Dzīvie ir atvērtas sistēmas, kādas tās ir. Dzīvās sistēmas tiek uzskatītas par atvērtām, jo \u200b\u200btās ir

"Atklātas nodarbības vadīšana" - vispārēja diskusija. Nepieciešams, lai papildinātu skolotāja analīzi. Skolotāja atbildes uz jautājumiem par stundas projektu. Skolotāja veiktā stundas analīze. Nodarbības projekta pasniedzēja prezentācija. Kāpēc šis sagatavošanās darbs ir nepieciešams? Atklātas nodarbības vadīšana. Skolotāja galīgais vispārinājums. Skolotāja atbildes uz klātesošo jautājumiem.

"Atklāta nodarbība lasīšanā" - jau 1037. gadā Senais Rus Bibliotēku dibināja Jaroslavs Gudrais. Tagad - 65. vieta. Pašlaik tikai 40% no 14 gadus veciem Krievijas pilsoņiem lasa daiļliteratūras darbus. Priecīgu lasīšanu! Līdz divdesmitā gadsimta vidum mūsu valsts bija vislasītākā pasaulē. Džims Korbets - Kumaonas kanibāli Ivans Efremovs - Oikumenes malā Mihails Bulgakovs - Suņa sirds Konstantīns Paustovskis - Meščerskajas puse.

Atklāta angļu valodas stunda - cūka lielās, ka zina visu par dzīvniekiem. Toms 7 var skriet, lēkt. Atšifrējiet attēlus. Nodarbības tēma: "Burvju mežā" "Burvju mežā". Palīdziet Pēterim iepazīstināt māksliniekus.

"Atklāta nodarbība" - organizācijas testēšanas galvenā galīgā refleksīvā. Sekojiet līdzi savam tempam un laikam. Iepazīstieties, kaut ko sāciet. Identificējiet nepieciešamo didaktiku, demonstrāciju, izdales materiālu un aprīkojumu. Padomājiet par skolēnu aktivitātēm dažādos stundas posmos.

"Atklāta nodarbība" - atvērtās stundas mērķis. Atklātas nodarbības efektivitātes novērtējums. "Zest" nodarbībā. Publiska nodarbība -… Gatavošanās atklātajai nodarbībai. Kritēriji atklātas stundas novērtēšanai. Labs vērtējums Uzslavas pasniedzēja smaids Prieks par sarežģītas problēmas risināšanu pašiem. Nodarbībā “prieka mirklis”. Priekš kura?

"Atklāta lasīšanas stunda, 2. klase" - norakstīt - sastādīt aktu (dokumentu). Izlasiet to pareizi. Zaļā Hychechka Bump Bump Zobs izlien Zobs izkrīt. Logopēds. Jautrs laipns godīgs. Pārbaudiet sevi! Atrodi kļūdas vārdos. Atklāta nodarbība par lasīšanu 2. klasē. Viktors Juzefovičs Dragunskis (1913-1972). Kurš skaitlis vislabāk atspoguļo stāsta noskaņu?

Kurss "Pedagoģijas teorija mūsdienu skolotājam"

MĀCĪBU PLĀNS

Laikraksta numurs	Mācību materiāls
	Lekcijas numurs 1. Didaktika kā universāls pedagoģiskās jaunrades rīks
	Lekcijas numurs 2. Bioloģiskās izglītības saturs mūsdienu apstākļos un tā sastāvs
	Lekcijas numurs 3. Mācību metodes, to specifika. 1. eksāmena darbs (termiņš - 2004. gada 15. novembris)
	Lekcijas numurs 4. Problemātiska mācīšanās bioloģijas stundās
	Lekcijas numurs 5. Projekta aktivitātes. Pārbaudes darbs Nr. 2 (termiņš - līdz 2004. gada 15. decembrim)
	Lekcijas numurs 6. Nodarbību struktūra un veidi
	Lekcijas numurs 7. Intelektuālā un morālā attīstība bioloģijas stundās
	Lekcijas numurs 8. Zinātnes metodoloģiskie aspekti bioloģijas stundās
Noslēguma darbs - stundu izstrāde. Noslēguma darbs, kam pievienoti sertifikāti no izglītības iestāde (īstenošanas akti) jānosūta uz Pedagoģijas universitāti ne vēlāk kā līdz 2005. gada 28. februārim.

Lekcijas numurs 6. Nodarbību struktūra un veidi

Nodarbības struktūra; nodarbību veidi un veidi; stundu plānošana

Šī lekcija ir veltīta tam, ko, šķiet, katrs skolotājs zina jau no pirmajām iniciācijas dienām pedagoģiskajā zinātnē. Un vēl agrāk, mācoties skolā, katrs no mums varēja intuitīvi novērtēt skolotāja pasniegto stundu: interesanta - neinteresanta, laba - slikta, jēgpilna - nav nozīmīga, emocionāli vienaldzīga, efektīva - neauglīga. Šādus studentu sniegtos stundas vērtējumus faktiski var tulkot didaktiskās kategorijās. Katram skolotājam ir intuitīva sajūta, kādai jābūt labai stundai. Tomēr ar intuīciju nepietiek, lai izveidotu patiesi labu mācību. Lai skolotāja darbība būtu veiksmīga, viņam jāizmanto mūsdienu teorētiskās idejas un pedagoģiskās tehnoloģijas.

Kas ir mācība? Šeit ir viena no visizplatītākajām nodarbību veidu klasifikācijām.

1. Nodarbība jauna materiāla apguvē.
2. Nodarbība zināšanu, spēju, prasmju veidošanā.
3. Zināšanu, prasmju un iemaņu nostiprināšanas un attīstīšanas nodarbība.
4. Nodarbības atkārtošana.
5. Nodarbība zināšanu pārbaudei.
6. Nodarbība zināšanu, prasmju un iemaņu pielietošanā.
7. Atkārtota un vispārinoša nodarbība.
8. Apvienotā nodarbība.

Daudzi novatoriski skolotāji piedāvā savu stundu klasifikāciju. Tātad, L.V. Malakhova nodarbības klasificē šādi.

1. Pārskata stāsts par visu tēmu.
2. Studentu jautājumu mācība un papildu paskaidrojumi.
3. Nodarbība - praktiskais darbs.
4. Nodarbība ir vispārināta veida ar uzdevumu kartītēm, kas koncentrējas uz izglītības materiāla galveno elementu izvēli un asimilāciju.
5. Noslēguma aptauja par teorētisko materiālu.
6. Problēmu risināšana par tēmu.

N.P. izstrādātā sistēma Guzik, ietver šāda veida nodarbības.

1. Skolotāja teorētiskās materiāla analīzes stundas.
2. Nodarbības skolēnu tēmas pašanalīzei (sadalītas grupās) atbilstoši dotajiem plāniem, algoritmiem.
3. Nodarbības-semināri.
4. Nodarbības-darbnīcas.
5. Zināšanu kontroles un novērtēšanas nodarbības.

Nodarbību veidu un veidu klasifikācijas ir diezgan daudz, un katrs skolotājs var dot priekšroku vienam no tiem vai ņemt kaut ko atšķirīgu no katra. Ir tikai svarīgi saprast, kādiem nolūkiem jūs vadāt noteikta veida nodarbības un kā jūs organizējat izglītības materiāla asimilāciju. Ir svarīgi arī korelēt satura iezīmes, kas jāapgūst šajā stundā, ar studentu iespējām un stundas organizēšanas metodēm un formām.

Aicinu jūs analizēt un klasificēt divas stundas versijas par tēmu "Ievads vispārējā bioloģijā" 10. klasē, izmantojot D.K. Beļajeva, A.O. Ruvinskis un citi.

Nodarbības variants 1. Nodarbības veids - nodarbība jauna materiāla apguvē

Nodarbības plāns un struktūra

1. Organizācijas brīdis.
2. Sākotnējā materiāla ieviešana.
3. Uzsvars uz tēmas galvenajiem punktiem.
4. Motivācijas radīšana materiāla iegaumēšanai.
5. Iegaumēšanas paņēmienu demonstrēšana.
6. Sākotnējā materiāla konsolidācija ar atkārtojumu.

Saskaņā ar šo plānu skolotājs definēs jēdzienu "Vispārīgā bioloģija", pēc tam uzskaitīs galvenās dzīves īpašības, izskaidrojot visgrūtākos tēmas terminoloģiskos un konceptuālos elementus, pēc tam pāriet uz dzīves organizācijas līmeņiem un sniegs to īsu aprakstu. Noslēgumā viņš runās par pētījumu metodēm bioloģijā un to nozīmi. Materiāla pasniegšanas laikā skolotājs parādīs iegaumēšanas pamatmetodes, pievēršot uzmanību tam, kas jāatceras, un sniegs pārbaudījumu, piemēram, testa uzdevumu veidā.

Uzdevums (1. variants)

1. Vispārējās bioloģijas studiju priekšmets ir:

a) ķermeņa uzbūve un funkcijas;
b) dabas parādības;
c) dzīves sistēmu attīstības un darbības modeļi;
d) augu un dzīvnieku struktūra un funkcijas.

2. Izvēlieties vispareizāko apgalvojumu:

a) tikai dzīvās sistēmas ir veidotas no sarežģītām molekulām;
b) visām dzīves sistēmām ir augsta līmeņa organizācija;
c) dzīvās sistēmas atšķiras no nedzīvajām ķīmiskie elementi;
d) iekšā nedzīvā daba sistēmas organizācijā nav lielas sarežģītības.

3. Visvairāk zems līmenis Dzīvās sistēmas, kurām piemīt spēja apmainīties ar vielām, enerģiju, informāciju ir:

a) biosfēra;
b) molekulāra;
c) organisks;
d) šūnu.

4. Augstākais dzīves organizācijas līmenis ir:

a) biosfēra;
b) bioģeocenots;
c) specifiski iedzīvotājiem;
d) organisks.

5. Galvenā zinātniskā metode agrīnā bioloģijas attīstības periodā bija:

a) eksperimentāls;
b) mikroskopija;
c) salīdzinošais vēsturiskais;
d) objektu novērošanas metodi un aprakstu.

Uzdevums (2. variants)

Izvēlieties pareizos apgalvojumus.

1. Visi dzīvie organismi:

a) ir tikpat sarežģīts organizācijas līmenis;
b) ir augsts vielmaiņas līmenis;
c) tādā pašā veidā reaģē uz vidi;
d) tiem ir tāds pats iedzimtas informācijas pārsūtīšanas mehānisms.

2. Dzīvojamās sistēmas tiek uzskatītas par atvērtām, jo \u200b\u200btās:

a) veidoti no tiem pašiem ķīmiskajiem elementiem kā nedzīvās sistēmas;
b) apmainās ar vielu, enerģiju un informāciju ar ārējo vidi;
c) ir spēja pielāgoties;
d) spēj vairoties.

3. Līmeni, kurā sāk izpausties starpsugu attiecības, sauc par:

a) bioģeocenots;
b) specifiski iedzīvotājiem;
c) organisks;
d) biosfēras.

4. Visizplatītākā iezīme bioloģiskās sistēmas:

a) sistēmas struktūras sarežģītība;
b) likumi, kas darbojas katrā sistēmas attīstības līmenī;
c) elementi, kas veido sistēmu;
d) šīs sistēmas īpašības.

5. Pirmajā superorganiskajā līmenī ietilpst:

a) šūnu kolonija;
b) meža biocenoze;
c) zaķu populācija;
d) gofers.

Šī forma ir diezgan likumīga šāda veida nodarbībām. Studenti daļēji sapratīs tēmas vispārējās idejas, atcerēsies pamatterminus, varēs (lai arī ne visi) atbildēt uz uzdevuma jautājumiem, un tādējādi izvirzītais mērķis - nodrošināt materiāla primāro asimilāciju vispārējā bioloģijā - lielā mērā tiks sasniegts. Tomēr ir vērts apsvērt, cik efektīva ir šāda nodarbība par šo tēmu. Vai nav iespējams izveidot atšķirīgu kompozīciju un sasniegt lielākus rezultātus nekā daļēja tēmas izpratne un dažu vārdu fiksēšana atmiņā?

Mēģināsim pasniegt nodarbību par to pašu tēmu un to pašu materiālu, bet izmantojot citu loģiku. Tās galvenais mērķis ir radīt motivāciju studentu vidū pašmācība jaunu materiālu ar to rīcībā esošajiem līdzekļiem. Saistībā ar šo mērķi mainās arī stundas plāns un tā loģika, tiek izmantotas jaunas, studentiem negaidītas tehnikas.

