Kõik elusorganismid, välja arvatud viirused, koosnevad rakkudest. Need tagavad kõik taime või looma eluks vajalikud protsessid. Rakk ise võib olla eraldiseisev organism. Ja kuidas saab nii keeruline struktuur ilma energiata elada? Muidugi mitte. Kuidas siis rakkude energiaga varustamine toimub? See põhineb protsessidel, mida me allpool arutame.

Rakkude varustamine energiaga: kuidas see juhtub?

Vähesed rakud saavad energiat väljast, nad toodavad seda ise. neil on oma "jaamad". Ja energiaallikaks rakus on mitokondrid – organell, mis seda toodab. See on rakulise hingamise protsess. Tänu sellele on rakud varustatud energiaga. Neid leidub aga ainult taimedes, loomades ja seentes. Mitokondrid bakterirakkudes puuduvad. Seetõttu toimub nendes rakkude varustamine energiaga peamiselt käärimisprotsesside, mitte hingamise tõttu.

Mitokondrite struktuur

See on kahe membraaniga organoid, mis tekkis eukarüootsesse rakku evolutsiooni käigus väiksema neeldumise tulemusena.See võib seletada tõsiasja, et mitokondrid sisaldavad oma DNA-d ja RNA-d, aga ka mitokondriaalseid ribosoome, mis toodavad raku jaoks vajalikke valke. organellid.

Sisemembraanil on väljakasvud, mida nimetatakse cristae'iks või ribideks. Kristallidel toimub rakuhingamise protsess.

Seda, mis on kahe membraani sees, nimetatakse maatriksiks. See sisaldab valke, keemiliste reaktsioonide kiirendamiseks vajalikke ensüüme, samuti RNA-d, DNA-d ja ribosoome.

Rakuhingamine on elu alus

See toimub kolmes etapis. Vaatame igaüks neist üksikasjalikumalt.

Esimene etapp on ettevalmistav

Selles etapis jagatakse keerulised orgaanilised ühendid lihtsamateks. Seega lagunevad valgud aminohapeteks, rasvad karboksüülhapeteks ja glütserooliks, nukleiinhapped nukleotiidideks ning süsivesikud glükoosiks.

glükolüüs

See on anoksiline staadium. See seisneb selles, et esimese etapi käigus saadud ained lagundatakse edasi. Peamised energiaallikad, mida rakk selles etapis kasutab, on glükoosi molekulid. Igaüks neist laguneb glükolüüsi käigus kaheks püruvaadi molekuliks. See juhtub kümne järjestikuse keemilise reaktsiooni käigus. Esimese viie tõttu glükoos fosforüülitakse ja seejärel jaguneb kaheks fosfotrioosiks. Järgmised viis reaktsiooni toodavad kaks molekuli ja kaks PVC (püroviinamarihape) molekuli. Raku energia salvestatakse ATP kujul.

Kogu glükolüüsi protsessi saab lihtsustada järgmiselt:

2NAD + 2ADP + 2H 3RO 4 + C 6 H 12 O 6 → 2H 2O + 2ÜLE. H2 + 2C3H4O3 + 2ATP

Seega, kasutades ühte glükoosimolekuli, kahte ADP molekuli ja kahte fosforhapet, saab rakk kaks ATP molekuli (energia) ja kaks püroviinamarihappe molekuli, mida ta kasutab järgmises etapis.

Kolmas etapp on oksüdatsioon

See etapp toimub ainult hapniku juuresolekul. Selle etapi keemilised reaktsioonid toimuvad mitokondrites. See on põhiosa, mille käigus vabaneb kõige rohkem energiat. Selles etapis laguneb see hapnikuga reageerides veeks ja süsinikdioksiidiks. Lisaks moodustub selles protsessis 36 ATP molekuli. Seega võime järeldada, et raku peamised energiaallikad on glükoos ja püroviinamarihape.

Kõik keemilised reaktsioonid kokku võttes ja üksikasjad välja jättes saame väljendada kogu rakuhingamise protsessi ühe lihtsustatud võrrandiga:

6O2 + C6H12O6 + 38ADP + 38H3RO 4 → 6CO 2 + 6H2O + 38ATP.

Seega ühest glükoosimolekulist, kuuest hapnikumolekulist, kolmekümne kaheksast ADP molekulist ja samast kogusest fosforhappest saab rakk hingamise käigus 38 ATP molekuli, mille kujul talletatakse energiat.

Mitokondriaalsete ensüümide mitmekesisus

Rakk saab eluks vajalikku energiat läbi hingamise – glükoosi ja seejärel püroviinamarihappe oksüdatsiooni. Kõik need keemilised reaktsioonid ei saaks toimuda ilma ensüümideta – bioloogiliste katalüsaatoriteta. Vaatame neid, mis asuvad mitokondrites – rakuhingamise eest vastutavates organellides. Neid kõiki nimetatakse oksüdoreduktaasideks, kuna neid on vaja redoksreaktsioonide toimumise tagamiseks.

Kõik oksidoreduktaasid võib jagada kahte rühma:

• oksüdaasid;
• dehüdrogenaasid;

Dehüdrogenaasid jagunevad omakorda aeroobseteks ja anaeroobseteks. Aeroobsed toidud sisaldavad koensüümi riboflaviini, mida organism saab B2-vitamiinist. Aeroobsed dehüdrogenaasid sisaldavad koensüümidena NAD- ja NADP-molekule.

Oksidaasid on mitmekesisemad. Esiteks on need jagatud kahte rühma:

• need, mis sisaldavad vaske;
• need, mis sisaldavad rauda.

Esimeste hulka kuuluvad polüfenooloksüdaasid, askorbaatoksüdaas, viimased - katalaas, peroksidaas, tsütokroomid. Viimased omakorda jagunevad nelja rühma:

• tsütokroomid a;
• tsütokroomid b;
• tsütokroomid c;
• tsütokroomid d.

Tsütokroomid a sisaldavad rauda formüülporfüriini, tsütokroomid b sisaldavad raudprotoporfüriini, c sisaldavad asendatud raua mesoporfüriini ja d sisaldavad raua dihüdroporfüriini.

Kas on muid võimalusi energia saamiseks?

Kuigi enamik rakke omandab selle rakuhingamise kaudu, on ka anaeroobseid baktereid, mis ei vaja ellujäämiseks hapnikku. Nad toodavad vajalikku energiat kääritamise teel. See on protsess, mille käigus süsivesikud lagundatakse ensüümide abil ilma hapniku osaluseta, mille tulemusena saab rakk energiat. Sõltuvalt keemiliste reaktsioonide lõppsaadusest on mitut tüüpi kääritamist. See võib olla piimhape, alkohol, võihape, atsetoon-butaan, sidrunhape.

Näiteks võib seda väljendada järgmiselt:

C6H12O6 → C2H5OH + 2CO2

See tähendab, et bakter lagundab ühe glükoosi molekuli üheks etüülalkoholi molekuliks ja kaheks süsinikoksiidi (IV) molekuliks.

Ainevahetus (ainevahetus) on kõigi kehas toimuvate keemiliste reaktsioonide kogum. Kõik need reaktsioonid on jagatud 2 rühma

1. Plastivahetus(assimilatsioon, anabolism, biosüntees) - see on siis, kui lihtsatest energiakuluga ainetest moodustatud (sünteesitud) keerulisem. Näide:

• Fotosünteesi käigus sünteesitakse süsinikdioksiidist ja veest glükoos.

2. Energiavahetus(dissimilatsioon, katabolism, hingamine) on siis, kui komplekssed ained lagunema (oksüdeerima) lihtsamatele ja samal ajal energia vabaneb eluks vajalik. Näide:

• Mitokondrites oksüdeeritakse glükoos, aminohapped ja rasvhapped hapniku toimel süsihappegaasiks ja veeks ning tekib energia. (rakuhingamine)

Plasti ja energia ainevahetuse seos

• Plastiline ainevahetus varustab rakku komplekssete orgaaniliste ainetega (valgud, rasvad, süsivesikud, nukleiinhapped), sealhulgas ensüümvalgud energia metabolismiks.
• Energia ainevahetus varustab rakku energiaga. Tööd tehes (vaimne, lihaseline jne) kiireneb energiavahetus.

ATP- raku universaalne energiaaine (universaalne energiaakumulaator). See moodustub energia metabolismi (orgaaniliste ainete oksüdatsiooni) protsessis.

• Energia metabolismi käigus lagunevad kõik ained, sünteesitakse ATP. Sel juhul muundatakse lagunenud kompleksainete keemiliste sidemete energia ATP energiaks, energia salvestatakse ATP-s.
• Plastilise vahetuse käigus sünteesitakse kõik ained ja ATP laguneb. Kus ATP energia kulub ära(ATP energia muundatakse nendes ainetes talletatud komplekssete ainete keemiliste sidemete energiaks).

