1.10. Взаимосвязь энергетического и пластического обмена в клетках животных и растений
Обмен веществ (метаболизм) — это совокупность взаимосвязанных процессов синтеза и расщепления, сопровождающихся поглощением и выделением энергии и превращением химических веществ клетки. Его иногда разделяют на пластический и энергетический обмен, которые связаны между собой. Все синтетические процессы нуждаются в веществах и энергии, поставляемых процессами расщепления. Процессы расщепления катализируются ферментами, синтезирующимися в ходе пластического обмена, с использованием продуктов и энергии энергетического обмена.
Для отдельных процессов, происходящих в организмах, используют следующие термины:
- Ассимиляция — синтез полимеров из мономеров.
- Диссимиляция — распад полимеров на мономеры.
- Анаболизм — синтез более сложных мономеров из более простых.
- Катаболизм распад более сложных мономеров на более простые.
Живые существа используют световую и химическую энергию. Автотрофы используют в качестве источника углерода углекислый газ. Гетеротрофы используют органические источники углерода. Исключение составляют некоторые протисты, например эвглена зеленая, способная к автотрофному и гетеротрофному типам питания.
Автотрофы синтезируют органические соединения при фотосинтезе или хемосинтезе. Гетеротрофы получают органические вещества вместе с пищей.
У автотрофов преобладают процессы синтеза — фотосинтез или хемосинтез, у гетеротрофов — процессы распада органических соединений.
Вопросы и задания
- Что общего между фотосинтезом процессом окисления глюкозы:
- оба процесса происходят в митохондриях;
- оба процесса происходят в хпоропластах;
- в результате этих процессов образуется кислород;
- в результате этих процессов образуется АТФ?
- Какие продукты фотосинтеза участвуют в энергетическом обмене млекопитающих?
- Какова роль углеводов в образовании аминокислот, жирных кислот?
- Сравните энергетику процессов фотосинтеза и энергетического обмена.
1.11. Жизненный цикл клетки. Митоз
Жизненный цикл клетки — это период ее жизни от деления до деления.
Клетки размножаются путем удвоения своего содержимого с последующим делением пополам.
Клеточное деление лежит в основе роста, развития и регенерации тканей многоклеточного организма.
Клеточный цикл подразделяют на хромосомный, сопровождающийся точным копированием и распределением генетического материала, и цитоплазматический, состоящий из роста клетки и последующего цитокинеза — деления клетки после удвоения других клеточных компонентов.
Длительность клеточных циклов у разных видов, в разных тканях и на разных стадиях варьируется от одного часа (у эмбриона) до года (в клетках печени взрослого человека).
Фазы клеточного цикла
Интерфаза — период между двумя делениями, подразделяющийся на пресинтетический — G1, синтетический — S, постсинтетический — G2.
G1-фаза — самый длительный период (от 10 ч до нескольких суток). Заключается в подготовке клеток к удвоению хромосом. Сопровождается синтезом белков, РНК, увеличивается количество рибосом, митохондрий. В этой фазе происходит рост клетки.
S-фаза (6—10 ч) — сопровождается удвоением хромосом. В данной фазе синтезируются некоторые белки.
G2-фаза (3—6 ч) — сопровождается конденсацией хромосом. В течение указанной фазы синтезируются белки микротрубочек, формирующих веретено деления.
Митоз (М-фаза) — это форма деления клеточного ядра. В результате митоза каждое из образующихся дочерних ядер получает тот же набор генов, который имела родительская клетка. В митоз могут вступать как диплоидные, так и гаплоидные ядра.
При митозе получаются ядра той же плоидности, что и исходное.
Понятие «митоз» применимо только для эукариот.
Профаза сопровождается образованием веретена деления из микротрубочек цитоплазматического скелета клетки и связанных с ними белков. Хромосомы хорошо видны и состоят из двух хроматид.
Прометафаза сопровождается распадом ядерной мембраны. Часть микротрубочек веретена присоединяются к кине-тохорам (комплексам белок-центромера).
Метафаза — все хромосомы выстраиваются по экватору клетки, образуя метафазную пластинку.
Анафаза — хроматиды расходятся к полюсам клетки с одинаковой скоростью. Микротрубочки укорачиваются.
Телофаза — дочерние хроматиды подходят к полюсам клетки. Микротрубочки исчезают. Вокруг конденсированных хроматид формируется ядерная оболочка.
Цитокинез — процесс разделения цитоплазмы. Клеточная мембрана в центральной части клетки втягивается внутрь. Образуется борозда деления, по мере углубления которой клетка раздваивается.
В некоторых случаях цитокинеза после митоза не происходит.
В результате митоза образуются два новых ядра с идентичными наборами хромосом, точно копирующими генетическую информацию материнского ядра.
В опухолевых клетках ход митоза нарушается.