Nodarbības variants 2. Nodarbības veids - nodarbība jauna materiāla apguvē

Nodarbības izklāsts

1. Problēmas izklāsts: ar ko vispārējā bioloģija atšķiras no iepriekš pētītajām zinātnēm?
2. Aiciniet studentus rūpīgi izlasīt abas testa priekšmetu versijas.
3. Mēģiniet īsi formulēt atbildi uz jautājumu: kas tiks apspriests stundā? (Šī nodarbība šajā stundā netiks pabeigta.)
4. Ja studentiem ir grūtības, paskaidrojiet viņiem, ka viņiem uzdevumā nevajadzētu meklēt pareizās atbildes. Viņu mērķis ir uzzināt diskusijas priekšmetu, mēģināt noteikt galvenās tēmas idejas un problēmas. Apspriediet meklēšanas rezultātus.
5. Pēc 10–15 minūtēm kopīga darba dodiet bērniem pareizas atbildes uz uzdevumu jautājumiem un lūdziet viņiem rakstiski (vai mutiski) pateikt atbildi uz iepriekš uzdoto jautājumu.
6. Pēc vairāku atbilžu noklausīšanās pievērsiet uzmanību tās loģikai. Jautājumi testa uzdevumos nav veidoti atbilstoši mācību grāmatas materiāla loģikai, un skolēni, protams, veido savu atbildi, uzskaitot pareizās atbildes uz uzdevumiem.
7. Palūdziet izveidot atbildi atbilstoši izglītības materiāla satura loģikai, kas atklājas sarunas gaitā par šo uzdevumu.
8. Skolēni izlabo atbildi un pēc tam uzraksta eseju par tēmu: "Ko studē vispārējā bioloģija?"
9. Pēc uzdevuma izpildes darbs sākas ar mācību grāmatu: skolēnu uzrakstīto tekstu salīdzina ar mācību grāmatas tekstu. Atklājot šo tekstu līdzības, studenti piedzīvo patiesus panākumus.
10. Tēmas galveno saturisko elementu apspriešana: "bioloģiskās sistēmas" jēdziens, dzīves organizācijas īpašības un līmeņi, pētījumu metodes.
11. Nodarbības problēmas risināšana: vispārējā bioloģija pēta dzīves sistēmu funkcionēšanas un attīstības modeļus dažādos līmeņos. Botānika, zooloģija, anatomija ir īpašākas zinātnes, pētot galvenokārt organisko un daļēji virsorganisko līmeni.

Kāda ir šīs nodarbības veidošanas priekšrocība? Ņemot vērā iepriekšējās lekcijās teikto, atbilde ir skaidra: mācību materiāla asimilācijas organizēšanā, t.i. mācību metodēs. Patiešām, ja stundas pirmajā versijā tika pieņemti tikai divu veidu skolēnu darbības - kognitīvie (primārā izziņa) un reproduktīvie (vingrinājumi), tad arī otrais variants aktivizē radošo darbību, un uzreiz, pašā kursa pirmajā nodarbībā, un ar aktīvu motivāciju. Vai nepazīstama teksta mērķtiecīga analīze, nepieciešamā konceptuālā aparāta atlase, izvēlēto jēdzienu un frāžu apvienošana sakarīgā tekstā neprasa radošo spēju izpausmi? Turklāt katra skolēna mācību darbību pavada iekšēja pārdomas: “Vai es to izdarīju pareizi vai nepareizi? Vai manis izvēlētajam ir kāds sakars ar atbildi uz jautājumu? Vai mana atbilde sakritīs ar mācību grāmatas tekstu vai nē? " Līdz ar to šī izglītības materiāla prezentācijas forma rada motivāciju strādāt ar to.

Nodarbības rezultāts ir paša meklējumu rezultāts - rakstīts vai runāts teksts, labi saprotams un asimilēts materiāls, iegūtā spēja sākotnēji darboties ar jauniem jēdzieniem.

Doti stundu piemēri par vienu tēmu ir polāri. Ir arī citas iespējas materiāla prezentēšanai un asimilācijas organizēšanai. Jūs varat modificēt stundas saturu un struktūru. Jūs varat sākt tēmu, atklājot jēdzienu "sistēma", sniedzot sistēmisku pasaules ainu, salīdzinot dzīvās un nedzīvās sistēmas utt. Punkts ir ne tikai un ne tik daudz saturā, lai arī tas ir svarīgi, bet gan tajā, kā tiek organizēta skolotāja un skolēnu darbība: un ko skolēni darīs, lai daļa piedāvātā satura kļūtu par viņu personības īpašumu. Turklāt katram no vidusskolēniem var "piešķirt" savu daļu, kas kļūs par viņa izglītības daļu. Bet, no otras puses, gandrīz visi klases skolēni apgūs nemainīgo satura daļu, un visi studenti strādās visos asimilācijas līmeņos - kognitīvajā, reproduktīvajā, radošajā.

Atgriezīsimies pie stundu klasifikācijas. A.V. grāmatā Kuleva “Vispārīgā bioloģija. Nodarbību plānošana ”nodrošina 4 veidu nodarbības un vairākus no tiem. Autora ieteiktie nodarbību veidi ir iekļauti sarakstā lekcijas sākumā. Bet stundu veidus vai drīzāk izglītības aktivitāšu organizēšanas veidus ir jēga minēt, lai gan daudzi no tiem ir iekļauti integrētajā mācību procesa shēmā lekcijā Nr. 1. Šeit ir saraksts.

1. Nodarbība-pārdomas.
2. Nodarbība - "ceļojums".
3. Nodarbība-spriedums.
4. Nodarbības spēle.
5. Nodarbības apaļais galds.
6. Integrēta nodarbība.
7. Nodarbība-strīds.
8. Nodarbību konference.
9. Nodarbību izpēte.
10. Nodarbība-ekskursija.

Plānojot noteiktu stundu formu, ir jāuzdod viens un tas pats jautājums: kā tiks organizētas skolēnu aktivitātes? Kā piemēru var minēt tiesas stundu priekšnesuma veidā. Šī ir interesanta nodarbību forma, kas atstās lielu iespaidu uz bērniem. Bet, ja kādu laiku pēc šādas stundas jūs uzdodat studentiem jautājumus par pētīto tēmu, jūs pārsteigts pamanīsit, ka dažu no viņiem, pat izrādes dalībnieku, atbildes atstāj daudz kā vēlama. Šajā gadījumā ir vērts padomāt, vai pareizi rīkojāties, lai uzrakstītu lugu un pats to iestudētu? Varbūt jums vajadzēja puišus apmulsināt ar šo ideju? Un tad, kaut arī teksta kvalitātes labad (lai arī tas nemaz nav vajadzīgs), varēja panākt vairākus efektus - valdzinājumu, radošu izglītību un ne tikai bērnu līdzdalību izrādē. Un auditorija varētu būt ne tikai skatītāji, bet arī dizaineri, mūziķi un vienlaikus ieinteresēti studenti. Ir daudz vietas visu veidu idejām un atklājumiem. Ir tikai svarīgi, lai aizraujošā forma nesabojātu zināšanas un procesa dalībnieku pasivitāte neslēptos aiz ārējā dizaina.

IN pēdējie gadi attīstās dažādas mācību tehnoloģijas (lasiet, piemēram, GK Selevko grāmatu "Mūsdienu izglītības tehnoloģijas"). Iepazīstoties ar tehnoloģiju konceptuālajiem pamatiem, to metodiskajām iezīmēm, skolotājs var nodrošināt viena un tā paša materiāla asimilāciju dažādos veidos un paņēmienos. Tā, piemēram, tēmu "Elpošana" kursā "Cilvēks" var sniegt tradicionālā veidā, paskaidrojot un konsolidējot materiālu. Un sadarbības pedagoģijas kontekstā šī tēma var sākt attīstīties, kopīgi konstruējot dažādus elpošanas modeļus, iepriekš izpētot literatūru un apspriežot iespējamos modeļus. Izmantojot tehnoloģiju V.F. Šatalov, jūs varat pieteikt atbalsta piezīmes utt. Jūs varat izmantot gan individuālas, gan grupas darba formas, lomu spēles un biznesa spēles, izmantot dažādus vizualizācijas veidus - tabulas, filmas, demonstrācijas. Tam visam būs noteikta ietekme tikai tad, kad skolotājs gandrīz katrā stundas stundā paredz skolēnu aktivitātes. Tāpēc, plānojot nodarbību, jums jāņem vērā šādi punkti.

1. Kāda ir stundas tēmas izziņas nozīme?
2. Kādas aktivitātes var paredzēt un plānot šajā nodarbībā? Ko students darīs katrā stundas brīdī?
3. Kāda ir šīs stundas vieta stundu sistēmā?
4. Kā studentu zināšanas un prasmes var atjaunināt, lai apgūtu šo tēmu?
5. Kādus papildu informācijas avotus šī nodarbības tēma ļauj izmantot un vai tas būtu jādara stundā.
6. Kā tiks izmantoti tehniskās apmācības palīglīdzekļi? Tie nav jāpiemēro, ja vien tas nav nepieciešams.
7. Kādus uzdevumu veidus un grūtības pakāpes jūs piedāvājat konsolidācijai, neatkarīgai meklēšanai un kontrolei (paškontrole)?

Šajā un citās lekcijās sniegto stundu fragmentos varat atrast noteikumus, kas tiek apspriesti šajā lekcijas daļā. Tātad, plānojot nodarbību "Monohibrīda šķērsošana", ir jāapzinās tās teorētiskā, indikatīvā un vērtējošā nozīme. Ir svarīgi nodrošināt šīs nodarbības saistību ar iepriekšējo (sadaļa "Reprodukcija") un ar nākamajām tēmām ("Evolūcija", "Izlase"). Ir pilnīgi acīmredzams, ka šīs nodarbības tēma paredz iespēju organizēt materiāla asimilāciju gan ar reproduktīvo metodi, gan ar problēmu izpētes metodēm - problēmas izklāstu, heiristisko sarunu. Esošo zināšanu aktualizācija var būt rakstiska vai mutiska jautājumu, testa priekšmetu sistēmas formā, risinot problēmas par tēmām "Mitoze" un "Mejoze". Filmas fragmentu vai to pašu Bībeles tekstu var izmantot kā papildu informācijas avotus. Ar to pietiek pirmās tēmas nodarbībai. Citi mācību līdzekļi šajā nodarbībā ir dinamiskie modeļi, tabula, datora modelis. Skolēniem šajā stundā piedāvātie uzdevumi var būt vai nu vienkārši, vai tie ir nepieciešami pavairošanai, vai arī diezgan sarežģīti. Piemēram, jūs varat ieteikt problēmu, kurai nepieciešams aprēķināt dažādas iespējas iespējamai konkrētas pazīmes pārmantošanai. Viss ir atkarīgs no tā, kāds skolotājam ir didaktiskais materiāls. Protams, ir svarīgi aprēķināt, cik ilgs laiks būs šai darbībai. Var gadīties, ka ar vienu nodarbību nepietiek, lai pilnībā izpētītu materiālu. Tas nozīmē, ka jums jāpasniedz divas stundas, un jums nevajadzētu baidīties no novirzēm no mācību programmas. Ir zināšanas un prasmes, kuru veidošanai un attīstīšanai nepieciešams pavadīt vairāk laika, nekā to paredz mācību programma. Nebaidieties no tā, jo pavadītais laiks nākotnē atmaksāsies vairāk.

Jautājumi un uzdevumi patstāvīgam darbam

1. Kādas ir galvenās atšķirības starp lekcijā paredzētajām nodarbībām par tēmu "Ievads vispārējā bioloģijā"?

2. Kāpēc ir svarīgi noteikt saikni starp šo stundu un iepriekšējām un nākamajām tēmām?

3. Nāc klajā ar vairākiem daudzlīmeņu uzdevumiem jebkurai no kursa tēmām.

Dzīvs organisms ir sarežģīta sistēma, kas sastāv no savstarpēji saistītiem orgāniem un audiem. Bet kāpēc viņi to saka ķermenis ir atvērta sistēma? Atvērtām sistēmām raksturīga kaut kā apmaiņa ar ārējo vidi. Tā var būt vielas, enerģijas, informācijas apmaiņa. Un visi šie dzīvie organismi apmainās ar ārpasauli pret viņiem. Kaut arī vārds "apmaiņa" ir piemērotāks, lai aizstātu vārdu "plūsma", jo dažas vielas un enerģija nonāk ķermenī, bet citas atstāj.

Dzīvie organismi enerģiju absorbē vienā formā (augi - saules starojuma veidā, dzīvnieki - organisko savienojumu ķīmiskajās saitēs), bet citā (termiskā) izdalās vidē. Tā kā ķermenis saņem enerģiju no ārpuses un atbrīvo to, tā ir atvērta sistēma.

Heterotrofos organismos barošanās rezultātā enerģija tiek absorbēta kopā ar vielām (kurās tā atrodas). Turklāt vielmaiņas procesā (vielmaiņa organismā) dažas vielas tiek sadalītas, bet citas tiek sintezētas. Ķīmisko reakciju laikā tiek atbrīvota enerģija (dodoties uz dažādiem dzīves procesiem) un enerģija tiek absorbēta (dodoties uz nepieciešamo organisko vielu sintēzi). Ķermenim nevajadzīgas vielas un no tām izrietošā siltuma enerģija (kuru vairs nevar izmantot) tiek izlaista vidē.

Autotrofi (galvenokārt augi) absorbē gaismas starus noteiktā diapazonā kā enerģiju, un kā sākotnējās vielas tie absorbē ūdeni, oglekļa dioksīdu, dažādus minerālsāļus un skābekli. Izmantojot enerģiju un šīs minerālvielas, augi fotosintēzes procesa rezultātā veic organisko vielu primāro sintēzi. Šajā gadījumā starojuma enerģija tiek uzkrāta ķīmiskajās saitēs. Augiem nav izdalīšanās sistēmas. Tomēr tie izdala vielas ar savu virsmu (gāzes), nokrītot lapotni (tiek noņemtas kaitīgas organiskās un minerālvielas) utt. Tādējādi augi kā dzīvie organismi ir arī atvērtas sistēmas. Viņi atbrīvo un absorbē vielas.

Dzīvie organismi dzīvo sev raksturīgajā dzīvotnē. Tajā pašā laikā, lai izdzīvotu, viņiem jāpielāgojas videi, nereaģē uz tās izmaiņām, jāmeklē pārtika un jāizvairās no draudiem. Tā rezultātā dzīvniekiem evolūcijas procesā ir izveidojušies īpaši receptori, maņu orgāni un nervu sistēma, kas ļauj saņemt informāciju no ārējās vides, to apstrādāt un reaģēt, tas ir, ietekmēt vidi. Tādējādi mēs varam teikt, ka organismi apmainās ar informāciju no ārējiem biotopiem. Tas ir, organisms ir atvērta informācijas sistēma.