Valige üks, kõige õigem variant. Plastivahetuse protsessis
1) keerulisemad süsivesikud sünteesitakse vähem keerukatest
2) rasvad muudetakse glütserooliks ja rasvhapeteks
3) valgud oksüdeeritakse süsihappegaasi, vee, lämmastikku sisaldavate ainete tekkega
4) vabaneb energia ja sünteesitakse ATP

Vastus

Valige kolm võimalust. Mille poolest erineb plastivahetus energiavahetusest?
1) energia salvestub ATP molekulides
2) kulub ära ATP molekulidesse salvestatud energia
3) sünteesitakse orgaanilisi aineid
4) toimub orgaaniliste ainete lagunemine
5) ainevahetuse lõpp-produktid - süsihappegaas ja vesi
6) metaboolsete reaktsioonide tulemusena tekivad valgud

Vastus

Valige üks, kõige õigem variant. Plastilise ainevahetuse käigus sünteesitakse rakkudes molekule
1) valgud
2) vesi
3) ATP
4) anorgaanilised ained

Vastus

Valige üks, kõige õigem variant. Milline on seos plasti ja energia metabolismi vahel
1) plastibörs varustab energia saamiseks orgaanilisi aineid
2) energiavahetus varustab plasti hapnikku
3) plastiline ainevahetus varustab mineraalidega energiat
4) plastivahetus varustab ATP molekule energiaga

Vastus

Valige üks, kõige õigem variant. Energia metabolismi protsessis, erinevalt plastist,
1) ATP molekulides sisalduva energia kulu
2) energia salvestamine ATP molekulide makroergilistes sidemetes
3) rakkude varustamine valkude ja lipiididega
4) rakkude varustamine süsivesikute ja nukleiinhapetega

Vastus

1. Loo vastavus börsi omaduste ja selle tüübi vahel: 1) plastik, 2) energia. Kirjutage numbrid 1 ja 2 õiges järjekorras.
A) orgaaniliste ainete oksüdatsioon
B) polümeeride moodustumine monomeeridest
B) ATP lagunemine
D) energia salvestamine rakus
D) DNA replikatsioon
E) oksüdatiivne fosforüülimine

Vastus

2. Loo vastavus raku ainevahetuse tunnuste ja selle tüübi vahel: 1) energia, 2) plastiline. Kirjutage numbrid 1 ja 2 tähtedele vastavas järjekorras.
A) toimub glükoosi hapnikuvaba lagunemine
B) esineb ribosoomidel, kloroplastides
C) ainevahetuse lõpp-produktid – süsihappegaas ja vesi
D) sünteesitakse orgaanilisi aineid
D) kasutatakse ATP molekulidesse salvestatud energiat
E) energia vabaneb ja salvestatakse ATP molekulides

Vastus

3. Luua vastavus inimese ainevahetuse tunnuste ja selle tüüpide vahel: 1) plastiline ainevahetus, 2) energiavahetus. Kirjutage numbrid 1 ja 2 õiges järjekorras.
A) ained oksüdeeritakse
B) sünteesitakse aineid
C) energia salvestub ATP molekulides
D) energiat kulutatakse
D) protsessis osalevad ribosoomid
E) protsessis osalevad mitokondrid

Vastus

4. Loo seos ainevahetuse tunnuste ja selle tüübi vahel: 1) energia, 2) plastiline. Kirjutage numbrid 1 ja 2 tähtedele vastavas järjekorras.
A) DNA replikatsioon
B) valkude biosüntees
B) orgaaniliste ainete oksüdatsioon
D) transkriptsioon
D) ATP süntees
E) kemosüntees

Vastus

5. Loo vastavus vahetuse omaduste ja liikide vahel: 1) plastik, 2) energia. Kirjutage numbrid 1 ja 2 tähtedele vastavas järjekorras.
A) energia salvestub ATP molekulides
B) sünteesitakse biopolümeere
B) tekib süsihappegaas ja vesi
D) toimub oksüdatiivne fosforüülimine
D) Toimub DNA replikatsioon

Vastus

Valige kolm energiavahetusega seotud protsessi.
1) hapniku eraldumine atmosfääri
2) süsihappegaasi, vee, uurea teke
3) oksüdatiivne fosforüülimine
4) glükoosi süntees
5) glükolüüs
6) vee fotolüüs

Vastus

Valige üks, kõige õigem variant. Lihaste kokkutõmbumiseks vajalik energia vabaneb, kui
1) orgaaniliste ainete lagunemine seedeorganites
2) lihase ärritus närviimpulsside poolt
3) orgaaniliste ainete oksüdatsioon lihastes
4) ATP süntees

Vastus

Valige üks, kõige õigem variant. Millise protsessi tulemuseks on lipiidide süntees rakus?
1) dissimilatsioon
2) bioloogiline oksüdatsioon
3) plastivahetus
4) glükolüüs

Vastus

Valige üks, kõige õigem variant. Plastilise ainevahetuse väärtus - keha varustamine
1) mineraalsoolad
2) hapnik
3) biopolümeerid
4) energia

Vastus

Valige üks, kõige õigem variant. Orgaaniliste ainete oksüdatsioon inimkehas toimub aastal
1) kopsuvesiikulid hingamisel
2) keharakud plastilise vahetuse protsessis
3) toidu seedimise protsess seedetraktis
4) keharakud energiavahetuse protsessis

Vastus

Valige üks, kõige õigem variant. Milliste metaboolsete reaktsioonidega rakus kaasnevad energiakulud?
1) energia metabolismi ettevalmistav etapp
2) piimhappe kääritamine
3) orgaaniliste ainete oksüdatsioon
4) plastivahetus

Vastus

1. Loo vastavus ainevahetuse protsesside ja koostisosade vahel: 1) anabolism (assimilatsioon), 2) katabolism (dissimilatsioon). Kirjutage numbrid 1 ja 2 õiges järjekorras.
A) käärimine
B) glükolüüs
B) hingamine
D) valgusüntees
D) fotosüntees
E) kemosüntees

Vastus

2. Looge vastavus omaduste ja ainevahetusprotsesside vahel: 1) assimilatsioon (anabolism), 2) dissimilatsioon (katabolism). Kirjutage numbrid 1 ja 2 tähtedele vastavas järjekorras.
A) keha orgaaniliste ainete süntees
B) sisaldab ettevalmistavat etappi, glükolüüsi ja oksüdatiivset fosforüülimist
C) vabanenud energia salvestatakse ATP-sse
D) tekib vesi ja süsihappegaas
D) nõuab energiakulusid
E) esineb kloroplastides ja ribosoomides

Vastus

Valige viie hulgast kaks õiget vastust ja kirjutage üles numbrid, mille all need on märgitud. Ainevahetus on elussüsteemide üks peamisi omadusi, seda iseloomustab see, mis juhtub
1) selektiivne reageerimine väliskeskkonna mõjudele
2) füsioloogiliste protsesside ja funktsioonide intensiivsuse muutumine erinevate võnkeperioodidega
3) tunnuste ja omaduste ülekandmine põlvkonnalt põlvkonnale
4) vajalike ainete omastamine ja jääkainete väljutamine
5) sisekeskkonna suhteliselt püsiva füüsikalise ja keemilise koostise hoidmine

Vastus

1. Kõiki allolevaid termineid peale kahe kasutatakse plastivahetuse kirjeldamiseks. Määrake kaks terminit, mis üldloendist "välja langevad", ja kirjutage üles numbrid, mille all need on märgitud.
1) replikatsioon
2) dubleerimine
3) saade
4) translokatsioon
5) transkriptsioon

Vastus

2. Kõiki allpool loetletud mõisteid, välja arvatud kaks, kasutatakse raku plastilise ainevahetuse kirjeldamiseks. Määrake kaks mõistet, mis üldnimekirjast "välja langevad", ja kirjutage üles numbrid, mille all need on märgitud.
1) assimilatsioon
2) dissimilatsioon
3) glükolüüs
4) transkriptsioon
5) saade

Vastus

3. Plastivahetuse iseloomustamiseks kasutatakse allpool loetletud termineid, välja arvatud kaks. Määrake kaks terminit, mis üldloendist välja jäävad, ja kirjutage üles numbrid, mille all need on märgitud.
1) poolitamine
2) oksüdatsioon
3) replikatsioon
4) transkriptsioon
5) kemosüntees

Vastus

Valige üks, kõige õigem variant. Lämmastikalused adeniin, riboos ja kolm fosforhappe jääki on
1) DNA
2) RNA
3) ATP
4) orav

Vastus

Kõiki allolevaid märke, välja arvatud kaks, saab kasutada raku energiavahetuse iseloomustamiseks. Määrake kaks tunnust, mis üldnimekirjast "välja langevad", ja kirjutage vastuseks üles numbrid, mille all need on märgitud.
1) kaasas energia neeldumine
2) lõpeb mitokondrites
3) lõpeb ribosoomides
4) sellega kaasneb ATP molekulide süntees
5) lõpeb süsihappegaasi tekkega

Vastus

Leia antud tekstist kolm viga. Täpsustage nende ettepanekute arv, milles need on tehtud.(1) Ainevahetus ehk ainevahetus on raku ja organismi ainete sünteesi- ja lagunemisreaktsioonide kogum, mis on seotud energia vabanemise või neeldumisega. (2) Reaktsioonide kogumit suure molekulmassiga orgaaniliste ühendite sünteesimiseks madala molekulmassiga ühenditest nimetatakse plastiliseks vahetuseks. (3) ATP molekulid sünteesitakse plastiliste vahetusreaktsioonide käigus. (4) Fotosünteesi nimetatakse energia metabolismiks. (5) Kemosünteesi tulemusena sünteesitakse anorgaanilistest ainetest Päikese energia toimel orgaanilisi aineid.

Vastus

© D.V. Pozdnyakov, 2009-2019

Iga elusorganismi olemasolu on seotud pideva materjali-, energia- ja teabevahetusega keskkonnaga. Süsteemi saabuv energia kulutatakse bioenergeetika ühendite sünteesiks, et säilitada keemiline, astma ja elektriline potentsiaal ning nende gradientid. Eluprotsessis toimub pidev üht tüüpi energia muundumine teiseks. Termodünaamikat on vaja kasutada teadusena, mis uurib erinevat tüüpi energiate muundamise kõige üldisemaid mustreid.

termodünaamiline süsteem nimetatakse mingi kestaga piiratud materiaalse sisuga ruumiosaks. Süsteemi olekut iseloomustavad parameetrid.

Laialdased valikud sõltuvad aine kogusisaldusest (süsteemi massist või mahust).

Intensiivsed valikud ei sõltu aine kogusest süsteemis ja kipuvad ühtlustuma (temperatuur, rõhk).

Võimalikud on kolme tüüpi termodünaamilised süsteemid: isoleeritud, suletud ja avatud.

Isoleeritud ei suuda energiat ega ainet keskkonnaga vahetada. Aja jooksul jõuab selline süsteem tasakaaluolekusse, kus kõik parameetrid on sama väärtusega. See olek vastab väikseim väärtus termodünaamilised potentsiaalid ja entroopia maksimaalne väärtus.

suletud süsteem saab vahetada ainet ja teavet keskkonnaga.

