питательные вещества, которые организм получает в результате питания.
Все живые организмы различаются по тому, какую пищу они используют. Некоторые организмы способны сами производить вещества, другие же в процессе питания клетки потребляют уже готовые.
Различают несколько разновидностей организмов по способу питания клетки:
1. Автотрофы сами производят органические вещества. Для осуществления процессов синтеза они используют простые неорганические соединения – углекислый газ и воду. Источником энергии для протекания ассимиляции в клетке у автотрофов является солнечный свет или энергия химических взаимодействий.
Организмы, использующие солнечный свет для формирования органических соединений получили название фототрофы. Этим существам характерен фотосинтез, протекающий в хлоропластах. Соответственно, фототрофами являются все зеленые растения. Помимо этого, примером фототрофов считаются цианобактерии, зеленые и пурпурные бактерии.
Организмы, которые для производства органических соединений используют энергию химических взаимодействий, называются хемотрофами.
Хемотрофами являются некоторые бактерии, к примеру, железобактерии, серобактерии, нитрифицирующие бактерии.
Вдобавок есть организмы, применяющие для питания клетки автотрофный и гетеротрофный способ. К этим организмам относится эвглена зеленая. У нее есть хлоропласты и она может сама производить вещества для питания клетки как автотрофы. Однако в темноте, ее питание осуществляется гетеротрофным способом как у животной клетки.
Фотосинтез
Одним из примеров ассимиляции является процесс фотосинтеза у растений.
Фотосинтез происходит в фотосинтезирующем пигменте хлорофилле хлоропластов листа. Данный пигмент считается чрезмерно активным соединением и реализует поглощение света, начальный запас энергии, также последующая ее трансформация в химическую энергию.
Принято выделять световую и темновую фазы фотосинтеза. Остановимся детальнее на них.
Световая фаза совершается в мембранах хлоропластов. Наступает световая фаза фотосинтеза с поглощения кванта света молекулой хлорофилла. Один из электронов хлорофилла переводится на высочайший энергетический уровень и вступает в возбужденном состоянии. Электроны с большим избытком энергии активизируют разложение воды. Данная процедура, протекающая на начальной стадии фотосинтеза, приобрела наименование фотолиз воды.
В процессе световой фазы фотосинтеза совершается превращение световой энергии в химическую энергию макроэргических связей молекулы АТФ. В данной фазе фотосинтеза осуществляется выброс кислорода, являющегося второстепенным продуктом. Он может употребляться дальше растительными клетками при дыхании или выделяться в биосферу.
2. В момент темновой фазы фотосинтеза проистекают трудоемкие ферментативные взаимодействия. Основой считается трансформация молекул углекислого газа до органических соединений. Протекает данная стадия в строме хлоропластов в присутствии продуктов световой реакции.
Основным признаком темновой фазы фотосинтеза считается отсутствие солнечного света.
Начинается данная стадия с проникновения углекислого газа в листья через устьица. Затем он соединяется со своеобразным веществом – акцептором, которым выступает при фотосинтезе пятиуглеродный сахар – рибулозодифосфат. Вследствие этого формируется нестойкое соединение, разлагающиеся на 2 молекулы фосфороглицериновой кислоты. Эти молекулы подвергаются воздействию продуктов светового фотосинтеза, в частности АТФ.
Впоследствии, посредством некоторых переходных стадий, создаются углеводы, а также прочие органические соединения. Данный процесс трансформации углекислого газа в углеводы в темновой фазе фотосинтеза приобрел наименование цикла Кальвина.
В темновом фотосинтезе энергия макроэргических связей АТФ трансформируется в химическую энергию органических соединений. Данные вещества служат пищей для гетеротрофов.
Соответственно, первостепенными веществами темнового и светового фотосинтеза считаются кислород, а также углеводы.
Благодаря данному процессу возможно существование всех живых существ на Земле. Ведь он является одним источником свободного кислорода.
Хемосинтез
Помимо фотосинтеза имеется еще один процесс автотрофной ассимиляции – хемосинтез, типичный отдельным видам микроорганизмов.
Основой энергии для хемосинтеза здесь служит не свет, а окисление отдельных неорганических соединений. Открытие хемосинтеза у таких организмов как бактерии принадлежит русскому ученому С.Н. Виноградскому.
Важнейшей группой данного типа питания считаются нитрифицирующие бактерии. Они могут окислять возникающий при гниении остатков аммиак до нитрита, а также до нитрата. Вследствие этого совершается освобождение энергии, нужной нитрифицирующим бактериям для жизненных функций.
Хемотрофные нитрифицирующие бактерии массово встречаются в природной среде. Они находятся в почве, в различных водоемах. Исполняемые ими процессы считаются частью круговорота азота.
Серобактерии – это еще одни существа, способом питания которых является хемосинтез. Вследствие этого они окисляют сероводород и накапливают в своих клетках серу.
К серобактериям относятся многие автотрофные пурпурные, а также зеленые бактерии.
Серобактерии являются разрушителями горных пород, в связи с формированием серной кислоты в ходе питания. Выделяемая ими едкая жидкость активизирует порчу различных сооружений.
