Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!

III. Теория и методика обучения биологии и химии

Содержание программы

I. БИОЛОГИЯ

Современные положения клеточной теории. Прокариоты и эукариоты, гипотезы об их происхождении. Общий план строения прокариотической и эукариотической клетки. Сравнение строения клеток животных и растений.

Система энергообеспечения клетки. Метаболизм клеток.

Роль белков в жизнедеятельности клетки: состав, структура, свойства и функции белков. Нуклеиновые кислоты. Культуры клеток. Клеточная инженерия, ее роль в биотехнологии.

Клеточный цикл. Митоз и его фазы. Мейоз как механизм полового размножения. Чередование гаплоидной и диплоидной фаз в жизненном цикле представителей разных систематических групп. Развитие половых клеток у животных и человека: сперматогенез и овогенез. Основные черты эмбриогенеза анамний и амниот.

Генетика и методы генетических исследований. Законы Менделя. Наследование признаков, сцепленных с полом. Классификация изменчивости. Понятие о наследственной и ненаследственной изменчивости. Модификационная изменчивость. Мутационная изменчивость. Генетика человека. Методы генетики человека. Генетические процессы в популяциях. Закон Харди-Вайнберга. Популяция как основная единица эволюционного преобразования.

Теория эволюции Ч. Дарвина. Искусственный отбор. Основные положения теории естественного отбора. Борьба за существование, ее формы. Естественный отбор. Основные формы естественного отбора. История развития концепции вида в трудах К. Линнея, Ж. Б. Ламарка, Ч. Дарвина. Современное понятие вида. Критерии вида. Микроэволюция. Необратимость эволюции. Основные пути филогенеза: дивергенция, конвергенция и параллелизм. Аналогичные и гомологичные органы. Биогенетический закон, его развитие. Пути эволюции онтогенезов. Эволюционный прогресс. Биологический прогресс и его признаки. Пути достижения биологического прогресса. Биологический регресс как проявление морфофизиологической дегенерации.

Уровни организации и эволюции растений. Филогенетические связи основных групп высших растений. Основные этапы филогенетического развития животного мира. Филогенетические связи гоминид. Место человека в системе живой природы. Соотношение филогенеза и онтогенеза в развитии человека. Рудименты и атавизмы. Видовое единство современного человечества. Понятие расы. Расообразование в современную эпоху.

II. Химия

Основные химические понятия: элемент, атом, молекула. Простое и сложное вещество. Физические и химические явления. Основные химические законы: постоянства состава, кратных отношений, закон эквивалентов. Законы сохранения: энергии, массы, заряда.

Закон Авогадро и его следствия. Моль как мера количества вещества. Молярная масса, молярный объём газа.

Строение атома. Понятие об электронных орбиталях и квантовых числах. Принципы и порядок заполнения энергетических уровней электронами в атомах. Основные свойства атомов. Изменение этих свойств в периодах и группах.

Основные классы химических соединений: бинарные соединения, гидроксиды (кислоты и основания), соли (средние, кислые, основные, двойные). Номенклатура, основные способы получения и химические свойства.

Природа и виды химической связи: ковалентная, полярная, ионная, донорно-акцепторная. Водородная связь. Энергия и длина связи, кратные связи.

Основные понятия химической термодинамики: системы, параметры, процессы. Понятие о растворах и способы выражения их состава: массовая доля, молярность, нормальность. Осмос. Осмотическое давление. Уравнение Вант-Гоффа. Понятие о дисперсных системах. Основные особенности коллоидного состояния вещества.

Основы химической кинетики. Скорость химической реакции, константа скорости и её зависимость от температуры и катализатора. Химическое равновесие. Факторы, влияющие на равновесие. Принцип Ле Шателье.

Электролитическая диссоциация кислот, оснований и солей с точки зрения химического равновесия. Гидролиз солей. Степень и константа гидролиза.

Окислительно-восстановительные реакции. Электролиз расплавов бескислородных солей, водных растворов кислот, щелочей и солей.

Основные положения теории строения органических соединений А.М. Бутлерова. Классификация и номенклатура органических соединений.

Предельные, непредельные и ароматические углеводороды. Строение, изомерия и номенклатура. Физические и химические свойства. Основные способы получения.