Avatud süsteemis toimub vahetus on vahetus aine, energia ja informatsiooni keskkonnaga. Ta võib olla paigal. Statsionaarset nimetatakse olek, milles süsteemi parameetrid

võivad süsteemi erinevates punktides võtta erinevaid väärtusi, mis aja jooksul ei muutu. Mis tahes parameetri muutmine toob kaasa muutuse süsteemi olekus. Üleminek ühest olekust teise on protsess. Väidetavalt on protsess pöörduv , kui süsteem naaseb algsesse olekusse samade olekute kaudu nagu edasisuunas. Nõutavat protsessi nimetatakse voolab ainult ühes suunas. Süsteemi oleku tunnuseks on termodünaamilised potentsiaalid. Siseenergia on võrdne kõigi osakeste energialiikide summaga, millest süsteem koosneb, välja arvatud süsteemi kui terviku kineetiline ja potentsiaalne energia. Siseenergia on olekufunktsioon ja selle määravad süsteemi parameetrid.

Mõelge süsteemi ja keskkonna vastasmõjudele. Energiavahetus võib toimuda tänu soojushulgale ja süsteemi töö paranemisele. Soojuse kogus - soojusvahetus.

Energia muutmise protsess sõltub protsesside tüübist, töö tegemise või soojuse ülekandmise viisist. Töö tegemiseks on järgmised viisid:

1. Mehaaniline töö kehade teisaldamisel.

2. Mehaaniline töö gaasi paisumisel.

3. Töö elektrilaengu ülekandmisel.

4. Töö keemilistes reaktsioonides.

Kokkuvõttes:

Kui süsteemile mõjub mitu jõudu, siis vastavalt termodünaamika 1. seadusele:

Töö on seotud erinevate energialiikide muundamisega. Mitut tüüpi energiat jaotatakse vastavalt nende muundamise võimele teisteks tüüpideks:

1. A on maksimaalne efektiivne energia. See sisaldab: gravitatsiooni, valgust, tuuma.

2. B- keemilist energiat saab muundada soojus- ja elektrienergiaks.

3. C - soojusenergia. Kõrgemate energiavormide lagunemine madalamateks on isoleeritud süsteemide peamine evolutsiooniline omadus.

Soojusenergia - see on madalaima kvaliteediga energia eriliik, mida ei saa ilma kadudeta üle kanda teistele energialiikidele, sest. soojusenergia on seotud molekulide juhusliku liikumisega. Elusorganismid ei ole uue energia allikas. Elusorganismi sisenevate ainete oksüdeerumine toob kaasa keemilise vormi või mõne muu energiatüübiga seotud samaväärse energia ringluse vabanemise selles. Süsteemi oluline omadus on termodünaamiline potentsiaal. Seal on 4 potentsiaali:

Olekufunktsioone, mille muutumine võimaldab potentsiaali märgi ja suuruse järgi määrata kasuliku töö teostamist ja soojusvahetusel süsteemi siseneva soojushulka, on protsessi suunal jälgitavad, kui kui tasakaal on saavutatud, kaldub termodünaamiline potentsiaal väikseimale väärtusele.

1)
2)

3)

Entalpia muutus võtab arvesse keemilise reaktsiooni soojusefekti.

4) Gibbsi termodünaamiline potentsiaal.

See. potentsiaalide muutus iseloomustab tuletissüsteemi igat tüüpi jõudude tööd ja soojushulka, mida süsteem keskkonnaga vahetab. Soojusülekannet on 4 tüüpi:

1. Soojusjuhtivus seotud soojuse ülekandega läbi keha kudede, mis on seotud Fourier' seadusega:

2. konvektsioon, soojushulk, mida kannavad erineva tihedusega ja erineva temperatuuriga voolud. .

3. kiirgus, tekib süsteemi piiril elektromagnetlainete kujul, Stefan-Boltzmanni seadus:

Ti- oma temperatuur

Tc- keskmine temperatuur

4. Aurustumine on seotud aine muutumisega vedelast olekust gaasiliseks.

Võttes arvesse kõiki soojusülekande tüüpe, saame kirjutada soojusbilansi võrrandi:

Soojusvahetusprotsessid võivad energia soojust nii suurendada kui ka vähendada, välja arvatud aurustumisenergia, mis alati vähendab soojushulka süsteemi sees. Kuna keha on termostaatiline süsteem, ei sõltu keha sees püsiva temperatuuri hoidmine välistest tingimustest, kehal on arvukalt reguleerimissüsteeme.

Keemiline regulatsioon tekib organismis toimuvate oksüdatiivsete protsesside muutuste tõttu. Ainevahetuse intensiivsuse muutus toob aga kaasa tõsiseid häireid organismi elutähtsates funktsioonides.

Füüsiline termoregulatsioon võimaldab muuta soojusjuhtivuse, konvektsiooni ja aurustumise intensiivsust. Suure soojusjuhtivusega verevoolu abil paraneb siseorganite termoregulatsioon, milles soojust peamiselt eraldub. Soojusülekande protsessi intensiivsust reguleerib vere väljavoolu tugevdamine või nõrgenemine ning see on seotud veresoonte laienemise või kokkutõmbumisega ning on reaktsioon välistingimuste muutumisele. Kui ümbritseva õhu temperatuur on kehatemperatuurist kõrgem, saavutatakse täiendav soojusregulatsioon kehapinnalt aurustumise suurendamisega. Lisaks loomulikule termoregulatsioonile on suur tähtsus kunstlikul termoregulatsioonil, mis on seotud keha isoleerimisega ebasoodsatest keskkonnatingimustest. Soojusbilanssi saab katseliselt kontrollida, määrata organismi poolt väljutamise energiat ja organismi sisenevate toitainete energiat. Sissevõtu ekvivalendi kehast vabanemise energia. See. Kõik eluprotsessid vastavad termodünaamika 1. seadusele.

Termodünaamika teine ​​seadus biosüsteemidele rakendatuna:

Termodünaamika teine ​​seadus näitab energiavormide kvalitatiivset erinevust. Soojusenergia tekib kehas, on teatud kujul seotud energia, s.o. elutähtsa tegevuse käigus ei saa ega saa seda täielikult muudeks liikideks ümber kujundada. Entroopia mõistet kasutatakse seotud energia kirjeldamiseks.

Entroopia on olekufunktsioon ja määratakse kuni suvalise konstandini. Eraldatud süsteemide puhul entroopia ei vähene, s.t. kui süsteemi sees toimuvad pöördumatud protsessid, siis entroopia suureneb ja pöörduvatena see ei muutu. Räägitakse energiavarust süsteemis, kõige tähtsam on teada, mis tööd see väliskehadel ehk süsteemi enda sees teha suudab. Selleks kasutatakse vaba energiat ehk Gibbsi energiat. Biosüsteemide puhul toimuvad protsessid konstantsel temperatuuril ning vähe muutuva tiheduse ja mahuga. See. tavatingimuste jaoks muudetakse osa süsteemi siseenergiast süsteemis vabalt samaks kui vaba energia ja Gibbsi energia. See. elusorganismi töövõimaluste hindamiseks on vaja arvestada vaba energia või Gibbsi potentsiaali muutustega. Keemiliste reaktsioonide Gibbsi potentsiaali muutuse arvutamiseks on olemas meetodid.

Bioloogiliste süsteemide puhul aga entroopia suurenemise seadust ei järgita, mis tekitas kahtlusi termodünaamika 2. seaduse loomsüsteemidele rakendamise võimalikkuses. Selle seaduse sõnastuse järgi määrab entroopia elavnemine looduses enamiku looduslike protsesside suuna. Entroopia taaselustamise seadus kehtib aga ainult isoleeritud süsteemis ja seda ei saa rakendada elusorganismi suhtes selle alusel, et tegemist on avatud süsteemiga. Tasakaaluseisundis isoleeritud süsteemi puhul on entroopia maksimaalne ja kõik termodünaamilised potentsiaalid, sealhulgas omaenergia ja Gibbsi energia, osutuvad minimaalseks. Statsionaarses olekus avatud süsteemis võib entroopia muutus olla negatiivne ning F või G väärtus ei pruugi üldse muutuda.

Isoleeritud süsteemide jaoks :

Avatud süsteemide jaoks:

Avatud süsteemide termodünaamika 2. seaduse sõnastas esmakordselt Prigogine.

Avatud süsteemide entroopia muutust võib kujutada 2 osana.

Esimene liige määrab entroopia muutuse välistest protsessidest. Teine liige määrab entroopia muutuse, mis on tingitud süsteemi sees toimuvatest protsessidest.

Selle põhjuseks on toitainete lõhenemisprotsesside pöördumatus, gradientide joondamine, millega kaasneb alati entroopia suurenemine. Sarnaselt entroopiaga saab Gibbsi potentsiaali jagada.

Sisemiste protsessidega kaasneb tarbimine ja Gibbsi potentsiaali vähenemine, mis võib keskkonnaga vahetuse tõttu kas suureneda või väheneda. Üldjuhul muutuvad entroopia muutuse märk ja suurus erinevatel ajavahemikel, mistõttu on avatud süsteemis mugav arvestada entroopia muutumise kiirusega.