Многочисленные типы серобактерий в ходе питания образуют всевозможные производные серы. Это способствует очищению промышленных сточных вод.
В процессе питания железобактерии переводят железо (II) в железо (III). Освободившаяся энергия употребляется с целью восстановления углекислого газа до органических соединений.
Хемосинтетики – единственные организмы, жизнь которых не связана с освещением. Соответственно они способны существовать в различных местах, осваивая глубины океана или недра земли.
Что происходит внутри живых клеток. Цитоплазматический поток
Приветствую друзья, думаю у каждого из Вас в школе на уроке биологии была лабораторная работа, на которой Вы должны были в микроскоп рассмотреть кожицу лука.
Надеюсь Вам повезло и в отличии от меня у Вас в школе были нормальные микроскопы.
Если нет, то восполняем пробел в знаниях.
Поскольку клетка это очень сложная система, то для её нормальной работы необходим постоянный транспорт веществ. Клетка транспортирует воду, питательные вещества, белки и прочие структуры.
Каждую секунду в клетке что-то разрушается или образуется и это необходимо доставить к другим частям клетки. Этот процесс мы и наблюдали на видео выше.
Передвижение веществ в клетке происходит с помощью клеточного скелета (цитосклелета), который состоит из микротрубочек. Они создают каркас внутри клетки и держат на себе все её структуры.
Микротрубочки могут разбираться и собираться, а так-же менять своё положение в пространстве и конфигурацию, перемещая органоиды так как нужно клетке.
Клетка использует цитоплазматический поток, чтобы:
1) Обеспечить максимально эффективное распределение световой энергии для процесса фотосинтеза;
2) Обеспечить транспорт синтезированных во время процесса питательных веществ к другим клеткам;
Конечно процесс этот не быстрый и в реальности всё протекает намного медленнее, поэтому нам на помощь приходит таймплапс.
Видео ускорено в х3000 раз. Видно как происходит транспорт синтезированных в листьях питательных веществ к другим клеткам.
Цитоплазматический поток может использоваться не только для транспорта веществ, но и для передвижения у некоторых простейших.
Например амёба использует ток цитоплазмы для образования выростов (ложноножек) и таким необычным образом перемещается в пространстве.
В школе были микроскопы?
Нормальна так жмыхнуло
В школах бывают микроскопы?! Сказки какие-то!
Наблюдаю вторую неделю за автором на Пикабу. Показываю дочкам видео с вашего канала. Огромное Вам спасибо!
И жаль, что могу поставить только один «+», хочется просто «заплюсовать» или «заплюсить» 🤣 ваши топики!
Как появился инсулин
В 17-18 веках британские врачи выяснили, что в моче больных содержится большое количество глюкозы и к слову диабет добавили характеристику сахарный.
В 1860-х годах немецкий медик Пауль Лангерганс обнаружил в поджелудочной железе скопления загадочных клеток, «островков», это и были ферменты для усвоения пищи и сахара. Увы, опыты по получению экстракта нужного вещества путём измельчения ткани поджелудочной подопытных собак не привели к успеху.
Фредерик Грант Бантинг не был мировым экспертом в области диабета. Он занялся изучением болезни, когда ему не исполнилось и тридцати. Возможно, именно свежесть взгляда на проблему позволила ему придумать новый подход к решению: не удалять и измельчать поджелудочную, а добиться её атрофии путём перевязки выводных протоков, чтобы сохранить островки Лангерганса в целости и извлечь из них экстракт клеток.
Но подобные эксперименты требовали не только времени, но и настоящей лаборатории, не говоря уже о подопытных животных. Бантинг на тот момент работал младшим преподавателем кафедры анатомии и физиологии университета Западного Онтарио, и не было никаких шансов, что руководство выделит ему всё необходимое. Тогда он обратился за помощью к профессору Джону Маклеоду из университета в Торонто и. получил отказ.
Уже в ходе эксперимента Бантинг внимательно изучил записи о предыдущих попытках получения экстракта гормона поджелудочной железы и покрылся холодным потом. Теперь он понял причину сомнений Маклеода, но отступать было поздно.
27 июля 1921 года их ждал ошеломительный успех: когда они ввели собаке с удалённой поджелудочной экстракт, выделенный из атрофированной железы, уровень сахара в её крови́ резко понизился, из мочи исчез ацетон. Одно из величайших открытий в истории медицины совершили два человека, разбирающихся в вопросе диабета «на ходу».
Первые 20 лет инсулин извлекался исключительно из животного сырья, в основном из поджелудочной коров и свиней. Это был приемлимый, но не идеальный вариант, поскольку белок животных отличается на одну асинокислоту. В конце 70-х годов прошлого века свиной инсулин научились обрабатывать таким образом, что он превращался в чистый человеческий, а в первой половине 1980-х его начали добывать из штаммов дрожжей и кишечной палочки.