Augi reaģē arī uz vides ietekmi (piemēram, viņi aizver savus stomatus saulē, pagriež lapas pret gaismu utt.). Augos, primitīvos dzīvniekos un sēnēs regulēšana tiek veikta tikai ar ķīmiskiem līdzekļiem (humorāli). Dzīvniekiem ar nervu sistēmu ir abi pašregulācijas veidi (nervu un hormonālie).

Vienšūnas organismi ir arī atvērtas sistēmas. Viņi baro un izdala vielas, reaģē uz ārējām ietekmēm. Tomēr viņu ķermeņa sistēmā orgānu funkcijas būtībā veic šūnu organelli.

1. NODAĻA DZĪVES ĪPAŠĪBAS UN IZCELSME

1.1. BIOLOĢIJAS PRIEKŠMETS, PROBLĒMAS UN METODES

Bioloģija (grieķu valodas bio dzīve un logotipi - zināšanas, mācīšana, zinātne) - zinātne par dzīvajiem organismiem. Dzīvās dabas daudzveidība ir tik liela, ka mūsdienu bioloģija ir zinātņu (bioloģisko zinātņu) komplekss, kas ievērojami atšķiras viens no otra. Turklāt katram ir savs mācību priekšmets, metodes, mērķi un uzdevumi. Piemēram, viroloģija ir zinātne par vīrusiem, mikrobioloģija ir zinātne par mikroorganismiem, mikoloģija ir zinātne par sēnēm, botānika (fitoloģija) ir zinātne par augiem, zooloģija ir zinātne par dzīvniekiem, antropoloģija ir zinātne par cilvēku, citoloģija ir zinātne par šūnām, citoloģija ir zinātne par šūnām, histoloģija ir zinātne. par audiem, anatomija - zinātne par iekšējo struktūru, morfoloģija - zinātne par ārējā struktūra, fizioloģija - zinātne par neatņemama organisma un tā daļu vitālo darbību, ģenētika - zinātne par organismu iedzimtības un mainīguma likumiem un to pārvaldības metodēm, ekoloģija - zinātne par dzīvo organismu attiecībām starp sevi un savu vidi, evolūcijas teorija - zinātne par dzīvās dabas vēsturisko attīstību, paleontoloģija ir zinātne par dzīves attīstību pagātnes ģeoloģiskajos laikos, bioķīmija ir zinātne par ķīmiskām vielām un procesiem dzīvajos organismos; biofizika ir zinātne par dzīvu organismu fizikālajām un fizikāli ķīmiskajām parādībām, biotehnoloģija ir rūpniecisko metožu kopums, kas ļauj dzīvos organismus un to atsevišķās daļas izmantot cilvēkiem vērtīgu produktu (aminoskābju, olbaltumvielu, vitamīnu, enzīmu, antibiotiku, hormonu utt.) ražošanai. utt.

Bioloģija pieder pie dabaszinātņu, tas ir, dabas zinātņu kompleksa. Tas ir cieši saistīts ar fundamentālajām zinātnēm (matemātika, fizika, ķīmija), dabas (ģeoloģija, ģeogrāfija, augsnes zinātne), sociālajām (psiholoģija, socioloģija), lietišķajām (biotehnoloģija, augkopība, dabas aizsardzība).

Gadā tiek izmantotas bioloģiskās zināšanas pārtikas rūpniecība, farmakoloģija, lauksaimniecība. Bioloģija ir teorētiskā bāze tādas zinātnes kā medicīna, psiholoģija, socioloģija.

Risinājumā jāizmanto bioloģijas sasniegumi globālas problēmas mūsdienīgums: sabiedrības attiecības ar vidi, racionāla dabas resursu izmantošana un dabas aizsardzība, pārtikas piegāde.

Bioloģisko pētījumu metodes:

Novērošanas metode un apraksts (sastāv no faktu apkopošanas un aprakstīšanas);
salīdzinošā metode (sastāv no pētāmo objektu līdzību un atšķirību analīzes);
vēsturiskā metode (pēta pētāmā objekta attīstības gaitu);
eksperimentālā metode (ļauj izpētīt dabas parādības noteiktos apstākļos);
modelēšanas metode (ļauj sarežģītas dabas parādības aprakstīt ar salīdzinoši vienkāršiem modeļiem).
1.2. DZĪVOŠANAS ĪPAŠĪBAS

Iekšzemes zinātnieks M.V. Volkenšteins ierosināja šādu definīciju: "Dzīvie ķermeņi, kas eksistē uz Zemes, ir atvērtas, pašregulējošas un sevi reproducējošas sistēmas, kas veidotas no biopolimēriem - olbaltumvielām un nukleīnskābēm."

Tomēr jēdzienam "dzīvība" nav vispārpieņemtas definīcijas, bet var atšķirt dzīvās vielas pazīmes (īpašības), kas to atšķir no nedzīvās matērijas.

1. Noteikts ķīmiskais sastāvs. Dzīvie organismi sastāv no tiem pašiem ķīmiskajiem elementiem kā nedzīvās dabas objekti, tomēr šo elementu attiecība ir atšķirīga. Dzīvo būtņu galvenie elementi ir C, O, N un N.

2. Šūnu struktūra. Visiem dzīvajiem organismiem, izņemot vīrusus, ir šūnu struktūra.

3. Metabolisms un atkarība no enerģijas. Dzīvie organismi ir atvērtas sistēmas, tie ir atkarīgi no vielu un enerģijas piegādes no ārējās vides.

4. Pašregulācija. Dzīvie organismi spēj uzturēt ķīmiskā sastāva pastāvību un vielmaiņas procesu intensitāti.

5. Uzbudināmība un garīgā funkcija. Dzīvie organismi parāda uzbudināmību, tas ir, spēju reaģēt uz noteiktām ārējām ietekmēm ar īpašām reakcijām.

6. Iedzimtība. Dzīvie organismi spēj nodot pazīmes un īpašības no paaudzes paaudzē, izmantojot informācijas nesējus - DNS un RNS molekulas.

7. Mainīgums. Dzīvie organismi spēj iegūt jaunas īpašības un īpašības.

8. Pats reproducēšana (reproducēšana). Dzīvie organismi spēj vairoties - vairoties paši.

9. Individuālā attīstība. Ontoģenēze ir organisma attīstība no sākuma līdz nāvei. Attīstību pavada izaugsme.

10. Evolūcijas attīstība. Filoģenēze ir dzīvības attīstība uz Zemes no tās rašanās brīža līdz mūsdienām.

11. Ritms. Dzīvajiem organismiem piemīt dzīves ritms (ikdienas, sezonas utt.), Kas ir saistīts ar dzīvotnes īpašībām.

12. Integritāte un diskrētums. No vienas puses, visa dzīvā matērija ir neatņemama sastāvdaļa, organizēta noteiktā veidā un ievēro vispārējos likumus; no otras puses, jebkura bioloģiskā sistēma sastāv no izolētiem, lai arī savstarpēji saistītiem elementiem.

13. Hierarhija. Sākot no biopolimēriem (nukleīnskābēm, olbaltumvielām) līdz biosfērai kopumā, visas dzīvās būtnes atrodas noteiktā pakļautībā. Bioloģisko sistēmu darbība mazāk sarežģītā līmenī ļauj pastāvēt sarežģītākam līmenim (skatīt nākamo rindkopu).

1.3. DZĪVES ORGANIZĀCIJAS LĪMEŅI

Dzīvās matērijas organizācijas hierarhija ļauj to nosacīti sadalīt vairākos līmeņos. Dzīvās vielas organizācijas līmenis ir zināmas sarežģītības pakāpes bioloģiskās struktūras funkcionālā vieta dzīvās vielas vispārējā hierarhijā. Izšķir šādus līmeņus:

1. Molekulāra (molekulārā ģenētiskā). Šajā līmenī šādi vitāli procesi izpaužas kā vielmaiņa un enerģijas pārveidošana, iedzimtas informācijas nodošana.

2. Šūnu. Šūna ir elementāra dzīvu būtņu strukturālā un funkcionālā vienība.

3. Audu. Audu ir strukturāli līdzīgu šūnu kopums, kā arī ar tām saistītas starpšūnu vielas, kuras vieno noteiktu funkciju veikšana.

4. Ērģeles. Orgāns ir daudzšūnu organisma daļa, kas veic noteiktu funkciju vai funkcijas.

5.Organiskais. Organisms ir īsts dzīves nesējs, kam raksturīgas visas tā īpašības. Pašlaik bieži izšķir vienu "ontogenētisko" līmeni, ieskaitot organizācijas, šūnu, audu, orgānu un organisma līmeni.

6. Iedzīvotājiem specifiski. Populācija - vienas sugas indivīdu kopums, kas veido atsevišķu ģenētisko sistēmu un apdzīvo telpu ar samērā viendabīgiem dzīves apstākļiem. Suga ir populāciju kopums, kura indivīdi spēj krustoties ar auglīgu pēcnācēju veidošanos un aizņem noteiktu ģeogrāfiskās telpas apgabalu (diapazonu).

7. Biocenotisks. Biocenoze - dažāda veida dažādu sarežģītības organizāciju organismu kopums, kas dzīvo noteiktā apgabalā. Ja ņem vērā arī vides abiotiskos faktorus, tad tie runā par biogeocenozi.

8. Biosfēras. Biosfēra ir Zemes apvalks, kura struktūru un īpašības vienā vai otrā pakāpē nosaka dzīvo organismu pašreizējā vai agrākā darbība. Jāatzīmē, ka dzīvās vielas organizēšanas biosfēras līmenis bieži netiek nošķirts, jo biosfēra ir bioinertā sistēma, kas ietver ne tikai dzīvo, bet arī nedzīvo vielu.

1.4. DZĪVES IZCELSME

Jautājumā par dzīves izcelsmi, kā arī jautājumā par dzīves būtību zinātnieku vidū nav vienprātības. Dzīves izcelsmes jautājuma risināšanai ir vairākas pieejas, kas ir cieši saistītas. Tos var klasificēt šādi.

1. Saskaņā ar principu, ka ideja, prāts ir primāri un matērija ir sekundāra (ideālistiskas hipotēzes) vai matērija ir primāra, un ideja, prāts ir sekundāri (materiālistiskas hipotēzes).

2. Pēc principa, ka dzīve vienmēr ir pastāvējusi un pastāvēs mūžīgi (stacionāra stāvokļa hipotēze), vai arī dzīve rodas noteiktā pasaules attīstības posmā.

3. Pēc principa - ir iespējama dzīvošana tikai no dzīvošanas (bioģenēzes hipotēze) vai spontāna dzīvības ģenerēšana no nedzīvā (abiogenēzes hipotēze).

4. Saskaņā ar principu dzīvība radās uz Zemes vai tika atvesta no kosmosa (panspermijas hipotēze).

Apsvērsim visnozīmīgāko no hipotēzēm.

Kreacionisms. Dzīvi radīja Radītājs. Radītājs ir Dievs, Ideja, Augstāks Prāts vai citi.

Stacionāra hipotēze. Dzīve, tāpat kā pats Visums, vienmēr ir pastāvējusi un pastāvēs mūžīgi, jo tam, kam nav sākuma, nav beigu. Tajā pašā laikā atsevišķu ķermeņu un veidojumu (zvaigznes, planētas, organismi) esamība ir ierobežota laikā, tie rodas, piedzimst un mirst. Pašlaik šai hipotēzei galvenokārt ir vēsturiska nozīme, jo Visuma vispārpieņemtā teorija ir "teorija" Lielais sprādziens", saskaņā ar kuru Visums pastāv ierobežotu laiku, tas tika izveidots no viena punkta apmēram pirms 15 miljardiem gadu.

Panspermijas hipotēze. Dzīve tika atnesta uz Zemi no kosmosa un šeit iesakņojās pēc tam, kad uz Zemes bija izveidojušies labvēlīgi apstākļi. Risinājums jautājumam par to, kā dzīve radās kosmosā, tās risināšanas objektīvo grūtību dēļ tiek atlikta uz nenoteiktu laiku. To varētu radīt Radītājs, vienmēr pastāvēt vai izrietēt no nedzīvas matērijas. Nesen zinātnieku vidū parādījās arvien vairāk šīs hipotēzes atbalstītāju.

Abiogenēzes hipotēze (spontāna dzīvības ģenerēšana no nedzīvās un tai sekojošā bioķīmiskā evolūcija). Dzīve uz Zemes radās no nedzīvām matērijām.

1924. gadā A.I. Oparins ierosināja, ka dzīvās būtnes uz Zemes radušās no nedzīvām vielām ķīmiskās evolūcijas rezultātā - molekulu sarežģītās ķīmiskās pārveidošanās rezultātā. Šo notikumu labvēlīgi ietekmēja apstākļi, kas tajā laikā valdīja uz Zemes.

1953. gadā S. Millers laboratorijas apstākļos no neorganiskiem savienojumiem ieguva vairākas organiskas vielas. Pierādīta neorganiskā ceļa fundamentālā iespēja biogēno organisko savienojumu (bet ne dzīvo organismu) veidošanai.

A.I. Oparins uzskatīja, ka organisko vielu primārajā okeānā var izveidot no vienkāršiem neorganiskiem savienojumiem. Organisko vielu uzkrāšanās rezultātā okeānā izveidojās tā saucamā "primārā zupa". Tad, apvienojoties, olbaltumvielas un citas organiskās molekulas veidoja koacervātu pilienus, kas kalpoja kā šūnu prototips. Koacervāta pilieni ir dabiski selekcionēti un attīstījušies. Pirmie organismi bija heterotrofiski. Kad "primārā buljona" rezerves bija izsmeltas, radās autotrofi.