Elutegevuse säilitamiseks on vajalik organismi pidev varustamine vaba energiaga keskkonnast, et kompenseerida sisemiste protsesside tõttu tekkinud vaba energia kadu. Loomade süsteemi entroopia vähenemine toidukaupade ja päikeseenergia tarbimisel toob kaasa samaaegselt süsteemi vaba energia suurenemise. Need. negatiivse energia juurdevool ei ole seotud elustruktuuride korrastamisega. Toitainete lagunemine toob kaasa kehale vajaliku vaba energia vabanemise. Negatiivse entroopia voog on vajalik selleks, et kompenseerida spontaansete eluprotsesside tulemusena raku sees tekkivat entroopia suurenemist ja vaba energia kadu. See. avatud süsteem on vaba energia ringluse ja muundamise protsess. Kui avatud süsteemi sees saavutatakse tasakaal temperatuuri suhtes, siis kulgevad vahetusprotsessid keskkonnaga tasakaalus. Avatud süsteemi stabiilne olek on statsionaarne olek. Püsiseisundi tekkimise termodünaamilised tingimused on võrdsus organismis toimuva entroopia muutumise ja entroopia voolu keskkonda vahel. Need. avatud süsteemi puhul on püsiseisundi tingimus:

Entroopia püsivus ei tähenda termodünaamilist tasakaalu keskkonnaga. Organismi tasakaal keskkonnaga tähendab bioloogilist surma. Avatud süsteemi puhul määrab entroopia püsivus süsteemi statsionaarse oleku ja ei iseloomusta mitte pöörduvate protsesside puudumist, nagu isoleeritud keskkonnas tasakaalu korral, vaid kõige optimaalsemal kujul koostoimet keskkonnaga. See. Avatud süsteemide termodünaamika 2. seadus aitab välja tuua süsteemi püsiseisundi teostatavuse. Selle põhimõtte sõnastas esmakordselt Prigogine teoreemi kujul:

Statsionaarses olekus on süsteemis entroopia tekkimisel konstantne ja kõigist võimalikest kiirustest väikseim.

Teoreem näitab, et statsionaarne olek annab kõige vähem vaba energia kadu. Selles seisundis töötab keha kõige tõhusamalt.

Allikas: Olümpiaspordi Toitumiskeskus

Energia ei saa tekkida eikusagilt ega kaduda kuhugi, ta saab muutuda ainult ühest vormist teise.

Kogu energia Maal tuleb Päikeselt. Taimed on võimelised muutma päikeseenergia keemiliseks energiaks (fotosüntees).

Inimene ei saa otseselt Päikese energiat kasutada, küll aga saame energiat taimedest. Me sööme kas taimi endid või nende loomade liha, kes taimi sõid. Inimene saab kogu oma energia söögist ja joogist.

Toidu energiaallikad

Inimene saab kogu eluks vajaliku energia toiduga. Energia mõõtühik on kalorid. Üks kalor on soojushulk, mis kulub 1 kg vee soojendamiseks 1°C. Suurem osa meie energiast pärineb järgmistest toitainetest:

Süsivesikud - 4kcal (17kJ) 1g kohta

Valgud (valk) - 4kcal (17kJ) 1g kohta

Rasvad - 9 kcal (37 kJ) 1 g kohta

Süsivesikud (suhkrud ja tärklis) on kõige olulisem energiaallikas, enamik neist leidub leivas, riisis ja pastas. Liha, kala ja muna on head valguallikad. Või ja taimeõli, aga ka margariin koosnevad peaaegu täielikult rasvhapetest. Kehale annavad energiat ka kiudained, aga ka alkohol, kuid nende tarbimine on inimestel väga erinev.

Vitamiinid ja mineraalid iseenesest ei anna organismile energiat, küll aga osalevad organismis kõige olulisemates energiavahetusprotsessides.

Erinevate toiduainete energiasisaldus on väga erinev. Terved inimesed saavutavad tasakaalustatud toitumise, süües väga erinevaid toite. Ilmselgelt, mida aktiivsemalt inimene juhib, seda rohkem vajab ta toitu ehk seda energiamahukam see peaks olema.

Süsivesikud on inimese jaoks kõige olulisem energiaallikas. Tasakaalustatud toitumine annab kehale erinevad tüübid süsivesikuid, kuid suurem osa energiast peaks tulema tärklisest. AT viimased aastad Suurt tähelepanu on pööratud inimese toitumise komponentide ja erinevate haiguste vaheliste seoste uurimisele. Teadlased nõustuvad, et inimesed peavad vähendama rasvase toidu tarbimist süsivesikute kasuks.

Kuidas saame toidust energiat?

Pärast toidu allaneelamist jääb see mõnda aega makku. Seal seedemahlade mõjul algab selle seedimine. See protsess jätkub peensooles, selle tulemusena lagunevad toidukomponendid väiksemateks ühikuteks ning nende imendumine läbi sooleseinte verre saab võimalikuks. Seejärel saab keha kasutada toitaineid energia tootmiseks, mida toodetakse ja säilitatakse adenosiintrifosfaadina (ATP).

ATP molekul, mis koosneb adenosiinist ja kolmest järjestikku ühendatud fosfaatrühmast. Energiavarud on "koondunud" fosfaatrühmade vahelistesse keemilistesse sidemetesse. Selle potentsiaalse energia vabastamiseks peab eralduma üks fosfaatrühm, s.t. ATP laguneb ADP-ks (adenosiindifosfaat) koos energia vabanemisega.

Adenosiintrifosfaat (lühend ATP, inglise keeles ATP) on nukleotiid, millel on äärmiselt oluline roll organismide energia ja ainete metabolismis; Esiteks on ühend tuntud kui universaalne energiaallikas kõigi elussüsteemides toimuvate biokeemiliste protsesside jaoks. ATP on raku peamine energiakandja.

Iga rakk sisaldab väga piiratud koguses ATP-d, mis tavaliselt kulub ära sekunditega. ADP redutseerimiseks ATP-ks on vaja energiat, mis saadakse rakkudes süsivesikute, valkude ja rasvhapete oksüdatsiooni protsessis.

Energiavarud kehas.

Pärast toitainete imendumist organismi hoitakse osa neist varukütusena glükogeeni või rasva kujul.

Glükogeen kuulub ka süsivesikute klassi. Selle varud kehas on piiratud ja neid hoitakse maksas ja lihaskoes. Treeningu ajal laguneb glükogeen glükoosiks ning annab koos veres ringleva rasva ja glükoosiga energiat töötavatele lihastele. Kulutatud toitainete proportsioonid sõltuvad treeningu tüübist ja kestusest.

Glükogeen koosneb pikkade ahelatega seotud glükoosi molekulidest. Kui glükogeenivarud kehas on normaalsed, muutuvad kehasse sisenevad liigsed süsivesikud rasvaks.

Tavaliselt valke ja aminohappeid keha energiaallikatena ei kasuta. Toiteväärtuse puudujäägi korral suurenenud energiatarbimise taustal saab aga energiaks kasutada ka lihaskoes sisalduvaid aminohappeid. Toiduga kaasas olev valk võib olla energiaallikas ja muutuda rasvaks, kui selle, nagu ehitusmaterjali, vajadused on täielikult rahuldatud.

Kuidas kasutatakse energiat treeningu ajal?

Treeningu alustamine

Treeningu alguses või siis, kui energiakulu järsult tõuseb (sprint), on energiavajadus suurem kui kiirus, millega ATP süntees toimub süsivesikute oksüdatsiooni teel. Esialgu "põletatakse" süsivesikuid anaeroobselt (ilma hapniku osaluseta), selle protsessiga kaasneb piimhappe (laktaadi) vabanemine. Selle tulemusena vabaneb teatud kogus ATP-d - vähem kui aeroobses reaktsioonis (hapniku osalusel), kuid kiiremini.

Kreatiinfosfaat on veel üks "kiire" ATP sünteesi energiaallikas. Väikestes kogustes seda ainet leidub lihaskoes. Kreatiinfosfaadi lagunemisel vabaneb energia, mis on vajalik ADP redutseerimiseks ATP-ks. See protsess on väga kiire ning kreatiinfosfaadi varudest organismis piisab vaid 10-15 sekundiks "plahvatuslikuks" tööks, s.t. kreatiinfosfaat on teatud tüüpi puhver, mis katab lühiajalise ATP puudulikkuse.

Esialgne koolitusperiood

Sel ajal hakkab kehas toimima süsivesikute aeroobne ainevahetus, kreatiinfosfaadi kasutamine ja laktaadi (piimhappe) moodustumine peatuvad. Rasvhapete varud mobiliseeritakse ja tehakse kättesaadavaks töötavate lihaste energiaallikana, suurendades samal ajal ADP redutseerumist ATP-ks rasva oksüdatsiooni tõttu.

Peamine koolitusperiood

Viiendal kuni viieteistkümnendal minutil pärast kehas treenimise algust stabiliseerub suurenenud vajadus ATP järele. Pika, suhteliselt ühtlase intensiivsusega treeningu ajal säilib ATP süntees süsivesikute (glükogeen ja glükoos) ja rasvhapete oksüdeerumisel. Selle aja kreatiinfosfaadi varud taastuvad järk-järgult.

Kreatiin on aminohape, mis sünteesitakse maksas arginiinist ja glütsiinist. Just kreatiin võimaldab sportlastel kergemini vastu pidada ka kõige suurematele koormustele. Piimhappe vabanemine inimese lihastes viibib, mis põhjustab arvukalt lihasvalusid. Teisest küljest võimaldab kreatiin toota tugevat füüsilist aktiivsust tänu suure hulga energia vabanemisele kehas.

Koormuse suurenemisega (näiteks ülesmäge joostes) suureneb ATP tarbimine ja kui see tõus on märkimisväärne, lülitub keha uuesti süsivesikute anaeroobsele oksüdatsioonile koos laktaadi moodustumisega ja kreatiinfosfaadi kasutamisega. Kui kehal pole aega ATP taset taastada, võib kiiresti tekkida väsimus.

Milliseid energiaallikaid treeningul kasutatakse?

Süsivesikud on töötavate lihaste jaoks kõige olulisem ja kõige napim energiaallikas. Need on olulised igasuguse füüsilise tegevuse jaoks. Inimkehas säilitatakse süsivesikuid väikestes kogustes glükogeenina maksas ja lihastes. Treeningu ajal tarbitakse glükogeeni, mida kasutatakse koos veres ringlevate rasvhapete ja glükoosiga lihasenergia allikana. Erinevate kasutatavate energiaallikate suhe sõltub treeningu tüübist ja kestusest.