Кислородсодержащие углеводороды. Классификация, строение, изомерия, номенклатура. Способы получения. Физические и химические свойства.

Азотсодержащие углеводороды. Классификация, строение, изомерия и номенклатура. Способы получения, физические и химические свойства аминов.

III. Теория и методика обучения биологии и химии

Биологическое образование. Содержание и структура биологического образования в основной и средней школе. Модели реализации биологического образования в отечественной школе. Компоненты содержания биологического образования. Педагогические технологии в биологическом образовании. Роль биологии в экологическом образовании, нравственном и эстетическом воспитании учащихся.

Учебные экскурсии по биологии. Значение экскурсий в осуществлении краеведческого и экологического принципов обучения. Внеклассная работа – необходимая составная часть учебно-воспитательного процесса по биологии в школе.

Учебники биологии, приемы работы с ними. Технические средства в обучении и методика работы с ними. Материальная база обучения биологии. Кабинет биологии и его значение в организации учебно-воспитательной работы со школьниками.

Химическое образование. Содержание химии как учебного предмета. Компоненты содержания химического образования: знания, умения. Формы организации обучения химии в школе. Урок – основная форма организации обучения химии. Особенности проведения урока химии в школе.

Методы и средства обучения химии в школе. Классификация методов. Краткая характеристика основных групп средств обучения, назначение и цели использования.

Химический эксперимент. Методические приемы работы с химическими приборами и реактивами.

Учебники химии, приемы работы с ними. Материальная база обучения химии. Кабинет химии и его значение в организации учебно-воспитательной работы со школьниками. Техника безопасности при работе в химическом кабинете. Инструктаж по технике безопасности.

Примерные вопросы:

1. Современные положения клеточной теории. Прокариоты и эукариоты, гипотезы об их происхождении.

Основные положения современной клеточной теории

Клетка — это элементарная, функциональная единица строения всего живого. Многоклеточный организм представляет собой сложную систему из множества клеток, объединённых и интегрированных в системы тканей и органов, связанных друг с другом.(Кроме вирусов, которые не имеют клеточного строения)
Клетка — единая система, она включает множество закономерно связанных между собой элементов, представляющих целостное образование, состоящее из сопряжённых функциональных единиц — органоидов.
Клетки всех организмов гомологичны.
Клетка происходит только путём деления материнской клетки.

Дополнительные положения клеточной теории. Для приведения клеточной теории в более полное соответствие с данными современной клеточной биологии список её положений часто дополняют и расширяют. Во многих источниках эти дополнительные положения различаются, их набор достаточно произволен.

Клетки прокариот и эукариот являются системами разного уровня сложности и не полностью гомологичны друг другу.
В основе деления клетки и размножения организмов лежит копирование наследственной информации — молекул нуклеиновых кислот («каждая молекула из молекулы»). Положения о генетической непрерывности относится не только к клетке в целом, но и к некоторым из её более мелких компонентов — к митохондриям, хлоропластам, генам и хромосомам.
Клетки многоклеточных тотипотентны, то есть обладают генетическими потенциями всех клеток данного организма, равнозначны по генетической информации, но отличаются друг от друга разной экспрессией (работой) различных генов, что приводит к их морфологическому и функциональному разнообразию — к дифференцировке.

Прокариоты. Первые клеточные, прокариоты, возникли на Земле более 3 миллиардов лет тому назад. Это было величайшим скачком в развитии жизни. Прокариоты представляют собой бактерии. Строение у них относительно простое. Наследственная информация, ДНК, находится у них в примитивной, содержащей мало белка кольцевидной хромосоме. Она располагается в особом участке цитоплазмы, нуклеоиде, не отделенном от остальной клетки мембраной. Основное, чем отличаются прокариоты и эукариоты друг от друга, это то, что в клетках первого типа настоящее ядро отсутствует.

Цитоплазма предъядерных клеток имеет намного меньше клеточных структур. Из них известны рибосомы, более мелкие по сравнению с рибосомами эукариоидных клеток. Роль митохондрий в прокариотах принадлежит простым мембранным структурам. Отсутствует в них и хлоропласт. Прокариоты имеют плазматическую мембрану, над которой находится клеточная оболочка. Они отличаются от эукариот значительно меньшими размерами.В некоторых случаях в прокариотах могут быть так называемые плазмиды – небольшие, в виде кольца, молекулы ДНК.