Jāatzīmē, ka no varbūtības teorijas viedokļa superkompleksu biomolekulu sintēzes varbūtība ar nosacījumu, ka to sastāvdaļas ir nejauši apvienotas, ir ārkārtīgi zema.

IN UN. Vernadskis par dzīves un biosfēras izcelsmi un būtību. IN UN. Vernadskis izklāstīja savu viedokli par dzīves izcelsmi šādās tēzēs:

1. Šajā novērotajā telpā nebija dzīves sākuma, jo šai telpai nebija sākuma. Dzīve ir mūžīga, jo kosmoss ir mūžīga, un to vienmēr ir pārraidījusi biogēze.

2. Visumam mūžīgi piemītošā dzīve uz Zemes parādījās jauna, tās embrijus pastāvīgi atveda no ārpuses, bet uz Zemes nostiprināja tikai ar tam labvēlīgām iespējām.

3. Dzīve uz Zemes vienmēr ir bijusi. Planētas mūžs ir tikai mūžs uz tās. Dzīve ir ģeoloģiski (planētu) mūžīga. Planētas vecums nav noteikts.

4. Dzīve nekad nav bijusi kaut kas nejaušs, saspiedies dažās atsevišķās oāzēs. Tas tika izplatīts visur, un vienmēr dzīvā matērija pastāvēja biosfēras formā.

5. Senākās dzīves formas - lūžņi - spēj veikt visas funkcijas biosfērā. Tas nozīmē, ka ir iespējama biosfēra, kas sastāv tikai no prokariotiem. Visticamāk, ka tā tas bija arī agrāk.

6. Dzīvā viela nevarēja rasties no inerta. Starp šiem diviem matērijas stāvokļiem nav starpposmu. Gluži pretēji, dzīves ietekmes rezultātā notika zemes garozas attīstība.

Tādējādi ir jāatzīst fakts, ka līdz šim nevienai no esošajām hipotēzēm par dzīves izcelsmi nav tiešu pierādījumu, un mūsdienu zinātnei nav viennozīmīgas atbildes uz šo jautājumu.

2. NODAĻA DZĪVO ORGANISMU ĶĪMISKAIS SASTĀVS

2.1. Elementārais sastāvs

Dzīvo organismu ķīmisko sastāvu var izteikt divos veidos: atomu un molekulārā. Atomu (elementu) sastāvs raksturo to elementu atomu attiecību, kuri veido dzīvos organismus. Molekulārais (materiālais) sastāvs atspoguļo vielu molekulu attiecību.

Pēc relatīvā satura elementus, kas veido dzīvos organismus, parasti iedala trīs grupās:

1. Makroelementi - H, O, C, N (kopā apmēram 98%, tos sauc arī par bāziskiem), Ca, Cl, K, S, P, Mg, Na, Fe (kopā apmēram 2%). Makroelementi veido lielāko daļu dzīvo organismu procentu.

2. Mikroelementi - Mn, Co, Zn, Cu, B, I utt. To kopējais saturs šūnā ir aptuveni 0,1%.

3. Ultramikroelementi - Au, Hg, Se utt. To saturs šūnā ir ļoti nenozīmīgs, un fizioloģiskā loma lielākajai daļai no tiem netiek atklāta.

Ķīmiskos elementus, kas ir dzīvo organismu daļa un tajā pašā laikā veic bioloģiskās funkcijas, sauc par biogēniem. Pat tos, kurus šūnas satur nenozīmīgā daudzumā, nevar aizstāt ar neko un tie ir absolūti nepieciešami dzīvei.

2.2. MOLEKULĀRAIS SASTĀVS

Ķīmiskie elementi ir šūnu daļa neorganisko un organisko vielu jonu un molekulu formā. Šūnā vissvarīgākās neorganiskās vielas ir ūdens un minerālsāļi, svarīgākās organiskās vielas ir ogļhidrāti, lipīdi, olbaltumvielas un nukleīnskābes.

2.2.1. Neorganiskas vielas

2.2.1.1. Ūdens

Ūdens ir visu dzīvo organismu galvenā sastāvdaļa. Tam ir unikālas īpašības, pateicoties tā strukturālajām īpašībām: ūdens molekulas ir dipola formas un starp tām veidojas ūdeņraža saites. Lielākā daļa dzīvo organismu vidējais ūdens saturs šūnās ir aptuveni 70%. Ūdens šūnā ir divos veidos: brīvs (95% no visa šūnas ūdens) un saistīts (4-5% saistīts ar olbaltumvielām).

Ūdens funkcijas:

1. Ūdens kā šķīdinātājs. Daudzas ķīmiskās reakcijas šūnā ir joniskas, tāpēc tās notiek tikai ūdens vidē. Vielas, kas izšķīst ūdenī, sauc par hidrofilām (spirti, cukuri, aldehīdi, aminoskābes), nešķīstošām - hidrofobām (taukskābes, celuloze).

2. Ūdens kā reaģents. Ūdens ir iesaistīts daudzās ķīmiskās reakcijās: polimerizācijas reakcijās, hidrolīzē, fotosintēzes procesā.

3. Transporta funkcija. Pārvietojoties caur ķermeni, kopā ar ūdeni tajā izšķīdušās vielas dažādās tā daļās un izvadot no ķermeņa nevajadzīgos produktus.

4. Ūdens kā termostabilizators un termostats. Šī funkcija ir saistīta ar tādām ūdens īpašībām kā augsta siltuma jauda - mīkstina būtisku temperatūras izmaiņu ietekmi uz ķermeni vidē; augsta siltuma vadītspēja - ļauj ķermenim uzturēt tādu pašu temperatūru visā tilpumā; liels iztvaikošanas siltums - tiek izmantots ķermeņa atdzišanai zīdītāju svīšanas laikā un augu transpirācijas laikā.

5. Strukturālā funkcija. Šūnu citoplazmā ir no 60 līdz 95% ūdens, un tieši tas piešķir šūnām normālu formu. Augos ūdens uztur turgoru (endoplazmas membrānas elastību), dažiem dzīvniekiem tas kalpo kā hidrostatiskais skelets (medūzas).

2.2.1.2. Minerālu sāļi

Minerālsāļi šūnas ūdens šķīdumā sadalās katjonos un anjonos. Svarīgākie katjoni ir K +, Ca2 +, Mg2 +, Na +, NH4 +, anjoni - Cl-, SO42-, HPO42-, H2PO4-, HCO3-, NO3-. Būtiska ir ne tikai koncentrācija, bet arī atsevišķu jonu attiecība šūnā.

Minerālu funkcijas:

1. Skābju-sārmu līdzsvara uzturēšana. Svarīgākās bufera sistēmas zīdītājiem ir fosfāti un bikarbonāti. Fosfāta bufera sistēma (HPO42-, H2PO4-) uztur intracelulārā šķidruma pH līmeni 6,9-7,4 robežās. Bikarbonāta sistēma (HCO3-, H2CO3) uztur ārpusšūnu barotnes (asins plazmas) pH līmeni 7,4.

2. Dalība šūnu membrānas potenciāla veidošanā. Šūnas iekšpusē dominē K + un lieli organiskie joni, un pericelulārajos šķidrumos ir vairāk Na + un Cl- jonu. Tā rezultātā veidojas šūnu membrānas ārējo un iekšējo virsmu lādiņu (potenciālu) atšķirība. Potenciālā atšķirība ļauj ierosināt ierosmi gar nervu vai muskuļiem.

3. Fermentu aktivizēšana. Joni Ca2 +, Mg2 + utt. Ir daudzu enzīmu, hormonu un vitamīnu aktivatori un sastāvdaļas.

4. Osmotiskā spiediena radīšana šūnā. Lielāka sāls jonu koncentrācija šūnas iekšienē nodrošina ūdens iekļūšanu tajā un turgora spiediena izveidošanos.

5. Būvniecība (strukturāla). Slāpekļa, fosfora, kalcija un citu neorganisko vielu savienojumi kalpo kā celtniecības materiāla avots organisko molekulu (aminoskābju, olbaltumvielu, nukleīnskābju utt.) Sintēzei un ir daļa no vairākām šūnas un organisma atbalsta struktūrām. Kalcija un fosfora sāļi ir dzīvnieku kaulu audu daļa.

2.2.2. Organiskās vielas

Biopolimēru jēdziens. Polimērs ir vairāku saišu ķēde, kurā saite ir salīdzinoši vienkārša viela - monomērs. Bioloģiskie polimēri ir polimēri, kas veido dzīvo organismu šūnas un to vielmaiņas produktus. Biopolimēri ir olbaltumvielas, nukleīnskābes, polisaharīdi.

2.2.2.1. Ogļhidrāti

Ogļhidrāti ir organiski savienojumi, kas sastāv no vienas vai vairākām vienkāršu cukuru molekulām. Ogļhidrātu saturs dzīvnieku šūnās ir 1-5%, un dažās augu šūnās tas sasniedz 70%. Ir trīs ogļhidrātu grupas: monosaharīdi (vai vienkāršie cukuri), oligosaharīdi (sastāv no 2-10 vienkāršām cukura molekulām), polisaharīdi (sastāv no vairāk nekā 10 cukura molekulām).

Monosaharīdi ir daudzvērtīgo spirtu ketonu vai aldehīdu atvasinājumi. Atkarībā no oglekļa atomu skaita tiek izdalītas triozes, tetrozes, pentozes (riboze, dezoksiriboze), heksozes (glikoze, fruktoze) un heptozes. Atkarībā no funkcionālās grupas cukuri tiek sadalīti: aldozēs, kas satur aldehīdu grupu (glikozi, ribozi, dezoksiribozu), un ketozē, kas satur ketonu grupu (fruktozi).

Oligosaharīdus dabā galvenokārt pārstāv disaharīdi, kas sastāv no diviem monosaharīdiem, kas saistīti viens ar otru ar glikozīdu saiti. Visbiežāk sastopamo maltozi jeb iesala cukuru veido divas glikozes molekulas; laktoze, kas ir piena daļa un sastāv no galaktozes un glikozes; saharoze vai biešu cukurs, ieskaitot glikozi un fruktozi.

Polisaharīdi. Polisaharīdos vienkāršie cukuri (glikoze, mannoze, galaktoze utt.) Ir savstarpēji saistīti ar glikozīdu saitēm. Ja ir tikai 1-4 glikozīdu saites, tad veidojas lineārs, sazarots polimērs (celuloze), ja ir gan 1-4, gan 1-6 saites, polimērs būs sazarots (glikogēns).

Celuloze ir lineārs polisaharīds, kas sastāv no β-glikozes molekulām. Celuloze ir galvenā augu šūnu sienas sastāvdaļa. Ciete un glikogēns, sazaroti polimēri no β-glikozes atlikumiem, ir galvenie glikozes uzglabāšanas veidi augos un dzīvniekos. Ķitīns vēžveidīgajos un kukaiņos veido ārējo skeletu (apvalku), un sēnītēs tas piešķir šūnu sienas izturību.

Ogļhidrātu funkcijas:

1. Enerģija. Vienkāršo cukuru (galvenokārt glikozes) oksidēšanās laikā organisms saņem lielāko daļu enerģijas, kas tai nepieciešama. Pilnīgi sadaloties 1 g glikozes, atbrīvojas 17,6 kJ enerģijas.

2. Uzglabāšana. Ciete un glikogēns darbojas kā glikozes avots, atbrīvojot to pēc nepieciešamības.

3. Būvniecība (strukturāla). Celuloze un hitīns piešķir spēku augu un sēņu šūnu sienām. Riboze un dezoksiriboze ir daļa no nukleīnskābēm.

4. Receptors. Šūnu savstarpējās atpazīšanas funkciju nodrošina glikoproteīni, kas ir šūnu membrānu daļa. Ļaundabīgo audzēju šūnām raksturīga spēja pazīt otru pazīšana.

2.2.2.2. Lipīdi

Lipīdi ir tauki un taukiem līdzīgi organiskie savienojumi, kas praktiski nešķīst ūdenī. To saturs dažādās šūnās ir ļoti atšķirīgs: no 2-3 līdz 50-90% augu sēklu un dzīvnieku taukaudu šūnās. Ķīmiski lipīdi parasti ir taukskābju un vairāku spirtu esteri. Tie ir sadalīti vairākās klasēs: neitrālie tauki, vaski, fosfolipīdi, steroīdi utt.

Lipīdu funkcijas:

1. Būvniecība (strukturāla). Fosfolipīdi kopā ar olbaltumvielām ir bioloģisko membrānu pamats. Holesterīns ir svarīga dzīvnieku šūnu membrānu sastāvdaļa.

2. Hormonāls (regulējošs). Daudzi hormoni ir ķīmiski steroīdi (testosterons, progesterons, kortizons).

3. Enerģija. Kad oksidējas 1 g taukskābju, izdalās 38 kJ enerģijas un sintezējas divreiz vairāk ATP nekā tad, ja tiek sadalīts tāds pats glikozes daudzums.

4. Uzglabāšana. Ievērojama ķermeņa enerģijas rezervju daļa tiek uzkrāta tauku veidā. Turklāt tauki kalpo kā ūdens avots (sadedzinot 1 g tauku, veidojas 1,1 g ūdens). Tas ir īpaši vērtīgi tuksneša un arktiskajiem dzīvniekiem, kuriem trūkst brīva ūdens.

5. Aizsargājošs. Zīdītājiem zemādas tauki darbojas kā siltumizolators. Vasks pārklāj augu, spalvu, vilnas, dzīvnieku matu epidermu, pasargājot to no mitrināšanas.