Kuigi rasvas on rohkem energiat, on selle kasutamine aeglasem ning ATP sünteesi rasvhapete oksüdatsiooni kaudu toetab süsivesikute ja kreatiinfosfaadi kasutamine. Kui süsivesikute varud on ammendatud, ei suuda organism suuri koormusi taluda. Seega on süsivesikud energiaallikas, mis piirab treeningu ajal koormuse taset.

Faktorid, mis piiravad keha energiavarusid treeningu ajal

1. Erinevat tüüpi kehalises tegevuses kasutatavad energiaallikad

Madal intensiivsus (sörkimine)

Nõutav ATP taastumise tase ADP-st on suhteliselt madal ja see saavutatakse rasvade, glükoosi ja glükogeeni oksüdatsiooniga. Kui glükogeenivarud on ammendatud, suureneb rasvade roll energiaallikana. Kuna rasvhapped oksüdeeritakse kulutatud energia taastamiseks üsna aeglaselt, sõltub sellise treeningu pikaajaline jätkamise võime glükogeeni hulgast organismis.

Keskmine intensiivsus (kiire jooks)

Kui füüsiline aktiivsus saavutab aeroobsete oksüdatsiooniprotsesside jätkumise maksimumtaseme, on vajadus ATP varude kiireks taastamiseks. Süsivesikud muutuvad keha peamiseks kütuseks. Vajalikku ATP taset ei saa aga hoida ainult süsivesikute oksüdeerimisega, seetõttu toimuvad rasvade oksüdatsioon ja laktaadi moodustumine paralleelselt.

Maksimaalne intensiivsus (sprint)

ATP sünteesi toetab peamiselt kreatiinfosfaadi kasutamine ja laktaadi moodustumine, kuna süsivesikute ja rasvade oksüdatsiooni metabolismi ei ole võimalik nii kõrgel kiirusel hoida.

2. Koolituse kestus

Energiaallika tüüp sõltub treeningu kestusest. Esiteks toimub kreatiinfosfaadi kasutamise tõttu energia vabanemine. Seejärel lülitub keha peamiselt glükogeeni kasutamisele, mis annab energiat ligikaudu 50-60% ATP sünteesiks. Ülejäänud energia ATP sünteesiks saab keha vabade rasvhapete ja glükoosi oksüdatsiooni kaudu. Glükogeenivarude ammendumisel saavad rasvad peamiseks energiaallikaks, samal ajal hakatakse süsivesikutest rohkem kasutama glükoosi.

3. Treeningu tüüp

Spordialadel, kus suhteliselt väikese koormuse perioodid asenduvad aktiivsuse järsu tõusuga (jalgpall, jäähoki, korvpall), kasutatakse vaheldumisi kreatiinfosfaadi (tippkoormuse ajal) ja glükogeeni kui peamise ATP sünteesi energiaallikana. “Rahuliku” faasi ajal taastuvad kehas kreatiinfosfaadi varud.

4. Keha sobivus

Mida treenitum inimene, seda suurem on organismi võime oksüdatiivseks ainevahetuseks (vähem glükogeeni muundub laktoosiks) ja seda säästlikumalt kulutatakse energiavarusid. See tähendab, et treenitud inimene teeb mis tahes harjutust väiksema energiakuluga kui treenimata.

5. Dieet

Mida kõrgem on glükogeeni tase kehas enne treeningu algust, seda hiljem tuleb väsimus. Glükogeenivarude suurendamiseks peate suurendama süsivesikuterikka toidu tarbimist. Sporditoitumise valdkonna spetsialistid soovitavad järgida dieete, mille energeetilisest väärtusest moodustaksid kuni 70% süsivesikud.

Pasta (pasta)

Teraviljad

Juured

Oapurk 45

Suur portsjon riisi 60

Suur osa jakikartuleid 45

Kaks tükki saia 30

Suur portsjon spagette 90

Lisage oma toiduplaani rohkem süsivesikuid, et säilitada keha energiavarusid;

1-4 tundi enne treeningut söö 75-100 g süsivesikuid;

Treeningu esimesel pooletunnil, mil lihase taastumisvõime on maksimaalne, söö 50-100 süsivesikuid;

Pärast treeningut on vaja jätkata süsivesikute tarbimist glükogeenivarude kiireks taastamiseks.

Bioloogia(kreeka sõnadest bios – elu, logos – õpetus) on teadus, mis uurib elusorganisme ja loodusnähtusi.

Bioloogia teemaks on Maal asustavate elusorganismide mitmekesisus.

metsloomade omadused. Kõigil elusorganismidel on mitmeid ühiseid jooni ja omadusi, mis eristavad neid elutu looduse kehadest. Need on struktuurilised tunnused, ainevahetus, liikumine, kasv, paljunemine, ärrituvus, eneseregulatsioon. Vaatleme elusaine iga loetletud omaduse juures.

Väga korrastatud struktuur. Elusorganismid koosnevad kemikaalidest, millel on rohkem kõrge tase kui elutu aine. Kõigil organismidel on kindel struktuuriplaan – rakuline või mitterakuline (viirused).

Ainevahetus ja energia on hingamise, toitumise, eritumise protsesside kogum, mille kaudu organism saab väliskeskkonnast vajalikke aineid ja energiat, muundab ja akumuleerib need oma kehas ning eraldab keskkonda jääkaineid.

Ärrituvus on organismi reaktsioon keskkonnamuutustele, aidates tal muutuvates tingimustes kohaneda ja ellu jääda. Nõelaga torgates tõmbab inimene käe tagasi ja hüdra tõmbub palliks. Taimed pöörduvad valguse poole ja amööb eemaldub soolakristallist.

Kasv ja areng. Elusorganismid kasvavad, suurenevad, arenevad, muutuvad toitainete omastamise tõttu.

paljunemine- elusolendi võime ennast taastoota. Paljunemist seostatakse päriliku teabe edastamise nähtusega ja see on elavate inimeste kõige iseloomulikum tunnus. Iga organismi eluiga on piiratud, kuid paljunemise tulemusena on elusaine "surematu".

Liiklus. Organismid on võimelised enam-vähem aktiivseks liikumiseks. See on üks selgeid elumärke. Liikumine toimub nii keha sees kui ka raku tasandil.

Eneseregulatsioon. Elusolendite üks iseloomulikumaid omadusi on organismi sisekeskkonna püsivus muutuvates välistingimustes. Reguleeritakse kehatemperatuuri, rõhku, gaasidega küllastumist, ainete kontsentratsiooni jne.Iseregulatsiooni nähtust ei teostata mitte ainult kogu organismi, vaid ka raku tasandil. Lisaks on elusorganismide tegevuse tõttu iseregulatsioon omane ka biosfäärile tervikuna. Eneseregulatsiooni seostatakse selliste elavate omadustega nagu pärilikkus ja muutlikkus.

Pärilikkus- see on võime paljunemisprotsessis põlvest põlve üle kanda organismi tunnuseid ja omadusi.

Muutlikkus on organismi võime keskkonnaga suhtlemisel muuta oma omadusi.

Pärilikkuse ja muutlikkuse tulemusena kohanevad elusorganismid, kohanevad välistingimustega, mis võimaldab neil ellu jääda ja järglasi jätta.

§ 44. Lahtri ehitus

Enamikul elusorganismidel on rakuline struktuur. Rakk on elustiku struktuurne ja funktsionaalne üksus. Seda iseloomustavad kõik elusorganismide tunnused ja funktsioonid: ainevahetus ja energia, kasv, paljunemine, eneseregulatsioon. Rakud on erineva kuju, suuruse, funktsioonide ja ainevahetuse tüübi poolest (joonis 47).

Riis. 47. Rakkude mitmekesisus: 1 - roheline euglena; 2 - bakter; 3 - lehemassi taimerakk; 4 - epiteelirakk; 5 - närvirakk

Rakkude suurused varieeruvad vahemikus 3-10 kuni 100 µm (1 µm = 0,001 m). Vähem levinud on rakud, mis on väiksemad kui 1–3 µm. On ka hiiglaslikke rakke, mille suurus ulatub mitme sentimeetrini. Rakkude kuju on samuti väga mitmekesine: sfäärilised, silindrilised, ovaalsed, spindlikujulised, tähtkujulised jne. Siiski on kõigil rakkudel palju ühist. Neil on sama keemiline koostis ja üldine ehitusplaan.

Raku keemiline koostis. Kõigist teadaolevatest keemilistest elementidest leidub elusorganismides umbes 20 ja neist 4: hapnik, süsinik, vesinik ja lämmastik moodustavad kuni 95%. Neid elemente nimetatakse biogeenseteks elementideks. Elusorganisme moodustavatest anorgaanilistest ainetest on vesi kõige olulisem. Selle sisaldus rakus on vahemikus 60–98%. Lisaks veele sisaldab rakk ka mineraalaineid, peamiselt ioonide kujul. Need on raua, joodi, kloori, fosfori, kaltsiumi, naatriumi, kaaliumi jne ühendid.

Lisaks anorgaanilistele ainetele on rakus ka orgaanilised ained: valgud, lipiidid (rasvad), süsivesikud (suhkrud), nukleiinhapped (DNA, RNA). Need moodustavad suurema osa rakust. Olulisemad orgaanilised ained on nukleiinhapped ja valgud. Nukleiinhapped (DNA ja RNA) osalevad päriliku teabe edastamises, valkude sünteesis ja kõigi raku eluprotsesside reguleerimises.

Oravad täidavad mitmeid funktsioone: ehitus-, reguleerimis-, transpordi-, kokkutõmbumis-, kaitse-, energeetika-. Kuid kõige olulisem on valkude ensümaatiline funktsioon.

Ensüümid- Need on bioloogilised katalüsaatorid, mis kiirendavad ja reguleerivad kõiki elusorganismides toimuvaid keemilisi reaktsioone. Ükski reaktsioon elusrakus ei toimu ilma ensüümide osaluseta.

