Физиология клеток

Цитоплазматическая мембрана
1 - гликокаликс
2 – билипидный слой
3 – трансмембранный белок
4- гидрофильная область
5 – рецепторный белок
6 – гидрофобная область
7 – хвосты фосфолипидов

Митохондрия
1 – наружная мембрана
2 – кристы
3 – рибосомы
4 – кольцевая ДНК
5 – гранулы с ферментами

хлоропласт
1 – наружная мембрана
2 - периплазма
3 – внутренняя мембрана
4 - строма
5 - тилакоид
6 – мембрана тилакоида
7 - граны
8 - ламеллы
9 – капли жира
10 - рибосомы
11 кольцевая ДНК
12 - ферменты

Аппарат Гольджи
1 – пузырьки
2 – цистерны
Эндоплазматическая сеть (ЭПС)
В чем отличие АГ и ЭПС?
Как по другому называют АГ и ЭПС?

Лизосомы
Рибосома
1 – малая субъединица
2 – большая субъединица

Различные вакуоли
Какая из этих клеток не будет делиться?

Питание организмов

Без затрат энергии
Затраты
энергии

Питание клетки
4 вида:
Фагоцитоз: активный захват твердых частиц и инфекционных агентов
Пиноцитоз: активный захват жидкости
Эндоцитоз: вещество транспортируется внутрь клетки и расщепляется
Экзоцитоз: везикула и ферментами подходит к мембране с внутренней стороны клетки, сливается с ней и выбрасывает своё содержимое в межклеточное пространство

Гетеротрофия и автотрофия
Тип питания
Источник
углерода
Источник
Н2 и О2
Источник
энергии
Гетеротрофный
Автотрофный
СО2
Н2О
Н2, Н2S
ОВ
ОВ
ОВ
Фотосинтез
растений
Бактериальный
фотосинтез
Хемосинтез
СО2
СО2
Н2О,Н2, Н2S, NH3
Энергия
квантов
света
Энергия химических реакций

ПИТАНИЕ БАКТЕРИЙ
Бактерии-автотрофы
Бактерии-гетеротрофы
Фототрофы -
извлекают
энергию при
фотосинтезе
Хемотрофы -
извлекают
энергию при
хемосинтезе
цианобактерии
пурпурные б-и
зеленые б-ии
нитробактерии
железобактерии
серобактерии
водородные б-ии
азотфиксирующие
Сапротрофы -
извлекают
энергию при
разрушении ОВ,
гниении,
разложении
Паразиты -
извлекают
энергию при
использовании
ОВ хозяина,
наносят вред
Симбионты -
извлекают
энергию при
использовании
ОВ хозяина,
приносят пользу

ПИТАНИЕ ГРИБОВ
Сапротрофы -
извлекают
энергию при
разрушении ОВ,
гниении,
разложении
Паразиты -
извлекают
энергию при
использовании
ОВ хозяина,
наносят вред
Симбионты -
извлекают
энергию при
использовании
ОВ хозяина,
приносят пользу
«Хищники» -
извлекают
энергию при
использовании
ОВ жертв,
регулируют
численность
Все грибы – гетеротрофы
Питание адсорбированное – всасывание
Плесени, дрожжи
Микориза
Слизевики
Кордицепс

ПИТАНИЕ РАСТЕНИЙ
Большинство растений – автотрофы (фототрофы)
Некоторые дегенерировали до паразитизма, редукция фотосинтеза
Извлекают энергию из квантов света (фотосинтез) в хлоропластах
Дополнительно окисляют глюкозу (дыхание) в митохондриях
ГЛЮКОЗА
ГЛЮКОЗА
МИНЕРАЛЫ
ПОЛИСАХАРИДЫ, БЕЛКИ, ПОЛИНУКЛЕОТИДЫ
N, Р, K

НАДФ.Н

Хлоропласт
Размер от 4 до 10 мкм
Число от 20 до 100 на клетку
Химический состав (%):
белок - 35—55;
липиды - 20—30;
углеводы - 10;
РНК - 2—3;
ДНК - до 0,5;
хлорофилл - 9;
каротиноиды - 4,5.

Хлорофилл
Формула — C55Н72O5N4Mg
Хлорофиллин - азотсодержащее металлорганическое соединение, относящееся к магний-порфиринам
Мg-азот группа - хромофорная группа хлорофилла, поглощает определенные лучи солнечного спектра

В молекуле хлорофилла два уровня возбуждения
Первый уровень:
электроны в системе сопряженных двойных связей переходят на более высокий энергетический уровень
Второй уровень:
неспаренные электроны атомов азота и кислорода в порфириновом ядре возбуждаются и переходят в колебательное движение.
При поглощении света электроны переходят на следующие орбитали с более высоким энергетическим уровнем.