6. Dalība vielmaiņā. D vitamīnam ir galvenā loma kalcija un fosfora metabolismā.

2.2.2.3. Olbaltumvielas

Olbaltumvielas ir bioloģiski heteropolimēri, kuru monomēri ir aminoskābes.

Ķīmiskā sastāva ziņā aminoskābes ir savienojumi, kas satur vienu karboksilgrupu (-COOH) un vienu amīnu grupu (-NH2), kas saistīti ar vienu oglekļa atomu, kuram ir piesaistīta sānu ķēde - daži radikāļi R (tas ir tas, kurš aminoskābei piešķir tās unikālās īpašības) ...

Olbaltumvielu veidošanā ir iesaistītas tikai 20 aminoskābes. Tos sauc par fundamentāliem vai bāziskiem: alanīns, metionīns, valīns, prolīns, leicīns, izoleicīns, triptofāns, fenilalanīns, asparagīns, glutamīns, serīns, glicīns, tirozīns, treonīns, cisteīns, arginīns, histidīns, lizīns, aspartīnskābes un glutamīnskābes. Daļa aminoskābju netiek sintezētas dzīvnieku un cilvēku organismos, un tām jābūt no augu pārtikas (tās sauc par būtiskām).

Aminoskābes, savienojoties viena ar otru ar kovalentām peptīdu saitēm, veido dažāda garuma peptīdus. Peptīdu (amīdu) saite ir kovalentā saite, ko veido vienas aminoskābes karboksilgrupa un citas aminoskābes grupa. Olbaltumvielas ir augstas molekulmasas polipeptīdi, kas satur no simta līdz vairākiem tūkstošiem aminoskābju.

Ir 4 olbaltumvielu organizācijas līmeņi:

Primārā struktūra ir aminoskābju secība polipeptīdu ķēdē. To veido kovalentās peptīdu saites starp aminoskābju atlikumiem. Primāro struktūru nosaka nukleotīdu secība DNS molekulas reģionā, kas kodē doto olbaltumvielu. Jebkura proteīna primārā struktūra ir unikāla, un tā nosaka tā formu, īpašības un funkcijas.

Sekundāro struktūru veido polipeptīdu ķēžu locīšana α-spirāles vai β struktūrā. To atbalsta ūdeņraža saites starp NH grupas ūdeņraža atomiem un CO grupu skābekļa atomiem. - spirāle veidojas polipeptīda ķēdes savīšanas rezultātā spirālē ar vienādu attālumu starp pagriezieniem. Tas ir raksturīgs lodveida olbaltumvielām, kurām ir lodveida lodītes forma. -struktūra ir trīs polipeptīdu ķēžu gareniskā locīšana. Tas ir raksturīgs fibrilāriem proteīniem ar iegarenu fibrila formu. Tikai lodveida proteīniem ir terciārā un ceturtā struktūra.

Terciārā struktūra veidojas, kad spirāle saritinās spolē (lodē vai domēnā). Domēni ir lodveida formas veidojumi ar hidrofobu kodolu un hidrofilu ārējo slāni. Terciārā struktūra veidojas, pateicoties saiknēm, kas izveidojušās starp R aminoskābju radikāļiem, jonu, hidrofobu un dispersijas mijiedarbības dēļ, kā arī disulfīdu (S-S) saišu veidošanās dēļ starp cisteīna radikāļiem.

Kvartāra struktūra ir raksturīga sarežģītiem proteīniem, kas sastāv no divām vai vairākām polipeptīdu ķēdēm, kas nav saistītas ar kovalentām saitēm, kā arī olbaltumvielām, kas satur olbaltumvielu komponentus (metāla jonus, koenzīmus). Kvartāra struktūru atbalsta tādas pašas ķīmiskās saites kā terciārā.

Olbaltumvielu konfigurācija ir atkarīga no aminoskābju secības, taču to var ietekmēt specifiskie apstākļi, kādos atrodas olbaltumviela.

Olbaltumvielu molekulas zaudēšanu tās strukturālajā organizācijā sauc par denaturāciju. Denaturācija var būt atgriezeniska un neatgriezeniska. Ar atgriezenisku denaturāciju tiek iznīcinātas kvartāra, terciārā un sekundārā struktūra, bet primārās struktūras saglabāšanas dēļ, atgriežoties normāliem apstākļiem, ir iespējama olbaltumvielu renaturācija - normālas (dzimtās) konformācijas atjaunošana.

Pēc ķīmiskā sastāva izšķir vienkāršus un sarežģītus proteīnus. Vienkāršās olbaltumvielas sastāv tikai no aminoskābēm (fibrilāri proteīni, imūnglobulīni). Kompleksie proteīni satur olbaltumvielu daļu un bez olbaltumvielu daļu - protezēšanas grupas. Izšķir lipoproteīnus (satur lipīdus), glikoproteīnus (ogļhidrātus), fosfoproteīnus (vienu vai vairākas fosfātu grupas), metaloproteīnus (dažādus metālus), nukleoproteīnus (nukleīnskābes). Protezēšanas grupām parasti ir svarīga loma olbaltumvielu bioloģiskajā darbībā.

Olbaltumvielu funkcijas:

1. Katalītiskais (fermentatīvais). Visi fermenti ir olbaltumvielas. Olbaltumvielas-fermenti katalizē gaitu organismā ķīmiskās reakcijas.

2. Būvniecība (strukturāla). To veic fibrilāri proteīni, keratīni (nagi, mati), kolagēns (cīpslas), elastīns (saites).

3. Transports. Vairāki proteīni spēj piesaistīt un pārvadāt dažādas vielas (hemoglobīns pārnēsā skābekli).

4. Hormonāls (regulējošs). Daudzi hormoni ir olbaltumvielu vielas (insulīns regulē glikozes metabolismu).

5. Aizsargājošs. Asins imūnglobulīni ir antivielas; fibrīns un trombīns ir iesaistīti asins recēšanā.

6. Saraušanās (motors). Aktīns un miozīns veido mikrofilamentus un veic muskuļu kontrakciju, tubulīns veido mikrotubulus.

7. Receptors (signāls). Daži membrānā iestrādātie proteīni "saņem informāciju" no vides.

8. Enerģija. Sadalot 1 g olbaltumvielu, atbrīvojas 17,6 kJ enerģijas.

Fermenti. Olbaltumvielas-fermenti katalizē ķīmiskās reakcijas organismā. Šīs reakcijas enerģētisku iemeslu dēļ pašas par sevi vai nu nenotiek ķermenī, vai arī notiek pārāk lēni.

Pēc to bioķīmiska rakstura visi fermenti ir augstas molekulmasas olbaltumvielu vielas, parasti ar kvartāra struktūru. Visi fermenti papildus olbaltumvielām satur sastāvdaļas, kas nav olbaltumvielas. Olbaltumvielu daļu sauc par apoenzīmu, bet bez olbaltumvielu - par kofaktoru (ja tā ir vienkārša neorganiska viela, piemēram, Zn2 +) vai koenzīmu (koenzīms) (ja tas ir organisks savienojums).

Fermenta molekulai ir aktīvs centrs, kas sastāv no divām sekcijām - sorbcijas (atbildīgas par fermenta saistīšanu ar substrāta molekulu) un katalītiskās (atbildīgas par faktisko katalīzi). Reakcijas gaitā ferments saista substrātu, secīgi maina tā konfigurāciju, veidojot vairākas starpmolekulas, kas galu galā dod reakcijas produktus.

Atšķirība starp fermentiem un neorganiska rakstura katalizatoriem ir šāda:

1. Viens ferments katalizē tikai viena veida reakcijas.

2. Fermentu aktivitāti ierobežo diezgan šaurs temperatūras diapazons (parasti 35-45 ° C).

3. Fermenti ir aktīvi pie noteiktām pH vērtībām (visvairāk nedaudz sārmainā vidē).

2.2.2.4. Nukleīnskābes

Mononukleotīdi. Mononukleotīds sastāv no viena purīna (adenīna - A, guanīna - G) vai pirimidīna (citozīna - C, timīna - T, uracila - U) slāpekļa bāzes, cukura pentozes (ribozes vai dezoksiribozes) un 1-3 fosforskābes atlikumiem.

Polinukleotīdi. Ir divu veidu nukleīnskābes: DNS un RNS. Nukleīnskābes ir polimēri, kuru monomēri ir nukleotīdi.

DNS un RNS nukleotīdus veido šādi komponenti:

1. Slāpekļa bāze (DNS: adenīns, guanīns, citozīns un timīns; RNS: adenīns, guanīns, citozīns un uracils).

2. Cukurs-pentoze (DNS - dezoksiriboze, RNS - riboze).

3. Fosforskābes atlikumi.

DNS (dezoksiribonukleīnskābes) ir garas ķēdes, sazarots polimērs, kas sastāv no četru veidu monomēriem - nukleotīdiem A, T, G un C -, kas savstarpēji saistīti ar kovalentām saitēm caur fosforskābes atlikumiem.

DNS molekula sastāv no diviem spirāli savītiem pavedieniem (dubultā spirāle). Šajā gadījumā adenīns veido 2 ūdeņraža saites ar timīnu un guanīns - 3 saites ar citozīnu. Šos slāpekļa bāzu pārus sauc par komplementāriem. DNS molekulā tie vienmēr atrodas viens otram pretī. Ķēdes DNS molekulā ir vērstas pretēji. DNS molekulas telpisko struktūru 1953. gadā izveidoja D. Vatsons un F. Kriks.

Saistoties ar olbaltumvielām, DNS molekula veido hromosomu. Hromosoma ir vienas DNS molekulas komplekss ar olbaltumvielām. Eikariotu organismu (sēnīšu, augu un dzīvnieku) DNS molekulas ir lineāras, neslēgtas, saistītas ar olbaltumvielām, veidojot hromosomas. Prokariotos (baktērijās) DNS ir slēgts gredzenā, nav saistīts ar olbaltumvielām un neveido lineāru hromosomu.

DNS funkcija: ģenētiskās informācijas glabāšana, pārraide un pavairošana vairākās paaudzēs. DNS nosaka, kuras olbaltumvielas un kādos daudzumos nepieciešams sintezēt.

RNS (ribonukleīnskābes) dezoksiribozes vietā satur ribozi un timīna vietā uracilu. RNS parasti ir tikai viena virkne, īsāka nekā DNS virknes. Dažos vīrusos ir sastopamas divkāršās RNS.

RNS veidi:

Informatīvā (kurjera) RNS - mRNS (vai mRNS). Ir atvērta ķēde. Kalpo kā olbaltumvielu sintēzes veidnes, pārnesot informāciju par to struktūru no DNS molekulas uz ribosomām citoplazmā.

Transporta RNS - tRNS. Piegādā aminoskābes sintezētajai olbaltumvielu molekulai. TRNS molekula sastāv no 70-90 nukleotīdiem un, pateicoties intrachain komplementārai mijiedarbībai, iegūst raksturīgu sekundāro struktūru "āboliņa lapas" formā.

Ribosomālā RNS - rRNS. Kombinācijā ar ribosomu olbaltumvielām tas veido ribosomas - organoīdus, uz kuriem notiek olbaltumvielu sintēze.

Šūnā mRNS veido apmēram 5%, tRNS - apmēram 10% un rRNS - aptuveni 85% no visas šūnu RNS.

RNS funkcijas: piedalīšanās olbaltumvielu biosintēzē.

DNS sevis dubultošana. DNS molekulām piemīt spēja, kuras nav nevienai citai molekulai, - spēja dublēties. DNS molekulu dubultošanas procesu sauc par replikāciju. Replikācijas pamatā ir komplementaritātes princips - ūdeņraža saišu veidošanās starp A un T, G un C nukleotīdiem.

Šo procesu veic DNS polimerāzes fermenti. Viņu ietekmē uz neliela molekulas segmenta tiek atdalītas DNS molekulas ķēdes. Meitas ķēdes ir pabeigtas uz vecāku molekulas ķēdes. Pēc tam tiek noņemts jauns segments un atkārtojas cikls.

Tā rezultātā tiek veidotas meitas DNS molekulas, kas neatšķiras viena no otras un no pamatmolekulas. Šūnu dalīšanās procesā meitas DNS molekulas tiek sadalītas starp iegūtajām šūnām. Šādi informācija tiek pārraidīta no paaudzes paaudzē.

3. NODAĻA ŠŪNAS STRUKTŪRA

Šūnu teorijas galvenie noteikumi:

1. Šūna ir visu dzīvo būtņu struktūrvienība. Visus dzīvos organismus veido šūnas (izņemot vīrusus).

2. Šūna ir visu dzīvo būtņu funkcionālā vienība. Šūna demonstrē visu vitālo funkciju spektru.

3. Šūna ir visu dzīvo būtņu attīstības vienība. Jaunas šūnas veidojas tikai sākotnējās (mātes) šūnas dalīšanās rezultātā.

4. Šūna ir visu dzīvo būtņu ģenētiskā vienība. Šūnas hromosomās ir informācija par visa organisma attīstību.

5. Visu organismu šūnas ir līdzīgas pēc ķīmiskā sastāva, uzbūves un funkcijas.

3.1. ŠŪNU ORGANIZĀCIJAS VEIDI

Starp dzīvajiem organismiem tikai vīrusiem nav šūnu struktūras. Visus pārējos organismus attēlo šūnu dzīvības formas. Šūnu organizācijai ir divi veidi: prokariotu un eikariotu. Prokariotos ietilpst baktērijas un zilgani zaļumi, un eikariotos augi, sēnītes un dzīvnieki.