Эукариоты. Все ядерные клетки отличаются общим планом строения и общим происхождением. Они возникли из предъядерных клеток 1,2 млрд. лет назад. Строение их значительно сложнее. И прокариоты, и эукариоты имеют клеточную мембрану. Но в остальном их структурные и биохимические особенности во многом отличаются. Самое главное отличие – то, что в ядерных клетках имеется истинное ядро, в котором хранится их генетическая информация.

Ядро отграничено от цитоплазмы специальной мембраной, состоящей из наружного и внутреннего слоев. Она похожа на плазматическую мембрану, но содержит поры. Благодаря им осуществляется обмен между цитоплазмой и ядром. Геном клетки состоит из целого набора хромосом, этим прокариоты и эукариоты также отличаются друг от друга. ДНК в хромосомах эукариот связана с белками-гистонами. В ядре клеток находятся ядрышки, в которых образуются рибосомы. Бесструктурная масса, кариоплазма, окружает хромосомы и ядрышки. Каждому виду животных и растений свойственен свой, строго определенный набор хромосом. При делении клеток они удваиваются и затем распределяются по дочерним клеткам. Если рассматривать прокариоты и эукариоты, различия у них видны и в цитоплазме клеток. Для клеток растений свойственно наличие крупной центральной вакуоли и пластид. Эта вакуоль может отодвигать ядро к периферии клетки. Питательный резервный углевод растительной клетки – крахмал. Снаружи растительные клетки покрыты клеточной стенкой, состоящей из целлюлозы. В клеточном центре нет центриоли, которую можно увидеть только у водорослей. Животные клетки не имеют центральной вакуоли, пластид и плотной клеточной оболочки. В центре клетки имеется центриоль. Резервный углевод в животных клетках – гликоген. У клеток грибов центриоль бывает не всегда. Стенка клеток состоит из хитина, в цитоплазме пластидов нет, но в центре клетки центральная вакуоль имеется. Резерв углеводов у них ‑ тоже гликоген. В цитоплазме эукариот имеются митохондрии, аппарат Гольджи, лизосомы, эндоплазматическая сеть, органоиды движения. Рибосомы у них значительно крупнее, чем рибосомы прокариот. Цитоплазма клетки разделена на отдельные отсеки, компартменты, при помощи специальных оболочек, состоящих из липидов. В каждом из них протекают свои биохимические процессы. Это почти не встречается у прокариот. В целом прокариоты и эукариоты выражают законы эволюции, для которой характерно движение от более простых форм к более сложным. Однако предъядерным клеткам свойственна большая пластичность и многообразие обменных процессов. Многие бактерии могут получать энергию за счет света или химических реакций, существовать в среде, лишенной кислорода (анаэробные бактерии). Благодаря этому они вписываются в картину современного мира.

Гипотезы возникновения жизни на Земле не внесли ясности в вопрос о возникновении клетки. О происхождении прокариотических клеток нет никаких гипотез, правдоподобно описывающих их возникновение. Что касается происхождения клеток эукариот, то по этой проблеме существует две точки зрения. Согласно первой гипотезе, все клеточные органоиды ведут свое происхождение от плазма-леммы: они образовались путем впячивания отдельных участков и последующей дифференциации и специализации. Инвагинационная гипотеза: предок современных ЭУ – аэробный прокариот, у которого в результате мутации (при облучении) образовалось несколько ДНК, прикрепленных к мембранам; эти участки впячивались и отшнуровывались со специализацией в ядро, митохондрии, пластиды, затем происходило усложнение ядерной структуры.
[Строение клетки отличается высокой степенью упорядоченности, которая обеспечивается благодаря компартментации - подразделению на участки, отличающиеся химическим составом и функциями. Такое подразделение обеспечивает пространственное разделение веществ и процессов. Важная роль в осуществлении этого принципа принадлежит системе биологических мембран, которая наиболее выражена у эукариот.]

Л. Моргулис предложила СЭТ-теорию — теорию серии эндосимбиогенезов (сериальная эндосимбиогенетическая теория). Согласно СЭТ-теории, становление клетки эукариот происходило в несколько этапов на основе симбиоза (мутуализма).