Lipiidid ja süsivesikuid täidavad peamiselt ehitus- ja energiafunktsioone, on organismi varutoitained.

Niisiis, fosfolipiidid Koos valkudega ehitavad nad üles kõik raku membraanistruktuurid. Tselluloos on suure molekulmassiga süsivesik, mis moodustab taimede ja seente rakuseina.

Rasvad, tärklis ja glükogeen on reservtoitained rakule ja organismile tervikuna. Glükoos, fruktoos, sahharoos ja teised Sahara on osa taimede juurtest ja lehtedest, viljadest. Glükoos on inimeste ja paljude loomade vereplasma oluline komponent. Süsivesikute ja rasvade lagundamisel organismis vabaneb suur hulk energiat, mis on vajalik elutähtsateks protsessideks.

Rakkude struktuurid. Rakk koosneb välimisest rakumembraanist, tsütoplasmast koos organellidega ja tuumast (joon. 48).

Riis. 48. Looma (A) ja taime (B) raku struktuuri kombineeritud skeem: 1 - kest; 2 - välimine rakumembraan 3 - tuum; 4 - kromatiin; 5 - nucleolus; 6 - endoplasmaatiline retikulum (sile ja teraline); 7 - mitokondrid; 8 - kloroplastid; 9 - Golgi aparaat; 10 - lüsosoom; 11 - rakukeskus; 12 - ribosoomid; 13 - vakuool; 14 - tsütoplasma

raku välimine membraan- See on ühemembraaniline rakustruktuur, mis piirab kõigi organismide raku elussisu. Omades selektiivset läbilaskvust, kaitseb see rakku, reguleerib ainete voolu ja vahetust väliskeskkonnaga ning säilitab raku teatud kuju. Taimeorganismide, seente rakkudel on lisaks välisküljel olevale membraanile ka kest. See elutu rakuline struktuur koosneb taimedes tselluloosist ja kitiinist seentes, annab rakule jõudu, kaitseb seda ning on taimede ja seente "skelett".

AT tsütoplasma, raku poolvedel sisu on kõik organellid.

Endoplasmaatiline retikulum tungib tsütoplasmasse, pakkudes sidet raku üksikute osade vahel ja ainete transporti. Seal on sile ja granuleeritud EPS. Granuleeritud ER sisaldab ribosoome.

Ribosoomid- Need on väikesed seenekujulised kehad, millel toimub rakus valgusüntees.

golgi aparaat tagab sünteesitud ainete pakkimise ja eemaldamise rakust. Lisaks moodustuvad selle struktuurid lüsosoomid. Need sfäärilised kehad sisaldavad ensüüme, mis lagundavad rakku sisenevaid toitaineid, võimaldades rakusisest seedimist.

Mitokondrid- Need on poolautonoomsed pikliku kujuga membraanstruktuurid. Nende arv rakkudes on erinev ja suureneb jagunemise tulemusena. Mitokondrid on raku jõujaamad. Hingamisprotsessis toimub neis ainete lõplik oksüdeerumine atmosfäärihapnikuga. Sel juhul salvestatakse vabanenud energia ATP molekulidesse, mille süntees toimub nendes struktuurides.

kloroplastid, poolautonoomsed membraanorganellid, mis on iseloomulikud ainult taimerakkudele. Kloroplastid on pigmendi klorofülli tõttu rohelist värvi, nad tagavad fotosünteesi protsessi.

Lisaks kloroplastidele on ka taimerakkudel vakuoolid täidetud rakumahlaga.

Rakukeskus osaleb rakkude jagunemise protsessis. See koosneb kahest tsentrioolist ja tsentrosfäärist. Jagunemisel moodustavad need lõhustumisspindli niidid ja tagavad kromosoomide ühtlase jaotumise rakus.

Tuum on raku aktiivsuse reguleerimise keskus. Tuum on tsütoplasmast eraldatud tuumamembraaniga, millel on poorid. Seest on täidetud karüoplasma, mis sisaldab DNA molekule, mis tagavad päriliku teabe edastamise. Siin toimub DNA, RNA, ribosoomide süntees. Sageli näete tuumas ühte või mitut tumedat ümarat moodustist - need on tuumad. Siin moodustuvad ja akumuleeruvad ribosoomid. Tuumas ei ole DNA molekulid nähtavad, kuna need on kromatiini õhukeste filamentide kujul. Enne jagunemist DNA spiraliseerub, pakseneb, moodustab valguga komplekse ja muutub selgelt nähtavateks struktuurideks – kromosoomideks (joon. 49). Tavaliselt on rakus olevad kromosoomid paaris, kuju, suuruse ja päriliku teabe poolest identsed. Paaritud kromosoome nimetatakse homoloogne. Nimetatakse topeltkromosoomide komplekti diploidne. Mõned rakud ja organismid sisaldavad ühte sidumata komplekti, mida nimetatakse haploidne.

Riis. 49. A - kromosoomi struktuur: 1 - tsentromeer; 2 – kromosoomi käed; 3 - DNA molekulid; 4 - sõsarkromatiidid B - kromosoomide tüübid: 1 - võrdsete õlgadega; 2 - mitmeõlaline; 3 - üks õlg

Iga organismitüübi kromosoomide arv on konstantne. Seega on inimese rakkudes 46 kromosoomi (23 paari), nisurakkudes 28 (14 paari) ja tuvides 80 (40 paari). Need organismid sisaldavad diploidset kromosoomide komplekti. Mõnedel organismidel, nagu vetikad, samblad, seened, on haploidne kromosoomide komplekt. Kõikide organismide sugurakud on haploidsed.

Lisaks loetletud rakkudele on teatud organellid - ripsmed ja flagella, pakkudes liikumist peamiselt üherakulistes organismides, kuid neid leidub ka osades hulkraksete organismide rakkudes. Näiteks lippe leidub rohelistes euglenas, klamüdomonastes ja mõnedes bakterites ning ripsmeid, loomade ripsepiteeli rakkudes.

§ 45. Rakkude elutegevuse tunnused

Ainevahetus ja energia rakus. Rakkude elutegevuse aluseks on ainevahetus ja energia muundamine. Rakus või organismis toimuvate keemiliste transformatsioonide kogumit, mis on omavahel seotud ja millega kaasneb energia muundumine, nimetatakse ainevahetus ja energia.

Orgaaniliste ainete sünteesi, millega kaasneb energia neeldumine, nimetatakse assimilatsioon või plastivahetus. Orgaaniliste ainete lagunemist, lõhenemist, millega kaasneb energia vabanemine, nimetatakse dissimilatsioon või energiavahetus.

Peamine energiaallikas Maal on Päike. Kloroplastide eristruktuuriga taimerakud püüavad kinni Päikese energia, muutes selle orgaaniliste ainete ja ATP molekulide keemiliste sidemete energiaks.

ATP(adenosiintrifosfaat) on orgaaniline aine, universaalne energiaakumulaator bioloogilistes süsteemides. Päikeseenergia muundatakse selle aine keemiliste sidemete energiaks ja kulutatakse glükoosi, tärklise ja muude orgaaniliste ainete sünteesiks.

Atmosfääri hapnik, nii kummaline kui see ka ei tundu, on taimede eluprotsessi – fotosünteesi – kõrvalsaadus.

Päikeseenergia mõjul anorgaanilistest ainetest orgaaniliste ainete sünteesimise protsessi nimetatakse fotosüntees.

Üldistatud fotosünteesi võrrandit saab esitada järgmiselt:

6CO 2 + 6H 2 O - kerge> C 6 H 12 O 6 + 6O 2.

Taimedes tekivad orgaanilised ained esmase sünteesi käigus süsihappegaasist, veest ja mineraalsooladest. Loomad, seened, paljud bakterid kasutavad valmis orgaanilisi aineid (taimedest). Lisaks tekib fotosünteesi käigus hapnik, mis on vajalik elusorganismide hingamiseks.

Toitumise ja hingamise käigus orgaanilised ained lagunevad ja oksüdeeritakse hapniku toimel. Vabanenud energia vabaneb osaliselt soojuse kujul ja osaliselt salvestatakse uuesti sünteesitud ATP molekulidesse. See protsess toimub mitokondrites. Orgaaniliste ainete lagunemise lõpp-produktideks on vesi, süsihappegaas, ammoniaagiühendid, mida taaskasutatakse fotosünteesi protsessis. ATP-s salvestatud energia kulub igale organismile iseloomulike orgaaniliste ainete sekundaarseks sünteesiks, kasvuks, paljunemiseks.

Niisiis varustavad taimed kõiki organisme mitte ainult toitainetega, vaid ka hapnikuga. Lisaks muundavad nad Päikese energiat ja edastavad selle orgaanilise aine kaudu kõigile teistele organismirühmadele.

§ 46. Organismide ainevahetuse liigid

Ainevahetus kui organismide peamine omadus. Keha on keskkonnaga keerulises suhtes. Sellest saab ta toitu, vett, hapnikku, valgust, soojust. Luues nende ainete ja energia kaudu elusaine massi, ehitab ta üles oma keha. Seda keskkonda kasutades aga mõjutab organism oma elutegevuse tõttu seda samaaegselt, muudab seda. Järelikult on organismi ja keskkonna vaheliste suhete põhiprotsess ainete ja energia vahetus.

Ainevahetuse tüübid. Keskkonnategurid on erinev tähendus erinevate organismide jaoks. Taimed vajavad kasvamiseks ja arenemiseks valgust, vett ja süsihappegaasi, mineraalaineid. Sellised tingimused on loomade ja seente jaoks ebapiisavad. Nad vajavad orgaanilisi toitaineid. Toitumismeetodi, orgaaniliste ainete ja energia saamise allika järgi jagunevad kõik organismid autotroofseteks ja heterotroofseteks.