Prokariotu šūnas ir salīdzinoši vienkāršas. Viņiem nav kodola, teritoriju, kurā DNS atrodas citoplazmā, sauc par nukleoīdu, vienīgā DNS molekula ir apļveida un nav saistīta ar olbaltumvielām, šūnas ir mazākas par eikariotu šūnām, glikopeptīds - mureīns ir daļa no šūnu sienas, membrānas organellu nav, to funkcijas veic plazmas membrānas invaginācijas, ribosomas mikrotubulu nav, tāpēc citoplazma ir nekustīga, un cilijām un karodziņiem ir īpaša struktūra.

Eikariotu šūnās ir kodols, kurā atrodas hromosomas - lineāras DNS molekulas, kas saistītas ar olbaltumvielām; citoplazmā atrodas dažādi membrānas organelli.

Augu šūnas atšķiras ar biezas celulozes šūnu sienas, plastīdu un lielas centrālās vakuolas klātbūtni, kas izspiež kodolu uz perifēriju. Augstāko augu šūnu centrā nav centriolu. Uzglabāšanas ogļhidrāti ir ciete.

Sēnīšu šūnās ir šūnu membrāna, kas satur hitīnu, citoplazmā ir centrālā vakuola, un tajā nav plastīdu. Tikai dažām sēnēm šūnu centrā ir centriols. Galvenais rezerves ogļhidrāts ir glikogēns.

Dzīvnieku šūnām parasti ir plāna šūnu siena, tās nesatur plastīdus un centrālo vakuolu; centriols ir raksturīgs šūnu centram. Uzglabāšanas ogļhidrāti ir glikogēns.

3.2. EUKARIOTISKĀS ŠŪNAS STRUKTŪRA

Visas šūnas sastāv no trim galvenajām daļām:

1. Šūnas membrāna ierobežo šūnu no apkārtējās vides.

2. Citoplazma ir šūnas iekšējais saturs.

3. Kodols (prokariotos - nukleoīds). Satur šūnas ģenētisko materiālu.

3.2.1. Šūnu membrānu

Šūnas sienas struktūra. Šūnas membrānas pamats ir plazmas membrāna - bioloģiska membrāna, kas ierobežo šūnas iekšējo saturu no ārējās vides.

Visas bioloģiskās membrānas ir dubultā lipīdu kārta, kuras hidrofobie gali ir vērsti uz iekšu, bet hidrofilās galvas - uz āru. Olbaltumvielas tiek iegremdētas tajā dažādos dziļumos, daži no tiem caur membrānu iekļūst membrānā. Olbaltumvielas spēj pārvietoties membrānas plaknē. Membrānas proteīni veic dažādas funkcijas: dažādu molekulu transportēšanu; signālu saņemšana un pārveidošana no vides; membrānas struktūras uzturēšana. Vissvarīgākā membrānu īpašība ir selektīva caurlaidība.

Dzīvnieku šūnu plazmas membrānām ārpusē ir glikokaliksa slānis, kas sastāv no glikoproteīniem un glikolipīdiem un veic signālu un receptoru funkcijas. Tam ir svarīga loma šūnu integrācijā audos. Augu šūnu plazmas membrānas ir pārklātas ar celulozes šūnu sienu. Sienas poras ļauj ūdenim iziet cauri un mazas molekulasun stingrība nodrošina būrim mehānisku atbalstu un aizsardzību.

Šūnas sienas funkcijas. Šūnas membrāna veic šādas funkcijas: nosaka un uztur šūnas formu; aizsargā šūnu no mehāniskas slodzes un kaitīgu bioloģisko aģentu iekļūšanas; norobežo šūnas iekšējo saturu; regulē vielmaiņu starp šūnu un vidi, nodrošinot intracelulārā sastāva pastāvību; veic daudzu molekulāro signālu (piemēram, hormonu) atpazīšanu; piedalās starpšūnu kontaktu veidošanā un dažāda veida specifiskos citoplazmas izvirzījumos (mikrovilli, cilijas, flagellas).

Vielu iekļūšanas mehānismi šūnā. Starp šūnu un vidi notiek pastāvīga vielas apmaiņa. Joni un mazas molekulas tiek transportētas pa membrānu ar pasīvo vai aktīvo transportu, makromolekulas un lielās daļiņas - ar endo- un eksocitozi.

Pasīvais transports - vielas pārvietošanās pa koncentrācijas gradientu, kas tiek veikta bez enerģijas patēriņa, veicot vienkāršu difūziju, osmozi vai veicinot difūziju, izmantojot nesējproteīnus. Aktīvs transports - vielas pārnešana ar nesējproteīniem pret koncentrācijas gradientu ir saistīta ar enerģijas izmaksām.

Endocitoze ir vielu absorbcija, apņemot tās ar plazmas membrānas izaugumiem, veidojoties pūslīšiem, kurus ieskauj membrāna. Eksocitoze ir vielu izdalīšanās no šūnas, apņemot tās ar plazmas membrānas izaugumiem, veidojoties pūslīšiem, kurus ieskauj membrāna. Cietu un lielu daļiņu absorbciju un izdalīšanos attiecīgi sauc par fagocitozi un reverso fagocitozi, šķidras vai izšķīdušas daļiņas - pinocitozi un reverso pinocitozi.

3.2.2. Citoplazma

Citoplazma ir šūnas iekšējais saturs, un to veido galvenā viela (hialoplazma) un dažādas tajā esošās intracelulārās struktūras (ieslēgumi un organellas).

Hialoplazma (matrica) ir neorganisku un organisku vielu ūdens šķīdums, kas var mainīt tā viskozitāti un atrodas pastāvīgā kustībā.

Šūnas citoplazmas struktūras attēlo ieslēgumi un organelli. Ieslēgumi ir nestabilas citoplazmas struktūras granulu (cietes, glikogēna, olbaltumvielu) un pilienu (tauku) formā. Organoīdi ir pastāvīgas un neaizstājamas vairuma šūnu sastāvdaļas, kurām ir īpaša struktūra un kuras veic vitāli svarīgas funkcijas.

Vienas membrānas šūnu organoīdi: endoplazmatiskais tīklojums, lamelārais Golgi komplekss, lizosomas.

Endoplazmatiskais tīklojums (tīkls) ir savstarpēji savienotu dobumu, cauruļu un kanālu sistēma, kas no citoplazmas norobežota ar vienu membrānas slāni un šūnu citoplazmu sadala izolētās telpās. Tas ir nepieciešams, lai nodalītu daudzas paralēlas reakcijas. Izšķir aptuvenu endoplazmatisko retikulumu (uz tā virsmas atrodas ribosomas, uz kurām sintezējas olbaltumvielas) un gludu endoplazmatisko retikulumu (uz tā virsmas tiek sintezēti lipīdi un ogļhidrāti).

Golgi aparāts (lamelārais komplekss) ir 5 - 20 saplacinātu diska formas membrānas dobumu un no tiem atdalāmu mikroburbuļu kaudze. Tās funkcija ir transformācija, uzkrāšanās, vielu transportēšana, kas tajā nonāk dažādās intracelulārās struktūrās vai ārpus šūnas. Golgi aparāta membrānas spēj veidot lizosomas.

Lizosomas ir membrānas pūslīši, kas satur litiskos enzīmus. Lizosomās tiek sagremoti gan produkti, kas šūnā nonāk endocitozes ceļā, gan šūnas vai visas šūnas kopumā (autolīze). Izšķir primārās un sekundārās lizosomas. Primārās lizosomas ir mikroburbuļi, kas atdalīti no Golgi aparāta dobumiem, kurus ieskauj viena membrāna un kas satur enzīmu kopumu. Pēc primāro lizosomu saplūšanas ar sadalāmo substrātu veidojas sekundāras lizosomas (piemēram, vienšūņu gremošanas vakuolas).

Vakuolas ir membrānas maisiņi, kas piepildīti ar šķidrumu. Membrānu sauc par tonoplastu, un saturu sauc par šūnu sulu. Šūnu sula var saturēt rezerves barības vielas, pigmenta šķīdumus, atkritumu produktus un hidrolītiskos enzīmus. Vakuolas ir iesaistītas ūdens-sāls metabolisma regulēšanā, turgora spiediena radīšanā, rezerves vielu uzkrāšanā un toksisko savienojumu izvadīšanā no vielmaiņas.

Endoplazmatiskais tīklojums, Golgi komplekss, lizosomas un vakuolas ir vienas membrānas struktūras un veido vienu šūnu membrānas sistēmu.

Divu membrānu šūnu organoīdi: mitohondriji un plastīdi.

Eikariotu šūnās ir arī organoīdi, kas no citoplazmas izolēti ar divām membrānām. Tie ir mitohondriji un plastīdi. Viņiem ir sava apļveida DNS molekula, mazas ribosomas un tie spēj sadalīties. Tas kalpoja par pamatu eikariotu parādīšanās simbiotiskās teorijas parādīšanās procesam. Saskaņā ar šo teoriju agrāk mitohondriji un plastīdi bija neatkarīgi prokarioti, kas vēlāk pārcēlās uz endosimbiozi ar citiem šūnu organismiem.

Mitohondriji ir stieņa formas, ovālas vai noapaļotas organellas. Mitohondriju (matricas) saturu no citoplazmas ierobežo divas membrānas: ārējā gludā un iekšējā, kas veido krokas (cristae). Mitohondrijos veidojas ATP molekulas.

Plastīdi ir organoīdi, kurus ieskauj apvalks, kas sastāv no divām membrānām, un iekšpusē ir viendabīga viela (stroma). Plastīdi ir raksturīgi tikai fotosintētisko eikariotu organismu šūnām. Atkarībā no krāsas izšķir hloroplastus, hromoplastus un leikoplastus.

Hloroplasti ir zaļi plastīdi, kuros notiek fotosintēzes process. Ārējā membrāna ir gluda. Iekšējais - veido plakanu burbuļu (tilakoīdu) sistēmu, kas tiek savākti kaudzēs (granulās). Tilakoīdu membrānas satur zaļos pigmentus hlorofilu, kā arī karotinoīdus. Hromoplasti ir plastīdi, kas satur karotinoīdu pigmentus, kas tiem piešķir sarkanu, dzeltenu un oranžu krāsu. Viņi ziediem un augļiem piešķir spilgtu krāsu. Leikoplasti ir nepigmentēti bezkrāsaini plastīdi. Satur pazemes vai nekrāsotu augu daļu (saknes, sakneņi, bumbuļi) šūnās. Spēj uzkrāt rezerves barības vielas, galvenokārt cieti, lipīdus un olbaltumvielas. Leikoplasti var pārveidoties par hloroplastiem (piemēram, kartupeļu bumbuļu ziedēšanas laikā), bet hloroplasti - par hromoplastiem (piemēram, augļu nogatavošanās laikā).

Organoīdi, kuriem nav membrānas struktūras: ribosomas, mikrofilamenti, mikrocaurules, šūnu centrs.

Ribosomas ir mazi, lodveida formas organelli, kas sastāv no olbaltumvielām un rRNS. Ribosomas pārstāv divas apakšvienības: lielas un mazas. Tie var būt vai nu brīvi citoplazmā, vai arī piestiprināties pie endoplazmas retikuluma. Olbaltumvielu sintēze notiek uz ribosomām.

Mikrocaurules un mikrošķiedras ir pavedienu struktūras, kas sastāv no saraušanās olbaltumvielām un nosaka šūnu motora funkcijas. Mikrocaurules izskatās kā gari dobie cilindri, kuru sienas sastāv no olbaltumvielām - tubulīniem. Mikrofilmas ir vēl plānākas, garākas, pavedienu struktūras, kas sastāv no aktīna un miozīna. Mikrocaurules un mikrofilamenti caurstrāvo visu šūnas citoplazmu, veidojot tās citoskeletu, izraisa ciklozi (citoplazmas plūsmu), organellu intracelulāras kustības, veido dalīšanās vārpstu utt. Noteiktā veidā organizētas mikrotubulas veido šūnu centra, bazālo ķermeņu, ciliju, flagellu centrioles.

Šūnu centrs (centrosoma) parasti atrodas pie kodola un sastāv no divām centriolēm, kas atrodas perpendikulāri viena otrai. Katram centriolam ir dobs cilindrs, kura sienu veido 9 mikrotubulu tripleti. Centrioliem ir svarīga loma šūnu dalīšanās procesā, veidojot dalīšanās vārpstu.

Flagellas un cilijas ir kustību organelli, kas ir savdabīgi šūnu citoplazmas izaugumi. Flagellum vai cilium skeletam ir cilindra forma, kuras perimetrā ir 9 pārī savienotas mikrocaurules, un centrā - 2 vienreizējas.

3.2.3. Kodols

Lielākajai daļai šūnu ir viens kodols, bet ir sastopamas arī daudzkodolu šūnas (vairākos vienšūņos, mugurkaulnieku skeleta muskuļos). Dažas ļoti specializētas šūnas zaudē kodolus (zīdītāju eritrocītus un sietu caurulīšu šūnas stenokerpās).

Kodols parasti ir sfēriskas vai ovālas formas. Kodols ietver kodola apvalku un karioplazmu, kas satur hromatīnu (hromosomas) un kodolus.

Kodola apvalku veido divas membrānas (ārējā un iekšējā). Caurumus kodola apvalkā sauc par kodola porām. Caur tiem tiek veikta vielas apmaiņa starp kodolu un citoplazmu.

Karioplazma ir kodola iekšējais saturs.

Hromatīns ir nesavienota DNS molekula, kas saistīta ar olbaltumvielām. DNS kā tāds ir nedalošajās šūnās. Šajā gadījumā ir iespējama DNS dublēšanās (replikācija) un DNS saturošās informācijas ieviešana. Hromosoma ir saritināta DNS molekula, kas saistīta ar olbaltumvielām. DNS tiek satīts pirms šūnu dalīšanās, lai precīzāk sadalītu ģenētisko materiālu dalīšanās laikā. Metafāzes stadijā katra hromosoma sastāv no diviem hromatīdiem, kas ir DNS dublēšanās rezultāts. Hromatīdi ir savstarpēji savienoti primārās sašaurināšanās jeb centromēras zonā. Centromēra sadala hromosomu divās rokās. Dažām hromosomām ir sekundāri sašaurinājumi.

Kodols ir sfēriska struktūra, kuras funkcija ir rRNS sintēze.

Kodola funkcijas: 1. Ģenētiskās informācijas uzglabāšana un nodošana meitas šūnām dalīšanās procesā. 2. Šūnu aktivitātes kontrole.

4. NODAĻA Vielu apmaiņa un enerģijas pārveidošana

4.1. PĀRTIKAS DZĪVO ORGANISMU VEIDI

Visi dzīvie organismi, kas dzīvo uz Zemes, ir atvērtas sistēmas, kas ir atkarīgas no vielas un enerģijas piegādes no ārpuses. Materiālu un enerģijas patēriņu sauc par uzturu. Ķimikālijas ir nepieciešamas ķermeņa uzbūvei, enerģija - vitālo procesu īstenošanai.

Pēc uztura veida dzīvie organismi tiek sadalīti autotrofos un heterotrofos.

Autotrofi ir organismi, kas kā oglekļa avotu izmanto oglekļa dioksīdu (augi un dažas baktērijas). Citiem vārdiem sakot, tie ir organismi, kas no neorganiskām var radīt organiskas vielas - oglekļa dioksīdu, ūdeni, minerālsāļus.

Atkarībā no enerģijas avota autotrofi tiek sadalīti fototrofos un kemotrofos. Fototrofi ir organismi, kas biosintēzei izmanto gaismas enerģiju (augi, zilaļģes). Ķīmotrofi ir organismi, kas biosintēzei izmanto neorganisko savienojumu oksidēšanas ķīmisko reakciju enerģiju (ķīmijterapijas baktērijas: ūdeņradis, nitrifikācijas, dzelzs baktērijas, sēra baktērijas utt.).

Heterotrofi ir organismi, kas kā oglekļa avotu izmanto organiskos savienojumus (dzīvniekus, sēnītes un lielāko daļu baktēriju).

Saskaņā ar pārtikas iegūšanas metodi heterotrofi tiek sadalīti fagotrofos (holozoi) un osmotrofos. Fagotrofi (holozoa) norij cietus pārtikas (dzīvnieku) gabalus, osmotrofi no šķīdumiem organiskās vielas absorbē tieši caur šūnu sienām (sēnītes, lielākā daļa baktēriju).

Miksotrofi ir organismi, kas var gan sintezēt organiskas vielas no neorganiskām, gan baroties ar gataviem organiskiem savienojumiem (kukaiņēdāji augi, euglena aļģu departamenta pārstāvji utt.).

1. tabulā parādīts lielu sistemātisku dzīvo organismu grupu uztura veids.

1. tabula

Lielu sistemātisku dzīvo organismu grupu uztura veidi

4.2. METABOLISMA JĒDZIENS

Metabolisms ir visu dzīvo organismu ķīmisko reakciju kopums. Vielmaiņas nozīme ir radīt ķermenim nepieciešamās vielas un nodrošināt to ar enerģiju. Ir divi vielmaiņas komponenti - katabolisms un anabolisms.

Katabolisms (vai enerģijas vielmaiņa, vai disimilācija) ir ķīmisko reakciju kopums, kas noved pie vienkāršu vielu veidošanās no sarežģītākām (polimēru hidrolīze par monomēriem un pēdējo sadalīšana par mazmolekulāriem oglekļa dioksīda, ūdens, amonjaka un citu vielu savienojumiem). Kataboliskās reakcijas parasti notiek ar enerģijas izdalīšanos.

Anabolisms (vai plastiskā vielmaiņa, vai asimilācija) ir pretējs katabolismam - ķīmisko reakciju kopums kompleksu vielu sintēzei no vienkāršākām (ogļhidrātu veidošanās no oglekļa dioksīda un ūdens fotosintēzes procesā, matricas sintēzes reakcijas). Lai notiktu anaboliskas reakcijas, nepieciešama enerģija.

Plastmasas un enerģijas apmaiņas procesi ir nesaraujami saistīti. Visiem sintētiskajiem (anaboliskajiem) procesiem nepieciešama enerģija, kas tiek piegādāta disimilācijas reakciju laikā. Tās pašas šķelšanās (katabolisma) reakcijas turpinās tikai ar asimilācijas procesā sintezēto enzīmu piedalīšanos.

4.3. ATP UN TĀS LOMA METABOLISMĀ

Organisko vielu sadalīšanās laikā atbrīvoto enerģiju šūna nekavējoties neizmanto, bet tā tiek uzkrāta augstas enerģijas savienojumu veidā, parasti adenozīna trifosfāta (ATP) formā.

ATP (adenozīna trifosforskābe) ir mononukleotīds, kas sastāv no adenīna, ribozes un trim fosforskābes atlikumiem, kas savienoti ar augstas enerģijas saitēm. Enerģija tiek uzkrāta šajās saitēs, kas tiek atbrīvota, kad tās tiek sadalītas:

ATP + H2O -\u003e ADP + H3PO4 + Q1

ADP + H2O -\u003e AMP + H3PO4 + Q2

AMP + H2O -\u003e adenīns + riboze + H3PO4 + Q3,

Kur ATP ir adenozīna trifosforskābe; ADP - adenozīna difosforskābe; AMP - adenozīna monofosforskābe; Q1 \u003d Q2 \u003d 30,6 kJ; Q3 \u003d 13,8 kJ.

ATP piegāde šūnā ir ierobežota un tiek papildināta ar fosforilēšanas procesu. Fosforilēšana ir fosforskābes atlikuma pievienošana ADP (ADP + F ATP). ATP molekulās uzkrāto enerģiju organisms izmanto anaboliskajās reakcijās (biosintēzes reakcijās). ATP molekula ir universāla enerģijas uzkrāšana un pārvadāšana visām dzīvajām būtnēm.

4.4. ENERĢIJAS APMAIŅA

Dzīvībai nepieciešamo enerģiju lielākā daļa organismu iegūst organisko vielu oksidēšanās rezultātā, tas ir, katabolisko reakciju rezultātā. Vissvarīgākais degvielas savienojums ir glikoze.

Attiecībā uz brīvo skābekli organismus iedala trīs grupās.

Aerobi (obligātie aerobi) ir organismi, kas var dzīvot tikai skābekļa vidē (dzīvnieki, augi, dažas baktērijas un sēnītes).

Anaerobi (obligātie anaerobi) ir organismi, kas nespēj dzīvot skābekļa vidē (dažas baktērijas).

Fakultatīvās formas (fakultatīvie anaerobi) ir organismi, kas var dzīvot gan skābekļa klātbūtnē, gan bez tā (dažas baktērijas un sēnītes).

Obligātajos aerobos un fakultatīvajos anaerobos skābekļa klātbūtnē katabolisms norisinās trīs posmos: sagatavošanās, anoksiskais un skābeklis. Tā rezultātā organiskās vielas sadalās neorganiskos savienojumos. Obligātajos anaerobos un fakultatīvajos anaerobos ar skābekļa trūkumu katabolisms notiek pirmajos divos posmos: sagatavošanās un anoksiskais. Tā rezultātā rodas starpposma organiskie savienojumi, kas joprojām ir bagāti ar enerģiju.

Katabolisma posmi:

1. Pirmais posms - sagatavošanās - sastāv no sarežģītu organisko savienojumu fermentatīvās šķelšanas vienkāršākos. Olbaltumvielas tiek sadalītas aminoskābēs, tauki - glicerīnā un taukskābēs, polisaharīdi - monosaharīdos, nukleīnskābes - nukleotīdos. Daudzšūnu organismos tas notiek kuņģa-zarnu traktā, vienšūnu organismos - lizosomās hidrolītisko enzīmu ietekmē. Šajā gadījumā izdalītā enerģija tiek izkliedēta siltuma formā. Izveidotie organiskie savienojumi vai nu vēl oksidējas, vai arī šūna tos izmanto, lai sintezētu savus organiskos savienojumus.

2. Otrais posms - nepilnīga oksidēšana (bez skābekļa) - sastāv no organisko vielu turpmākas sadalīšanas, kas tiek veikta šūnas citoplazmā bez skābekļa līdzdalības.

Bez skābekļa un nepilnīgu glikozes oksidēšanu sauc par glikolīzi. Vienas glikozes molekulas glikolīzes rezultātā veidojas divas pirovīnskābes (PVA, piruvāta) CH3COCOOH, ATP un ūdens molekulas, kā arī ūdeņraža atomi, kurus saista NAD + nesējmolekula un kuri tiek uzglabāti NADTH formā.

Kopējā glikolīzes formula ir šāda:

C6H12O6 + 2 H3PO4 + 2 ADP + 2 NAD + -\u003e 2 C3H4O3 + 2 H2O + 2 ATP + 2 NADTH.

Ja barotnē nav skābekļa, glikolīzes produkti (PVC un NADTH) tiek pārstrādāti vai nu etilspirtā - spirta fermentācijā (rauga un augu šūnās ar skābekļa trūkumu).

CH3COCOOH -\u003e СО2 + СН3СОН

CH3SON + 2 NADTH -\u003e C2H5OH + 2 NAD +,

Vai pienskābē - pienskābes fermentācija (dzīvnieku šūnās ar skābekļa trūkumu)

CH3COCOOH + 2 NADTH C3H6O3 + 2 VAIRĀK +.

Skābekļa klātbūtnē barotnē glikolīzes produkti tiek vēl vairāk sadalīti līdz galaproduktiem.

3. Trešais posms - pilnīga oksidēšanās (elpošana) - sastāv no PVC oksidēšanas līdz oglekļa dioksīdam un ūdenim, ko veic mitohondrijos, obligāti piedaloties skābeklim.

Tas sastāv no trim posmiem:

A) acetilkoenzīma A veidošanos;

B) acetila koenzīma A oksidēšana Krebsa ciklā;

C) oksidatīvā fosforilēšana elektronu transporta ķēdē.

A. Pirmajā posmā PVK tiek pārnests no citoplazmas uz mitohondrijām, kur tas mijiedarbojas ar matricas enzīmiem un veido: 1) oglekļa dioksīdu, kas tiek noņemts no šūnas; 2) ūdeņraža atomi, kurus nesējmolekulas nogādā iekšējā mitohondriju membrānā; 3) acetil-koenzīms A (acetil-CoA).

B. Otrajā posmā Krebsa ciklā tiek oksidēts acetilkoenzīms A. Krebsa cikls (trikarboksilskābes cikls, citronskābes cikls) ir secīgu reakciju ķēde, kuras laikā veidojas viena acetil-CoA molekula: 1) divas oglekļa dioksīda molekulas, 2) ATP molekula un 3) četri ūdeņraža atomu pāri, kas pārnesti uz molekulām. - pārvadātāji - NAD un FAD.

Tādējādi glikolīzes un Krebsa cikla rezultātā glikozes molekula tiek sadalīta līdz CO2, un atbrīvotā enerģija tiek iztērēta 4ATP sintēzei un tiek uzkrāta 10NADTH un 4FADTH2.

C. Trešajā posmā ūdeņraža atomus ar NADTH un FADTH2 oksidē molekulārais skābeklis O2, veidojot ūdeni. Viens NADTH spēj veidot 3 ATP, bet viens FADTH2 - 2 ATP. Tādējādi tā laikā izdalītā enerģija tiek uzkrāta vēl 34 ATP formā. ATP ražošanu mitohondrijos ar skābekļa piedalīšanos sauc par oksidatīvo fosforilēšanu.

Tādējādi kopējais glikozes sadalīšanās vienādojums šūnu elpošanas procesā ir šāds:

C6H12O6 + 6 O2 + 38 H3PO4 + 38 ADP -\u003e 6 CO2 + 44 H2O + 38 ATP.

Tādējādi glikolīzes laikā šūnu elpošanas laikā tiek veidotas 2 ATP molekulas, vēl 36 ATP kopumā ar pilnīgu glikozes oksidēšanu - 38 ATP.

4.5. Plastmasas apmaiņa

4.5.1. Fotosintēze

Fotosintēze ir organisku savienojumu sintēze no neorganiskiem savienojumiem gaismas enerģijas dēļ. Kopējais fotosintēzes vienādojums:

6 СО2 + 6 Н2О -\u003e C6H12O6 + 6 O2.

Fotosintēze notiek, piedaloties fotosintētiskiem pigmentiem ar unikālu enerģijas pārveidošanas īpašību saules gaisma ķīmiskās saites enerģijā ATP formā. Vissvarīgākais pigments ir hlorofils.

Fotosintēzes process sastāv no divām fāzēm: gaišās un tumšās.

(1) Fotosintēzes gaismas fāze notiek tikai grana tilakoīda membrānas gaismā. Tas ietver: gaismas kvantu absorbciju ar hlorofilu, ūdens fotolīzi un ATP molekulas veidošanos.

Gaismas kvanta (hv) iedarbībā hlorofils zaudē elektronus, nonākot ierosinātā stāvoklī:

Hv
chl -\u003e chl * + e-.

Šos elektronus nesēji pārnes uz ārējo, tas ir, tilakoīda membrānas virsmu, kas vērsta pret matricu, kur tie uzkrājas.