В результате адаптивной радиации прокариот - их экологической дифференцировки — возникло колоссальное разнообразие этих организмов. Появились бактерии хемосинтетики, фотосинтетики, аэробы (грам-отрицательные бактерии, имеющие цикл Кребса), анаэробы.

Базой для эндосимбиоза послужили микоплазмопо-добные прокариоты, которые могли сбраживать глюкозу до двух-и трехуглсродных конечных продуктов, т. к. они обладали метаболическим путем Эмбдена-МейергофаПарнаса. На первом этапе эндосимбиогенеза аэробные палочковидные прокариоты были захвачены, но не переварены микоплазмоподобными прокариотами. Прокариоты не способны к фагоцитозу, но микоплазмы имеют только плазмалемму и поэтому - изменчивую форму тела. Благодаря обладанию эндосимбионтов циклом трикарбо-новых кислот (циклом Кребса) они стали про-митохондриями, а затем митохондриями. На втором этапе эндосимбиогенеза возникший дигеномный организм вступил в постоянный контакт с бактериями спирохетами, точнее, спироплазмами. Со временем они превратились в жгуты эукариотических клеток. Ядерная оболочка появилась как защита от богатых ферментами эндосимбионтов — митохондрий. Возникшая эукариотическая клетка стала исходной для животных и грибов. Становление растительной клетки произошло в три этапа. Тригеномный организм вступил в симбиоз с цианобактериями, которые со временем превратились в хлоропласты. Доказательства в пользу СЭТ-гипотезы: наличие у митохондрий и пластид двойной оболочки (собственной и ва-куолярной), наличие собственной кольцевой - прокариотической ДНК, наличие мелких прокариотических рибосом, независимый от ядра ритм размножения митохондрий и пластид.

2. Общий план строения прокариотической и эукариотической клетки.

Сравнение строения клеток животных и растений. Для клеток растений свойственно наличие крупной центральной вакуоли и пластид. Эта вакуоль может отодвигать ядро к периферии клетки. Питательный резервный углевод растительной клетки – крахмал. Снаружи растительные клетки покрыты клеточной стенкой, состоящей из целлюлозы. В клеточном центре нет центриоли, которую можно увидеть только у водорослей. Животные клетки не имеют центральной вакуоли, пластид и плотной клеточной оболочки. В центре клетки имеется центриоль. Резервный углевод в животных клетках – гликоген. У клеток грибов центриоль бывает не всегда. Стенка клеток состоит из хитина, в цитоплазме пластидов нет, но в центре клетки центральная вакуоль имеется. Резерв углеводов у них ‑ тоже гликоген.

Общее в растительной и животной клетке: единое происхождение; оболочка; цитоплазма; ядро; комплекс гольджи; ядрышко; включения; цитоплазматическая мембрана; митохондрии.

Различие (сравнение): у растительной клетки: толстая оболочка, состоящая из целлюлозы. нет клеточного центра. крупные полости забитые вакуоли. пластиды. автотрофный способ питания. У животной клетки: тонкая оболочка(мембрана), клеточный центр, нет вакуолей, нет пластид, гетеротрофный способ питани

и животных по морфологическим признакам.