Трилобит Dipleura dekayi
Крупный трилобит Dipleura dekayi из среднего девона (формация Moscow;
387 млн лет) окрестностей Нью-Йорка. Этот вид трилобитов интересен тем, что у него отсутствует сегментация пигидия и глабели, а также ось торакса. P.S. Это не описка, определенные геологические слои среднедевонских пород около Нью-Йорка действительно объединяются в формацию москва (Moscow Formation).
Крупный трилобит Dipleura dekayi из среднего девона (формация Moscow;
387 млн лет) окрестностей Нью-Йорка. Этот вид трилобитов интересен тем, что у него отсутствует сегментация пигидия и глабели, а также ось торакса. P.S. Это не описка, определенные геологические слои среднедевонских пород около Нью-Йорка действительно объединяются в формацию москва (Moscow Formation).
Филогенетическое дерево SARS-CoV-2
Встречая новости о различных штаммах нового коронавируса, возможно, кому-то было интересно, сколько их, как и где они распространены, какие потомки, предки, какие имеются мутации.
Так вот, существует ресурс Nextstrain.org, где в разделе Neherlab можно посмотреть:
1. Филогенетическое дерево штаммов нового коронавируса. Общее:
Или более детальное. Например, можно посмотреть кладу (группу, содержащую одного предка и всех его потомков) 21I дельты:
Или кладу 21К омикрона:
Или по отдельно взятой стране, например, России:
Каждая точка содержит информацию о мутациях, дате открытия, авторе, линии в система PANGOLIN (например, B.1.621 или B.1.1.529, если кому-то удобнее читать по линиями, а не по кладам).
2. Географию распространения. По континентам:
3. Мутации, мутирующие участки РНК и процент распространения штаммов.
Ученые нашли способ отключить ген, вызывающий распространение рака
Если устранить ген метадгерин, то риск заболеть одной из многочисленных форм онкологических заболеваний будет сведен к минимуму, а то и исчезнет вовсе. Но для старта испытаний на людях требуется еще время.
Стоит отметить, что открытие, о котором заявили ученые университета в Принстоне, не является таким уж и новым. Просто сфера раковых заболеваний и их связь с генетикой настолько важна и сложна, что требует колоссального временного запаса, чтобы избежать критических ошибок. Все началось в 2004 году, когда специалисты Принстонского университета определили, что именно ген метадгерин влияет на распространение метастаз рака груди. Еще через пять лет биолог-онколог Ибинь Канг сумел продемонстрировать что почти треть раковых опухолей содержат белки этого гена, что позволяет ему играть ключевую роль не только в распространении онкологического заболевания, но и в устойчивом противостоянии рака процедуре химиотерапии.
Исследованию смертельного гена Канг посвятил более 15 лет жизни, что позволило ему сделать определенные выводы, подтвержденные научными данными. В частности, было установлено, что благодаря метастазам, онкология с одного органа может легко распространяться по всему телу, поражая всё новые органы. Например, почти 99% женщин, страдающих от рака молочных желез, могут прожить более пяти лет с данным диагнозом, но если рак начинает выделять метастазы, то лишь 30% из зараженных способны выжить.
Обнаружение метадгерина вызвало воодушевление ученых. Но что делать дальше? Как его победить, и можно ли этот ген уничтожить без вреда организму? Именно поиски ответов на эти и другие важные вопросы потребовали времени. Сейчас, по словам Ибинь Канга, понятно, что ген имеет особую важность для поражения раком органов человека, но не влияет на жизнеспособность и деятельность нормальных клеток. Таким образом, его можно удалить без особого вреда и последствий.
Ученым удалось определить соединение, которое и будет направлено на борьбу с данным геном. В том числе, оно способно благоприятно воздействовать на человеческий организм в совместной работе с химио- и иммунотерапией. Как считают ученые, при эффективном воздействии на метадгерин можно решить проблему образования практически всех основных форм онкологических заболеваний. Конечно, это может привести к некоторым побочным явлениям, но жизнь человека будет спасена.
На данный момент были проведены многочисленные эксперименты на грызунах. Их результаты превзошли все ожидания. Попадая в организм зараженной мыши, соединение закрывает пустоты в кристаллической структуре метадгерина, что приводит к образованию меньшего количества опухолей и прекращению распространения метастаз. При этом мыши с «отключенным» геном могли спокойно расти и размножаться, их физиология не претерпела изменений. По мнению специалистов Принстона, если в 2014 году удалось обнаружить способ дезактивировать опасный ген при рождении человека, то сейчас появился уникальный шанс «отключить» его после образования раковой опухоли, что расширяет сферу применения полезного соединения.
Как считает один из авторов исследования Ибинь Канг, препарат, полученный учеными, позволяет снова включить систему сигнализации организма, которая как раз и отключается под воздействием гена, заглушая сигналы тревоги. Соединение, разработанное учеными, делает более четкими сигналы, подаваемые при поражении органов опухолью. Это позволит обнаруживать онкологические заболевания на ранних стадиях и эффективно бороться с ними. После того как специалисты закончат работу над усовершенствованием полезного соединения и установят необходимую минимальную дозировку, можно будет провести клинические испытания на людях.