\Методическое пособие по цитологии

1.

1 / 35

2.

Методы в цитологии:
Микроскопия – это метод, осуществляемый
при помощи светового или электронного
микроскопа. Единица измерения – микрометр
(мкм). У любого микроскопа есть две важные
увеличительные части – окуляр (куда смотрим
глазом) и объектив (то, что наводим на
объект).
Этапы приготовления микропрепарата:
1. На покровное стекло капнуть каплю
дистиллированной воды.
2. Поместить в каплю образец.
3. Накрыть покровным стеклом, и убрать
излишки воды фильтровальной бумагой.
Положить микропрепарат на столик микроскопа
→ включить микроскоп → навести объектив →
настроить резкость. После изучения выключить
микроскоп, затем убрать микропрепарат.
Виды микроскопии (важно знать отличия, преимущества и недостатки!)
Вид
Разрешение
микроскопии
(увеличение)
Световая
Меньше
Что можно увидеть
Цветность
Преимущества
Цветная
Можно
Нельзя
деление, плазмолиз (отхождение
наблюдать
увидеть
внутреннего содержимого клетки от
живые
подробно
клеточной стенки), и деплазмолиз
объекты и
органоиды.
(наоборот, выходит из состояния
форму клетки.
Видно клетку целиком, ее форму,
Недостатки
деплазмолиза), крупные органоиды:
ядро, хлоропласты, вакуоли (если они
крупные).
Электронная
Больше
Видны более тонкие структуры
Черно-
Можно
Нельзя
клетки – строение
белая
увидеть
увидеть
цитоплазматической мембраны,
органоиды
движение
мелкие органоиды, и даже рибосомы
более
клетки.
– самые мелкие. Видно только часть
подробно.
клетки, но зато подробнее.
1
2
3
4
На первом и третьем рисунках электронная микроскопия, т.к.
мы видим только часть клетки.
На втором и четвертом рисунках
– световая микроскопия, т.к. мы
видим очертания клетки (видны
даже соседние клетки).
Окрашивание – метод применяют для того, чтобы рассмотреть строение
определенной структуры (органоид) в клетке (большинство клеток
2 / 35

3.

бесцветны). Осуществляется при помощи специальных красителей. Краситель капают на
клетку и все органоиды в ней окрашиваются Основан на том, что органоиды имеют разную
плотность и окрашиваются с разной интенсивностью (что-то более темное, а что-то более
светлое). Зеленые или красные изначально клетки растений нет необходимости окрашивать.
Центрифугирование – для разделения (избирательного выделения) органоидов по их массе
(или плотности). Основан на создании центробежных сил (раскручивании) и на том, что
органоиды имеют разную массу (плотность). Например, поместили массу клеток в пробирку
и ее поставили в центрифугу на 10 тыс оборотов в минуту. Через несколько минут закончим
центрифугировать. Клетки разрушатся. Самые тяжелые (плотные) органоиды окажутся внизу,
а легкие – сверху.
В каком именно порядке осядут органоиды? (важно!). Снизу вверх: ядро (самое тяжелое) →
хлоропласты (легче, но есть только у растений) → митохондрии → ЭПС и комплекс Гольджи →
лизосомы → рибосомы (на самом верху, т.к. самые легкие).
Авторадиография (метод меченых атомов) – использование меченых атомов для изучения
обмена веществ. Основан на том, что в молекулу вводят радиоактивный изотоп одного атома.
Теперь можно наблюдать за превращениями этой молекулы.
Например, нам нужно узнать из какого вещества при фотосинтезе образуется кислород – из воды
или углекислого газа (ведь в обеих молекулах есть кислород). Тогда мы вводим радиоактивный
изотоп кислорода в молекулу, например, воды. Если кислород, который выделяется при
фотосинтезе радиоактивный (так и будет), значит он выделился именно из воды. Если кислород
не радиоактивный, значит кислород образуется из углекислого газа (ведь его мы не метили).
Так же можно изучать процесс синтеза белка – трансляцию (если метить аминокислоты),
репликацию и транскрипцию (если метить нуклеотиды) и др.
Методы молекулярной биологии:
Рентгеноструктурный анализ – используют для
определения атомной структуры молекулы. Основан
на определении углов отражения и интенсивности
рассеянного веществом рентгеновского излучения.
При
этом
рассеяние
рентгеновских
лучей кристаллами находится в определенном
соответствии с расположением атомов в кристалле.
Хроматография – метод применяют для разделения веществ смеси. Основан на разной
скорости прохождения веществ смеси через адсорбент (например, хроматографическая
бумага) , в зависимости от их разной способности связываться с частицами этого адсорбента.
Адсорбент – это материал, который поглощает это вещество. Адсорбентом может быть
активированный уголь или древесина и др. Например, мы хотим выделить
антибиотик из культуральной жидкости. В этом случае нам необходим
3 / 35

4.

адсорбент, с которым сможет связаться только антибиотик, а остальные вещества – нет. Так
же можно отделить хлорофилл А от хлорофилла В и др.
Биохимический метод — основной метод в биохимии из основных методов диагностики
различных заболеваний, которые вызывают нарушение обмена веществ. Объектами
диагностики биохимического анализа являются: кровь; моча; пот и другие биологические
жидкости; ткани; клетки. Биохимический метод исследования позволяет определять
активность ферментов, содержание продуктов метаболизма в различных биологических
жидкостях, а также выявлять нарушения в обмене веществ, которые обусловлены
наследственным фактором (сахарный диабет, фенилкетонурия и др.).
Обратите внимание, что для разделения ВЕЩЕСТВ – хроматография, а для разделения
ОРГАНОИДОВ – центрифугирование! А если мы не хотим ничего разделять, а просто посмотреть
на структуру органоидов и их расположение в клетке – микроскопия, но с использованием
окрашивания (зачастую).
Молекулярно-генетический метод – определяют последовательности нуклеотидов в ДНК с
целью выявления мутаций в генах, вирусов, оценить риск наследственных болезней.
Секвенирование – тоже определение последовательности нуклеотидов в нуклеиновых
кислотах. Цель – расшифровать геном организма.
Электрофорез — это электрокинетическое явление перемещения
частиц дисперсной фазы (коллоидных или белковых растворов) в
жидкой или газообразной среде под действием внешнего
электрического поля. Электрически заряженные частицы
перемещаются с одного электрода на другой. Электрофорез
применяют в научных целях, в медицине при исследовании
содержания белка в выделениях тела (например, в крови, моче), в
лечебных целях в физиотерапии.
4 / 35

5.

КЛЕТОЧНАЯ ТЕОРИЯ
Сформулировали Шлейден и Шванн, дополнил Вирхов.
Положения клеточной теории:
1. Клетка – элементарная структурная, функциональная, генетическая единица живого.
2. Клетки всех организмов сходны по химическому составу.
3. В многоклеточных организмах клетки объединены в ткани, ткани – в органы, органы – в
системы органов и формируют целостный организм.
4. Размножение клеток происходит путем деления исходной материнской клетки (это положение
создал позже Вирхов).
5. Клетка – открытая система, т.е. она способна к обмену с окружающей средой энергией,
веществом и информацией (это положение было введено современной клеточной теорией)..
Значение клеточной теории:
1.
Установила
структурную,
функциональную, генетическую единицу
всего живого - клетку.
2.
Доказала родство организмов и общее
их происхождение (единство всего живого).
3.
Обобщила предыдущие открытия,
связанные с клеткой: Роберт Гук ввел термин
«клетка», Левенгук открыл одноклеточные
организмы, Броун описал ядро и др.
4.
Создала базу для появления наук,
использующих клетку в изучении: цитологии,
гистологии, эмбриологии и др.
ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ КЛЕТКИ
Химические элементы клетки
Известно не менее 70 элементов в живых
клетках.
Подразделяются на:
Макроэлементы. Их содержание в
клетки не менее 0,01%. Органогены - С, Н О,
N. А также Na, К, Са, Сl, S, Fe, Mg, P.
Микроэлементы. Составляют менее
0,01%. I, F, Cu, Zn, Mn, Co, Mo.
Ультрамикроэлементы. Содержатся в
незначительных концентрациях. Зачастую
ядовиты при больших концентрациях. Ртуть,
серебро, золото, радий, мышьяк.
Значение всех химических элементов в
таблице нужно знать!
5 / 35

6.

Клетка состоит из неорганических (вода -70-80% и минеральные соли — 1-5%) и органических
(белки-10%, липиды-1%, углеводы-0,2-2%, нуклеиновые кислоты — 1-2%) веществ. В целом у
животных больше белков, а у растений больше углеводов.
Неорганические вещества
Минеральные соли
Хлорид натрия (поваренная соль) – основной источник образования соляной кислоты
желудочного сока. Поддерживает водно-солевой баланс. Входит в состав межклеточной и
внутриклеточной жидкости в концентрации 0,9%.
Фосфат кальция и карбонат кальция входят в состав костей и зубов, раковинок у моллюсков.
Фосфатные и карбонатные буферные системы – поддерживают постоянную кислотность среды
(рН). Во рту, кишке, поджелудочной железе среда щелочная (рН выше 7). В крови нейтральная
среда (рН 7). В желудке должна быть кислая среда (рН ниже 7). Если мы съедим щелочной
продукт, например, петрушку или укроп, то среда в желудке может стать менее кислой. Чтобы
этого не произошло, фосфатная буферная система подкисляет среду. Если мы будем есть кислый
гранат, то необходимо будет подщелочить среду карбонатной буферной системой (много кислоты
тоже быть не должно).
Вода
Содержание воды в живых организмах составляет 60—75 % их массы, а у некоторых, например, медуз,
— до 98%. В листьях и сочных плодах растений содержание воды также может достигать 98%.
Количество воды неодинаково в разных тканях и органах. Так, у
человека в сером веществе головного мозга ее содержание составляет
85 %, а в костной ткани — 22 %. Наибольшее содержание воды в
организме наблюдается в эмбриональный период (95 %) и с возрастом
постепенно уменьшается. Без употребления воды человек может
прожить не более 5—7 дней.
((Связи Н—О—Н расположены под углом 104,5° друг к другу.
Кислород обладает большей электроотрицательностью, чем водород,
поэтому атом кислорода притягивает к себе общие
электронные пары и приобретает частично отрицательный заряд. Атомы водорода
приобретают частично положительный заряд, т. е. молекула воды является полярной.))
6 / 35

7.

Полярность молекул и способность образовывать водородные связи (это химические свойства воды)
делает воду универсальным растворителем для полярных веществ – их называют гидрофильные
вещества: моно- и дисахариды, многие минеральные соли и кислоты, низшие спирты, низшие
карбоновые кислоты и др. Гидрофобны (т.е. не растворимы в воде) высшие карбоновые кислоты,
липиды, полисахариды и некоторые другие вещества.
Физические свойства воды, обусловливающие ее биологическое значение
1. Высокая теплоемкость — способность поглощать большое количество теплоты при незначительных
изменениях собственной температуры. Благодаря этому вода предотвращает резкие изменения
температуры в клетках и организме в целом, даже когда температурные колебания в окружающей
среде достаточно велики.
2. Испарение. При испарении воды организмами (транспирация у растений, потоотделение у
млекопитающих) тратится много теплоты, что защищает их от перегрева.
3. Высокая теплопроводность. Благодаря ей вода обеспечивает равномерное распределение теплоты
между тканями организма (например, через систему кровообращения). Таким образом, вода участвует
в регуляции теплового режима организма.
4. Электропроводность. Обеспечивается проведение нервных импульсов.
Функции воды:
1. Транспортная. Например, входя в состав крови транспортирует питательные вещества, продукты
обмена, витамины, антитела, гормоны.
2. Участник химических реакций (реагент) – в фотосинтезе, в расщеплении веществ.
3. Среда для протекания реакций (растворитель) – участвует в явлениях осмоса.
4. Связь органов.
5. Определяет объем и упругость клетки за счет того, что входит в состав цитоплазмы и у растений в
состав вакуолей.
6. Термостабилизатор (способность поддерживать постоянную температуру) и терморегулятор
(способность регулировать температуру при изменении температуры окружающей среды).
Осмос
Осмос — это перемещение молекул воды через
полупроницаемую мембрану (например, через
цитоплазматическую мембрану клетки) из
области
с
меньшей
концентрацией
растворенных веществ (например, солей,
сахаров или мочевины) в область с более
высокой концентрацией этих веществ (см. рис.).
За счет осмоса происходит выравнивание
концентраций растворенных веществ в клетке и
внеклеточной среде.
Если раствор и растворитель (например, воду)
разделить
избирательно
проницаемой
мембраной, наблюдается перемещение молекул
растворителя через мембрану в раствор. Для
того чтобы воспрепятствовать поступлению
растворителя, к раствору необходимо
приложить определенное давление, которое называется осмотическим давлением. Чем
более концентрированным является раствор, тем выше его осмотическое давление.
7 / 35

8.

Изотонический раствор – это раствор, осмотическое давление которого такое же как и в клетке.
Объем клеток, погруженных в изотонические растворы, остается неизменным (рис. а), потому что вода
в одинаковом количестве входит в клетку и выходит из нее. Осмос не наблюдается.
Пример изотонического раствора: физиологический раствор – это раствор, в котором концентрация
хлорида натрия такая же, как и в организме – 0,9%. Его применяют при сильном обезвоживании и
потере крови больными, для растворения лекарственных препаратов, вводимых путем инъекций.
Применяют именно его, чтобы клетки крови не разрушались. Ведь если мы введем дистиллированную
воду, то концентрация соли в плазме крови уменьшится, и вода будет по закону осмоса поступать в
клетку (где концентрация 0,9% хлорида натрия), клетка разбухнет и может лопнуть.
Гипертонический раствор –
это раствор, осмотическое
давление которого выше, чем в
клетках, т.е. в таком растворе
растворенных
веществ
содержится
больше,
чем
внутри
клетки.
Клетки,
погруженные
в
гипертонический
раствор,
теряют воду и уменьшаются в
объеме, т. е. сморщиваются
(рис. б), т.к. вода идет по
закону осмоса туда, где
веществ больше – наружу.
Гипертонический
раствор
применяют при лечении ран.
Марлевая повязка, смоченная таким раствором, хорошо впитывает гной, что способствует очищению
и заживлению раны.
Гипотонический раствор – это раствор, в котором осмотическое давление ниже, чем в клетке, т.е. в
нем концентрация растворенных веществ меньше, чем в клетке. Вода по закону осмоса устремляется
в клетку (ведь в ней веществ больше), клетка разбухает и может лизироваться, т. е. лопнуть (рис. в).
Какие бы ни были задания на ЕГЭ во второй части – если в них говорится о том, что клетку / ткань
/ растение / простейшее животное погрузили в какой-то раствор – то необходимо вспоминать
теорию про осмос. Или может быть рисунок клетки, которая разбухла / съежилась.
Если клетку погрузили в дистиллированную воду, то объясняем, что в ней практически отсутствуют
соли, поэтому вода будет поступать в клетку из раствора по закону осмоса, т.е. из меньшей
концентрации солей в большую, клетка разбухнет и может лопнуть. Это пример гипотонического
раствора.
Если клетку погрузили в сильно соленую воду (или морскую), то т.к. в ней соли больше, чем внутри
клетки (больше 0,9% хлорида натрия), то вода по закону осмоса будет выходить из клетки, клетка
съежится и может погибнуть. Если клетка растительная, то форма клетки не изменится – ведь
клеточная стенка жесткая, но внутреннее содержимое клетки будет отходить от клеточной стенки –
плазмолиз (если наоборот – то деплазмолиз). Это пример гипертонического раствора.
8 / 35

9.

ОРГАНИЧЕСКИЕ ВЕЩЕСТВА
Полимеры - высокомолекулярные органические вещества, должны состоять из более чем 10
мономеров (многократно повторяющиеся звенья - как в цепочке). Это белки (полипептиды), углеводы
(полисахариды) и нуклеиновые кислоты (ДНК, РНК, но НЕ АТФ!).
мономер
мономер
мономер................. строение полимера
Полисахариды состоят из мономеров - моносахаридов (глюкоза, фруктоза, галактоза). К ним
относятся: крахмал, гликоген, хитин, целлюлоза, гепарин.
Полипептиды состоят из мономеров - аминокислот (20 типов сочетаются в разных
последовательностях - аланин, валин, лейцин, серин и др.). Примеров полипептидов много: коллаген
и эластин - в коже, кератин - в волосах и ногтях, инсулин - гормон в крови уменьшает содержание
сахара (сахара в крови не должно быть больше 0,1%).
Нуклеиновые кислоты состоят из мономеров - нуклеотидов. Есть всего 5 типов нуклеотидов адениловый (А), тимидиловый (Т), урациловый (У), гуаниловый (Г), цитидиловый (Ц). К нуклеиновым
кислотам относятся:
ДНК - там нет У - хранит и передает наследственную информацию. РНК - там нет Т – разные виды
РНК участвуют в синтезе белка.
Липиды - сложные эфиры глицерина и жирных кислот, НЕ относят к полимерам, т.к. не имеют
мономеров.
АТФ - это нуклеиновая кислота, но не полимер, а нуклеотид (не имеет повторяющихся звеньев).
Олигомеры – содержат до 10 мономеров. Это олигопетиды и олигосахариды.
Димеры – содержат только 2 мономера. Например, дипетиды, дисахариды (мальтоза, лактоза,
сахароза).
Сложные вещества состоят одновременно из разных классов органических веществ или включают
металлы. Гликолипид – это углевод + липид (на поверхности мембраны), гликопротеид – углевод +
белок (в рецепторе), нуклеопротеид – ДНК + белок (в хромосоме), металлопротеид – металл + белок
(гемоглобин = железо + белок).
Белки (пептиды, протеиды)
Состоят из мономеров – аминокислот. Всего в живых организмах 20 типов аминокислот: аланин,
глицин, лейцин и т.д.). Незаменимые – их 8 типов (гистидин, триптофан, метонин, лизин и др.).
Обозначают аминокислоты тремя буквами (ала, гли, лей и др.)
Аминокислота состоит из аминогруппы(NH₂) и карбоксильной группы (СООН)
Аминокислоты соединяются друг
с другом при помощи пептидной
связи – это связь между группами
NH₂ и СООН.
Белок синтезируется на рибосоме в цитоплазме из аминокислот – трансляция. Так
образуется первичная структура белка. Но функции свои белок еще выполнять не
может – ему нужно созреть (процессинг белка) – это происходит уже не на рибосоме,
9 / 35

10.

а в комплексе Гольджи – в нем образуются другие структуры белка (вторичная → третичная →
четвертичная). Что значит созреть? Он изменяет свою пространственную конфигурацию
(конформацию). В таком виде белок уже может выполнять свои функции.
Итак:
Ген – отрезок ДНК, несет информацию о первичной структуре одного белка. Например, один ген
кодирует синтез белка актина, другой ген – миозина и т.д. Белков у нас много, значит и генов тоже.
Первичная структура белка определяет дальнейший характер укладки молекулы белка.
Пространственная конфигурация (конформация) определяет его свойства и функции.
Структура белков
1. Первичная – аминокислоты соединены пептидными связями. Это просто полипептидная цепь из
мономеров (аминокислот): лиз—глу—тре—ала—ала—ала—лиз—……
2. Вторичная – пептидные связи + водородные – образуют спираль или складчатую структуру. В
такой структуре белки обычно не выполняют свои функции. Исключения: коллаген, фибриноген,
миозин, актин – они уже выполняют функции в этой структуре, поэтому дальше не созревают.
Остальные продолжают преобразоваться.
3. Третичная – все типы связей (ионные, ковалентные, гидрофобные…). Образуют глобулу (шар,
клубок). Большинство белков функционируют, находясь именно в третичной струтуре.
4. Четвертичная – есть не у всех. Это несколько соединенных полипептидных цепей. У хлорофилла
4 полипептидные цепи, соединенные в центре атомом магния, у гемоглобина в центре железо.
Не игнорируйте типы связей в каждой структуре белка – это тоже важно (не зря они выделены
курсивом).
Денатурация – процесс разрушения нативной (природной) структуры белка при действии
неблагоприятных факторов (неподходящие температура – слишком высокая или низкая, влажность,
кислотность). Белок денатурирует так же, как и синтезировался – поэтапно, но в обратном порядке
(четвертичная → третичная → вторичная → первичная).
Ренатурация – восстановление белка при попадании в благоприятные условия ЕСЛИ процесс
денатурации не дошел до первичной структуры.
Почему низкие температуры не так губительны для белка, как высокие? При высокой температуре
белок распадается быстро и до первичной структуры – полипептидные цепочки склеиваются и
ренатурация не возможна, т.е. это необратимая денатурация. При низкой температуре белок тоже
денатурирует, но НЕ до первичной структуры, поэтому возможно его восстановление – ренатурация.
Ферменты - это белки, ускоряющие (катализирующие) химические реакции в организме. Имеют
третичную или четвертичную структуру белка. Без ферментов ни одна реакция не работает. На одну
реакцию приходится один фермент. Причем, чтобы реакция пошла, необходимо, чтобы фермент
соединился с веществом (субстратом) строго как «ключ с замком». Если не соединится, то и реакция
не пойдет. Чаще всего у ферментов окончание слова –аза.
Примеры:
Липаза - расщепляет липиды.
ДНК-полимераза синтезирует ДНК, а РНК-полимераза синтезирует РНК.
Пепсин и трипсин расщепляют белки и др.
10 / 35

11.

Свойства ферментов:
1. Влияние на скорость химической реакции: ферменты увеличивают скорость химической реакции,
но сами при этом не расходуются.
2. Специфичность действия фермента – это способность ускорять протекание одной определенной
реакции, не влияя на скорость остальных, даже очень похожих.
3. Активность ферментов – способность в разной степени ускорять скорость реакции. Зависит от
температуры, кислотности среды.
В процессе катализа реакции в контакт с субстратом
вступает не вся молекула фермента, а определенный ее
участок - активный центр. Важная особенность строения
активного центра - его поверхность комплементарна
поверхности субстрата (вещества), т.е. остатки
аминокислот этой зоны фермента способны вступать в
химическое взаимодействие с определенными группами
субстрата. Можно представить, что активный центр
фермента совпадает со структурой субстрата как ключ и
замок.
Функции белков:
1. Структурная: белок кератин входит в состав волос и ногтей, коллаген – в кожу и сухожилия,
структурные белки входят в состав плазматической мембраны (любой) и т.д.).
2. Каталитическая (ферментативная) – белки-ферменты ускоряют скорость химических реакций.
3. Транспортная – белок гемоглобин переносит по крови кислород и углекислый газ (от легких к
тканям и обратно – от тканей к легким), он красного цвета, в его состав входит железо (а находится
гемоглобин внутри клеток крови – эритроцитов).
4. Защитная – антитела защищают организм от антигенов (вирусы, бактерии, аллергены),
синтезируются иммунными клетками крови – лимфоцитами. Антитела соединяются с антигеном
и не дают ему размножаться.
5. Сократительная – белковые волокна – актин и миозин входят в состав мышц и участвуют в их
сокращении и расслаблении (вот почему спортсменам нужно есть больше белка).
6. Регуляторная (гормональная) – все гормоны имеют белковую природу, кроме стероидных
гормонов. Гормоны – это биологически активные вещества, регулирующие все процессы в
организме.
7. Рецепторная (сигнальная) – белки могут входить в состав рецепторов. Рецепторы воспринимают
сигналы из внешней и внутренней среды, передавая их в клетки.
8. Энергетическая. При распаде 1 г белка выделятся17,6 кДж энергии.
9. Запасающая (редко) – клековина в зерне, белок в яйце.
Конкретные примеры тоже нужно знать! ТОЛЬКО у белков есть функции: сократительная и
ферментативная!
спирт
карбоновая кислота
Липиды
Липиды – это сложные эфиры высших карбоновых кислот и ряда спиртов, НЕ
являются полимерами, не растворимы в воде – гидрофобны, но растворимы в
неполярных растворителях: эфире, бензине, бензоле, хлороформе.
1.
Классификация липидов:
Простые
Жиры образованы на базе глицерола (трехатомный спирт).
Воски на базе одно-, двухатомных спиртов.
11 / 35

12.

2. Сложные – кроме спирта и высших карбоновых кислот имеют дополнительную часть:
Фосфолипиды – каркас для плазматической мембраны.
Стероиды образованы на базе спирта холестерола. К ним относятся: половые гормоны,
гормоны коры надпочечников (– гидрокортизон, кортизон, альдостерон), витамин D, желчные
кислоты.
Функции липидов
1. Структурная – фосфолипиды составляют каркас плазматической мембраны.
2. Энергетическая – при окислении (распаде) 1 г липида образуется 38,9 кДж энергии.
3. Защитная (амортизационная) – подкожная жировая клетчатка защищает от ударов и толчков.
4. Теплоизоляционная – подкожная жировая клетчатка лучше сохраняет тепло в организме.
5. Смазывающая – находятся в суставной жидкости, чтобы не разрушать структуру хрящей и
костей.
6. Водоотталкивающая – воск на листьях.
7. Регуляторная (гормональная) – половые гормоны. Например, эстрадиол – женский половой
гормон, тестостерон – мужской.
8. Источник эндогенной воды – при распаде липидов в организме образуется вода. Например, в
горбах у верблюдов для этого запасаются липиды.
Углеводы
Сn (H2 O) m Почему так названы? Содержат углерод, кислород и водород в соотношении как в воде.
Состоят из мономеров – моносахаридов (гексоз – глюкоза, фруктоза, галактоза). Между
моносахаридами – гликозидные связи. Углеводы преобладают в растительных клетках.
Классификация углеводов по строению (важно!):
Моносахариды:
Пентозы: рибоза и дезоксирибоза - содержат в себе пять атомов углерода (С5), входят в
состав нуклеиновых кислот. Рибоза – в РНК, дезоксирибоза - в ДНК.
Гексозы: глюкоза, фруктоза, галактоза - входят в другие углеводы - в дисахариды,
олигосахариды и полисахариды. Состоят из шести атомов углерода (С6 ).
Олигосахариды - содержат в себе до 10 моносахаридов.
Дисахариды: мальтоза, лактоза, сахароза - в них по два моносахарида (т.е гексоз),
Полисахариды содержат больше 10 остатков моносахаридов.
Крахмал - запасное вещество у растений, а гликоген – запасное вещество у животных и
грибов.
Целлюлоза - входит в состав клеточной стенки у растений, хитин – в клеточную стенку у
грибов, муреин (углевод + пептид) – у бактерий. Т.е. у них защитная функция.
Из формул нужно знать только формулу глюкозы – С6 Н12О6.
галактоза
12 / 35

13.

Свойства углеводов:
Моносахариды, дисахариды и олигосахариды – сладкие и растворимы в воде.
Полисахариды – в воде НЕ растворяются и безвкусные.
Функции углеводов
1. Энергетическая (самая основная!) – крахмал и гликоген при распаде 1 г выделяют 17,6 кДж
энергии. Глюкоза – основной энергетический источник клетки.
2. Структурная – входят в состав гликокаликса (углеводы + белки + липиды на поверхности
мембраны), пентозы – входят в нуклеиновые кислоты.
3. Защитная – гепарин – защита от потери крови, участвует в ее свертывании.
4. Запасающая – крахмал у растений и гликоген у животных запасают глюкозу, когда в клетке ее
избыток
5. Рецепторная (сигнальная) – входят в состав рецепторов.
Нуклеиновые кислоты
Виды нуклеиновых кислот:
ДНК хранит, передает и воспроизводит наследственную информацию. Самая крупная
молекула в организме!
РНК – разные виды РНК участвуют в синтезе белка.
АТФ – универсальный источник энергии в клетке.
Состоят из мономеров – нуклеотидов. Есть всего 5 типов нуклеотидов - адениловый (А),
тимидиловый (Т), урациловый (У), гуаниловый (Г), цитидиловый (Ц).
Строение нуклеотида (важно):
1. Состоит из одного азотистого основания.
Всего 5 типов азотистых оснований: аденин (А), тимин (Т), гуанин (Г), цитозин (Ц), урацил (У)).
Пуриновые – А, Г; пиримидиновые – Т, Ц, У. Но АТФ – не имеет нуклеотидов, он сам является
нуклеотидом!
В ДНК нет урацила (т.е. в нуклеотиде может быть один из 4 типов азотистых оснований – А, Т, Г
или Ц). В РНК нет тимина (т.е. может быть А, У, Г или Ц).
2. Сахар (пентоза) – рибоза (в РНК и в АТФ) или дезоксирибоза (в ДНК).
3. Остаток фосфорной кислоты.
На схеме: квадрат – азотистое основание, домик – сахар, последний квадрат еще рисуют как кружок –
остаток фосфорной кислоты.
На ЕГЭ могут нарисовать нуклеотид и попросить назвать, что это за мономер, подписать его части,
в какой полимер он входит, и каковы функции полимера.
Нуклеотид ДНК
Нуклеотид РНК
ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота)
ДНК у эукариот (ядерные) линейная находится в хромосомах клеточного ядра
(99%) в комплексе с белками, в митохондриях и хлоропластах она кольцевая и
короче.
13 / 35

14.

ДНК у прокариот (безъядерные – это бактерии) – кольцевая – называется нуклеоид, не связана
с белками, она короче, чем у эукариот.
Состоит из двух полинуклеотидных, спирально
закрученных относительно друг друга цепочек. Цепи
антипараллельны, т.е. их концы 3’ и 5’
противоположно направлены (см. рис).
Принцип комплементарности - закономерность,
согласно которой нуклеотиды разных цепей ДНК
строго упорядоченно располагаются (напротив
аденина в одной цепи — в другой цепи тимин, гуанин
— цитозин) и избирательно соединяются друг с
другом. Последовательность нуклеотидов одной цепи
определяет последовательность нуклеотидов другой.
Между А и Т всегда 2 водородные связи,
между Г и Ц – 3 водородные связи!
Правила Чаргаффа:
1) в любом фрагменте ДНК содержание остатков гуанина
всегда точно соответствует содержанию цитозина, а аденина
— тимину;
2) сумма пуриновых оснований в ДНК (А, Г) всегда равна
сумме пиримидиновых оснований (Ц, Т).
Репликация – процесс самоудвоения молекулы ДНК.
Относится к реакциям матричного синтеза, т.к. каждая
полинуклеотидная цепь выполняет роль матрицы для новой
комплементарной цепи.
Как происходит? Фермент присоединяется к ДНК,
постепенно продвигается по ней и расплетает молекулу ДНК
на две цепи. Другой фермент – ДНК-полимераза
присоединяет пооче редно нукдеотиды к каждой цепи ДНК
по принципу комплементарности – так образуются 2 новые
цепи. Итог: образование двух идентичных молекул ДНК. В
каждой из этих молекул одна материнская, а вторая – дочерняя (на рисунке показана черным)..
Полуконсервативный механизм репликации (встретился впервые в ЕГЭ 2019 см. рис. ниже):
каждая молекула ДНК состоит из одной цепи исходной родительской молекулы и одной вновь
синтезированной цепи. Это было доказано опытом Мезельсона и Сталя. Они выращивали несколько
поколений бактерий на питательной среде, содержащей тяжелый изотоп азота 15N (не такой как
бывает в обычных клетках 14N). Тогда все молекулы ДНК в новых поколениях содержали изотоп азота
15N. Затем клетки бактерий перенесли в среду с изотопом 14N. После первого деления провели
центрифугирование, и обнаружилась только одна полоса, плотность которой была средней между
плотностью легкой ДНК и тяжелой. Это говорит о том, что новые дочерние цепи синтезировались из
легкого изотопа азота в новой питательной среде. А материнские цепи по-прежнему содержали
тяжелый изотоп. При центрифугировании после второго деления клеток обнаружили две полосы:
половина ДНК в пробирке находилась ниже (с 15N), а половина выше (с 14N).
Полученные результаты полностью исключили консервативный способ репликации, при котором
одна дочерняя ДНК должна была бы содержать обе исходные цепи, а другая состояла бы
из
двух новосинтезированных цепей.
14 / 35

15.

Мутации – изменения в составе нуклеотидов или их последовательности. Бывают вредные (чаще),
полезные, нейтральные (виды мутаций и мутагенные факторы – см. в лекциях по генетике).
РНК (рибонуклеиновая кислота)
Виды РНК:
Информационная / матричная (иРНК / мРНК – 5%) – матрица
для синтеза белка.
1 иРНК кодирует один белок. Синтезируется в ядре - трансрипция.
Рибосомальная (рРНК – 80%) – входит в состав рибосом.
Синтезируется в ядрышке.
Транспортная (тРНК – 15%) – переносит аминокислоты к
месту синтеза белка.
1 тРНК транспортирует одну аминокислоту. Имеет вторичную
структуру в виде клеверного листа. Самая важная часть – антикодон
– он состоит из трех нуклеотидов – комплементарны кодонам на
иРНК. Именно антикодоном тРНК присоединяется к иРНК по
принципу комплементарности при помощи водородных связей. А
аминокислота у тРНК на акцепторном конце. Синтезируется в
ядрышке.
макроэргические связи
АТФ (аденозинтрифосфорная кислота)
АТФ - универсальный источник и основной
аккумулятор (накопитель) энергии в живых клетках.
Почему именно он? Потому что между тремя
остатками фосфорной кислоты находятся две
макроэргические связи – при разрыве одной такой
связи образуется около 40 кДЖ энергии.
АТФ является нуклеотидом.
Состоит из:
Азотистое основание – аденин.
Сахар (пентоза) – рибоза.
15 / 35

16.

Три остатка фосфорной кислоты, соединенные макроэргическими связями.
Когда образуется АТФ? При фотосинтезе в хлоропластах, при брожении, при аэробном
(кислородном) дыхании. АТФ синтезируется из АДФ (аденозиндифосфат) + остаток фосфорной
кислоты.
Когда расщепляется АТФ? Тогда, когда необходима энергия клетке: работа мышц, деление клетки,
синтез любых веществ (пластический обмен, он же – анаболизм). АТФ при распаде одной
макроэргической связи будет терять остаток фосфорной кислоты и превратится в АДФ.
Реакции матричного синтеза
- это реакции, в которых используется матрица. Матрица – это объект, с которого считывается копия.
К таким реакциям относятся:
Репликация – процесс самоудвоения ДНК. Обе цепи являются матрицей для синтеза новых
цепей.
Транскрипция – процесс синтеза иРНК (мРНК). Участок одной цепи (ген) является матрицей
для синтеза иРНК.
Трансляция – процесс синтеза белка. Цепь иРНК служит матрицей для синтеза белка.
Преимущества реакций матричного синтеза:
Точность передачи информации;
Скорость протекания реакций велика;
Возможно одновременное использование матрицы сразу несколькими ферментами или
рибосомами (если это мРНК) и многократное ее использование.
Экспрессия генов
- это реализация информации, записанной в генах. Проходит в 2 этапа: транскрипция и трансляция.
Транскрипция
– синтез мРНК (иРНК) с использованием участка (ген) одной из цепей ДНК в качестве матрицы.
Т.к. ген несет информацию о синтезе одного белка, то и иРНК, которая переписала с него
информацию тоже несет информацию о синтезе этого белка. Происходит в ядре.
Этапы:
Подготовительный: прикрепление фермента, расплетение цепочки на 10 нуклеотидов.
Инициация: фермент РНК-полимераза прикрепляет нуклеотиды водородными связями к
нуклеотидам на ДНК по принципу комплементарности – так образуются начальные звенья мРНК.
Элонгация – фермент продолжает прикрепление нуклеотидов.
Терминация: РНК-полимераза достигает терминатора (точка окончания транскрипции) и
отщепляется от ДНК. мРНК выходит в цитоплазму.
16 / 35

17.

Транскрипция
Трансляция
Трансляция
- это процесс синтеза белка с цепи иРНК. Белок
синтезируется из аминокислот – они поочередно
связываются друг с другом пептидными связями.
Происходит в цитоплазме на рибосоме. Функции
рибосом – удержание мРНК, тРНК и белка и
осуществление
синтеза
полипептидной
цепи.
Рибосомы могут лежать в цитоплазме свободно или
находиться на гранулярной ЭПС – тогда у нее тоже
функция – синтез белка. Если по нескольким
рибосомам проходит одна цепь иРНК, то будет
одномоментно синтезироваться несколько копий
одного вида белка.
От самой рибосомы структура белка не зависит! Она
завит только от иРНК (не зря она названа
информационной РНК).
Этапы:
Подготовительный
–
присоединение
аминокислоты к тРНК – затрачивается АТФ.
Инициация: к малой субъединице рибосомы в
области
рРНК
присоединяется
иРНК
и
устанавливается 1 аминокислота. К кодону
антикодоном присоединяется «груженая» тРНК по
принципу комплементарности.
Элонгация: ко второму кодону присоединяется «груженая» тРНК. Между двумя
аминокислотами образуется пептидная связь. Сдвиг рамки считывания на три нуклеотида (=один
триплет).
Терминация: наступает, когда на рамку считывания попадает «стоп-кодон» (один из трех – УАА,
УГА, УАГ – учить не обязательно). Белок отсоединяется от рибосомы.
Затем белок по ЭПС транспортируется в комплекс Гольджи и там приобретает определенную
конформацию – процессинг белка (т.е. он приобретает вторичную, третичную или четвертичную
структуру и начинает выполнять свою функцию).
Генетический код
- это система записи генетической информации в молекулах нуклеиновых кислот в виде
последовательности нуклеотидов ДНК или РНК.
Свойства генетического кода (важно!):
1. Код триплетен – одна аминокислота кодируется тремя нуклеотидами (триплетом) в молекуле
нуклеиновой кислоты.
2. Код универсален – все живые организмы используют единый генетический код.
3. Код вырожден – одна аминокислота кодируется более чем одним триплетом.
4. Код однозначен (специфичен) – триплет соответствует одной аминокислоте.
5. Код не перекрывается – один нуклеотид не может входить в состав более чем одного кодона.
6. Код не содержит знаков препинания – все нуклеотиды мРНК входят в состав кодонов.
1 триплет (кодон) кодирует 1 аминокислоту
1 триплет состоит из 3 нуклеотидов
4 типа нуклеотидов = 4 3 = 64 варианта триплетов всего существует
3 из триплетов (для мРНК) – стоп-кодоны – УАА, УГА, УАГ
61 триплет - кодирующие
17 / 35

18.

СТРОЕНИЕ КЛЕТКИ
Структуры, которые есть у ВСЕХ клеток:
Цитоплазматическая мембрана
Рибосомы
Цитоплазма
ЦПМ
(цитоплазматическая
мембрана) - это мембрана, которая
окружает цитоплазму. Функции:
1) Барьерная.
2) Структурная.
3) Защитная.
4) Регуляторная
(регуляция
избирательной проницаемости для
различных веществ (пассивный
транспорт или активный транспорт
(см. ниже)).
5) Адгезивная функция – все клетки
связаны между собой посредством
специфических контактов (плотных
и неплотных). У растений межклеточные контакты называются плазмодесмы.
6) Рецепторная – за счет работы периферических белков мембраны. Существуют неспецифические
рецепторы, которые воспринимают несколько раздражителей (например, холодовые и тепловые
терморецепторы), и специфические, которые воспринимают только один раздражитель (рецепторы
световоспринимающей
системы
глаза).
7) Электрогенная – изменение электрического потенциала поверхности клетки за счет
перераспределения ионов калия и натрия.
Строение любой биологической мембраны:
Состоит из двух слоев фосфолипидов, где гидрофильные головки обращены наружу, а гидрофобные
хвосты – вовнутрь. Холестерин придает прочность.
В состав мембраны входят белки нескольких типов. Типы белков в мембране:
Поверхностные (периферические) – находятся на внешней или внутренней поверхности
мембраны, переносят небольшие молекулы (глюкозу, аминокислоты, нуклеотиды и др.).
(Транспортная функция).
Пронизывающие (интегральные) – выстилают поры, переносят химические элементы – Са, К,
Р и др. (транспортная функция).
Полупронизывающие (полуинтегральные) – входят в каркас мембраны (структурная функция).
Белки-ферменты – ускоряют химические реакции.
Рецепторные белки – входят в состав рецепторов (рецепторная / сигнальная функция).
На поверхности мембраны находятся углеводы, входящие в состав рецепторов.
Цитоплазма
— полужидкое содержимое клетки, внутренняя среда живой или умершей клетки, ограниченная
плазматической мембраной. У эукариот она жидкая (много воды в ее составе), у прокариот – вязкая,
почти неподвижная.
Функции:
Обеспечивает взаимодействие ядра и органоидов.
Регулирует скорость биохимических процессов.
Выполняет транспортную функцию.
Придает форму клетке.
18 / 35

19.

Рибосомы
Полисома
Рибосомы – немембранные органоиды. Состоят из ДВУХ БЕЛКОВЫХ СУБЪЕДИНИЦ – малая и
большая субъединица. Между субъединицами – рРНК. Могут находиться в цитоплазме по
отдельности, могут соединяться в полисому – тогда на них синтезируется один вид белка (т.к. по
полисоме проходит одна иРНК), могут быть прикреплены к гранулярной ЭПС (шероховатой). У
прокариот они меньше – 70S типа, у эукариот больше – 80S типа (S – это коэффицент седиментации
(осаждения) при центрифугировании).
Функция: синтез белков из аминокислот.
Клеточное ядро – есть только у эукариот (животные, растения и грибы)!
Оно состоит из ядерной оболочки, ядерного матрикса (нуклеоплазмы / кариоплазмы), хроматина (или
хромосом) и ядрышка (одного или нескольких). Ядерная оболочка образована двумя мембранами.
Мембраны имеют обычное строение (2 слоя фосфолипидов и т.д.), но в них есть поры. Между
мембранами – периплазматическое пространство. Часто ядро расположено в центре клетки, но у
зрелых клеток растений оно может быть смещено в сторону из-за хорошего развития вакуоли (она его
вытесняет к краю).
Функции:
Защита, хранение и передача наследственной информации в виде неизменной структуры ДНК.
Управление процессами жизнедеятельности клетки посредством образования аппарата
белкового синтеза (синтез на молекулах ДНК разных типов РНК, образование субъединиц
рибосом).
Обычно у эукариот одно ядро. Исключения:
Двухъядерные клетки – клетки печени.
Многоядерные – многие водоросли, грибы (мукор), млечные сосуды растений, поперечнополосатые
мышцы. Чем больше ядер и митохондрий в клетках – тем интенсивнее протекает в них обмен
веществ.
Безъядерные – эритроциты млекопитающих и клетки ситовидных трубок у цветковых растений,
тромбоциты. Изначально, у молодых клеток ядро было, но затем оно утратилось в процессе
дифференцировки.
Органоиды
— это постоянные компоненты клетки, выполняющие определенные функции. Бывают мембранные и
немембранные (см. схему).
Рибосомы есть у всех.
Только у клеток растений есть: вакуоли, пластиды. У высших растений нет центриолей
клеточного центра.
У бактерий есть только рибосомы, а вместо мембранных органоидов – впячивания внутренней
мембраны – мезосомы.
19 / 35

20.

У грибов тоже есть вакуоли, но
по
строению
отличаются
от
растительных – они меньше и
другой формы (похожи на каплю).
У клеток животных есть все
органоиды,
кроме
вакуолей,
пластид.
Двумембранные органоиды
– есть внешняя мембрана и внутренняя. Внутри имеют кольцевую ДНК, рибосомы, все виды РНК.
Митохондрии.
— внутренняя мембрана образует впячивания – кристы. Внутреннее
содержимое митохондрий называется матрикс. Имеют свою
кольцевую молекулу ДНК. Обеспечивают клетку энергией, поэтому
их называют основными энергетическими станциями клетки.
Энергия образуется в виде АТФ при распаде органических веществ
(основной источник энергии – глюкоза). Синтез АТФ
осуществляется ферментами на мембранах митохондрий.
1. Внешняя мембрана – гладкая. 2. Внутренняя мембрана имеет – 3.
складки - кристы. Внутри митохондрии находится матрикс (4). В
нем есть рибосомы (5), ДНК, РНК (6), ферменты.
Пластиды
– свойственны только клеткам растений, бывают
трех типов:
1. Хлоропласты – зеленые за счет наличия в них
зеленого пигмента – хлорофилла (белок + Mg).
Находятся в зеленых частях растения - листья,
молодые стебли, незрелые плоды. Используют
световую энергию солнца и создают органические
мембрана
вещества (глюкозу и крахмал) из неорганических
Граны (стопки)
(углекислого газа и воды) под действием энергии
Солнца. Впячивания внутренней мембраны
называются тилакоиды – они группируются в
стопки – граны, граны соединены между собой ламеллами.
2. Лейкопласты. В них откладываются запасные питательные вещества. Их больше всего в
корнях. Бесцветные.
3. Хромопласты. Придают различным частям растений красную и желтую окраску (плоды,
цветки) за счет наличия пигментов – каротиноидов.
20 / 35

21.

Хромопласт
Лейкопласт
И еще нужно знать превращения пластид друг в друга (обратимая трансформация пластид) с
примерами:
Когда уменьшается длина светового дня (осенью), то хлоропласты начинают разрушаться и
превращаются в хромопласты - поэтому у листьев такая разнообразная
окраска.
Когда плоды еще не созрели в них происходит фотосинтез, а по мере созревания хлоропласты тоже
превращаются в окрашенные хромопласты.
Еще хлоропласты могут превращаться в лейкопласты - например, зеленые помидоры перед
созреванием становятся белыми — молочными или обесцвечивание у листьев.
Лейкопласты легко превращаются на солнце в хлоропласты, например, клубень картофеля на свету
зеленеет.
А лейкопласты могут превращаться в хромопласты - например, корнеплод у моркови - это
видоизмененный
корень
(а
они
по
идее
бесцветны).
Но
это
редкость.
Хромопласты являются конечной стадией развития пластид и, как правило, не способны
превращаться в другие их типы. В некоторых случаях преобразования хромопластов в хлоропласты
возможно (позеленение верхней части корнеплода моркови на свету).
Полуавтономными станциями клетки называют митохондрии и пластиды, т.к.:
У них есть свой аппарат биосинтеза белка: кольцевая ДНК, все виды РНК, рибосомы.
Они способны к делению.
Но происходят все процессы под контролем ядра.
Гипотеза симбиогенеза.
Гласит о том, что эукариотическая клетка развивалась совместно с прокариотической
(бактериальной). Раньше существовала эукариотическая амебоидная клетка, которая поглощала
бактерий фагоцитозом, но они не переваривались, а вступали с ней в симбиоз (взаимовыгодное
сожительство). Постепенно, бактерии превратились в пластиды и митохондрии.
Доказательства гипотезы симбиогенеза (важно!):
Митохондрии и пластиды имеют кольцевую ДНК, как и бактерии.
Эти органоиды имеют маленькие рибосомы, по типу бактериальных – 70 S тип.
Пластиды и митохондрии способны к бинарному делению (деление надвое), как и бактерии.
Одномембранные органоиды
ЭПС — эндоплазматическая сеть (она же – ЭПР – эндоплазматический
ретикулум). Часто является выростами ядра (но бывает и удалена от него).
Представляет собой разветвленную сеть канальцев.
Функции:
Синтез органических веществ.
На гранулированной ЭПС (названа так из-за рибосом на
ней) – синтез белка.
21 / 35

22.

На гладкой ЭПС – синтез липидов и углеводов.
Транспорт этих веществ по клетке, чаще всего к комплексу Гольджи.
Комплекс Гольджи
Лизосома
Комплекс Гольджи – система цистерн,
трубочек, с отходящими от них пузырьками.
Функции:
Накапливает, упаковывает в пузырьки (везикулы), и выводит органические вещества,
синтезируемые в ЭПС (чаще ферменты). Его много в секреторных клетках (- это клетки,
выделяющие секрет – биологическую жидкость – слюну, желудочный сок и др.).
Здесь дозревают белки – приобретают свою чаще всего третичную структуру (модификация
белков) и функции.
Образует лизосомы.
Лизосомы. Содержат кислую среду и много ферментов. Выполняют пищеварительную функцию —
переваривают пищевые частицы и удаляют отмершие органоиды.
Вакуоли – только у растений, и другого строение у грибов. Функции:
Регуляция водно-солевого обмена.
Поддержание тургорного давления в клетке.
Накопление низкомолекулярных водорастворимых метаболитов,
(клеточный сок).
Выведение из обмена токсичных веществ.
запасных
веществ
Немембранные органоиды
Клеточный
центр.
Находится рядом с ядром. Два
перпендикулярных цилиндра
из 2х центриолей. Каждая
центриоль состоит из 9
триплетов
микротрубочек.
Играет важную роль при
делении
клеток
–
он
разрушается
и
из
микротрубочек центриолей
формируется
веретено
деления. Его нет у высших
растений.
Микротрубочки – белковые нити, формируют цитоскелет, входят в состав клеточного центра. Его
нет у бактерий.
Микрофиламенты – белковые нити, формируют цитоскелет у клеток непостоянной
формы – у амебы, лейкоцитов. Входят в состав мышц.
Органоиды специального назначения (есть только у отдельных клеток):
22 / 35

23.

У бактерий – жгутики для передвижения, фимбрии (пили) – для коньюгации (обмена генами),
мезосомы (впячивания внутренней мембраны) – выполняют функции мембранных органоидов.
У хламидомонады (одноклеточная водоросли) и у эвглены зеленой (простейшее животное)
жгутики – для передвижения, сократительные вакуоли – для выведения лишней воды и продуктов
обмена.
У амебы – ложноножки (псевдоподии) – для передвижения), пищеварительные вакуоли – для
переваривания пищевых частиц, сократительные вакуоли.
У инфузории туфельки – ворсинки для передвижения, сократительные и пищеварительные
вакуоли.
У растений – корневые волоски на корнях, у животных – кишечные ворсинки, и те, и другие,
увеличивают поверхность всасывания веществ.
Клеточные включения – запасные питательные
жизнедеятельности клетки (углеводы, липиды).
вещества,
используемые
в
процессе
Растительная клетка
1. ядерная оболочка
2.хроматин
3.ядрышкко
4.эпс гладкая
5.митохондрии
6.клеточная стенка из целлюлозы
7.вакуль
8.микротрубочки
9.аппарат Гольджи
10.плазмодесма
11.эпс гранулярная
12.граны
13.строма
14.хлоропласты
15.цитоплазматическая мембрана
Животная клетка
1.пищеварительные вакуоли (везикулы)
2.микротрубочи
3. цитоплазматическая мембрана
4. эпс гладкая
5.эпс гранулярная
6.лизосомы
7. аппарат Гольджи
8.рибосомы
9. митохондрии
10.хроматин
11.ядро
12.ядрышко
Клеточной стенки нет совсем!
23 / 35

24.

из хитина
ТРАНСПОРТ ВЕЩЕСТВ ЧЕРЕЗ МЕМБРАНУ
Градиент концентрации — нарастание или уменьшение по какому-либо направлению концентрации
растворённого вещества.
1. Пассивный транспорт – без затрат Е. По градиенту концентрации - из области с высокой
концентрацией в область с более низкой концентрацией.
Диффузия через липидный бислой (газы: кислород, углекислый газ) – газы происходят из
большего давления газа в меньшее.
Белки-переносчики (переносят глюкозу, аминокислоты) – это периферические белки.
Через белковые поры (Na+, K+, Ca2+, Cl- и др.) – выстланы пронизывающими белками.
2. Активный транспорт – с затратами Е (АТФ). Против градиента концентрации – из области с
низкой концентрацией в область с более высокой концентрацией.
Фагоцитоз – захват и поглощение
клеткой крупных частиц (иногда целых
клеток и их частей). Осуществляется
фагоцитами.
Мембрана
образует
впячивания
вовнутрь,
они
отшнуровываются и превращаются в
фагоцитозные пузырьки - фагосомы.
Пузырьки сливаются с лизосомами,
образуя фаголизосомы, в которых
содержимое
подвергается
внутриклеточному перевариванию (рис
А). Осуществляется животными клетками: у простейших животных, у лейкоцитов (фагоцитов). У
тех клеток, у которых есть клеточная стенка фагоцитоза, пиноцитоза и экзоцитоза нет, потому что
она жесткая (клетки грибов, растений, бактерий)!
Пиноцитоз – поглощение жидкостей и растворенных в ней веществ за счет впячивания мембраны
вовнутрь (рис. Б).
Зкзоцитоз - выведение непереваренных остатков пищи, либо образованных в секреторной клетке
биологически активных веществ (в везикулах).
Na/K-насос выкачивает 3 иона натрия через мембрану клетки наружу и в то же время закачивает в
клетку 2 иона калия. отвечает за поддержание различной концентрации ионов натрия
и калия по обе стороны мембраны.
24 / 35

25.

КЛЕТОЧНЫЙ ЦИКЛ
Клеточный цикл (митотический цикл) — это весь период
существования клетки с момента появления в процессе деления
материнской клетки до ее собственного деления (включая и само
деление) или гибели. Он состоит из интерфазы и деления клетки.
Интерфаза
– период между делениями клетки (Не относится к делению!).
Этапы интерфазы:
1. Пресинтетический (G1) 2n2c. Подготовка к построению:
синтез белков (и ферментов в т.ч.), РНК, одномембранных
органоидов, увеличивается объем цитоплазмы, рост клетки.
2. Синтетический. (S) 2n4c. Удвоение ДНК (репликация). Так
формируются двухроматидные хромосомы.
3. Постсинтетический (G2) 2n4c. Подготовка клетки к делению: возрастание объема ядра, удвоение
двумембранных органоидов, синтез АТФ в большом количестве.
n – количество хромосом
с – количество молекул ДНК (хроматид)
На этом рисунке видно 1 хромосому и 2 молекулы ДНК (хроматиды), т.е. n2с. Еще для тренировки:
Что значит двойной набор хромосом (диплоидный):
каждая хромосома в клетке имеет себе пару,
одинаковую по форме и размерам. Такой набор имеют
соматические клетки (это все клетки, кроме половых –
клетки глаза, волоса, желудка, корня и др.). У человека
в соматических клетках 23 пары хромосом (см. рис.).
Двойной набор образовался из-за того, что от матери из
яйцеклетки пришло по одной хромосоме из каждой
пары, и от отца – тоже по одной из пары.
В одинарном наборе хромосом (гаплоидный)
находятся те же хромосомы, но без пары – это в ядрах
любых половых клетках (сперматозоид и яйцеклетка), у
спор растений и грибов, нуклеоид у бактерий (у них
всего одна кольцевая ДНК), в митохондриях и пластидах
(тоже одна кольцевая ДНК).
25 / 35

26.

Митоз
- непрямое деление клетки, наиболее распространённый способ репродукции эукариотических
клеток. Длится 1-2ч. Митозом образуются соматические клетки у всех, половые клетки у
растений.
Биологическое значение митоза:
дочерние клетки содержат такое же количество хромосом, что и материнская клетка. Это
сохраняет преемственность в ряду клеточных поколений, т. е. дочерние клетки получают
такую же генетическую информацию, которая содержалась в ядре материнской клетки.
Митоз лежит в основе роста и вегетативного размножения всех эукариот. У бактерий митоза
нет! (у них бинарное деление (надвое).
Фазы митоза
1. Профаза – спирализация хромосом (поэтому хромосомы становятся короче, хорошо заметны в
микроскоп), растворение ядерной оболочки, появление веретена деления из центриолей,
исчезновение ядрышка.
2. Метафаза – веретено деления прикрепляется к центромерам хромосом, хромосомы
выстраиваются на экваторе клетки.
3. Анафаза – цетромера делится и хроматиды (дочерние хромосомы) расходятся к полюсам клетки.
4. Телофаза
–
деспирализация хромосом,
веретено деления исчезает,
образуется ядерная оболочка,
происходит
деление
цитоплазмы, образуется 2
клетки.
В результате митоза из одной
клетки
образуются
2
дочерние клетки, имеющие
такой
же
хромосомный
набор, как и материнская. В
чём секрет такого деления? В
анафазе к полюсам клетки
отходят
не
целые
хромосомы, а сестринские
хроматиды,
поэтому
количество
хромосом остаётся таким же, как и в материнской клетке.
Недостаток митоза: образующиеся клетки не имеют новых комбинаций генов.
26 / 35

27.

Мейоз
— это такое деление клетки, при котором хромосомный набор дочерних клеток уменьшается
вдвое. Как митозу, так и мейозу предшествует интерфаза, во время которой происходит репликация
(удвоение) молекулы ДНК. Мейозом образуются половые клетки у животных и споры у
растений и грибов.
Мейоз разделяется на две последовательные стадии:
Мейоз I – редукционное деление. Названо из-за редукции хромосомного набор – уменьшение
количества хромосом в 2 раза.
Мейоз II – эквационное деление. Уменьшения числа хромосом не происходит.
Интерфаза между этими стадиями существует только у животных клеток, при этом репликация ДНК
не происходит. В результате мейоза образуется не 2, а 4 клетки.
Фазы мейоза
1. Профаза I. Хромосомы спирализуются и утолщаются. Разрушается ядерная
оболочка, центриоли расходятся к полюсам клетки, начинает формироваться
веретено деления. Происходит конъюгация – схождение гомологичных
хромосом (парных). В результате образуются биваленты. В это время
происходит кроссинговер – обмен генами (участками) между
гомологичными хромосомами. В результате кроссинговера появляются новые комбинации
генов.
2. Метафаза I. Гомологичные хромосомы попарно (бивалентами) выстраиваются у экватора клетки.
Нити веретена деления присоединены к центромерам гомологичных хромосом.
3. Анафаза I. Происходит расхождение гомологичных (ЦЕЛЫХ!) хромосом к полюсам клетки. В
этом и заключается основное отличие мейоза от митоза, во время которого к полюсам клетки
расходятся сестринские хроматиды. Таким образом, у одного из полюсов клетки оказывается
только одна из гомологичных хромосом.
4.
Телофаза I. Образуется ядерная оболочки, растворяется веретено деления, хромосомы
деспирализуются. Образуется поперечная перегородка. Происходит образование двух дочерних
клеток (цитокинез – деление клетки за счет образования перегородки). Происходит редукция
Профаза I
Анафаза I
Метафаза I
Телофаза I
27 / 35

28.

хромосомного набора. В результате хромосомный набор становится равным n, а количество ДНК —
2c, так как каждая хромосома по-прежнему состоит из двух хроматид.
После окончания мейоза I следует короткая интерфаза, в которой не происходит репликации
хромосом. А затем клетка переходит ко второму мейотическому делению. Оно точно такое же как и
митоз.
5. Профаза II – спирализация хромосом (поэтому хромосомы становятся короче, хорошо заметны в
микроскоп),
растворение ядерной
оболочки,
появление веретена
деления
из
центриолей,
исчезновение ядрышка.
6.
Метафаза II – веретено деления
Профаза II Анафаза II
прикрепляется
к
центромерам
хромосом,
хромосомы
выстраиваются на экваторе клетки.
7.
Анафаза II – цетромера делится
и хроматиды (дочерние хромосомы)
расходятся к полюсам клетки.
Метафаза II Телофаза II
8.
Телофаза II – деспирализация
хромосом,
веретено
деления
исчезает,
образуется
ядерная
оболочка,
происходит
деление
цитоплазмы, образуется 2 клетки.
Как тогда отличить одинаковые фазы митоза и мейоза? В мейозе будут видны
перекомбинированные хромосомы (кроссоверные), либо биваленты, либо целые хромосомы на
разных полюсах. В митозе – нет.
Это анафаза митоза.
А это – анафаза мейоза.
Значение мейоза:
1. Благодаря уменьшению количества хромосом в гаметах в новых организмах поддерживается
постоянный диплоидный (2n) набор хромосом.
2. Благодаря кроссинговеру образуются сочетания гамет. А в результате соединения
родительских гамет образуются уникальные комбинации генов, которые позволяют
организму приспосабливаться к условиям окружающей среды, что очень важно для процесса
эволюции. (Мейоз является основой комбинативной изменчивости благодаря кроссинговеру
(профаза I) и независимому расхождению гомологичных хромосом (анафаза I)).
Чем митоз отличается от мейоза (важно!)?
Митоз обеспечивает постоянное количество хромосом во всех клетках организма. Клетки,
возникающие в результате митоза, имеют двойной набор хромосом, а в результате мейоза –
одинарный набор хромосом.
В митозе одно деление, в мейозе – 2 последовательных этапа.
В митозе нет коньюгации и кроссинговера.
В метафазу митоза на экваторе выстраиваются хромосомы в одну линию, а в метафазу мейоза I
– гомологичные хромосомы выстраиваются попарно.
В анафазу митоза расходятся к полюсам хроматиды, а в анафазу мейоза I – целые хромосомы.
Количество хромосом в митозе и мейозе в каждую фазу
В профазу митоза и мейоза I набор хромосом 2n, молекул ДНК – 4c. Потому что
каждая хромосома состоит из двух хроматид, деления клетки не происходит.
В профазу мейоза II – n2c, потому что ей предшествовало первое деление клетки.
28 / 35

29.

В метафазу митоза и мейоза I набор хромосом 2n, молекул ДНК – 4c. Потому что каждая
хромосома по-прежнему состоит из двух хроматид, деления клетки не происходит.
В метафазу мейоза II – n2c. Потому что каждая
хромосома состоит из двух хроматид, деления клетки
нет.
В анафазу митоза набор хромосом 4n, молекул ДНК
– 4c. Потому что каждая хромосома разделяется на 2
хроматиды (сестринские хромосомы) → хромосом
становится в 2 раза больше, а количество молекул ДНК
остается прежним.
В анафазу мейоза I – 2n4c – и хромосом и молекул ДНК
остается столько же, как и до этого, потому что целые
двухроматидные хромосомы расходятся к полюсам, деления клетки нет.
В анафазу мейоза II – 2n2c, потому что каждая хромосома разделяется на 2 хроматиды →
хромосом становится больше в 2 раза, а количество молекул ДНК остается прежним.
В любую телофазу и хромосом и молекул ДНК становится в два раза меньше, т.к. клетка
делится на две дочерние. Митоз – 2n2c, мейоз – n2c, мейоз – nc.
Примеры смотрите в прилагаемом файле. Набор хромосом у растений будет разобран в лекциях
по ботанике. Видео про набор хромосом в митозе: https://youtu.be/DVqUR7Tmm-Y
ГАМЕТОГЕНЕЗ
Гаметогенез – процесс формирования половых клеток (гамет). Два вида гаметогенеза:
Овогенез (оогенез) – процесс формирования яйцеклеток. Яйцеклетки (женские половые клетки)
формируются в половых органах – яичниках. Он начинается еще в эмбриональном периоде (зона
размножения), и девочка рождается с уже имеющимися овоцитами 1го порядка (около 400 штук).
Только лишь после момента полового созревания, под действием женского полового органа
эстрадиола, начинает расти и созревать по одной яйцеклетке в месяц (иногда две).
Сперматогенез – процесс формирования сперматозоидов (мужские половые клетки) в половых
органах – семенниках. Начинается с момента полового созревания, происходит до конца жизни,
под действием мужского полового гормона – тестостерона.
Периоды сперматогенеза и овогенеза
Важно знать названия всех половых клеток, какие деления происходят и набор хромосом (все на
схеме)!
В периоде
размножения
клетки делятся
митозом несколько
раз. Деления
быстрые, поэтому
пресинтетический
период почти
отсутствует.
В периоде роста
клетки
накапливают
запасные вещества
и увеличиваются в
размерах.
29 / 35

30.

В периоде созревания происходит мейоз. В овогенезе мейоз идет
неравномерно, поэтому образуются три мелких направительных (полярных / редукционных) тельца
– они погибнут, останется только один ооцит 2го порядка. Важно: этот ооцит 2го порядка готов к
оплодотворению (овуляция – в среднем, на 14 день менструального цикла) на стадии метафазы
мейоза 2. Если оплодотворение произойдет – то деление завершится до конца. Если нет, то оно так
и не завершится, а яйцеклетка через 14 дней погибнет (начнется менструация).
Зона формирования есть только в сперматогенезе – к сперматидам прикрепляются жгутики, и
образуются зрелые сперматозоиды.
Отличия сперматогенеза от овогенеза
Общее: Сперматогенез
и овогенез имеют
одинаковые периоды:
размножения, роста и
созревания;
происходят в половых
органах под действием
половых гормонов, в
итоге образуются
гаметы.
Отличия яйцеклетки от сперматозоида
1.
Яйцеклетка
неподвижная, а
сперматозоид
подвижен
за
счет жгутика.
2. Яйцеклетка круглая, а сперматозоид имеет 3 отдела - головку, шейку, жгутик.
3. У яйцеклетки ядерно-цитоплазматическое отношение снижено, т.к. много запасных веществ
в цитоплазме, значит и ее объем увеличен, а у сперматозоида наоборот - запас веществ
практически отсутствует, объем цитоплазмы уменьшен и поэтому ядерно-цитоплазматическое
отношение высокое. (Ядерно-цитоплазматическое отношение — отношение между площадями
цитоплазмы и ядра живой клетки).
4. У яйцеклетки несколько оболочек - первичные, вторичные, третичные (третичных именно у
человека нет). Эти оболочки выделяются благодаря фолликулярным клеткам.
Строение сперматозоида
Строение яйцеклетки
В шейке сперматозоида много
митохондрий – обеспечивают
жгутик энергией АТФ – для
движения. В головке – ядро,
центриоли, комплекс Гольджи. На
передней части головки –
акросома, она выделяет вещества,
которые растворяют оболочку
яйцеклетки,
чтобы
в
нее
проникнуть.
30 / 35

31.

ОБМЕН ВЕЩЕСТВ И ПРЕВРАЩЕНИЕ ЭНЕРГИИ
Однонаправленный поток энергии в биосфере: источник – Солнце → растения → животные → тепло
рассеивается в окружающую среду.
По источнику получения энергии организмы бывают:
1. Фототрофы – получают энергию от Солнца.
2. Хемотрофы – получают энергию за счет окисления веществ.
По источнику получения углерода:
1. Автотрофы – строят органические вещества из неорганических:
Фотоавтотрофы – все растения и сине-зеленые водоросли (цианобактерии).
Хемоавтотрофы – некоторые бактерии: азотобактер.
2. Гетеротрофы – строят свои молекулы из готовых органических веществ:
Фотогетеротрофы – зеленые и пурпурные бактерии.
Хемогетеротрофы – животные, грибы, гнилостные бактерии.
Метаболизм (обмен веществ) – это совокупность взаимосвязанных процессов синтеза (ассимииляция
/ анаболизм / пластический обмен) и расщепления химических веществ (катаболизм / диссимиляция
/ энергетический обмен), происходящих в организме.
1. Анаболизм (ассимиляция / пластический обмен)
– синтез более сложных мономеров из более простых с поглощением и накоплением энергии в
виде химических связей в синтезированных веществах.
Примеры: синтез белков из аминокислот (трансляция), синтез иРНК (транскрипция),
самоудвоение ДНК (репликация), синтез полисахаридов из моносахаридов (крахмала из
глюкозы, например), синтез органических веществ из неорганических: фотосинтез - под
действием энергии солнца из углекислого газа и воды синтезируется глюкоза (он есть у растений,
цианобактерий и эвглены зеленой), хемосинтез - используется энергия окисления
неорганических соединений - серы, железа и др. (он есть у серобактерий, железобактерий и др.)
Стадии пластического обмена:
1. Образование простых органических веществ из неорганических. Например, при фотосинтезе
из углекислого газа и воды образуется глюкоза.
2. Синтез биополимеров (высокомолекулярных соединений) из образовавшихся мономеров: при
накоплении глюкозы (мономер) из нее синтезируется крахмал (полимер).
2. Катаболизм (диссимиляция / энергетический обмен)
– распад более сложных веществ на более простые с освобождением энергии и ее запасанием в
виде макроэргических связей АТФ. Примеры: распад липидов, углеводов, белков в клетке.
Стадии энергетического обмена:
1. Гидролиз полимеров до мономеров (крахмал до глюкозы, белки до аминокислот и др.).
2. Расщепление мономеров до простых неорганических веществ - СО2 , Н2О для получения
энергии АТФ → неорганические вещества выводятся из организма.
Какое бы исходное органическое вещество ни расщеплялось (углевод, белок, липид,
нуклеиновая кислота) – будут образовываться СО2 и Н2О. Если происходил распад белков, то
вместе с СО2 и Н2О образуется одно из соединений азота (аммиак, мочевина, мочевая кислота).
Энергетический и пластический обмен, их взаимосвязь
1. Вещества, синтезируемые в пластическом обмене, расщепляются в энергетическом обмене,
образуя энергию.
2. В пластическом обмене синтезируются ферменты, которые затем используются в энергетическом
обмене для реакций распада.
3. При энергетическом обмене образуется энергия, заключенная в молекулах АТФ, а
АТФ используется при синтезе веществ в пластическом обмене.
31 / 35

32.

Клеточное дыхание (относится к энергетическому обмену)
– это процесс получения энергии АТФ клеткой, за счет распада органических соединений.
Виды клеточного дыхания:
Аэробное дыхание (кислородное) – происходит в присутствии кислорода.
Анаэробное дыхание (бескислородное) – происходит в отсутствии кислорода.
Аэробное дыхание (кислородное)
Смысл: в присутствии кислорода расщепить (окислить) органические вещества, чтобы образовалась
энергия АТФ.
Исходный продукт – органическое вещество: полимер (крахмал, целлюлоза и др.) или мономер
(глюкоза, аминокислота и др.).
Необходимый продукт: АТФ.
Побочные продукты – СО2, Н2О, может быть одно из соединений азота (при распаде белков)
Этапы кислородного дыхания:
Первый этап – подготовительный.
Происходит в желудочно-кишечном тракте (ЖКТ) и внутриклеточно – в лизосомах при помощи
пищеварительных ферментов. Происходит расщепление белков до аминокислот, жиров до глицерина
и жирных кислот, полисахаридов до моносахаридов, нуклеиновых кислот до нуклеотидов. Этот
процесс называется пищеварением.
Будем рассматривать распад крахмала или гликогена – они расщепятся до большого количества
молекул глюкоз.
ЭНЕРГИЯ ВЫДЕЛЯЕТСЯ ТОЛЬКО В ВИДЕ ТЕПЛА. АТФ - НЕТ!!!!
Второй этап – бескислородный (гликолиз).
Происходит в цитоплазме.
Гликолиз – многоступенчатое расщепление глюкозы. Из 10 последовательных реакций.
Итог: глюкоза превращается в две молекулы пировиноградной кислоты (ПВК), суммарно образуются
2 молекулы АТФ и восстановленная форма переносчика водорода НАД·Н2 (до восстановления он был
обычным НАД, а теперь к нему присоединился водород, и НАД его переносит):
С6Н12О6 (глюкоза) + 2АДФ + 2Н3РО 4 + 2НАД+ → 2С3Н4О3 (2ПВК) + 2АТФ + 2Н2О + 2НАД·Н2.
(важно знать, то что выделено черным, остальная часть формулы не нужна для ЕГЭ).
ЭНЕРГИИ ЗДЕСЬ - 2 АТФ.
Третий этап – кислородный (цикл
трикарбоновых кислот)
Происходит в митохондриях. Включает 3 подэтапа:
Окислительное декарбоксилирование.
От ПВК отщепляется СО2 , и образуется
ацетил-коэнзим А и 2НАДН*Н
Цикл Кребса.
Ацетил-коэнзим
А
расщепляется,
и
образуется 2АТФ, НАДН*Н и ФАДН*Н
(тоже акцептор водорода).
Окислительное фосфорилирование.
НАДН*Н и ФАДН*Н идут по цепи переноса
электронов (в цепи есть 4 переносчика убихинон, цитохромы b, c, a) и разделяются
на электроны и протоны. Электроны
переносятся на кислород и образуется вода. А
протоны перекачиваются в межмембранное пространство митохондрий
(используют энергию потока электронов), затем проходят через каналы фермента
32 / 35

33.

АТФ-синтетазы - так образуется АТФ (аденозинтрифосфат - т.е. там ТРИ фосфора) из АДФ
(аденозиндифосфат -т.е. там ДВА фосфора) и фосфата.
34АДФ + 34 Н3РО4 → 34АТФ + Н2О
Биологический смысл окислительного фосфорилирования: атомы водорода, полученные в
предыдущих стадиях энергетического обмена, окисляются кислородом, при этом выделяется
энергия, которая идет на синтез АТФ (фосфорилирование АДФ).
Суммарная реакция аэробного расщепления глюкозы до углекислого газа и воды:
С6Н12О6
→ 6СО2 + 6Н2О + 38АТФ + Qтепла
При распаде молекулы глюкозы высвобождается 200кДж/моль. В АТФ запасается 55% энергии,
остальная рассеивается в виде тепла.
Анаэробное дыхание (бескислородное / брожение)
Смысл брожения то же, что и у аэробного дыхания – получить АТФ за счет распада органических
веществ, но в бескислородных условиях. Происходит у анаэробных бактерий (некоторые почвенные
бактерии, глубоководные, молочно-кислые, масляно-кислые, уксусно-кислые), у дрожжей (бывает и
аэробное и анаэробное).
Подготовительный этап происходит так же. Из гликогена получаем мономеры – молекулы глюкозы.
Бескислородный этап. Глюкоза так же расщепляется на 2ПВК и 2АТФ. Затем ПВК в отсутствии
кислорода продолжает расщепляться и образуется побочный продукт – масляная кислота (у
маслянокислых бактерий при маслянокислом брожении) / молочная кислота кислота (у
молочнокислых бактерий при молочнокислом брожении)/ уксусная кислота кислота (у уксуснокислых
бактерий при уксуснокислом брожении)/ спирт (при спиртовом брожении у дрожжей) + углекислый
газ.
Суммарная реакция брожения:
С6Н12О6 → СО2 + продукт + 2АТФ + Qтепла
В мышцах животных, в том числе и у человека, при больших нагрузках и нехватке кислорода
образуется молочная кислота, которая накапливается в виде лактата. Появляется боль в мышцах. У
нетренированных людей это происходит быстрее, чем у людей тренированных.
Сходства процессов аэробного дыхания и горения
Используется кислород, а выделяется углекислый газ и вода.
Происходит распад веществ.
Выделяется энергия в виде тепла.
Различия процессов аэробного дыхания и горения
В дыхании выделяется энергия АТФ, в горении – нет.
Дыхание происходит только в клетках под воздействием ферментов.
Дыхание многоэтапно, а горение одностадийно.
Дыхание происходит медленнее.
Фотосинтез (относится к пластическому обмену)
– это процесс синтеза органических веществ (глюкозы и крахмала) из неорганических (воды и
углекислого газа) под действием энергии Солнца.
Основной орган фотосинтеза – лист. Но также может происходит в молодых стеблях, незрелых
плодах – в любых ЗЕЛЕНЫХ частях растения.
Органоид фотосинтеза – хлоропласт (его строение см. в лекции по органоидам). Это
двумембранный органоид, внутри него есть важный пигмент зеленого цвета – хлорофилл (в
нем присутствует белок и магний).
Используется 1% солнечной энергии.
Продуктивность: 1г органического вещества на 1м2 поверхности в час.
33 / 35

34.

Зачем растения создают глюкозу и крахмал? При распаде этих веществ в аэробном дыхании
они будут получать энергию АТФ, так же, как и все остальные (с 1 молекулы глюкозы потом
выйдет 38 АТФ).
При фотосинтезе будет образовываться побочный продукт – кислород, он ими не используется
и уходит в атмосферу.
Фазы фотосинтеза.
1. Световая фаза – на мембране тилакоидов.
Хлорофилл возбуждается (его электрон переходит на
более высокий энергетический уровень).
Поступает вода и транспортируется по цепи переноса
электронов. Происходит фотолиз воды – это распад
воды ПОД ДЕЙСТВИЕМ СВЕТА на ион водорода и
гидроксид ион, с последующим выделением кислорода
в атмосферу (вот откуда образуется кислород – ИЗ
ВОДЫ):
Н2О + Есвета → Н+ + ОН— - фотолиз воды,
сопровождается тремя важнейшими процессами:
1) синтезом АТФ – молекул образуется даже больше,
чем в аэробном дыхании, но используются они только
при фотосинтезе в темновую фазу;
образованием
НАДФ·Н2
(произошло
2)
восстановление переносчика водорода – НАДФ);
3) образованием кислорода – уходит в атмосферу (в фотосинтезе не нужен!).
АТФ и НАДФ·Н2 транспортируются через мембрану тилакоидов в строму хлоропласта и
участвуют в процессах темновой фазы.
2. Темновая фаза (цикл Кальвина) – в строме хлоропласта. Цепь последовательных
преобразований углекислого газа – идут реакции фиксации неорганического углерода (СО 2) в
органическое соединение – глюкозу (С6Н12О6).
Поступает углекислый газ и прикрепляется к пентозе, так образуется гексоза
(СО2+С5=С6). Гексоза распадается на две триозы (С6=2С3).
К триозам прикрепляется водород (идет их восстановление за счет водорода,
принесенного переносчиком НАДФ*Н) под действием энергии АТФ, и образуется
снова гексоза С3+С3=С6 – это уже глюкоза.
Глюкоза запасается в крахмал: глюкоза+глюкоза+глюкоза + …=крахмал.
Суммарная реакция фотосинтеза:
6СО2 + 6Н2О + Есвета → С6Н12О6 + 6О2
Значение фотосинтеза:
1. Синтез органического вещества (глюкозы и крахмала), которое затем используется
организмами для питания.
2. Выделение кислорода, который используется организмами для аэробного дыхания.
3. Поглощение углекислого газа.
4. Благодаря накоплению кислорода в атмосфере образовался озоновый слой – предохраняет
организмы от коротковолновой ультрафиолетовой радиации. Благодаря появлению озонового
слоя жизнь появилась и на суше.
Космическая роль ФС – в его процессе преобразуется энергия солнечного света в энергию
химических связей органических веществ.
Хемосинтез
- процесс получения органических веществ за счет окисления неорганических
соединений. Источник углерода - СО2.
34 / 35

35.

Нитрифицирующие бактерии – окисляют аммиак до азотной кислоты.
Серуокисляющие бактерии – окисляют сероводород до серной кислоты.
Хемосинтезирующие бактерии способствуют накоплению в почве минеральных веществ, улучшают
плодородие почвы, способствуют очистке сточных вод.
35 / 35