Клеточная структура	Функция	Растения	Животные	Грибы
Ядро	Хранение наследственнойинформации, синтез РНК	Есть	Есть	Есть
Клеточная мембрана	Выполняет барьерную, транспортную,матричную, механическую,рецепторную, энергетическую,ферментативную и маркировочнуюфункции	Есть	Есть	Есть
Капсула	Предохраняет бактерии от повреждений и высыхания. Создаёт дополнительный осмотический барьер и является источником резервных веществ. Препятствует фагоцитозубактерий	Нет	Нет	Нет
Клеточная стенка	Полисахаридная оболочка над клеточной мембраной, через неё происходит регуляция воды и газов в клетке. Не проницаема даже для мелких молекул. Не препятствует диффузному движению	Есть, образованацеллюлозой	Нет	Есть, образованахитином
Контакты между клетками	Связывание между собой клеток ткани. Транспорт веществ между клетками.	Плазмодесмы	Десмосомы	Септы
Хромосомы	Нуклеопротеиновый комплекс, содержащий ДНК, а также гистоны игистоноподобные белки	Есть	Есть	Есть
Плазмиды	Хранение геномной информации, которая кодирует ферменты, которые разрушают антибиотики, тем самым позволяют избегать их губительного воздействия	Нет	Нет	Нет
Цитоплазма	Содержит в себе органеллы клетки и равномерно распределяет питательные вещества по клетке.	Есть	Есть	Есть
Митохондрии	Органоиды, принимающие участие в превращении энергии в клетке. Имеют внутренние мембраны, на которых осуществляется синтез АТФ	Есть	Есть	Есть
Аппарат Гольджи	Производит синтез сложных белков,полисахаридов, их накопление и секрецию	Есть	Есть	Есть
Эндоплазматический ретикулум	Выполняет синтез и обеспечивает транспорт белков и липидов	Есть	Есть	Есть
Рибосомы	Органоиды, состоящие из двух субъединиц, осуществляют синтез белка (трансляцию).	Есть	Есть	Есть
Центриоли	Во время деления клетки образуетверетено деления	Присутствуют у низших растений	Есть	Нет
Пластиды	Двухмембранные структуры, в которых происходят реакциифотосинтеза (хлоропласты), происходит накопление крахмала (лейкопласты), придают окраску плодам и цветкам (хромопласты)	Есть	Нет	Нет
Лизосомы	Производят расщепление различных органических веществ	Обычно не видны	Есть	Есть
Пероксисомы	Производят синтез и транспорт белков и липидов	Есть	Есть	Есть
Вакуоли	Накапливают клеточный сок. Для перемещения бактериальных клеток в толще воды. Поддерживаетнапряжённое состояние оболочек клеток	Есть	Есть	Есть
Цитоскелет	Опорно-двигательная система клетки. Изменения в белках цитоскелета приводят к изменению формы клетки и расположению в ней органоидов.	Есть	Есть	Есть
Мезосомы	Артефакты, возникающие во время подготовки образцов для электронной микроскопии	Нет	Нет	Нет
Пили	Служат для прикрепления бактериальной клетки к различным поверхностям	Нет	Нет	Нет
Органеллы для перемещения	Служат для перемещения в пространстве (реснички, жгутики и др.)	Есть	Есть	Нет

3. Метаболизм клетки: ассимиляция и диссимиляция.

Обмен веществ представляет собой единство двух процессов: ассимиляции и диссимиляции.
Ассимиляцией называют сумму процессов созидания живой материи: усвоение клетками веществ, поступающих в организм из внешней среды, образование более сложных химических соединений из более простых, происходящий в организме синтез живой протоплазмы. Термин «ассимиляция» происходит от латинского слова assimulo — делаю подобным и в буквальном переводе означает «уподобление», т. е. такое использование клетками различных веществ, при котором эти последние превращаются в живую материю.
Диссимиляция (от слова dissimulo — делаю неподобным) — это разрушение живой материи, распад, расщепление веществ, входящих в состав клеточных структур, в частности белковых соединений. При этом образуются удаляемые из организма продукты распада.

Часто трудно решить, являются ли определенные биохимические процессы ассимиляторными или диссимиляторными. Таковы, например, происходящие в организме процессы переноса определенных химических групп (остатка фосфорной кислоты, аминной группы) от одного химического соединения к другому — процессы трансфосфорилирования, трансаминирования и др.

Ассимиляция и диссимиляция взаимно противоположны и неразрывно связаны. Ассимиляция сопровождается усилением диссимиляторных процессов, которые в свою очередь подготовляют почву для ассимиляторных. Примером взаимосвязи ассимиляции и диссимиляции могут служить многочисленные опыты, показавшие, что при росте организма и размножении клеток, когда происходит усиленное образование живой протоплазмы и синтез белка, значительно усиливаются реакции распада. Поэтому при росте организма резко повышены затраты энергии. Варбург обнаружил, что окислительные процессы после оплодотворения яйца морского ежа, когда начинается размножение клеток, усиливаются в 6 раз. Равным образом, резко усиливаются диссимиляторные процессы в целом организме при быстром росте злокачественной опухоли, когда происходит интенсивное новообразование клеток.
Процессы ассимиляции и диссимиляции неотделимо связаны, но не всегда являются, однако, взаимно уравновешенными. Так, в период роста организма наблюдается значительная интенсивность обоих процессов при относительном преобладании ассимиляции.