Фотофизический этап фотосинтеза –
поглощение квантов
и возбуждение хлорофилла
Светособирающий комплекс (ССК) –
воспринимает кванты и передает на
хлорофилл-ловушку
Реакционный центр включает
хлорофилл-ловушку
и первичный акцептор электронов
2H2O + hν → 4H+ +4е- + О2
Акцептор водорода
- вода
Хлорофилл-
ловушка отдает
электрон акцептора
и окисляется
Электрон поступает в электронно-транспортную цепь
Фотолиз воды
Хл + hν -> Хл*, Хл* → (Хл)+ + е-

е-
FeS-
белки
FeS-НАДФ-
Редуктаза +ФАД
НАДФ
2НАДФ + 2Н2О + 2АДФ + 2Н3РО4 + 8 hν → 2НАДФН+ + 2Н+ +2АТФ + О2
АДФ + Фн -> АТФ
АТФ и НАДФН
используются
в темновой
фазе
У растений
в гранах,
у бактерий
на мембране

АТФ и НАДФН – накопители энергии
Темновая фаза – Цикл Кальвина

Цикл Кальвина
I. Карбокси-
лирование
II. Восста-
новление
III. Регене-
рация
У растений – в строме, у бактерий – в цитоплазме
Фиксация СО2
Расход АТФ
Синтез ОВ

Биологическая роль фотосинтеза
Фотосинтез осуществляют:
растения, цианобактерии, зеленые и пурпурные бактерии
Фотосинтез в биосфере: продукция ОВ (глюкоза)
Фототрофные организмы в биосфере: продуценты (производители)
Продуценты суши: растения
Продуценты моря: водоросли
Фотосинтез - ассимиляционный процесс

ведущая роль в биосферных процессах
начало круговорота веществ в природе
образование органического вещества из неорганического
выделение кислорода как побочного продукта (очищение атмосферы, обогащение О2)
последовательная цепь окислительно-восстановительных реакций
состоит из двух последовательных и взаимосвязанных этапов: световая фаза (фотохимический этап) и темновая фаза (метаболический этап).
Биологическая роль фотосинтеза

ПИТАНИЕ ЖИВОТНЫХ
Животные – гетеротрофы, поглощают готовые ОВ
Адсорбированное поглощение (фагоцитоз, пиноцитоз) – впитывание всей поверхностью – одноклеточные, губки, кишечнополостные, некоторые беспозвоночные
Активный захват, охота, переваривание в пищеварительных системах – большинство беспозвоночных и позвоночных
Окисление глюкозы в митохондриях клеток организма

Обмен веществ
Метаболи́зм (от греч. μεταβολή «превращение», изменение») или обме́н веще́ств - набор химических реакций в живом организме для поддержания жизни.

Синтез ОВ (белки,
жиры, сахара,
нуклеиновые
кислоты)
Затраты энергии
(распад АТФ)
Распад, брожение,
окисление,
дыхание,
разложение ОВ
Запасание энергии
восстановление
(синтез АТФ)

ПЛАСТИЧЕСКИЙ ОБМЕН
Хемосинтез
Фотосинтез – биосинтез углеводов и полисахаридов
Биосинтез белка
Биосинтез липидов
Репликация ДНК
Транскрикция иРНК
Синтез с затратой энергии

2 Этап – Гликолиз – анаэробное окисление глюкозы
Молочная кислота
Цикл
Кребса
3 Этап - Аэробное
окисление ПВК
+О2
- О2
36 АТФ
1 Этап - Подготовительный
Результат - глюкоза
Энергетический обмен
Отравление,
смерть
СО2, Н2О
Результат – 2 молекулы Пировиноградной кислоты и 2 молекулы АТФ

1 этап – Подготовительный
У многоклеточных животных и человека
Полимеры
готовые ОВ
Мономеры
Полимеры
организма
У бактерий - мезосома,
У простейших и грибов - лизосома

2 этап - Гликолиз – анаэробное расщепление глюкозы
В цитоплазме клетки и на наружной мембране митохондрий

3 этап - ОКИСЛИТЕЛЬНОЕ ФОСФОРИЛИРОВАНИЕ
основная форма диссимиляции ОВ
для синтеза и выделения энергии расходуется ОВ
процесс, обратный фотосинтезу
свойственен гетеротрофным бактериям, грибам, животным и человеку
у растений дыхание в ночное время происходит активнее
Аэробное дыхание – окислительное фосфорилирование –
цикл Кребса –
цикл лимонной кислоты – цикл трикарбоновых кислот
На внутренней мембране митохондрии (в кристах)!!!

Электронно-транспортная цепь

19 реакций

Цикл Кребса и связь с общим обменом веществ
Главные ферменты ЦТК:
Ацетил КоА НАДФ
Сукцинил КоА Дегидрогеназы
Кофермент Q

ЭТАПЫ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ОБМЕНА
1 молекула глюкоза = 2 АТФ+36 АТФ = 38 АТФ

В лизосомах, пищеварительных системах

Связь фотосинтеза и дыхания

Проверочка знаний

ХАРАКТЕРИСТИКА
происходит в анаэробных условиях
происходит в митохондриях
образуется молочная кислота
образуется пировиноградная кислота
синтезируется 36 молекул АТФ
ЭТАП ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ОБМЕНА
ГЛИКОЛИЗ
КИСЛОРОДНОЕ
ОКИСЛЕНИЕ

ХАРАКТЕРИСТИКА
расщепление глюкозы
полное окисление до СО2, Н2О
образование молочной кислоты
образование ПВК, НАД · 2Н
синтез 36 молекул АТФ
ЭТАП ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ОБМЕНА
Без О2
С участием О2

Автотрофия – это:
Способ метаболизма, при котором
организм синтезирует самостоятельно
ОВ из СО2 и Н2О
Виды автотрофного
питания:
Хемосинтез – это:
Гетеротрофия – это:
Фотосинтез – это:
Фототрофность и
хемотрофность
Процесс получения ОВ
с использованием энергии
квантов солнечного света
Процесс получения ОВ
с использованием энергии
связей неорганических веществ
Способ метаболизма,
при котором организм
питается готовыми ОВ

ХАРАКТЕРИСТИКА
окисление органических веществ
образование полимеров из мономеров
расщепление АТФ
запасание энергии в клетке
репликация ДНК
окислительное фосфорилирование
ВИД ОБМЕНА
ПЛАСТИЧЕСКИЙ
ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ
Проверяем!

Основные положения клеточной теории позволяют сделать вывод о
биогенной миграции атомов
родстве организмов
происхождении растений и животных от общего предка
появлении жизни на Земле около 4.5 млрд. лет назад
сходном строении клеток всех организмов
взаимосвязи живой и неживой природы

1. Сколько молекул АТФ образуется при гликолизе 16 молекул глюкозы?
2. Сколько молекул АТФ затрачивается на синтез 1 пептидной связи?
3. Сколько молекул АТФ затрачивается на фотосинтез 1 молекулы глюкозы?
4. Сколько молекул АТФ образуется при полном окислении 4 молекул глюкозы?
32
4
38
38х4=152

ХАРАКТЕРИСТИКА
Синтез углеводов в хлоропластах
Гликолиз
Синтез 38 молекул АТФ
Спиртовое брожение
Образование белков на рибосомах
Анаэробное дыхание
ВИД ОБМЕНА
ПЛАСТИЧЕСКИЙ
ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ
Проверяем!

Репликация – это:
Транскрипция – это:
Трансляция – это:
Нуклеотид – это:
Нуклеоид – это:
Триплет – это:
Комплементарность:
Процессинг – это:
Сплайсинг – это:
Антикодон – это:
Удвоение ДНК
Переписывание ДНК – синтез иРНК
Синтез белка
Мономер ДНК или РНК
Геном бактериальной клетки
3 нуклеотида = кодон
Сродство нуклеотидов в ДНК
Созревание иРНК
Вырезка некодирующих
участков из иРНК
Главный узнающий
аминокислоту триплет тРНК

Сколько триплетов кодирует 32 аминокислоты?
В ДНК на долю нуклеотидов с тимином приходится 21%. Определите % содержание нуклеотидов с гуанином.
В двух цепях молекулы ДНК 3000 нуклеотидов. Сколько в ДНК зашифровано аминокислот?
Фрагмент молекулы белка состоит из 30 аминокислот. Определите число нуклеотидов в антикодонах всех т-РНК, которые участвовали в синтезе белка.
Сколько в биосинтезе белка участвует тРНК, если он состоит из 69 аминокислот?
32
29
500
90
69

Проверка домашнего задания
Таблица 1 по ученым и открытиям
Таблица 2 по эрам
Таблица 3 по клеточным органоидам
Функции органелл
Последовательность биосинтеза белка, определения
Тесты и тренировочные упражнения