Autotroofsed organismid sünteesivad orgaanilisi aineid fotosünteesi käigus anorgaanilistest (süsinikdioksiid, vesi, mineraalsoolad), kasutades päikesevalguse energiat. Nende hulka kuuluvad kõik taimeorganismid, mis fotosünteesivad tsüanobaktereid. Kemosünteetilised bakterid on samuti võimelised autotroofseks toitumiseks, kasutades energiat, mis vabaneb anorgaaniliste ainete oksüdatsiooni käigus: väävel, raud, lämmastik.

Autotroofse assimilatsiooni protsess toimub päikesevalguse energia või anorgaaniliste ainete oksüdatsiooni tõttu, samas kui orgaanilised ained sünteesitakse anorgaanilistest ainetest. Sõltuvalt anorgaanilise aine neeldumisest eristatakse süsiniku omastamist, lämmastiku omastamist, väävli ja teiste mineraalsete ainete omastamist. Autotroofne assimilatsioon on seotud fotosünteesi ja kemosünteesi protsessidega ning seda nimetatakse orgaanilise aine esmane süntees.

heterotroofsed organismid saavad autotroofidest valmis orgaanilisi aineid. Nende jaoks on energiaallikaks orgaanilistes ainetes salvestunud energia, mis vabaneb nende ainete lagunemise ja oksüdatsiooni keemiliste reaktsioonide käigus. Nende hulka kuuluvad loomad, seened ja paljud bakterid.

Heterotroofsel assimilatsioonil omastab organism orgaanilisi aineid valmis kujul ja muudab need tänu imendunud ainetes sisalduvale energiale oma orgaanilisteks aineteks. Heterotroofne assimilatsioon hõlmab toidu tarbimise, seedimise, assimilatsiooni ja uute orgaaniliste ainete sünteesi protsesse. Seda protsessi nimetatakse orgaaniliste ainete sekundaarne süntees.

Erinevad on ka dissimilatsiooniprotsessid organismides. Üks neist vajab elamiseks hapnikku. aeroobne organismid. Teised ei vaja hapnikku ja nende elulised protsessid saavad kulgeda hapnikuvabas keskkonnas – see on nii anaeroobne organismid.

Eristage välist ja sisemist hingamist. Gaasivahetust keha ja väliskeskkonna vahel, mis hõlmab hapniku imendumist ja süsihappegaasi vabanemist, samuti nende ainete transporti läbi keha üksikutesse organitesse, kudedesse ja rakkudesse nimetatakse nn. väline hingamine. Selles protsessis hapnikku ei kasutata, vaid ainult transporditakse.

sisemine, või rakuhingamine hõlmab biokeemilisi protsesse, mis viivad hapniku omastamiseni, energia vabanemiseni ning vee ja süsinikdioksiidi moodustumiseni. Need protsessid toimuvad eukarüootsete rakkude tsütoplasmas ja mitokondrites või prokarüootsete rakkude spetsiaalsetel membraanidel.

Hingamisprotsessi üldistatud võrrand:

C6H12O6 + 6O2 > 6CO2 + 6H2O.

2. Teine dissimilatsiooni vorm on anaeroobne, või hapnikuvaba, oksüdatsioon. Energia metabolismi protsessid kulgevad sel juhul vastavalt kääritamise tüübile. Käärimine- see on dissimilatsiooni vorm, mille käigus energiarikkad orgaanilised ained jagunevad energia vabanemisega vähem energiarikasteks, aga ka orgaanilisteks aineteks.

Olenevalt lõpptoodetest eristatakse kääritamise tüüpe: alkohol, piimhape, äädikhape jne. Alkohoolne käärimine toimub pärmseentes, osades bakterites ja esineb ka osades taimekudedes. Piimhappekäärimine toimub piimhappebakterites ning esineb ka hapnikuvaegusega inimeste ja loomade lihaskoes.

Metaboolsete reaktsioonide seos autotroofsetes ja heterotroofsetes organismides. Ainevahetusprotsesside kaudu on autotroofsed ja heterotroofsed organismid looduses omavahel seotud (joon. 50).

Riis. viiskümmend. Aine ja energia voog biosfääris

Olulisemad organismirühmad on autotroofid, kes on võimelised sünteesima anorgaanilistest orgaanilisi aineid. Enamik autotroofe on rohelised taimed, mis fotosünteesi käigus muudavad anorgaanilise süsinikdioksiidi keerukateks orgaanilisteks ühenditeks. Rohelised taimed eraldavad fotosünteesi käigus ka hapnikku, mis on vajalik elusolendite hingamiseks.

Heterotroofid assimileerivad ainult valmis orgaanilisi aineid, saades energiat nende lagunemisest. Autotroofsed ja heterotroofsed organismid on omavahel seotud ainevahetuse ja energia protsesside kaudu. Fotosüntees on praktiliselt ainus protsess, mis varustab organisme toitainete ja hapnikuga.

Vaatamata fotosünteesi suurele ulatusele kasutavad Maa rohelised taimed vaid 1% lehtedele langevast päikeseenergiast. Bioloogia üks olulisemaid ülesandeid on päikeseenergia kasutuskoefitsiendi suurendamine kultuurtaimede poolt, saagikate sortide loomine.

Viimastel aastatel Erilist tähelepanu meelitab ligi üherakulisi vetikaid klorellat, mille kehas on kuni 6% klorofülli ja millel on märkimisväärne võime neelata kuni 20% päikeseenergiast. Kunstliku aretuse korral paljuneb klorella kiiresti ja selle raku valgusisaldus suureneb. Seda valku kasutatakse paljudes toiduainetes lisaainetena. On kindlaks tehtud, et 1 ha veepinnalt saab päevas kuni 700 kg klorella kuivainet. Lisaks sünteesitakse klorellas suur hulk vitamiine.

Teine huvi klorella vastu on seotud kosmosereisidega. Klorella sisse kunstlikud tingimused võib pakkuda fotosünteesi käigus vabanevat hapnikku, kosmoselaev.

§ 47. Organismide ärrituvus ja liikumine

Ärrituse mõiste. Mikroorganismid, taimed ja loomad reageerivad väga erinevatele keskkonnamõjudele: mehaanilistele mõjudele (torkimine, surve, löök jne), temperatuurimuutustele, valguskiirte intensiivsuse ja suuna muutustele, helile, elektrilistele ärritustele, kemikaalide muutustele. õhu, vee või pinnase koostis jne. See toob kaasa teatud kõikumised kehas stabiilse ja ebastabiilse oleku vahel. Elusorganismid on oma arengu ulatuses võimelised neid seisundeid analüüsima ja neile asjakohaselt reageerima. Kõigi organismide sarnaseid omadusi nimetatakse ärrituvuseks ja erutuvuseks.

Ärrituvus on organismi võime reageerida välistele või sisemistele mõjudele.

Ärrituvus tekkis elusorganismides kui seade, mis tagab parema ainevahetuse ja kaitse keskkonnatingimuste mõjude eest.

Erutuvus- see on elusorganismide võime tajuda stiimulite mõju ja reageerida neile erutusreaktsiooniga.

Keskkonna mõju mõjutab raku ja selle organellide, kudede, elundite ja keha kui terviku seisundit. Organism reageerib sellele vastavate reaktsioonidega.

Ärrituse kõige lihtsam ilming on liiklust. See on iseloomulik isegi kõige lihtsamatele organismidele. Seda saab jälgida mikroskoobi all amööbiga tehtud katses. Kui amööbi kõrvale asetada väikesed toidutükid või suhkrukristallid, hakkab see aktiivselt toitaine poole liikuma. Pseudopoodide abil ümbritseb amööb tüki, kaasates selle raku sisse. Seal tekib koheselt seedevakuool, milles seeditakse toitu.

Keha ehituse tüsistumisega muutuvad keerulisemaks nii ainevahetus kui ka ärrituvuse ilmingud. Üherakulistel organismidel ja taimedel puuduvad spetsiaalsed organid, mis tagaksid keskkonnast tulevate stiimulite tajumise ja edastamise. Mitmerakulistel loomadel on meeleelundid ja närvisüsteem, tänu millele nad tajuvad stiimuleid ning vastused neile saavutavad suure täpsuse ja otstarbekuse.

Üherakuliste organismide ärrituvus. Takso.

Enamik lihtsad kujundidärrituvus, mida täheldatakse mikroorganismides (bakterid, üherakulised seened, vetikad, algloomad).

Amööbi näites jälgisime amööbi liikumist stiimuli (toidu) suunas. Sellist üherakuliste organismide motoorset reaktsiooni vastuseks väliskeskkonna ärritusele nimetatakse taksod. Taksod on põhjustatud keemilisest ärritusest, mistõttu seda nimetatakse ka kemotaksist(joonis 51).

Riis. 51. Kemotaksis ripsloomadel

Taksod võivad olla positiivsed või negatiivsed. Asetame ripslaste-kingade kultuuriga tuubi kinnisesse pappkarpi, mille toru keskosa vastas asetseb üks auk, ja paneme valguse kätte.

Mõne tunni pärast koonduvad kõik ripsloomad tuubi valgustatud ossa. See on positiivne fototaksis.

Taksod on iseloomulikud mitmerakulistele loomadele. Näiteks vere leukotsüüdid näitavad positiivset kemotaksist bakterite eritatavate ainete suhtes, koonduvad nende bakterite kogunemiskohtadesse, hõivavad ja seedivad neid.

Mitmerakuliste taimede ärrituvus. Tropismid. Kuigi mitmerakulistel taimedel puuduvad meeleorganid ja närvisüsteem, avalduvad nendes sellegipoolest selgelt erinevad ärrituvuse vormid. Need seisnevad taime või selle organite (juur, vars, lehed) kasvusuuna muutmises. Selliseid ärrituvuse ilminguid mitmerakulistes taimedes nimetatakse tropismid.

Vars lehtedega näitus positiivne fototropism ja kasvada valguse ja juure poole - negatiivne fototropism(joonis 52). Taimed reageerivad Maa gravitatsiooniväljale. Pöörake tähelepanu mäe küljel kasvavatele puudele. Kuigi mullapind on kaldu, kasvavad puud vertikaalselt. Taimede reaktsiooni gravitatsioonile nimetatakse geotropism(joonis 53). Idanevast seemnest tärkav juur on alati suunatud allapoole maapinna poole - positiivne geotropism. Seemnest arenevate lehtedega võrse on alati maapinnast ülespoole suunatud - negatiivne geotropism.

Tropismid on väga mitmekesised ja neil on taimede elus oluline roll. Neid hääldatakse kasvusuunas erinevatel roni- ja ronitaimedel, nagu viinamarjad, humal.

Riis. 52. Fototropism

Riis. 53. Geotropism: 1 - lillepott sirge kasvuga redise seemikutega; 2 - lillepott, asetatud külili ja hoitud pimedas, et kõrvaldada fototropism; 3 - seemikud lillepotis painutatud gravitatsioonile vastupidises suunas (vartel on negatiivne geotropism)

Lisaks tropismidele täheldatakse taimedes ka muud tüüpi liikumisi - nastia. Need erinevad tropismidest selle poolest, et neil puudub spetsiifiline orientatsioon neid põhjustanud stiimulile. Näiteks kui puudutate mimoosi lehti, voldivad need kiiresti pikisuunas kokku ja kukuvad alla. Mõne aja pärast võtavad lehed uuesti oma eelmise positsiooni (joonis 54).

Riis. 54. Nastia ja häbematu mimoos: 1 - heas seisukorras; 2 - kui ärritunud

Paljude taimede õied reageerivad valgusele ja niiskusele. Näiteks tulbil avanevad õied valguse käes ja sulguvad pimedas. Võilillel õisik sulgub pilvise ilmaga ja avaneb selge ilmaga.

Mitmerakuliste loomade ärrituvus. Refleksid. Seoses mitmerakuliste loomade närvisüsteemi, meeleelundite ja liikumisorganite arenguga muutuvad ärrituvuse vormid keerukamaks ja sõltuvad nende organite tihedast koostoimest.

Lihtsamal kujul tekib selline ärritus juba sooleõõnes. Kui torkate nõelaga magevee hüdrat, tõmbub see palliks. Tundlik rakk tajub välist ärritust. Selles tekkinud erutus kandub edasi närvirakku. Närvirakk edastab erutuse naha-lihasrakule, mis reageerib ärritusele kontraktsiooniga. Seda protsessi nimetatakse refleksiks (peegelduseks).

Refleks on keha reaktsioon stiimulile närvisüsteem.

Refleksi ideed väljendas Descartes. Hiljem töötati see välja I. M. Sechenovi, I. P. Pavlovi töödes.

Närvilise ergastuse teel kulgevat teed ärritust tajuvast organist reaktsiooni teostavasse organisse nimetatakse nn. refleksi kaar.

Närvisüsteemiga organismides on kahte tüüpi reflekse: tingimusteta (kaasasündinud) ja konditsioneeritud (omandatud). Tingimuslikud refleksid moodustuvad tingimusteta reflekside alusel.

Igasugune ärritus põhjustab rakkude ainevahetuse muutusi, mis põhjustab ergastuse ja reaktsiooni tekkimist.

§ 48. Raku elutsükkel

Nimetatakse rakkude eluperioodi, mille jooksul toimuvad kõik ainevahetusprotsessid raku elutsükkel.

Rakutsükkel koosneb interfaasist ja jagunemisest.

Interfaas on periood kahe raku jagunemise vahel. Seda iseloomustavad aktiivsed ainevahetusprotsessid, valkude ja RNA süntees, toitainete kogunemine raku poolt, kasv ja mahu suurenemine. Interfaasi lõpuks toimub DNA dubleerimine (replikatsioon). Selle tulemusena sisaldab iga kromosoom kahte DNA molekuli ja koosneb kahest sõsarkromatiidist. Rakk on jagunemiseks valmis.

Raku pooldumine. Jagunemisvõime on raku elu kõige olulisem omadus. Enesepaljumise mehhanism toimib juba raku tasandil. Kõige tavalisem rakkude jagunemise viis on mitoos (joon. 55).

Riis. 55. Interfaas (A) ja mitoosi faasid (B): 1 - profaas; 2 - metafaas; 3 - anafaas; 4 - telofaas

Mitoos- see on kahe tütarraku moodustumise protsess, mis on identsed algse emarakuga.

Mitoos koosneb neljast järjestikusest faasist, mis tagab geneetilise teabe ja organellide ühtlase jaotumise kahe tütarraku vahel.

1. AT profaas tuumamembraan kaob, kromosoomid spiraalivad nii palju kui võimalik, muutuvad selgelt nähtavaks. Iga kromosoom koosneb kahest õdekromatiidist. Rakukeskuse tsentrioolid lahknevad pooluste suunas ja moodustavad jagunemisspindli.

2. AT metafaas kromosoomid paiknevad ekvatoriaalvööndis, spindli kiud on ühendatud kromosoomide tsentromeeridega.

3. Anafaas mida iseloomustab õdekromatiidide-kromosoomide lahknemine raku poolustele. Igal poolusel on sama palju kromosoome, kui oli algses rakus.

4. AT telofaas toimub tsütoplasma ja organellide jagunemine, raku keskmesse tekib rakumembraani vahesein ja tekib kaks uut tütarrakku.

Kogu jagunemisprotsess kestab olenevalt rakutüübist ja organismist mõnest minutist 3 tunnini. Rakkude jagunemise etapp ajas on mitu korda lühem kui selle interfaas. Mitoosi bioloogiline tähendus on tagada kromosoomide arvu ja päriliku teabe püsivus, algsete ja äsja tekkivate rakkude täielik identiteet.

§ 49. Organismide paljunemisvormid

Looduses on organismide paljunemist kahte tüüpi: mittesuguline ja seksuaalne.

mittesuguline paljunemine on uue organismi moodustumine algse vanemorganismi ühest rakust või rakkude rühmast. Sel juhul osaleb reprodutseerimises ainult üks vanemindiviid, kes edastab oma päriliku teabe lapsindiviididele.

Mitoos on mittesugulise paljunemise alus. Aseksuaalsel paljunemisel on mitu vormi.

lihtne jaotus, või kaheks jagunemine, mis on iseloomulik üherakulistele organismidele. Ühest rakust moodustub mitoosi teel kaks tütarrakku, millest igaühest saab uus organism.

lootustandev See on mittesugulise paljunemise vorm, mille käigus järglane eraldatakse vanemast. See vorm on tüüpiline pärmile, hüdrale ja mõnele teisele loomale.

Eostaimedel (vetikad, samblad, sõnajalad) toimub paljunemine vaidlus, ema kehas moodustunud spetsiaalsed rakud. Iga eos tekitab idanemist uue organismi.

Vegetatiivne paljundamine- see on paljunemine üksikute elundite, elundiosade või keha abil. See põhineb organismide võimel taastada puuduvad kehaosad - regenereerimine. Seda esineb taimedes (paljuneb varte, lehtede, võrsete abil), madalamatel selgrootutel (koelenteraadid, lamedad ja anneliidid).

seksuaalne paljunemine- see on uue organismi moodustamine kahe vanemindiviidi osalusel. Uus organism kannab pärilikku teavet mõlemalt vanemalt.

Sugulise paljunemise käigus toimub sugurakkude sulandumine. sugurakud mehe ja naise keha. Sugurakud moodustuvad eritüüpi jagunemise tulemusena. Sel juhul on erinevalt täiskasvanud organismi rakkudest, mis kannavad diploidset (kahekordset) kromosoomikomplekti, tekkinud sugurakkudel haploidne (üksik) komplekt. Viljastamise tulemusena taastub paaris, diploidne kromosoomide komplekt. Üks paarist pärit kromosoom on isa ja teine ​​emapoolne. Sugurakud moodustuvad sugunäärmetes või spetsiaalsetes rakkudes meioosi ajal.

Meioos- see on rakkude jagunemine, mille käigus raku kromosoomikomplekt on pooleks (joon. 56). Seda jaotust nimetatakse vähendamine.

Riis. 56. Meioosi faasid: A - esimene jagunemine; B - teine ​​jaotus. 1, 2 – profaas I; 3 - metafaas I; 4 - anafaas I; 5 – telofaas I; 6 - profaas II; 7 - metafaas II; 8 - anafaas II; 9 - telofaas II

Meioosi iseloomustavad samad staadiumid nagu mitoosil, kuid protsess koosneb kahest järjestikusest jagunemisest (meioos I ja meioos II). Selle tulemusena ei moodustu mitte kaks, vaid neli rakku. Meioosi bioloogiline tähendus on tagada kromosoomide arvu püsivus vastloodud organismides viljastamise ajal. Naiste sugurakk - muna, alati suur, toitaineterikas, sageli liikumatu.

meeste sugurakud spermatosoidid, väikesed, sageli liikuvad, neil on lipud, neid moodustub palju rohkem kui mune. Seemnetaimedes on isassugurakud mitteliikuvad ja neid nimetatakse sperma.

Väetamine- meeste ja naiste sugurakkude ühinemise protsess, mille tulemusena moodustuvad sügoot.

Sügootist areneb embrüo, millest sünnib uus organism.

Väetamine on väline ja sisemine. väline väetamine veeelanikele omane. Sugurakud lähevad väliskeskkonda ja ühinevad väljaspool keha (kalad, kahepaiksed, vetikad). Sisemine väetamine maapealsetele organismidele iseloomulik. Viljastumine toimub naiste suguelundites. Embrüo võib areneda nii emaorganismi kehas (imetajad) kui ka väljaspool seda - munas (linnud, roomajad, putukad).

Viljastumise bioloogiline tähtsus seisneb selles, et sugurakkude ühinemisel taastub diploidne kromosoomide komplekt ning uus organism kannab pärilikku teavet ja kahe vanema tunnuseid. See suurendab organismide omaduste mitmekesisust, suurendab nende vastupidavust.