Диссимиляция – это комплекс химических реакций, в которых происходит постепенный распад сложных органических веществ до более простых. Этот процесс сопровождается высвобождением энергии, значительная часть которой используется в синтезе АТФ. Диссимиляция является процессом, противоположным ассимиляции. В качестве исходных веществ, подлежащих распаду, выступают нуклеиновые кислоты, белки, жиры и углеводы. А конечные продукты - это вода, углекислый газ и аммиак. В организме животных продукты распада по мере постепенного накопления выводятся наружу. А у растений углекислый газ выделяется частично, а аммиак в полном объеме применяется в процессе ассимиляции, служа исходным материалом для биосинтеза органических соединений. Взаимосвязь диссимиляции и ассимиляции позволяет тканям организма постоянно обновляться. Например, в течение 10 дней в человеческой крови обновляется половина клеток альбумина, а за 4 месяца перерождаются все эритроциты. Соотношение интенсивности двух противоположных процессов обмена веществ зависит от многих факторов. Это и стадия развития организма, и возраст, и физиологическое состояние. В ходе роста и развития в организме преобладает ассимиляция, в результате образовываются новые клетки, ткани и органы, происходит их дифференциация, то есть масса тела увеличивается. В случае наличия патологий и при голодании процесс диссимиляции преобладает над ассимиляцией, и тело уменьшается в весе. Классификация организмов по характеру диссимиляции. Все организмы можно поделить на две группы, в зависимости от условий, в которых протекает диссимиляция. Это аэробы и анаэробы. Первым для жизнедеятельности требуется свободный кислород, вторые не испытывают необходимости в нем. У анаэробов диссимиляция протекает путем брожения, которое представляет собой бескислородное ферментативное расщепление органических веществ до более простых. Например, молочнокислое или спиртовое брожение. Этапы диссимиляции у аэробных организмов: подготовительный этап. Расщепление органических веществ у аэробов осуществляется в три шага. При этом на каждом из них происходит несколько определенных ферментативных реакций. Первый этап – подготовительный. Основная роль на этой стадии принадлежит у многоклеточных организмов пищеварительным ферментам, находящимся в желудочно-кишечном тракте. У одноклеточных – ферментам лизосом. В ходе первого этапа белки распадаются на аминокислоты, жиры образуют глицерин и жирные кислоты, полисахариды расщепляются на моносахариды, нуклеиновые кислоты на нуклеотиды. Второй этап диссимиляции – гликолиз. Он протекает без кислорода. Биологическая сущность гликолиза состоит в том, что он представляет собой начало расщепления и окисления глюкозы, в результате чего накапливается свободная энергия в виде 2 молекул АТФ. Это происходит в ходе нескольких последовательно идущих реакций, конечным итогом которых становится образование из одной молекулы глюкозы двух молекул пирувата и такого же количества АТФ. Именно в виде аденозинтрифосфорной кислоты запасается часть энергии, которая выделилась в результате гликолиза, Остальная часть подлежит рассеиванию в виде тепла. Химическая реакция гликолиза: С6Н12O6 + 2АДФ + 2Ф → 2С3Н4O3 + 2АТФ. В условиях недостатка кислорода в растительных клетках и в клетках дрожжей пирувират расщепляется на два вещества: этиловый спирт и углекислый газ. Это и есть спиртовое брожение. Количество энергии, высвобождаемой при гликолизе, недостаточно для тех организмов, которые дышат кислородом. Именно поэтому в организме животных и человека при больших физических нагрузках в мышцах синтезируется молочная кислота, служащая резервным источником энергии и накапливающаяся в виде лактата. Характерным признаком данного процесса является появление боли в мышцах. Кислородный этап. Диссимиляция – это очень сложный процесс, и третий кислородный этап также представляет собой две последовательно идущих реакции. Речь идет о цикле Кребса и окислительном фосфорилировании. В ходе кислородного дыхания происходит окисление пирувирата до окончательных продуктов, которыми являются СО2 и Н2О. При этом выделяется энергия, запасаемая в виде 36 молекул АТФ. Затем эта же энергия обеспечивает синтез органических веществ в пластическом объеме. Эволюционно возникновение данного этапа связано с накоплением в атмосфере молекулярного кислорода и появлением аэробных организмов. Местом осуществления окислительного фосфорилирования (клеточного дыхания) являются внутренние мембраны митохондрий, внутри которых имеются молекулы-переносчики, осуществляющие транспорт электронов к молекулярному кислороду. Энергия, образуемая на этой стадии, частично расссеивается в виде тепла, остальная же идет на образование АТФ. Диссимиляция в биологии – это энергетический обмен, реакция которого выглядит так: С6Н12O6 + 6О2 → 6СО2 + 6Н2O + 38АТФ. Таким образом, диссимиляция – это совокупность реакций, происходящих за счет органических веществ, которые были ранее синтезированы клеткой, и свободного кислорода, который поступил из внешней среды в процессе дыхания. Ассимиляция – эндотермический процесс, требующий затраты энергии. Источником энергии являются ранее синтезированные вещества, подвергшиеся распаду в процессе диссимиляции. Фотосинтез-это процесс превращения энергии солнечного света в энергию химических соединений. Фотосинтез-это процесс образования органических веществ(глюкозы,а затем крахмала)из неорганических веществ, в хлоропластах на свету с выделением кислорода. 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 фотосинтеза: 1) окисление серы: 2H2S + O2 = 2H20 + 2S

2S + 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.

4. Роль белков в жизнедеятельности клетки: состав, структура,

Молекулы белков представляют собой линейные полимеры, состоящие из остатков α-L-аминокислот (которые являются мономерами), также в состав белков могут входить модифицированные аминокислотные остатки и компоненты неаминокислотной природы. Для обозначения аминокислот в научной литературе используются одно- или трёхбуквенные сокращения. Хотя на первый взгляд может показаться, что использование в большинстве белков «всего» 20 видов аминокислот ограничивает разнообразие белковых структур, на самом деле количество вариантов трудно переоценить: для цепочки из 5 аминокислотных остатков оно составляет уже более 3 миллионов, а цепочка из 100 аминокислотных остатков (небольшой белок) может быть представлена более чем в 10130 вариантах. Белки длиной от 2 до нескольких десятков аминокислотных остатков часто называют пептидами, при большей степени полимеризации — белками, хотя это деление весьма условно.

При образовании белка в результате взаимодействия α-карбоксильной группы (-COOH) одной аминокислоты с α-аминогруппой (-NH2) другой аминокислоты образуются пептидные связи. Концы белка называют N- и C-концом, в зависимости от того, какая из групп концевого аминокислотного остатка свободна: -NH2 или -COOH, соответственно. При синтезе белка на рибосоме первым (N-концевым) аминокислотным остатком обычно является остаток метионина, а последующие остатки присоединяются к C-концу предыдущего.

функции белков. 3.3. Биологические функции белков

Множество химических связей, характерных для белковых макромолекул, предопределяет их функциональное многообразие. И действительно, белки обладают множеством различных биологических функций.

3.3.1. Каталитические белки. Наиболее многообразный класс белков относится к биологическим катализаторам, которые называют ферментами или энзимами. Ежесекундно в клетках протекает множество химических реакций, причем почти все они катализируются при помощи ферментов. В настоящее время выделено и идентифицировано более 2000 ферментов, катализирующих протекание разнообразных реакций в клетках и тканях.

3.3.2. Транспортные белки. Ряд белков выполняет функции переноса веществ из одного компартамента клетки в другой или между органами целого организма. Например, гемоглобин переносит кислород от легких к тканям и углекислый газ из тканей в легкие. В крови локализованы специальные транспортные белки — альбумины, переносящие различные эндогенные и экзогенные вещества. Имеются также специальные белки — пермеазы, переносящие различные вещества через биологические мембраны.

3.3.3. Регуляторные белки. В организме существует специальный класс белков, выполняющий регуляторные функции. В первую очередь к ним относятся гормоны белково-пептидной природы. Эти белки играют основополагающую роль в регуляции клеточной и физиологической активности. Например, гормон инсулин регулирует потр

12 3 Следующая ⇒

Воспользуйтесь поиском по сайту: