Аденозиндифосфат (АДФ) и аденозинтрифосфат (АТФ), их строение,локализация и роль в энергетическом обмене клетки.

АТФ (аденозинтрифосфат). Он служит в клетках универсальным энергоносителем. Энергия, выделяющаяся
при расщеплении органических веществ (жиры, углеводы, белки и т. д.), не может использоваться
непосредственно для выполнения какой-либо работы, а запасается первоначально в форме АТФ.
При отщеплении одного остатка фосфорной кислоты образуется АДФ (аденозиндифосфат) и высвобождается
около 30 кДж энергии, которая расходуется на выполнение какой-либо работы в клетке (например,
сокращение мышечной клетки, процессы синтеза органических веществ и т. д.)

Аденозиндифосфат (АДФ) — нуклеотид, состоящий из аденина, рибозы и двух остатков фосфорнойкислоты. АДФ образуется в результате переноса концевой фосфатной группы АТФ.Так как запас АТФ в клетке ограничен, он постоянно восстанавливается за счет энергии, выделяющейся прирасщеплении других органических веществ; восстановление АТФ происходит путем присоединения молекулыфосфорной кислоты к АДФ:

В большинстве эукариотических клеток синтез основного количества АТФ происходит внутри митохондрии, а основные потребители АТФ расположены вне её.Реакции фосфорилирования АДФ и последующего использования АТФ в качестве источника энергии образуют циклический процесс, составляющий суть энергетического обмена.

19. Обмен веществ и энергии в клетке. Фотосинтез, хемосинтез. Процессассимиляции (основные реакции).

В клетке постоянно происходит обмен веществ и энергии с окружающей средой. Обмен веществ
(метаболизм) - основное свойство живых организмов. На клеточном уровне метаболизм включает два
процесса: ассимиляцию (анаболизм) и диссимиляцию (катаболизм). Эти процессы происходят в клетке
одновременно.
Ассимиляция (пластический обмен) - совокупность реакций биологического синтеза. Из простых веществ,
поступающих в клетку извне, образуются вещества, характерные для данной клетки. Синтез веществ в клетке
происходит с использованием энергии, заключенной в молекулах АТФ.

Фотосинтез и хемосинтез- две формы пластического обмена. Фотосинтез— процесс образования
органических веществ из углекислого газа и воды на свету при участии фотосинтетических пигментов.
Хемосинтез — способ автотрофного питания, при котором источником энергии для синтеза органических
веществ из CO2 служат реакции окисления неорганических соединений

Протекает фотосинтез в 2 фазы: световая и теневая.
Световая фаза протекает на свету. Во время световой фазы происходит возбуждение хлорофилла путем поглощения кванта света. В световой фазе происходит фотолиз воды с последующим выделением кислорода в атмосферу. Кроме того, в световой фазе фотосинтеза протекают следующие процессы: накопление протонов водорода, синтез АТФ из АДФ, присоединение H+ к специальному переносчику НАДФ

ИТОГ СВЕТОВОЙ РЕАКЦИИ:

Образование АТФ и НАДФ*H, выделение O2 в атмосферу.

Темновая фаза(цикл фиксации CO2, цикл Кальвина) протекает в строме хлоропласта. В темновой фазе происходит следующие процессы:

Из световой реакции берется АТФ и НАДФ*H

Из атмосферы - CO2

1)Фиксация CO2

2)Образование глюкозы

3)Образование крахмала

ИТОГОВОЕ УРАВНЕНИЕ:

6CO2+6H2O---(хлорофилл,свет)—С6H12O6+6O2

Хемосинтез – синтез органических веществ за счет энергии химических реакций. Хемосинтез осуществляется бактериями
Основные реакции хемосинтеза:
1) окисление серы:
2H2S + O2 = 2H20 + 2S2S + O2 + 2H2O = 2H2SO4
2) окисление азота:
2NH3 + 3O2 = 2HNO2 + 2H2O
2HNO2 + O2 = HNO3
3) окисление кислорода
2H2 + O2 = 2H2O
4) окисление железа:
4FeCO3 + O2 + 6H2O = 4Fe(OH)3 + 4CO2

20.Обмен веществ в клетке. Процесс диссимиляции. Основные этапы энергетического обмена.
Обмен веществ представляет собой единство ассимиляции и диссимиляции.

Диссимиляция – эндотермический процесс, требующий затраты энергии. Источником энергии являются ранее синтезированные вещества, подвергшиеся распаду в процессе диссимиляции.
Все функции, выполняемы клеткой, требуют затрат энергии, которая освобождается в процессе диссимиляции. Биологическое значение диссимиляции сводится не только к освобождению энергии, потребной клетке, но нередко и к разрушению веществ, вредных для организма
Весь процесс диссимиляции, или энергетического обмена, состоит из 3 этапов: подготовительный, бескислородный и кислородный. В подготовительномэтапе под действием ферментов происходит расщепление полимеров до мономеров. Так, белки расщепляются до аминокислот, полисахариды – до моносахаридов, жиры – до глицерина и жирных кислот. В подготовительном этапе выделяется мало энергии и рассеивается обычно в виде тепла.
2) Бескислородный или анаэробный этап. Разберем на примере глюкозы. В анаэробном этапе происходит распад глюкозы до молочной кислоты:
С6H12O6 + 2АДФ + Н3РО4 = 2C3H6O3 + 2Н2О + 2АТФ (молочная к-та)
3) Кислородный этап. При кислородном этапе вещества окисляются до СО2 и Н2О. При доступе кислорода пировиноградная кислота проникает в митохондрии и подвергается окислению:
С3H6O3+6O2—6CO2+6H2O+36АТФ
Суммарное уравнение:
C6H12O6+6O2—6CO2+6H2O+38АТФ

Митотический цикл клетки. Характеристика периодов. Митоз, егобиологическое значение. Амитоз.

Митотический цикл — это совокупность процессов, происходящихв клетке от одного деления до следующего и заканчивающихся образованием двух клетокследующей генерации. Кроме этого, в понятие жизненного цикла входят также период выполненияклеткой своих функций и периоды покоя.

Митотический цикл состоит из четырех последовательных периодов: пресинтетического (или
постмитотического) G1, синтетического S, постсинтетического (или премитотического) G2 и
собственно митоза

1) пресинтетическая (G1) (2n2c, где n-число хромосом, c- число молекул). Идет сразу после деления клетки. Синтеза ДНК еще не происходит. Клетка активно растет в размерах, запасает вещества,необходимые для деления: белки (гистоны, структурные белки, ферменты), РНК, молекулы АТФ.Происходит деление митохондрий и хлоропластов (т. е. структур, способных к ауторепродукции).Восстанавливаются черты организации интерфазной клетки после предшествующего деления;
2) синтетическая (S) (2n4c). Происходит удвоение генетического материала путем репликации ДНК.Она происходит полуконсервативным способом, когда двойная спираль молекулы ДНК расходитсяна две цепи и на каждой из них синтезируется комплементарная цепочка.В итоге образуются две идентичные двойные спирали ДНК, каждая из которых состоит из однойновой и старой цепи ДНК. Количество наследственного материала удваивается. Кроме этого,продолжается синтез РНК и белков. Также репликации подвергается небольшая частьмитохондриальной ДНК (основная же ее часть реплицируется в G2 период);
3) постсинтетическая (G2) (2n4c). ДНК уже не синтезируется, но происходит исправление недочетов,допущенных при синтезе ее в S период (репарация). Также накапливаются энергия и питательныевещества, продолжается синтез РНК и белков (преимущественно ядерных).

Митоз. Состоит из 4 фаз.

Профаза. Хромосомы спирализуются и приобретают вид нитей. Ядрышко разрушается. Распадается ядерная оболочка.. Центриоли клеточного центра расходятся к по­люсам клетки, между ними микротрубочки образует веретено деления
Метафаза. Заканчивается образование веретена деления. Хромосомы вы­страиваются В экваториальной плоскости клетки (метафазная пластинка). Микротрубочки веретена деления связаны с кинетохорами хромосом. Каждая хромосома продольно расщепляется на две хроматиды (дочерние хромосомы)
Анафаза. Связь между хроматидами нарушается, и они в качестве самостоятельных хромосом перемешаются к полюсам клетки со скоро­стью 0,2—5 мкм/мин. По завершении движения на полюсах собирается два равноценных полных набора хромосом
Телофаза. Реконструируются интерфазные ядра дочерних клеток. Хромосомы деспирализуются. Образуются ядрышки. Разрушается верете­но деления. Материнская клетка делится на две дочерние

Амитоз. Наряду с непрямым делением (митозом) описано прямое деле­ние клеток — амитоз. Он заключается в разделении ядра перетяж­кой без сложной перестройки генетического материала в виде конденсации хромосом и их точного разделения между дочерними клетками с помощьюверетена деления. Предполагают (хотя это строго не доказано), что вслед за ядром делится цитоплазма. Оно наблю­дается довольно редко и встречается у некоторых видов бактерий и грибов. У высших растений лишь в старых и больных клетках можно наблюдать прямое деление. Амитоз совершается путем простой перетяжки ядра на две части с произвольным количеством ядерного вещества.