Tajā pašā laikā tilakoīdu iekšpusē notiek ūdens fotolīze, tas ir, tā sadalīšanās gaismas iedarbībā

Hv
2 H2O -\u003e O2 +4 H + + 4 e-.

Iegūtos elektronus nesēji pārnes uz hlorofila molekulām un tās samazina. Hlorofila molekulas atgriežas stabilā stāvoklī.

Ūdeņraža protoni, kas veidojas ūdens fotolīzes laikā, uzkrājas tilakoīda iekšpusē, izveidojot H + rezervuāru. Rezultātā tilakoīda membrānas iekšējā virsma tiek uzlādēta pozitīvi (H + dēļ), bet ārējā virsma - negatīvi (e- dēļ). Tā kā membrānas abās pusēs uzkrājas pretēji lādētas daļiņas, potenciālā starpība palielinās. Kad tiek sasniegta potenciālās starpības kritiskā vērtība, elektriskā lauka intensitāte sāk virzīt protonus caur ATP sintetāzes kanālu. Šajā gadījumā atbrīvotā enerģija tiek izmantota ADP molekulu fosforilēšanai. ATP ražošanu fotosintēzes laikā gaismas enerģijas ietekmē sauc par fotofosforilēšanu.

Ūdeņraža joni, kas atrodas uz tilakoīda membrānas ārējās virsmas, tur sastopas ar elektroniem un veido atomu ūdeņradi, kas saistās ar ūdeņraža nesējmolekulu NADP (nikotīnamīda adenīna dinukleotīda fosfāts):

2 H + + 4- + NADP + -\u003e NADPTH2.

Tādējādi fotosintēzes gaismas fāzē notiek trīs procesi: skābekļa veidošanās ūdens sadalīšanās dēļ, ATP sintēze un ūdeņraža atomu veidošanās NADPTH2 formā. Skābeklis izkliedējas atmosfērā, un ATP un NADPTH2 piedalās tumšās fāzes procesos. 2. Fotosintēzes tumšā fāze notiek hloroplasta matricā gan gaismā, gan tumsā, un tā ir virkne secīgu CO2 pārveidojumu, kas nāk no gaisa Kalvina ciklā. Tumšās fāzes reakcijas tiek veiktas ATP enerģijas dēļ. Kalvina ciklā CO2 saistās ar ūdeņradi no NADPTH2, veidojot glikozi.

Fotosintēzes procesā papildus monosaharīdiem (glikoze utt.) Tiek sintezēti arī citu organisko savienojumu - aminoskābju, glicerīna un taukskābju - monomēri.

4.5.2. Hemosintēze

Hemosintēze (chemoautotrofija) - organisko savienojumu sintēzes process no neorganiskiem (CO2 utt.) Oksidācijas ķīmiskās enerģijas dēļ neorganiskas vielas (sērs, sērūdeņradis, dzelzs, amonjaks, nitrīts utt.).

Tikai ķīmijsintētiskas baktērijas spēj veikt ķīmijsintēzi: nitrifikācijas, ūdeņraža, dzelzs baktērijas, sēra baktērijas utt. Tās oksidē slāpekļa, dzelzs, sēra un citu elementu savienojumus. Visi ķīmiskās sintētikas līdzekļi ir obligāti aerobi, jo tie izmanto atmosfēras skābekli.

Oksidācijas reakciju laikā izdalīto enerģiju baktērijas uzkrāj ATP molekulu formā un izmanto organisko savienojumu sintēzei, kas norit līdzīgi kā fotosintēzes tumšās fāzes reakcijas.

4.5.3. Olbaltumvielu biosintēze

Gandrīz visos organismos ģenētiskā informācija tiek glabāta kā specifiska DNS nukleotīdu (vai RNS saturošu RNS saturošu vīrusu) secība. Prokarioti un daudzi vīrusi satur ģenētisko informāciju vienā DNS molekulā. Visas tās vietnes kodē makromolekulas. Eikariotu šūnās ģenētiskais materiāls tiek sadalīts vairākās DNS molekulās, kas sakārtotas hromosomās.

Gēns - DNS molekulas (retāk RNS) sadaļa, kas kodē vienas makromolekulas sintēzi: mRNS (polipeptīds), rRNS vai tRNS. Hromosomas reģionu, kurā atrodas gēns, sauc par lokusu. Šūnas kodola gēnu kopums ir genotips, haploīdu hromosomu kopas gēnu kopa ir genoms, ārpus kodola DNS gēnu kopa (mitohondriji, plastīdi, citoplazma) ir plazma.

Informācijas, kas reģistrēta gēnos, izmantojot olbaltumvielu sintēzi, ieviešanu sauc par gēnu ekspresiju (izpausmi). Ģenētiskā informācija tiek glabāta kā noteikta DNS nukleotīdu secība, un tā tiek realizēta kā aminoskābju secība proteīnā. RNS darbojas kā informācijas starpnieki un nesēji. Tas ir, ģenētiskās informācijas ieviešana ir šāda:

DNS -\u003e RNS -\u003e proteīns

Šis process tiek veikts divos posmos:

1) transkripcija;

2) raidījums.

Transkripcija ir RNS sintēze, izmantojot DNS kā veidni. Rezultāts ir mRNS. Transkripcijas process prasa daudz enerģijas ATP formā, un to veic enzīms RNS polimerāze.

Vienlaicīgi tiek pārrakstīta ne visa DNS molekula, bet tikai atsevišķi tās segmenti. Šāds segments (transkriptons) sākas ar promotoru - DNS segmentu, kur ir pievienota RNS polimerāze un no kurienes sākas transkripcija, un beidzas ar terminatoru - DNS segmentu, kas satur transkripcijas beigu signālu. Transkripts ir gēns no molekulārās bioloģijas viedokļa.

Transkripcija, tāpat kā replikācija, balstās uz nukleotīdu slāpekļa bāzu spēju komplementāri saistīties. Transkripcijas laikā dubultā DNS virkne tiek salauzta un RNS sintēze tiek veikta gar vienu DNS virkni.

Tulkošanas procesā DNS nukleotīdu secība tiek pārrakstīta sintezētajā mRNS molekulā, kas olbaltumvielu biosintēzes procesā darbojas kā veidne.

Tulkošana ir polipeptīdu ķēdes sintēze, izmantojot matricu mRNS.

Visi trīs RNS veidi ir iesaistīti tulkošanā: mRNS ir informācijas matrica; tRNS piegādā aminoskābes un atpazīst kodonus; rRNS kopā ar olbaltumvielām veido ribosomas, kas satur mRNS, tRNS un olbaltumvielas un veic polipeptīdu ķēdes sintēzi.

MRNS tulko nevis viens, bet vienlaikus vairākas (līdz 80) ribosomas. Šādas ribosomu grupas sauc par polisomām. Vienas aminoskābes iekļaušanai polipeptīdu ķēdē ir nepieciešama 4 ATP enerģija.

DNS kods. Informācija par olbaltumvielu struktūru DNS tiek "ierakstīta" kā nukleotīdu secība. Transkripcijas procesā tas tiek pārrakstīts uz sintezētu mRNS molekulu, kas olbaltumvielu biosintēzes procesā darbojas kā veidne. Noteikta aminoskābe olbaltumvielu polipeptīdu ķēdē atbilst noteiktai DNS nukleotīdu kombinācijai un līdz ar to arī mRNS. Šo saraksti sauc par ģenētisko kodu. Vienu aminoskābi nosaka 3 nukleotīdi, kas apvienoti tripletā (kodons). Tā kā ir 4 nukleotīdu veidi, apvienojot 3 tripletā, tie dod 43 \u003d 64 tripletu variantus (kamēr tiek kodētas tikai 20 aminoskābes). No tiem 3 ir "stop kodoni", kas pārtrauc tulkošanu, pārējie 61 ir kodēšana. Tiek kodētas dažādas aminoskābes dažādi skaitļi trīnīši: no 1 līdz 6.

Ģenētiskā koda īpašības:

1. Kods ir trīskāršs. Vienu aminoskābi nukleīnskābes molekulā kodē trīs nukleotīdi (triplets).

2. Kods ir universāls. Visi dzīvie organismi, sākot no vīrusiem līdz cilvēkiem, izmanto vienu ģenētisko kodu.

3. Kods ir nepārprotams (specifisks). Kodons atbilst vienai aminoskābei.

4. Kods ir lieks. Vienu aminoskābi kodē vairāk nekā viens triplets.

5. Kods nepārklājas. Viens nukleotīds nevar būt daļa no vairākiem kodoniem nukleīnskābes ķēdē vienlaikus.

Olbaltumvielu sintēzes soļi:

(1) Ribosomas mazā apakšvienība apvienojas ar ierosinātāju met-tRNS un pēc tam ar mRNS, pēc kura veidojas vesela ribosoma, kas sastāv no mazām un lielām apakšvienībām.

2. Ribosoma pārvietojas pa mRNS, ko papildina vairākas atkārtotas nākamā aminoskābes pievienošanas augošā polipeptīda ķēdei cikla atkārtojumi.

3. Ribosoma sasniedz vienu no trim mRNS pieturas kodoniem, polipeptīdu ķēde tiek atbrīvota un atdalīta no ribosomas. Ribosomu apakšvienības disociējas, atdalās no mRNS un var piedalīties nākamās polipeptīda ķēdes sintēzē.

Matricas sintēzes reakcijas. Matricas sintēzes reakcijas ietver: DNS paškāršošanos, mRNS, tRNS un rRNS veidošanos uz DNS molekulas un olbaltumvielu biosintēzi uz mRNS. Visas šīs reakcijas vieno fakts, ka vienā gadījumā DNS molekula vai citā gadījumā mRNS molekula darbojas kā matrica, uz kuras notiek identisku molekulu veidošanās. Matricas sintēzes reakcijas ir pamats dzīvo organismu spējai pavairot sava veida.

Http://sfedu.ru/lib1/chem/020101/m2_a_020101.htm

I variants

Bioloģiskās zinātnes metodi, kas sastāv no zinātnisku faktu apkopošanas un to izpētes, sauc:

A) modelēšana B) aprakstoša

B) vēsturiskais D) eksperimentālais

A) Aristotelis B) Teofasts

B) Hipokrāts D) Galēna

Zinātni, kas pēta iedzimtības un mainīguma likumus, sauc:

A) ekoloģija B) ģenētika

Organismu īpašību selektīvi reaģēt uz ārējām un iekšējām ietekmēm sauc:

A) sevis pavairošana B) vielmaiņa un enerģija

B) atvērtība D) aizkaitināmība

5. Dzīvās dabas evolūcijas ideju vispirms formulēja:

A) B) Čārlzs Darvins

B) D) K. Linnē

6. Šūnu dzīves līmenis neietver:

A) Escherichia coli B) Poleosian psilophyte

B) bakteriofāgs D) mezgla baktērijas

7. Olbaltumvielu sadalīšanās procesi kuņģa sulas ietekmē notiek dzīves organizācijas līmenī:

A) šūnu B) mazs

B) organiskā D) populācija

8. Vielu un enerģijas plūsma cirkulē dzīvās dabas organizācijas līmenī:

A) ekosistēma B) specifiska populācijai

B) bisfēriskais D) molekulārais

9. Šūnu dzīves līmenis ietver:

A) tuberkulozes baciļa B) polipeptīds

10. Dzīvojamās sistēmas tiek uzskatītas par atvērtām, jo \u200b\u200btās:

A) ir veidoti no tiem pašiem ķīmiskajiem elementiem kā nedzīvās sistēmas

B) apmainīties ar vielu, enerģiju un informāciju ar ārējo vidi

C) ir spēja pielāgoties

D) spēj vairoties

Ieskaite par vispārinošu nodarbību par tēmu "Ievads" 10 kl.

II variants

Vispārīgi bioloģijas pētījumi:

A) vispārējie dzīves sistēmu attīstības modeļi

B) augu un dzīvnieku struktūras vispārējās pazīmes

C) dzīvās un nedzīvās dabas vienotība

D) sugas izcelsme

2. Zinātne pēta iedzimto īpašību pārnešanas likumus:

A) embrioloģija B) evolūcijas teorija

B) lauka zinātne D) ģenētika

3. Dzīves organizācijas līmenis, kurā izpaužas tāda īpašība kā spēja apmainīties ar vielām, enerģiju, informāciju -

B) organisma D) šūnu

4. Augstākais dzīves organizācijas līmenis ir:

A) šūnu B) specifiski populācijai

B) biosfēra D) organismu

5. Bioloģijas attīstības sākumposmā galvenā metode zinātniskie pētījumi bija:

A) eksperimentālā B) mikroskopija

B) salīdzinoši vēsturiski D) objektu novērojumi un apraksti

6. Tika konstatēts, ka dzīvnieki sezonāli moltē:

A) eksperimentāli B) salīdzinošā vēsturiskā

B) novērošanas metode D) modelēšanas metode

7. Starpsugu attiecības sāk izpausties līmenī:

A) biogeocenotisks B) organismisks

B) populācijai raksturīga D) biosfēra

A) Luiss Pastērs B) Čārlzs Darvins

B) K. Linnaeus D)

9. Šūnu teorijas pamati:

A) G. Mendels B) T. Švāns

B) D) M. Šleiders

10. Izvēlieties pareizo paziņojumu:

A) no sarežģītām molekulām tiek veidotas tikai dzīvās sistēmas

B) visām dzīvajām sistēmām ir augsta organizācijas pakāpe

C) dzīvās sistēmas no nedzīvajām sistēmām atšķiras ar ķīmisko elementu sastāvu

D) nedzīvā dabā nav lielas sistēmas organizācijas sarežģītības

I variants:

II variants: