Ang mga sistema ng pamumuhay ay bukas dahil. Ang kursong "Teorya ng pedagogical para sa isang modernong guro
Kurso "Teorya ng Pedagogical para sa modernong guro"
PLANO NG KURIKULUM
Numero ng pahayagan |
Materyal na pang-edukasyon |
Lecture number 1. Didactics bilang isang unibersal na tool ng pedagogical creativity |
|
Lecture number 2. Ang nilalaman ng biological na edukasyon sa mga modernong kondisyon at komposisyon nito |
|
Lecture number 3. Mga pamamaraan ng pagtuturo, ang kanilang pagtitiyak. |
|
Lecture number 4. Problemadong pag-aaral sa biology lessons |
|
Lecture number 5. Mga aktibidad sa proyekto. |
|
Lecture number 6. Istraktura at uri ng mga aralin |
|
Lecture number 7. Pag-unlad ng intelektwal at moral sa mga aralin sa biology |
|
Lecture number 8. Metodolohikal na aspeto ng agham sa mga aralin sa biology |
|
Pangwakas na gawain - pagbuo ng aralin. |
|
Lecture number 6. Istraktura at uri ng mga aralin
Istraktura ng aralin; mga uri at uri ng mga aralin; pagpaplano ng aralin
Ang panayam na ito ay nakatuon sa kung ano, tila, alam ng bawat guro mula sa mga unang araw ng pagsisimula sa pedagogical science. At kahit na mas maaga, habang nag-aaral sa paaralan, ang bawat isa sa atin ay madaling suriin ang aralin na itinuro ng guro: kawili-wili - hindi kawili-wili, mabuti - masama, makabuluhan - hindi makabuluhan, emosyonal na walang malasakit, epektibo - walang pakinabang. Ang ganitong mga pagtatasa ng isang aralin na ibinigay ng mga mag-aaral ay maaaring isalin sa mga kategoryang didaktiko. Ang bawat guro ay may intuitive na kahulugan kung ano ang dapat na magandang aralin. Gayunpaman, ang intuwisyon ay hindi sapat upang bumuo ng isang tunay na magandang aral. Upang maging matagumpay ang aktibidad ng guro, dapat niyang gamitin ang mga modernong teoretikal na ideya at teknolohiyang pedagogical.
Ano ang isang aral? Narito ang isa sa mga pinakakaraniwang klasipikasyon ng mga uri ng aralin.
1. Aralin sa pag-aaral ng bagong materyal.
2. Aral sa pagbuo ng kaalaman, kakayahan, kasanayan.
3. Ang aral ng pagpapatatag at pag-unlad ng kaalaman, kakayahan, kasanayan.
4. Pag-uulit ng aralin.
5. Aralin upang suriin ang kaalaman.
6. Aralin sa paggamit ng kaalaman, kasanayan at kakayahan.
7. Repetitive-generalizing lesson.
8. Pinagsanib na aralin.
Maraming mga makabagong guro ang nag-aalok ng kanilang sariling mga klasipikasyon ng mga aralin. Kaya, L.V. Inuri ni Malakhova ang mga aralin bilang mga sumusunod.
1. Isang pangkalahatang-ideya na kuwento sa buong paksa.
2. Aralin ng mga tanong ng mag-aaral at karagdagang paglilinaw.
3. Aralin - praktikal na gawain.
4. Ang aralin ay isang pangkalahatang uri na may mga task card na nakatuon sa pagpili at asimilasyon ng mga pangunahing elemento ng materyal na pang-edukasyon.
5. Panghuling survey sa teoretikal na materyal.
6. Paglutas ng mga problema sa paksa.
Ang sistemang binuo ni N.P. Guzik, kasama ang mga sumusunod na uri ng mga aralin.
1. Mga aral mula sa teoretikal na pagsusuri ng materyal ng guro.
2. Mga aralin sa independiyenteng pagsusuri ng paksa ng mga mag-aaral (hinati sa mga grupo) ayon sa ibinigay na mga plano, mga algorithm.
3. Mga aralin-seminar.
4. Lessons-workshops.
5. Mga aralin sa pagkontrol at pagtatasa ng kaalaman.
Mayroong ilang mga klasipikasyon ng mga uri at uri ng mga aralin, at ang bawat guro ay maaaring magbigay ng kagustuhan sa isa sa mga ito o kumuha ng isang bagay na naiiba mula sa bawat isa. Mahalaga lamang na maunawaan para sa kung anong mga layunin ang iyong isinasagawa ang isang tiyak na uri ng aralin at kung paano mo inaayos ang asimilasyon ng materyal na pang-edukasyon. Mahalaga rin na maiugnay ang mga katangian ng nilalaman na dapat matutunan sa araling ito, sa mga kakayahan ng mga mag-aaral at sa mga pamamaraan at anyo ng pag-aayos ng aralin.
Inaanyayahan kita na suriin at uriin ang dalawang bersyon ng aralin sa paksang "Introduction to General Biology" sa ika-10 baitang gamit ang aklat-aralin ni D.K. Belyaeva, A.O. Ruvinsky at iba pa.
Pagpipilian sa aralin 1. Uri ng aralin - aralin sa pag-aaral ng bagong materyal
Lesson plan at structure
1. Organisasyon sandali.
2. Paunang pagpapakilala ng materyal.
3. Pagbibigay-diin sa mga pangunahing punto ng paksa.
4. Paglikha ng motibasyon para sa pagsasaulo ng materyal.
5. Pagpapakita ng mga pamamaraan ng pagsasaulo.
6. Paunang pagsasama-sama ng materyal sa pamamagitan ng pag-uulit.
Ayon sa planong ito, tutukuyin ng guro ang konsepto ng "Pangkalahatang biology", pagkatapos ay ilista ang mga pangunahing katangian ng buhay, na nagpapaliwanag ng pinakamahirap na terminolohiya at konseptong elemento ng paksa, pagkatapos ay lumipat sa mga antas ng organisasyon ng buhay at ibigay ang kanilang maikling paglalarawan. Sa konklusyon, pag-uusapan niya ang tungkol sa mga pamamaraan ng pananaliksik sa biology at ang kahalagahan nito. Sa proseso ng paglalahad ng materyal, ipapakita ng guro ang mga pangunahing pamamaraan ng pagsasaulo, binibigyang pansin ang dapat tandaan, at magbibigay ng pagsusulit, halimbawa, sa anyo ng mga gawain sa pagsusulit.
Gawain (opsyon 1)
1. Ang paksa ng pag-aaral ng pangkalahatang biology ay:
a) ang istraktura at pag-andar ng katawan;
b) mga likas na phenomena;
c) mga pattern ng pag-unlad at paggana ng mga sistema ng pamumuhay;
d) ang istraktura at mga tungkulin ng mga halaman at hayop.
2. Piliin ang pinakatamang pahayag:
a) ang mga buhay na sistema lamang ang binuo mula sa mga kumplikadong molekula;
b) lahat ng mga sistema ng pamumuhay ay may mataas na antas ng organisasyon;
c) ang mga sistema ng buhay ay naiiba sa mga walang buhay sa komposisyon ng mga elemento ng kemikal;
d) sa walang buhay na kalikasan walang mataas na kumplikado ng organisasyon ng system.
3. Ang pinakamababang antas ng mga sistema ng pamumuhay na nagpapakita ng kakayahang makipagpalitan ng mga sangkap, enerhiya, impormasyon ay:
a) biosphere;
b) molekular;
c) organismo;
d) cellular.
4. Ang pinakamataas na antas ng organisasyon ng buhay ay:
a) biosphere;
b) biogeocenotic;
c) partikular sa populasyon;
d) organismo.
5. Ang pangunahing pamamaraang siyentipiko sa pinakaunang panahon sa pag-unlad ng biology ay:
a) eksperimental;
b) mikroskopya;
c) paghahambing sa kasaysayan;
d) ang paraan ng pagmamasid at paglalarawan ng mga bagay.
Gawain (opsyon 2)
Piliin ang mga tamang pahayag.
1. Lahat ng nabubuhay na organismo:
a) magkaroon ng pantay na kumplikadong antas ng organisasyon;
b) may mataas na antas ng metabolismo;
c) gumanti sa parehong paraan sa kapaligiran;
d) may parehong mekanismo para sa paghahatid ng namamana na impormasyon.
2. Ang mga sistema ng pamumuhay ay itinuturing na bukas dahil sila ay:
a) nabuo mula sa parehong mga elemento ng kemikal tulad ng mga walang buhay na sistema;
b) makipagpalitan ng bagay, enerhiya at impormasyon sa panlabas na kapaligiran;
c) may kakayahang umangkop;
d) nagagawang magparami.
3. Ang antas kung saan ang mga interspecies na relasyon ay nagsisimulang magpakita ng kanilang mga sarili ay tinatawag na:
a) biogeocenotic;
b) partikular sa populasyon;
c) organismo;
d) biospheric.
4. Ang pinakakaraniwang katangian ng lahat ng biological system:
a) ang pagiging kumplikado ng istraktura ng system;
b) ang mga batas na gumagana sa bawat antas ng pag-unlad ng system;
c) ang mga elementong bumubuo sa sistema;
d) ang mga katangiang taglay ng sistemang ito.
5. Ang unang superorganic na antas ay kinabibilangan ng:
a) kolonya ng cell;
b) biocenosis ng kagubatan;
c) ang populasyon ng mga liyebre;
d) gopher.
Ang form na ito ay medyo legal para sa ganitong uri ng mga aralin. Bahagyang mauunawaan ng mga mag-aaral ang pangkalahatang ideya ng paksa, tandaan ang mga pangunahing termino, magagawa (bagaman hindi lahat) na sagutin ang mga tanong ng takdang-aralin, at sa gayon ang itinakda ng layunin - upang matiyak ang pangunahing asimilasyon ng materyal sa pangkalahatang biology - ay higit na makakamit. Gayunpaman, ito ay nagkakahalaga ng pagsasaalang-alang kung gaano kabisa ang naturang aralin sa paksang ito. Hindi ba posible na lumikha ng ibang komposisyon at makamit ang mas malaking resulta kaysa sa bahagyang pag-unawa sa paksa at pag-aayos ng ilang termino sa memorya?
Subukan nating magbigay ng aralin sa parehong paksa at gamit ang parehong materyal, ngunit gamit ang ibang lohika. Ang pangunahing layunin nito ay lumikha ng pagganyak para sa mga mag-aaral na mag-aral ng bagong materyal sa kanilang sarili gamit ang mga paraan na kanilang magagamit. Kaugnay ng itinakdang layunin, ang plano ng aralin at ang lohika nito ay nagbabago rin, mga bagong pamamaraan ang ginagamit, hindi inaasahan para sa mga mag-aaral.
Pagpipilian sa aralin 2. Uri ng aralin - aralin sa pag-aaral ng bagong materyal
Balangkas ng aralin
1. Paglalahad ng suliranin: paano naiiba ang pangkalahatang biology sa mga agham na pinag-aralan noon?
2. Anyayahan ang mga mag-aaral na basahin nang mabuti ang dalawang bersyon ng mga test item.
3. Subukang bumalangkas ng maikling sagot sa tanong na: ano ang tatalakayin sa aralin? (Ang aktibidad na ito ay hindi matatapos sa puntong ito ng aralin.)
4. Kung nahihirapan ang mga mag-aaral, ipaliwanag sa kanila na hindi nila dapat hanapin ang mga tamang sagot sa takdang-aralin. Ang kanilang layunin ay upang malaman ang paksa ng talakayan, upang subukang tukuyin ang mga pangunahing ideya at problema ng paksa. Talakayin ang mga resulta ng paghahanap.
5. Pagkatapos ng 10-15 minuto ng magkasanib na gawain, bigyan ang mga bata ng mga tamang sagot sa mga tanong ng mga takdang-aralin at hilingin sa kanila na sabihin sa pamamagitan ng sulat (o pasalita) ang sagot sa tanong na iniharap kanina.
6. Pagkatapos makinig sa ilang mga opsyon para sa isang sagot, bigyang pansin ang lohika nito. Ang mga tanong sa mga gawain sa pagsusulit ay hindi binuo alinsunod sa lohika ng pagtatanghal ng materyal sa aklat-aralin, at ang mga mag-aaral, natural, ay bumuo ng kanilang sagot sa pamamagitan ng paglilista ng mga tamang sagot sa mga gawain.
7. Hilingin na bumuo ng isang sagot alinsunod sa lohika ng nilalaman ng materyal na pang-edukasyon, na ipinahayag sa kurso ng pag-uusap sa gawaing ito.
8. Iwasto ng mga mag-aaral ang sagot at pagkatapos ay magsulat ng isang sanaysay sa paksang: "Ano ang pinag-aaralan ng pangkalahatang biology?"
9. Matapos makumpleto ang takdang-aralin, ang gawain ay nagsisimula sa aklat-aralin: ang tekstong isinulat ng mga mag-aaral ay inihambing sa teksto ng aklat-aralin. Sa pamamagitan ng pagtuklas ng mga pagkakatulad sa pagitan ng mga tekstong ito, ang mga mag-aaral ay nakakaranas ng tunay na kalagayan ng tagumpay.
10. Pagtalakay sa mga pangunahing elemento ng paksa: ang konsepto ng "biological system", mga katangian at antas ng organisasyon ng buhay, mga pamamaraan ng pananaliksik.
11. Paglutas ng problema ng aralin: pangkalahatang biology ay pinag-aaralan ang mga pattern ng paggana at pag-unlad ng mga sistema ng pamumuhay sa iba't ibang antas. Ang botany, zoology, anatomy ay mas espesyal na mga agham na pangunahing pinag-aaralan ang organismic at bahagyang supraorganic na antas.
Ano ang pakinabang ng pagbuo ng araling ito? Sa liwanag ng sinabi sa mga nakaraang lektura, ang sagot ay malinaw: sa organisasyon ng asimilasyon ng materyal na pang-edukasyon, i.e. sa mga pamamaraan ng pagtuturo. Sa katunayan, kung ang unang bersyon ng aralin ay ipinapalagay lamang ng dalawang uri ng mga aktibidad ng mag-aaral - nagbibigay-malay (pangunahing katalusan) at reproduktibo (pagsasanay), kung gayon ang pangalawang opsyon ay nagpapagana din ng malikhaing aktibidad, at kaagad, sa pinakaunang aralin ng kurso, at na may aktibong motibasyon. Hindi ba't ang isang may layuning pagsusuri ng isang hindi pamilyar na teksto, ang pagpili ng kinakailangang kagamitang pang-konsepto, ang kumbinasyon ng mga piling konsepto at parirala sa isang magkakaugnay na teksto ay nangangailangan ng pagpapakita ng mga malikhaing kakayahan? Bilang karagdagan, ang pagkilos ng bawat mag-aaral sa pagkatuto ay sinamahan ng panloob na pagninilay: “Nagawa ko ba ito ng tama o mali? May kinalaman ba ang napili ko sa sagot sa tanong? Tutugma ba ang sagot ko sa text ng textbook o hindi?" Dahil dito, ang form na ito ng pagtatanghal ng materyal na pang-edukasyon ay lumilikha ng pagganyak na magtrabaho kasama nito.
Ang resulta ng aralin ay produkto ng sariling paghahanap - isang nakasulat o pasalitang teksto, mahusay na nauunawaan at pinagkadalubhasaan na materyal, isang nakuhang kakayahang magsimulang gumamit ng mga bagong konsepto.
Ang mga ibinigay na halimbawa ng mga aralin sa isang paksa ay polar. Mayroong iba pang mga pagpipilian para sa paglalahad ng materyal at pag-aayos ng asimilasyon. Maaari mong baguhin ang nilalaman at istraktura ng aralin. Maaari mong simulan ang paksa sa pagsisiwalat ng konsepto ng "sistema", magbigay ng isang sistematikong larawan ng mundo, ihambing ang mga buhay at walang buhay na mga sistema, atbp. Ang punto ay hindi lamang at hindi lamang sa nilalaman, bagama't ito ay mahalaga, ngunit sa kung paano inorganisa ang mga aktibidad ng guro at mga mag-aaral: at kung ano ang gagawin ng mga mag-aaral upang ang isang bahagi ng iminungkahing nilalaman ay maging pag-aari. ng kanilang pagkatao. Bukod dito, ang bawat isa sa mga mag-aaral sa high school ay maaaring "italaga" ng kanilang sariling bahagi, na magiging bahagi ng kanyang edukasyon. Ngunit sa kabilang banda, halos lahat ng mga mag-aaral sa klase ay mag-assimilate sa invariant na bahagi ng nilalaman, at lahat ng mga mag-aaral ay gagana sa lahat ng antas ng asimilasyon - cognitive, reproductive, creative.
Balik tayo sa klasipikasyon ng mga aralin. Sa aklat ng A.V. Kuleva “General biology. Ang pagpaplano ng aralin ”ay naglilista ng 4 na uri ng mga aralin at ilan sa mga ito. Ang mga uri ng mga aralin na iminungkahi ng may-akda ay kasama sa listahan sa simula ng panayam. Ngunit ang mga uri ng mga aralin, o sa halip ang mga anyo ng pag-oorganisa ng mga aktibidad na pang-edukasyon, makatuwirang banggitin, bagaman marami sa kanila ang kasama sa pinagsamang pamamaraan ng proseso ng pag-aaral sa lecture No. 1. Narito ang listahan.
1. Lesson-reflection.
2. Aralin - "paglalakbay".
3. Lesson-judgment.
4. Lesson game.
5. Lesson-round table.
6. Pinagsanib na aralin.
7. Lesson-dispute.
8. Kumperensya ng aralin.
9. Pananaliksik sa aralin.
10. Lesson-excursion.
Kapag nagpaplano ng isang partikular na anyo ng aralin, kailangang itanong ang parehong tanong: paano isasaayos ang mga aktibidad ng mga mag-aaral? Ang isang halimbawa ay isang aralin sa korte sa anyo ng isang pagtatanghal. Ito ay isang kawili-wiling anyo ng aralin na magbibigay ng magandang impresyon sa mga bata. Ngunit kung, ilang oras pagkatapos ng naturang aralin, tatanungin mo ang mga mag-aaral ng mga tanong tungkol sa paksang pinag-aralan, magugulat kang mapansin na ang mga sagot ng ilan sa kanila, maging ng mga kalahok sa pagtatanghal, ay nag-iiwan ng maraming naisin. Sa kasong ito, ito ay nagkakahalaga ng pagsasaalang-alang kung ginawa mo ang tamang bagay upang isulat ang dula at itanghal ito sa iyong sarili? Siguro dapat ay tuliro mo ang mga lalaki sa ideyang ito? At pagkatapos, kahit na para sa kapakanan ng kalidad ng teksto (bagaman hindi ito kinakailangan), maraming mga epekto ang maaaring makamit - masaya, malikhaing pang-edukasyon, at hindi lamang ang gumaganap na pakikilahok ng mga bata. At ang madla ay maaaring hindi lamang mga manonood, kundi pati na rin ang mga taga-disenyo, at musikero, at sa parehong oras ay interesadong mga mag-aaral. Mayroong maraming lugar dito para sa lahat ng uri ng mga ideya at pagtuklas. Mahalaga lamang na ang kaakit-akit na anyo ay hindi makapinsala sa kaalaman at ang pagiging pasibo ng mga kalahok sa proseso ay hindi nagtatago sa likod ng panlabas na disenyo.
Sa mga nagdaang taon, ang iba't ibang mga teknolohiya sa pag-aaral ay umuunlad (basahin, halimbawa, ang aklat ni GK Selevko "Mga modernong teknolohiyang pang-edukasyon"). Sa pamamagitan ng pagkilala sa mga konseptong pundasyon ng mga teknolohiya, kasama ang kanilang mga tampok na pamamaraan, matitiyak ng guro ang asimilasyon ng parehong materyal sa iba't ibang paraan at pamamaraan. Kaya, halimbawa, ang paksang "Paghinga" sa kursong "Tao" ay maaaring ibigay sa tradisyonal na paraan, na nagpapaliwanag at pinagsama ang materyal. At sa konteksto ng pedagogy ng kooperasyon, ang paksang ito ay maaaring magsimulang magbukas sa magkasanib na pagtatayo ng iba't ibang mga modelo ng paghinga, na dati nang pinag-aralan ang panitikan at tinalakay ang mga posibleng modelo. Gamit ang teknolohiya ng V.F. Shatalov, maaari kang mag-aplay ng mga pansuportang tala, atbp. Maaari mong gamitin ang parehong indibidwal at pangkat na mga anyo ng trabaho, role-playing at mga laro sa negosyo, gumamit ng iba't ibang uri ng visualization - mga talahanayan, pelikula, demonstrasyon. Ang lahat ng ito ay magkakaroon lamang ng tiyak na epekto kapag hinulaan ng guro ang mga aktibidad ng mga mag-aaral sa halos bawat sandali ng aralin. Samakatuwid, kapag nagpaplano ng isang aralin, dapat mong isaalang-alang ang mga sumusunod na punto.
1. Ano ang kahalagahang nagbibigay-malay ng paksa ng aralin?
2. Anong mga uri ng gawain ang maaaring makita at maplano sa araling ito? Ano ang gagawin ng mag-aaral sa bawat sandali ng aralin?
3. Ano ang lugar ng araling ito sa sistema ng mga aralin?
4. Paano maa-update ang kaalaman at kasanayan ng mga mag-aaral upang mahasa ang paksang ito?
5. Anong mga karagdagang mapagkukunan ng impormasyon ang pinapayagang gamitin ng paksang ito ng aralin at kung dapat itong gawin sa aralin.
6. Paano gagamitin ang mga teknikal na tulong sa pagsasanay? Hindi kinakailangang ilapat ang mga ito maliban kung kinakailangan.
7. Ano ang mga uri at antas ng kahirapan ng mga gawain na iyong iminungkahi para sa pagsasama-sama, independiyenteng paghahanap at kontrol (pagpipigil sa sarili)?
Sa mga fragment ng mga aralin na ibinigay dito at sa iba pang mga lecture, makikita mo ang mga probisyon na tinalakay sa bahaging ito ng lecture. Kaya, kapag pinaplano ang aralin na "Monohybrid crossing", kinakailangan upang mapagtanto ang teoretikal, indicative at evaluative na kahalagahan nito. Mahalagang magbigay para sa koneksyon ng araling ito sa nakaraang (seksyon "Pagpaparami") at sa mga kasunod na paksa ("Ebolusyon", "Pagpipilian"). Ito ay lubos na halata na ang paksa ng araling ito ay nagpapahiwatig ng posibilidad ng pag-aayos ng asimilasyon ng materyal kapwa sa pamamagitan ng pamamaraan ng reproduktibo at sa pamamagitan ng mga pamamaraan ng pag-aaral ng problema - paglalahad ng problema, heuristic na pag-uusap. Ang aktuwalisasyon ng umiiral na kaalaman ay maaaring nakasulat o pasalita sa anyo ng isang sistema ng mga tanong, mga item sa pagsubok, paglutas ng mga problema sa mga paksang "Mitosis" at "Meiosis". Ang isang fragment ng pelikula o ang parehong teksto sa Bibliya ay maaaring gamitin bilang karagdagang mga mapagkukunan ng impormasyon. Para sa unang aralin sa paksa, ito ay sapat na. Ang iba pang pantulong sa pagtuturo sa araling ito ay mga dynamic na modelo, talahanayan, modelo ng kompyuter. Ang mga gawaing inaalok sa mga mag-aaral sa araling ito ay maaaring maging simple, nangangailangan ng pagpaparami, o medyo kumplikado. Halimbawa, maaari kang magmungkahi ng isang problema na nangangailangan ng pagkalkula ng iba't ibang mga opsyon para sa posibleng pagmamana ng isang partikular na katangian. Ang lahat ay nakasalalay sa kung anong uri ng didactic na materyal ang mayroon ang guro. Siyempre, mahalagang kalkulahin kung gaano katagal ang aktibidad na ito. Maaaring mangyari na ang isang aralin ay hindi sapat upang lubos na pag-aralan ang materyal. Nangangahulugan ito na kailangan mong magbigay ng dalawang aralin at hindi ka dapat matakot sa mga paglihis sa kurikulum. Mayroong kaalaman at kasanayan, para sa pagbuo at pag-unlad kung saan kinakailangan na gumugol ng mas maraming oras kaysa sa ibinigay ng kurikulum. Huwag matakot dito, dahil ang oras na ginugol ay higit pa sa magbabayad sa hinaharap.
Mga tanong at gawain para sa malayang gawain
1. Ano ang mga pangunahing pagkakaiba sa pagitan ng mga aralin sa paksang "Introduction to General Biology" na ibinigay sa lecture?
2. Bakit mahalagang tukuyin ang mga ugnayan sa pagitan ng araling ito at sa nakaraan at kasunod na mga paksa?
3. Makabuo ng ilang mga multilevel na takdang-aralin para sa alinman sa mga paksa ng kurso.
KABANATA 1. MGA ARI-ARIAN AT PINAGMULAN NG BUHAY1.1. PAKSA, SULIRANIN AT PARAAN NG BIOLOHIYA
Biology (Greek bio - buhay at mga logo - kaalaman, pagtuturo, agham) - ang agham ng mga buhay na organismo. Ang pagkakaiba-iba ng buhay na kalikasan ay napakahusay na ang modernong biology ay isang kumplikadong mga agham (biological sciences), na makabuluhang naiiba sa isa't isa. Bukod dito, ang bawat isa ay may sariling paksa ng pag-aaral, pamamaraan, layunin at layunin. Halimbawa, ang virology ay ang agham ng mga virus, ang microbiology ay ang agham ng mga microorganism, ang mycology ay ang agham ng fungi, ang botany (phytology) ay ang agham ng mga halaman, ang zoology ay ang agham ng mga hayop, ang antropolohiya ay ang agham ng tao, ang cytology ay ang agham ng mga selula, ang histolohiya ay agham. tungkol sa mga tisyu, ang anatomy ay ang agham ng panloob na istraktura, ang morpolohiya ay ang agham ng panlabas na istraktura, ang pisyolohiya ay ang agham ng mahahalagang aktibidad ng isang integral na organismo at ang mga bahagi nito, ang genetika ay ang agham ng mga batas ng pagmamana at pagkakaiba-iba ng mga organismo at mga pamamaraan ng pamamahala sa kanila, ang ekolohiya ay ang agham ng ugnayan ng mga buhay na organismo sa pagitan nila at ng kanilang kapaligiran, ang teorya ng ebolusyon ay ang agham ng makasaysayang pag-unlad ng buhay na kalikasan, ang paleontology ay ang agham ng pag-unlad ng buhay sa mga nakaraang panahon ng geological, ang biochemistry ay ang agham ng mga kemikal at proseso sa mga buhay na organismo; Ang biophysics ay ang agham ng pisikal at physicochemical phenomena sa mga buhay na organismo, ang biotechnology ay isang hanay ng mga pang-industriyang pamamaraan na ginagawang posible na gamitin ang mga buhay na organismo at ang kanilang mga indibidwal na bahagi para sa produksyon ng mga produktong mahalaga para sa mga tao (amino acids, protina, bitamina, enzymes, antibiotics, hormones, atbp.) atbp.
Ang biology ay nabibilang sa kumplikadong mga natural na agham, iyon ay, ang mga agham ng kalikasan. Ito ay malapit na nauugnay sa mga pangunahing agham (matematika, pisika, kimika), natural (heolohiya, heograpiya, agham ng lupa), panlipunan (sikolohiya, sosyolohiya), inilapat (biotechnology, produksyon ng pananim, pangangalaga sa kalikasan).
Ang biological na kaalaman ay ginagamit sa industriya ng pagkain, pharmacology, at agrikultura. Ang biology ay ang teoretikal na batayan para sa mga agham tulad ng medisina, sikolohiya, sosyolohiya.
Ang mga nakamit ng biology ay dapat gamitin sa paglutas ng mga pandaigdigang problema sa ating panahon: ang relasyon ng lipunan sa kapaligiran, makatwirang paggamit ng likas na yaman at proteksyon ng kalikasan, supply ng pagkain.
Mga pamamaraan ng pananaliksik sa biyolohikal:
Paraan ng pagmamasid at paglalarawan (binubuo sa pagkolekta at paglalarawan ng mga katotohanan);
comparative method (binubuo sa pagsusuri ng pagkakatulad at pagkakaiba ng mga pinag-aralan na bagay);
makasaysayang pamamaraan (pag-aaral sa kurso ng pag-unlad ng bagay na pinag-aaralan);
pang-eksperimentong paraan (nagbibigay-daan sa iyo na pag-aralan ang mga natural na phenomena sa ilalim ng tinukoy na mga kondisyon);
paraan ng pagmomodelo (pinapayagan ang mga kumplikadong natural na phenomena na ilarawan sa medyo simpleng mga modelo).
1.2. MGA KATANGIAN NG BUHAY NA BAGAY
Domestic scientist M.V. Iminungkahi ni Volkenstein ang sumusunod na kahulugan: "Ang mga buhay na katawan na umiiral sa Earth ay bukas, self-regulating at self-reproducing system na binuo ng mga biopolymer - mga protina at nucleic acid."
Gayunpaman, walang pangkalahatang tinatanggap na kahulugan ng konsepto ng "buhay", ngunit posible na isa-isa ang mga palatandaan (mga katangian) ng bagay na may buhay na nakikilala ito mula sa walang buhay.
1. Ilang kemikal na komposisyon. Ang mga buhay na organismo ay binubuo ng parehong mga elemento ng kemikal bilang mga bagay na walang buhay, gayunpaman, ang ratio ng mga elementong ito ay naiiba. Ang mga pangunahing elemento ng mga nabubuhay na bagay ay C, O, N at N.
2.Cellular na istraktura. Ang lahat ng nabubuhay na organismo, maliban sa mga virus, ay may cellular na istraktura.
3. Metabolismo at pag-asa sa enerhiya. Ang mga buhay na organismo ay bukas na mga sistema, umaasa sila sa supply ng mga sangkap at enerhiya mula sa panlabas na kapaligiran.
4. Regulasyon sa sarili. Ang mga nabubuhay na organismo ay may kakayahang mapanatili ang katatagan ng kanilang kemikal na komposisyon at ang intensity ng mga metabolic na proseso.
5. Iritable at mental function. Ang mga nabubuhay na organismo ay nagpapakita ng pagkamayamutin, iyon ay, ang kakayahang tumugon sa ilang mga panlabas na impluwensya na may mga tiyak na reaksyon.
6. pagmamana. Nagagawa ng mga buhay na organismo na magpadala ng mga katangian at katangian mula sa henerasyon hanggang sa henerasyon gamit ang mga carrier ng impormasyon - mga molekula ng DNA at RNA.
7. Pagkakaiba-iba. Ang mga buhay na organismo ay may kakayahang makakuha ng mga bagong katangian at katangian.
8.Pagpaparami ng sarili (reproduction). Nagagawa ng mga buhay na organismo na magparami - magparami ng kanilang sariling uri.
9.Indibidwal na pag-unlad. Ang Ontogenesis ay ang pagbuo ng isang organismo mula sa sandali ng pagsisimula hanggang sa kamatayan. Ang pag-unlad ay sinamahan ng paglago.
10. Ebolusyonaryong pag-unlad. Ang Phylogenesis ay ang pag-unlad ng buhay sa Earth mula sa sandali ng pinagmulan nito hanggang sa kasalukuyan.
11. Ritmo. Ang mga nabubuhay na organismo ay nagpapakita ng ritmo ng buhay (araw-araw, pana-panahon, atbp.), Na nauugnay sa mga katangian ng tirahan.
12. Integridad at discreteness. Sa isang banda, lahat ng nabubuhay na bagay ay integral, organisado sa isang tiyak na paraan at sumusunod sa mga pangkalahatang batas; sa kabilang banda, ang anumang biyolohikal na sistema ay binubuo ng mga nakahiwalay, kahit na magkakaugnay, mga elemento.
13. Hierarchy. Mula sa mga biopolymer (nucleic acid, protina) hanggang sa biosphere sa kabuuan, ang lahat ng nabubuhay na bagay ay nasa isang tiyak na subordination. Ang paggana ng mga biological system sa isang hindi gaanong kumplikadong antas ay ginagawang posible para sa isang mas kumplikadong antas na umiral (tingnan ang susunod na talata).
1.3. MGA ANTAS NG BUHAY NA KALIKASAN
Ang hierarchy ng organisasyon ng nabubuhay na bagay ay nagpapahintulot na ito ay kondisyonal na hatiin sa isang bilang ng mga antas. Ang antas ng organisasyon ng buhay na bagay ay isang functional na lugar ng biological na istraktura ng isang tiyak na antas ng pagiging kumplikado sa pangkalahatang hierarchy ng buhay na bagay. Ang mga sumusunod na antas ay nakikilala:
1.Molecular (molecular genetic). Sa antas na ito, ang mga mahahalagang proseso ay ipinakita bilang metabolismo at conversion ng enerhiya, paghahatid ng namamana na impormasyon.
2.Sellular. Ang cell ay isang elementary structural at functional unit ng mga buhay na bagay.
3.Tissue. Ang tissue ay isang hanay ng mga cell na magkatulad sa istruktura, pati na rin ang mga intercellular substance na nauugnay sa kanila, na pinagsama ng pagganap ng ilang mga function.
4. Organ. Ang organ ay isang bahagi ng isang multicellular na organismo na gumaganap ng isang tiyak na function o function.
5. Organiko. Ang organismo ay isang tunay na nagdadala ng buhay, na nailalarawan sa lahat ng mga katangian nito. Sa kasalukuyan, ang isang solong antas ng "ontogenetic" ay madalas na nakikilala, kabilang ang mga antas ng cellular, tissue, organ, at organismo ng organisasyon.
6. Partikular sa populasyon. Populasyon - isang hanay ng mga indibidwal ng parehong species, na bumubuo ng isang hiwalay na genetic system at naninirahan sa isang puwang na may medyo homogenous na kondisyon ng pamumuhay. Ang isang species ay isang hanay ng mga populasyon, ang mga indibidwal na kung saan ay may kakayahang mag-interbreeding sa pagbuo ng mga mayabong na supling at sumasakop sa isang tiyak na lugar ng geographic na espasyo (saklaw).
7. Biocenotic. Biocenosis - isang hanay ng mga organismo ng iba't ibang uri ng iba't ibang kumplikado ng organisasyon, na naninirahan sa isang tiyak na lugar. Kung ang mga abiotic na kadahilanan ng kapaligiran ay isinasaalang-alang din, pagkatapos ay nagsasalita sila ng biogeocenosis.
8. Biospheric. Ang biosphere ay ang shell ng Earth, ang istraktura at mga katangian kung saan sa isang antas o iba pa ay tinutukoy ng kasalukuyan o nakaraang aktibidad ng mga nabubuhay na organismo. Dapat pansinin na ang biospheric na antas ng organisasyon ng nabubuhay na bagay ay madalas na hindi nakikilala, dahil ang biosphere ay isang bioinert system na kinabibilangan ng hindi lamang nabubuhay na bagay, kundi pati na rin ang walang buhay na bagay.
1.4. PINAGMULAN NG BUHAY
Sa tanong ng pinagmulan ng buhay, gayundin sa tanong ng kakanyahan ng buhay, walang pinagkasunduan sa mga siyentipiko. Mayroong ilang mga diskarte sa paglutas ng isyu ng pinagmulan ng buhay, na malapit na magkakaugnay. Maaari silang uriin bilang mga sumusunod.
1. Ayon sa prinsipyo na ang ideya, ang isip ay pangunahin, at ang bagay ay pangalawa (idealistic hypotheses), o ang bagay ay pangunahin, at ang ideya, ang isip ay pangalawa (materialistic hypotheses).
2. Ayon sa prinsipyo na ang buhay ay palaging umiral at mananatili magpakailanman (hypothesis of a stationary state), o ang buhay ay bumangon sa isang tiyak na yugto sa pag-unlad ng mundo.
3. Ayon sa prinsipyo - nabubuhay lamang mula sa mga nabubuhay na bagay (hypothesis of biogenesis) o kusang henerasyon ng mga nabubuhay na bagay mula sa mga bagay na hindi nabubuhay ay posible (hypothesis of abiogenesis).
4.Ayon sa prinsipyo, ang buhay ay lumitaw sa Earth o dinala mula sa kalawakan (hypothesis of panspermia).
Isaalang-alang natin ang pinakamahalaga sa mga hypotheses.
Creationism. Ang buhay ay nilikha ng Lumikha. Ang Lumikha ay Diyos, Ideya, Mas Mataas na Isip, o iba pa.
Nakatigil na hypothesis. Ang buhay, tulad ng Uniberso mismo, ay palaging umiral at mananatili magpakailanman, dahil ang walang simula ay walang katapusan. Kasabay nito, ang pagkakaroon ng mga indibidwal na katawan at mga pormasyon (mga bituin, planeta, organismo) ay limitado sa oras, bumangon sila, ipinanganak at namatay. Sa kasalukuyan, ang hypothesis na ito ay pangunahing may kahalagahan sa kasaysayan, dahil ang pangkalahatang tinatanggap na teorya ng pagbuo ng Uniberso ay ang "Big Bang theory", ayon sa kung saan ang Uniberso ay umiiral sa isang limitadong panahon, ito ay nabuo mula sa isang punto mga 15 bilyong taon. kanina.
Panspermia hypothesis. Ang buhay ay dinala sa Earth mula sa kalawakan, at nag-ugat dito, pagkatapos ng kanais-nais na mga kondisyon para dito na binuo sa Earth. Ang solusyon sa tanong kung paano lumitaw ang buhay sa kalawakan, dahil sa layunin ng mga paghihirap ng solusyon nito, ay ipinagpaliban nang walang katiyakan. Ito ay maaaring nilikha ng Lumikha, palaging umiiral, o nagmula sa walang buhay na bagay. Kamakailan, parami nang parami ang mga tagasuporta ng hypothesis na ito ay lumitaw sa mga siyentipiko.
Hypothesis ng abiogenesis (kusang henerasyon ng pamumuhay mula sa walang buhay at kasunod na biochemical evolution). Nagmula ang buhay sa Earth mula sa walang buhay na bagay.
Noong 1924 A.I. Iminungkahi ni Oparin na ang mga nabubuhay na bagay ay lumitaw sa Earth mula sa walang buhay na bagay bilang resulta ng ebolusyon ng kemikal - kumplikadong pagbabagong kemikal ng mga molekula. Ang kaganapang ito ay pinaboran ng mga kondisyon na umiiral sa oras na iyon sa Earth.
Noong 1953 S. Miller sa mga kondisyon ng laboratoryo ay nakakuha ng isang bilang ng mga organikong sangkap mula sa mga inorganikong compound. Ang pangunahing posibilidad ng isang hindi organikong landas para sa pagbuo ng mga biogenic na organikong compound (ngunit hindi mga nabubuhay na organismo) ay napatunayan.
A.I. Naniniwala si Oparin na ang organikong bagay ay maaaring malikha sa pangunahing karagatan mula sa mga simpleng inorganikong compound. Bilang resulta ng akumulasyon ng mga organikong bagay sa karagatan, nabuo ang tinatawag na "primary soup". Pagkatapos, ang pagsasama-sama, ang mga protina at iba pang mga organikong molekula ay nabuo ang mga patak ng coacervates, na nagsilbing prototype ng mga cell. Ang mga patak ng Coacervate ay sumailalim sa natural na pagpili at umunlad. Ang mga unang organismo ay heterotrophic. Habang ang mga reserba ng "pangunahing sabaw" ay naubos, ang mga autotroph ay lumitaw.
Dapat pansinin na mula sa punto ng view ng teorya ng posibilidad, ang posibilidad ng synthesis ng supercomplex biomolecules, sa kondisyon na ang kanilang mga bahagi ng constituent ay random na pinagsama, ay napakababa.
SA AT. Vernadsky tungkol sa pinagmulan at kakanyahan ng buhay at biosphere. SA AT. Inilarawan ni Vernadsky ang kanyang mga pananaw sa pinagmulan ng buhay sa mga sumusunod na tesis:
1. Walang simula ng buhay sa kosmos na ating napagmamasdan, dahil walang simula ng kosmos na ito. Ang buhay ay walang hanggan, dahil ang kosmos ay walang hanggan, at palaging naipapasa sa pamamagitan ng biogenesis.
2. Ang buhay, na walang hanggan na likas sa Uniberso, ay lumitaw na bago sa Earth, ang mga embryo nito ay dinala mula sa labas sa lahat ng oras, ngunit pinalakas lamang sa Earth na may kanais-nais na mga pagkakataon para dito.
3. Ang buhay sa Mundo noon pa man. Ang haba ng buhay ng isang planeta ay ang haba ng buhay dito. Ang buhay ay geologically (planetary) na walang hanggan. Ang edad ng planeta ay hindi tiyak.
4. Ang buhay ay hindi kailanman naging isang bagay na random, nakakulong sa ilang magkakahiwalay na oasis. Ito ay laganap sa lahat ng dako at palaging may buhay na bagay na umiiral sa anyo ng biosphere.
5. Ang pinaka sinaunang anyo ng buhay - mga scrap - ay may kakayahang gawin ang lahat ng mga function sa biosphere. Nangangahulugan ito na ang isang biosphere ay posible, na binubuo ng ilang mga prokaryote. Malamang na ganito ang nangyari noon.
6. Ang buhay na sangkap ay hindi maaaring magmula sa inert. Walang mga intermediate na hakbang sa pagitan ng dalawang estado ng bagay na ito. Sa kabaligtaran, bilang resulta ng impluwensya ng buhay, naganap ang ebolusyon ng crust ng lupa.
Kaya, kinakailangang kilalanin ang katotohanan na hanggang ngayon ay wala sa mga umiiral na hypotheses tungkol sa pinagmulan ng buhay ang may direktang ebidensya, at ang modernong agham ay walang malinaw na sagot sa tanong na ito.
KABANATA 2. KOMPOSISYON NG KEMIKAL NG MGA BUHAY NA ORGANISMO
2.1. ELEMENTAL NA KOMPOSISYON
Ang kemikal na komposisyon ng mga buhay na organismo ay maaaring ipahayag sa dalawang anyo: atomic at molekular. Ang atomic (elemental) na komposisyon ay nagpapakilala sa ratio ng mga atomo ng mga elemento na bumubuo sa mga buhay na organismo. Ang komposisyon ng molekular (materyal) ay sumasalamin sa ratio ng mga molekula ng mga sangkap.
Ayon sa kamag-anak na nilalaman, ang mga elemento na bumubuo sa mga buhay na organismo ay karaniwang nahahati sa tatlong pangkat:
1. Macronutrients - H, O, C, N (mga 98% sa kabuuan, tinatawag din silang basic), Ca, Cl, K, S, P, Mg, Na, Fe (mga 2% sa kabuuan). Ang mga macronutrients ay bumubuo sa karamihan ng porsyento ng mga buhay na organismo.
2. Microelements - Mn, Co, Zn, Cu, B, I, atbp. Ang kanilang kabuuang nilalaman sa cell ay humigit-kumulang 0.1%.
3. Ultramicroelements - Au, Hg, Se, atbp. Ang kanilang nilalaman sa cell ay napakaliit, at ang pisyolohikal na papel para sa karamihan sa kanila ay hindi isiniwalat.
Ang mga kemikal na elemento na bahagi ng mga buhay na organismo at kasabay nito ay gumaganap ng mga biological function ay tinatawag na biogenic. Kahit na ang mga ito, na nakapaloob sa mga selula sa hindi gaanong halaga, ay hindi mapapalitan ng anuman at talagang kinakailangan para sa buhay.
2.2. KOMPOSISYON NG MOLEKULAR
Ang mga elemento ng kemikal ay bahagi ng mga selula sa anyo ng mga ion at molekula ng mga di-organikong at organikong sangkap. Ang pinakamahalagang inorganic na sangkap sa cell ay tubig at mineral na mga asing-gamot, ang pinakamahalagang organikong sangkap ay carbohydrates, lipids, protina at nucleic acid.
2.2.1. Mga di-organikong sangkap
2.2.1.1. Tubig
Ang tubig ang pangunahing bahagi ng lahat ng nabubuhay na organismo. Mayroon itong mga natatanging katangian dahil sa mga tampok na istruktura nito: ang mga molekula ng tubig ay hugis-dipole at ang mga bono ng hydrogen ay nabuo sa pagitan nila. Ang average na nilalaman ng tubig sa mga selula ng karamihan sa mga nabubuhay na organismo ay halos 70%. Ang tubig sa cell ay naroroon sa dalawang anyo: libre (95% ng lahat ng cell water) at nakatali (4-5% na nakatali sa mga protina).
Mga function ng tubig:
1. Tubig bilang pantunaw. Maraming mga reaksiyong kemikal sa selula ang ionic, kaya nagaganap lamang ito sa kapaligirang nabubuhay sa tubig. Ang mga sangkap na natutunaw sa tubig ay tinatawag na hydrophilic (alcohols, sugars, aldehydes, amino acids), insoluble - hydrophobic (fatty acids, cellulose).
2. Tubig bilang reagent. Ang tubig ay kasangkot sa maraming mga reaksiyong kemikal: mga reaksyon ng polimerisasyon, hydrolysis, sa proseso ng photosynthesis.
3. Pag-andar ng transportasyon. Ang paggalaw ng mga sangkap na natunaw dito sa pamamagitan ng katawan kasama ng tubig sa iba't ibang bahagi nito at ang pag-alis ng mga hindi kinakailangang produkto mula sa katawan.
4. Tubig bilang thermostabilizer at thermostat. Ang function na ito ay dahil sa mga katangian ng tubig bilang mataas na kapasidad ng init - pinapalambot ang epekto sa katawan ng mga makabuluhang pagbabago sa temperatura sa kapaligiran; mataas na thermal conductivity - nagpapahintulot sa katawan na mapanatili ang parehong temperatura sa buong buong volume nito; mataas na init ng singaw - ginagamit upang palamig ang katawan sa panahon ng pagpapawis sa mga mammal at transpiration sa mga halaman.
5. Structural function. Ang cytoplasm ng mga cell ay naglalaman ng 60 hanggang 95% na tubig, at ito ang nagbibigay sa mga cell ng kanilang normal na hugis. Sa mga halaman, ang tubig ay nagpapanatili ng turgor (pagkalastiko ng endoplasmic membrane), sa ilang mga hayop ito ay nagsisilbing isang hydrostatic skeleton (jellyfish).
2.2.1.2. Mga mineral na asin
Ang mga mineral na asing-gamot sa isang may tubig na solusyon ng cell ay naghihiwalay sa mga cation at anion. Ang pinakamahalagang cation ay K +, Ca2 +, Mg2 +, Na +, NH4 +, anion - Cl-, SO42-, HPO42-, H2PO4-, HCO3-, NO3-. Hindi lamang ang konsentrasyon, kundi pati na rin ang ratio ng mga indibidwal na ions sa cell ay mahalaga.
Mga function ng mineral:
1. Pagpapanatili ng balanse ng acid-base. Ang pinakamahalagang buffer system sa mga mammal ay phosphate at bikarbonate. Phosphate buffer system (HPO42-, H2PO4-) nagpapanatili ng pH ng intracellular fluid sa hanay na 6.9-7.4. Ang bicarbonate system (HCO3-, H2CO3) ay nagpapanatili ng pH ng extracellular medium (blood plasma) sa 7.4.
2. Pakikilahok sa paglikha ng mga potensyal na lamad ng mga selula. Sa loob ng cell, ang mga K + ions at malalaking mga organikong ion ay nangingibabaw, at sa mga pericellular fluid ay may mas maraming Na + at Cl- ion. Bilang resulta, ang isang pagkakaiba sa mga singil (mga potensyal) ng panlabas at panloob na mga ibabaw ng lamad ng cell ay nabuo. Ang potensyal na pagkakaiba ay ginagawang posible na magpadala ng paggulo kasama ang isang nerve o kalamnan.
3. Pag-activate ng mga enzyme. Ang mga ions Ca2 +, Mg2 +, atbp. ay mga activator at bahagi ng maraming enzymes, hormones at bitamina.
4. Paglikha ng osmotic pressure sa cell. Ang isang mas mataas na konsentrasyon ng mga ion ng asin sa loob ng cell ay nagsisiguro ng daloy ng tubig dito at ang paglikha ng presyon ng turgor.
5. Konstruksyon (structural). Ang mga compound ng nitrogen, phosphorus, calcium at iba pang mga inorganic na sangkap ay nagsisilbing pinagmumulan ng materyal na gusali para sa synthesis ng mga organikong molekula (amino acid, protina, nucleic acid, atbp.) at bahagi ng isang bilang ng mga sumusuportang istruktura ng cell at organismo. . Ang mga kaltsyum at posporus na asin ay bahagi ng tissue ng buto ng mga hayop.
2.2.2. Organikong bagay
Ang konsepto ng biopolymers. Ang polimer ay isang multi-link na kadena kung saan ang isang link ay isang medyo simpleng sangkap - isang monomer. Ang mga biological polymers ay mga polimer na bahagi ng mga selula ng mga buhay na organismo at ang kanilang mga produktong metabolic. Ang mga biopolymer ay mga protina, nucleic acid, polysaccharides.
2.2.2.1. Carbohydrates
Ang mga carbohydrate ay mga organikong compound na binubuo ng isa o maraming molekula ng mga simpleng asukal. Ang nilalaman ng carbohydrate sa mga selula ng hayop ay 1-5%, at sa ilang mga selula ng halaman umabot ito sa 70%. May tatlong grupo ng carbohydrates: monosaccharides (o simpleng sugars), oligosaccharides (binubuo ng 2-10 molecules ng simpleng sugars), polysaccharides (binubuo ng higit sa 10 sugar molecules).
Ang mga monosaccharides ay ketone o aldehyde derivatives ng polyhydric alcohols. Depende sa bilang ng mga carbon atoms, trioses, tetroses, pentoses (ribose, deoxyribose), hexoses (glucose, fructose) at heptoses ay nakikilala. Depende sa functional group, ang mga asukal ay nahahati sa: aldoses, na mayroong pangkat ng aldehyde (glucose, ribose, deoxyribose), at ketose, na mayroong pangkat ng ketone (fructose).
Ang mga oligosaccharides sa kalikasan ay kadalasang kinakatawan ng disaccharides, na binubuo ng dalawang monosaccharides na naka-link sa isa't isa sa pamamagitan ng isang glycosidic bond. Ang pinakakaraniwang maltose, o malt sugar, ay binubuo ng dalawang molekula ng glucose; lactose, na bahagi ng gatas at binubuo ng galactose at glucose; sucrose, o beet sugar, kabilang ang glucose at fructose.
Mga polysaccharides. Sa polysaccharides, ang mga simpleng sugars (glucose, mannose, galactose, atbp.) ay magkakaugnay ng mga glycosidic bond. Kung 1-4 glycosidic bond lamang ang naroroon, pagkatapos ay isang linear, unbranched polymer (cellulose) ang mabubuo; kung ang parehong 1-4 at 1-6 bonds ay naroroon, ang polimer ay magiging branched (glycogen).
Ang cellulose ay isang linear polysaccharide na binubuo ng β-glucose molecules. Ang selulusa ay ang pangunahing bahagi ng pader ng selula ng halaman. Ang starch at glycogen, mga branched polymers mula sa β-glucose residues, ay ang mga pangunahing anyo ng pag-iimbak ng glucose sa mga halaman at hayop, ayon sa pagkakabanggit. Binubuo ng chitin ang panlabas na balangkas (shell) sa mga crustacean at insekto, at sa fungi ay nagbibigay ito ng lakas sa cell wall.
Mga function ng carbohydrates:
1.Enerhiya. Kapag ang mga simpleng asukal (pangunahin ang glucose) ay na-oxidize, natatanggap ng katawan ang bulto ng enerhiya na kailangan nito. Sa kumpletong pagkasira ng 1 g ng glucose, 17.6 kJ ng enerhiya ang inilabas.
2.Imbakan. Ang starch at glycogen ay kumikilos bilang pinagmumulan ng glucose, na naglalabas nito kung kinakailangan.
3. Konstruksyon (structural). Ang selulusa at chitin ay nagbibigay ng lakas sa mga dingding ng selula ng mga halaman at fungi, ayon sa pagkakabanggit. Ang ribose at deoxyribose ay bahagi ng mga nucleic acid.
4.Receptor. Ang pag-andar ng pagkilala ng mga selula ng bawat isa ay ibinibigay ng mga glycoprotein na bahagi ng mga lamad ng cell. Ang pagkawala ng kakayahang makilala ang bawat isa ay katangian ng mga malignant na tumor cells.
2.2.2.2. Mga lipid
Ang mga lipid ay mga taba at tulad ng taba na mga organikong compound na halos hindi matutunaw sa tubig. Ang kanilang nilalaman sa iba't ibang mga cell ay nag-iiba-iba: mula 2-3 hanggang 50-90% sa mga selula ng mga buto ng halaman at adipose tissue ng mga hayop. Sa kemikal, ang mga lipid ay karaniwang mga ester ng mga fatty acid at isang bilang ng mga alkohol. Nahahati sila sa ilang mga klase: neutral fats, waxes, phospholipids, steroids, atbp.
Mga function ng lipid:
1. Konstruksyon (structural). Ang Phospholipids, kasama ang mga protina, ay ang batayan ng mga biological membrane. Ang kolesterol ay isang mahalagang bahagi ng mga lamad ng selula ng hayop.
2. Hormonal (regulatoryo). Maraming mga hormone ang mga kemikal na steroid (testosterone, progesterone, cortisone).
3.Enerhiya. Kapag ang 1 g ng mga fatty acid ay na-oxidize, 38 kJ ng enerhiya ang inilabas at dalawang beses na mas maraming ATP ang na-synthesize kaysa kapag ang parehong halaga ng glucose ay nasira.
4.Imbakan. Ang isang makabuluhang bahagi ng mga reserbang enerhiya ng katawan ay nakaimbak sa anyo ng mga taba. Bilang karagdagan, ang mga taba ay nagsisilbing pinagmumulan ng tubig (kapag nasunog ang 1 g ng taba, nabuo ang 1.1 g ng tubig). Ito ay lalong mahalaga para sa mga disyerto at arctic na hayop na walang libreng tubig.
5. Proteksiyon. Sa mga mammal, ang subcutaneous fat ay gumaganap bilang isang thermal insulator. Sinasaklaw ng waks ang epidermis ng mga halaman, balahibo, lana, buhok ng hayop, pinoprotektahan ito mula sa basa.
6. Pakikilahok sa metabolismo. Ang bitamina D ay gumaganap ng isang mahalagang papel sa metabolismo ng calcium at phosphorus.
2.2.2.3. Mga ardilya
Ang mga protina ay biological heteropolymer, ang mga monomer nito ay mga amino acid.
Sa mga tuntunin ng kemikal na komposisyon, ang mga amino acid ay mga compound na naglalaman ng isang carboxyl group (-COOH) at isang amine group (-NH2), na naka-link sa isang carbon atom kung saan ang isang side chain ay nakakabit - ilang radical R (siya ang nagbibigay ng amino acid ang mga natatanging katangian nito) ...
20 amino acids lamang ang kasangkot sa pagbuo ng mga protina. Ang mga ito ay tinatawag na fundamental o basic: alanine, methionine, valine, proline, leucine, isoleucine, tryptophan, phenylalanine, asparagine, glutamine, serine, glycine, tyrosine, threonine, cysteine, arginine, histidine, lysine, aspartic at glutamic acids. Ang ilan sa mga amino acid ay hindi na-synthesize sa mga organismo ng mga hayop at tao at dapat magmula sa mga pagkaing halaman (tinatawag silang mahalaga).
Ang mga amino acid, na nag-uugnay sa isa't isa sa pamamagitan ng mga covalent peptide bond, ay bumubuo ng mga peptide na may iba't ibang haba. Ang peptide (amide) bond ay isang covalent bond na nabuo ng carboxyl group ng isang amino acid at ng amino group ng isa pa. Ang mga protina ay mataas na molekular na timbang na polypeptide na naglalaman ng mula sa isang daan hanggang ilang libong amino acid.
Mayroong 4 na antas ng organisasyon ng protina:
Ang pangunahing istraktura ay isang pagkakasunud-sunod ng mga amino acid sa isang polypeptide chain. Ito ay nabuo sa pamamagitan ng covalent peptide bond sa pagitan ng mga residue ng amino acid. Ang pangunahing istraktura ay tinutukoy ng pagkakasunud-sunod ng mga nucleotide sa rehiyon ng molekula ng DNA na nag-encode ng isang partikular na protina. Ang pangunahing istraktura ng anumang protina ay natatangi at tinutukoy ang hugis, katangian at mga function nito.
Ang pangalawang istraktura ay nabuo sa pamamagitan ng pagtitiklop ng mga polypeptide chain sa isang α-helix o β-structure. Sinusuportahan ito ng mga bono ng hydrogen sa pagitan ng mga atomo ng hydrogen ng mga pangkat ng NH- at ng mga atomo ng oxygen ng mga pangkat ng CO. -Ang helix ay nabuo bilang isang resulta ng pag-twist ng polypeptide chain sa isang helix na may pantay na distansya sa pagitan ng mga pagliko. Ito ay katangian ng mga globular protein na may spherical globule na hugis. Ang β-structure ay isang longitudinal folding ng tatlong polypeptide chain. Ito ay katangian ng mga fibrillar protein na may pinahabang hugis ng fibril. Ang mga globular na protina lamang ang may tertiary at quaternary na istruktura.
Ang istrukturang tersiyaryo ay nabuo kapag ang helix ay pumulupot sa isang coil (globule, o domain). Ang mga domain ay parang globular na pormasyon na may hydrophobic core at isang hydrophilic na panlabas na layer. Ang tersiyaryong istraktura ay nabuo dahil sa mga bono na nabuo sa pagitan ng mga radical ng R amino acid, dahil sa ionic, hydrophobic at dispersion na mga pakikipag-ugnayan, pati na rin dahil sa pagbuo ng disulfide (S-S) na mga bono sa pagitan ng cysteine radicals.
Ang istraktura ng quaternary ay katangian ng mga kumplikadong protina na binubuo ng dalawa o higit pang mga polypeptide chain na hindi nakaugnay sa pamamagitan ng mga covalent bond, gayundin para sa mga protina na naglalaman ng mga non-protein na bahagi (metal ions, coenzymes). Ang istrukturang quaternary ay sinusuportahan ng parehong mga bono ng kemikal gaya ng tersiyaryo.
Ang pagsasaayos ng isang protina ay nakasalalay sa pagkakasunud-sunod ng mga amino acid, ngunit maaari rin itong maimpluwensyahan ng mga partikular na kondisyon kung saan matatagpuan ang protina.
Ang pagkawala ng isang molekula ng protina ng istrukturang organisasyon nito ay tinatawag na denaturation. Ang denaturation ay maaaring mababalik at hindi maibabalik. Sa reversible denaturation, ang quaternary, tertiary at secondary structures ay nawasak, ngunit dahil sa pag-iingat ng pangunahing istraktura kapag bumalik ang normal na mga kondisyon, posible ang renaturation ng protina - pagpapanumbalik ng normal (katutubong) conformation.
Sa pamamagitan ng kemikal na komposisyon, ang simple at kumplikadong mga protina ay nakikilala. Ang mga simpleng protina ay binubuo lamang ng mga amino acid (fibrillar proteins, immunoglobulins). Ang mga kumplikadong protina ay naglalaman ng isang bahagi ng protina at isang bahagi na hindi protina - mga prosthetic na grupo. Nakikilala ang pagkakaiba sa pagitan ng lipoproteins (naglalaman ng mga lipid), glycoproteins (carbohydrates), phosphoproteins (isa o higit pang mga phosphate group), metalloproteins (iba't ibang metal), nucleoproteins (nucleic acids). Ang mga grupong prosthetic ay karaniwang may mahalagang papel sa biological function ng protina.
Mga function ng protina:
1.Catalytic (enzymatic). Ang lahat ng mga enzyme ay mga protina. Ang mga protina-enzymes ay nagpapagana sa kurso ng mga reaksiyong kemikal sa katawan.
2. Konstruksyon (structural). Ito ay isinasagawa ng fibrillar proteins keratins (mga kuko, buhok), collagen (tendons), elastin (ligaments).
3.Transportasyon. Ang isang bilang ng mga protina ay may kakayahang mag-attach at magdala ng iba't ibang mga sangkap (ang hemoglobin ay nagdadala ng oxygen).
4. Hormonal (regulatoryo). Maraming mga hormone ang mga sangkap ng protina (ang insulin ay kinokontrol ang metabolismo ng glucose).
5. Proteksiyon. Ang mga immunoglobulin ng dugo ay mga antibodies; Ang fibrin at thrombin ay kasangkot sa pamumuo ng dugo.
6. Contractile (motor). Ang actin at myosin ay bumubuo ng mga microfilament at nagsasagawa ng pag-urong ng kalamnan, ang tubulin ay bumubuo ng mga microtubule.
7.Receptor (signal). Ang ilang mga protina na naka-embed sa lamad ay "nakakatanggap ng impormasyon" mula sa kapaligiran.
8.Enerhiya. Kapag ang 1 g ng protina ay nasira, 17.6 kJ ng enerhiya ang inilalabas.
Mga enzyme. Ang mga protina-enzymes ay nagpapagana sa kurso ng mga reaksiyong kemikal sa katawan. Ang mga reaksyong ito, dahil sa masiglang mga kadahilanan, ay alinman sa hindi nangyayari sa katawan, o nagpapatuloy nang masyadong mabagal.
Sa pamamagitan ng kanilang biochemical na kalikasan, ang lahat ng mga enzyme ay mataas na molekular na timbang na mga sangkap ng protina, kadalasan ng isang quaternary na istraktura. Ang lahat ng mga enzyme ay naglalaman ng mga sangkap na hindi protina bilang karagdagan sa protina. Ang bahagi ng protina ay tinatawag na apoenzyme, at ang bahaging hindi protina ay tinatawag na cofactor (kung ito ay isang simpleng inorganic na substance, halimbawa, Zn2 +) o isang coenzyme (coenzyme) (kung ito ay isang organic compound).
Ang molekula ng enzyme ay may aktibong sentro, na binubuo ng dalawang seksyon - sorption (responsable para sa pagbubuklod ng enzyme sa substrate molecule) at catalytic (responsable para sa aktwal na kurso ng catalysis). Sa kurso ng reaksyon, ang enzyme ay nagbubuklod sa substrate, sunud-sunod na nagbabago sa pagsasaayos nito, na bumubuo ng isang bilang ng mga intermediate na molekula, na sa huli ay nagbibigay ng mga produkto ng reaksyon.
Ang pagkakaiba sa pagitan ng mga enzyme at catalyst na hindi organikong kalikasan ay ang mga sumusunod:
1. Ang isang enzyme ay nag-catalyze lamang ng isang uri ng reaksyon.
2. Ang aktibidad ng mga enzyme ay limitado sa isang medyo makitid na hanay ng temperatura (karaniwan ay 35-45 ° C).
3. Ang mga enzyme ay aktibo sa ilang mga halaga ng pH (karamihan sa isang bahagyang alkaline na kapaligiran).
2.2.2.4. Mga nucleic acid
Mononucleotides. Ang mononucleotide ay binubuo ng isang purine (adenine - A, guanine - G) o pyrimidine (cytosine - C, thymine - T, uracil - U) nitrogenous base, sugar pentose (ribose o deoxyribose) at 1-3 phosphoric acid residues.
Polynucleotides. Mayroong dalawang uri ng mga nucleic acid: DNA at RNA. Ang mga nucleic acid ay mga polimer na ang mga monomer ay mga nucleotides.
Ang DNA at RNA nucleotides ay binubuo ng mga sumusunod na sangkap:
1.Nitrogen base (sa DNA: adenine, guanine, cytosine at thymine; sa RNA: adenine, guanine, cytosine at uracil).
2. Sugar pentose (sa DNA - deoxyribose, sa RNA - ribose).
3. Nalalabi ng phosphoric acid.
Ang DNA (deoxyribonucleic acids) ay isang long-chain na unbranched polymer na binubuo ng apat na uri ng monomer - nucleotides A, T, G, at C - na naka-link sa isa't isa sa pamamagitan ng covalent bond sa pamamagitan ng phosphoric acid residues.
Ang molekula ng DNA ay binubuo ng dalawang spirally twisted strands (double helix). Sa kasong ito, ang adenine ay bumubuo ng 2 hydrogen bond na may thymine, at guanine - 3 bond na may cytosine. Ang mga pares ng nitrogenous base na ito ay tinatawag na complementary. Sa molekula ng DNA, palagi silang magkatapat. Ang mga kadena sa molekula ng DNA ay magkasalungat na nakadirekta. Ang spatial na istraktura ng molekula ng DNA ay itinatag noong 1953 nina D. Watson at F. Crick.
Sa pamamagitan ng pagbubuklod sa mga protina, ang molekula ng DNA ay bumubuo ng isang chromosome. Ang Chromosome ay isang kumplikado ng isang molekula ng DNA na may mga protina. Ang mga molekula ng DNA ng mga eukaryotic na organismo (fungi, halaman, at hayop) ay linear, hindi nakasara, naka-link sa mga protina, na bumubuo ng mga chromosome. Sa prokaryotes (bacteria), ang DNA ay sarado sa isang singsing, hindi nakagapos sa mga protina, at hindi bumubuo ng isang linear na kromosoma.
Function ng DNA: imbakan, paghahatid at pagpaparami sa ilang henerasyon ng genetic na impormasyon. Tinutukoy ng DNA kung aling mga protina at kung anong dami ang kailangang i-synthesize.
Ang RNA (ribonucleic acids) ay naglalaman ng ribose sa halip na deoxyribose, at uracil sa halip na thymine. Ang mga RNA ay karaniwang may isang strand lamang, mas maikli kaysa sa mga hibla ng DNA. Ang mga double-stranded na RNA ay matatagpuan sa ilang mga virus.
Mga uri ng RNA:
Pang-impormasyon (messenger) RNA - mRNA (o mRNA). May bukas na circuit. Nagsisilbing mga template para sa synthesis ng mga protina, naglilipat ng impormasyon tungkol sa kanilang istraktura mula sa molekula ng DNA patungo sa mga ribosom sa cytoplasm.
Transport RNA - tRNA. Naghahatid ng mga amino acid sa synthesized na molekula ng protina. Ang molekula ng tRNA ay binubuo ng 70-90 nucleotides at dahil sa intrachain na pantulong na pakikipag-ugnayan ay nakakakuha ito ng isang katangian na pangalawang istraktura sa anyo ng isang "dahon ng klouber".
Ribosomal RNA - rRNA. Sa kumbinasyon ng mga ribosomal na protina, bumubuo ito ng mga ribosom - mga organel kung saan nangyayari ang synthesis ng protina.
Sa isang cell, ang mRNA ay humigit-kumulang 5%, tRNA - humigit-kumulang 10%, at rRNA - humigit-kumulang 85% ng lahat ng cellular RNA.
Mga function ng RNA: pakikilahok sa biosynthesis ng protina.
Pagdodoble sa sarili ng DNA. Ang mga molekula ng DNA ay may kakayahan na hindi likas sa anumang iba pang molekula - ang kakayahang mag-duplicate. Ang proseso ng pagdodoble ng mga molekula ng DNA ay tinatawag na pagtitiklop. Ang pagtitiklop ay batay sa prinsipyo ng complementarity - ang pagbuo ng mga bono ng hydrogen sa pagitan ng mga nucleotides A at T, G at C.
Ang prosesong ito ay isinasagawa ng DNA polymerase enzymes. Sa ilalim ng kanilang impluwensya, ang mga kadena ng molekula ng DNA ay pinaghihiwalay sa isang maliit na bahagi ng molekula. Ang mga kadena ng anak na babae ay nakumpleto sa kadena ng molekula ng magulang. Pagkatapos ay ang isang bagong segment ay maalis at ang ikot ng pagtitiklop ay mauulit.
Bilang resulta, ang mga molekula ng DNA ng anak na babae ay nabuo, na hindi naiiba sa bawat isa at mula sa molekula ng magulang. Sa proseso ng paghahati ng cell, ang mga molekula ng DNA ng anak na babae ay ipinamamahagi sa pagitan ng mga nagresultang selula. Ito ay kung paano ipinapadala ang impormasyon mula sa henerasyon hanggang sa henerasyon.
KABANATA 3. ISTRUKTURA NG CELL
Ang mga pangunahing probisyon ng teorya ng cell:
1. Ang cell ay isang istrukturang yunit ng lahat ng nabubuhay na bagay. Ang lahat ng nabubuhay na organismo ay binubuo ng mga selula (maliban sa mga virus).
2. Ang cell ay isang functional unit ng lahat ng nabubuhay na bagay. Ang cell ay nagpapakita ng buong hanay ng mga mahahalagang function.
3. Ang cell ay ang yunit ng pag-unlad ng lahat ng nabubuhay na bagay. Ang mga bagong selula ay nabuo lamang bilang resulta ng paghahati ng orihinal (ina) na selula.
4. Ang cell ay ang genetic unit ng lahat ng nabubuhay na bagay. Ang mga chromosome ng isang cell ay naglalaman ng impormasyon tungkol sa pag-unlad ng buong organismo.
5. Ang mga selula ng lahat ng organismo ay magkatulad sa kemikal na komposisyon, istraktura at paggana.
3.1. MGA URI NG CELL ORGANIZATION
Sa mga buhay na organismo, ang mga virus lamang ang walang cellular na istraktura. Ang lahat ng iba pang mga organismo ay kinakatawan ng mga cellular life form. Mayroong dalawang uri ng cellular organization: prokaryotic at eukaryotic. Ang mga bakterya at asul na berde ay nabibilang sa mga prokaryote, ang mga halaman, fungi at mga hayop ay sa mga eukaryote.
Ang istraktura ng mga prokaryotic cell ay medyo simple. Wala silang nucleus, ang lugar kung saan matatagpuan ang DNA sa cytoplasm ay tinatawag na nucleoid, ang tanging molekula ng DNA ay pabilog at hindi nauugnay sa mga protina, ang mga cell ay mas maliit kaysa sa mga eukaryotic cell, ang glycopeptide - murein ay bahagi ng cell wall, membrane organelles ay wala, ang kanilang mga function ay ginagampanan ng invaginations ng plasma membrane, ribosomes ay maliit, microtubules ay wala, samakatuwid ang cytoplasm ay hindi kumikibo, at ang cilia at flagella ay may isang espesyal na istraktura.
Ang mga eukaryotic cell ay may nucleus kung saan matatagpuan ang mga chromosome - mga linear na molekula ng DNA na nauugnay sa mga protina; ang iba't ibang mga organelle ng lamad ay matatagpuan sa cytoplasm.
Ang mga cell ng halaman ay nakikilala sa pamamagitan ng pagkakaroon ng isang makapal na cellulose cell wall, mga plastid, at isang malaking gitnang vacuole na nagpapalipat-lipat ng nucleus sa periphery. Ang cell center ng mas matataas na halaman ay hindi naglalaman ng mga centrioles. Ang imbakan ng carbohydrate ay almirol.
Ang mga fungal cell ay may lamad ng cell na naglalaman ng chitin, mayroong isang sentral na vacuole sa cytoplasm, at walang mga plastid. Ilang fungi lamang ang may centriole sa cell center. Ang pangunahing reserbang karbohidrat ay glycogen.
Ang mga selula ng hayop, bilang panuntunan, ay may manipis na pader ng selula, hindi naglalaman ng mga plastid at isang sentral na vacuole; ang centriole ay katangian ng sentro ng cell. Ang imbakan ng carbohydrate ay glycogen.
3.2. ANG STRUCTURE NG EUKARYOTIC CELL
Ang lahat ng mga cell ay binubuo ng tatlong pangunahing bahagi:
1. Nililimitahan ng cell membrane ang cell mula sa kapaligiran.
2. Ang cytoplasm ay ang panloob na nilalaman ng cell.
3. Nucleus (sa prokaryotes - nucleoid). Naglalaman ng genetic material ng cell.
3.2.1. Cell lamad
Ang istraktura ng lamad ng cell. Ang batayan ng cell membrane ay ang plasma membrane - isang biological membrane na naglilimita sa mga panloob na nilalaman ng cell mula sa panlabas na kapaligiran.
Ang lahat ng biological membrane ay isang double layer ng lipids, ang mga hydrophobic na dulo nito ay nakaharap sa loob, at ang hydrophilic na mga ulo, palabas. Ang mga protina ay inilulubog dito sa iba't ibang kalaliman, na ang ilan ay tumagos sa lamad sa pamamagitan at sa pamamagitan. Ang mga protina ay maaaring lumipat sa eroplano ng lamad. Ang mga protina ng lamad ay gumaganap ng iba't ibang mga function: transportasyon ng iba't ibang mga molekula; pagtanggap at pag-convert ng mga signal mula sa kapaligiran; pagpapanatili ng istraktura ng lamad. Ang pinakamahalagang pag-aari ng mga lamad ay pumipili ng pagkamatagusin.
Ang mga plasma membrane ng mga selula ng hayop ay may glycocalyx layer sa labas, na binubuo ng glycoproteins at glycolipids, at gumaganap ng signaling at receptor functions. Ito ay gumaganap ng isang mahalagang papel sa unyon ng mga cell sa mga tisyu. Ang mga lamad ng plasma ng mga selula ng halaman ay natatakpan ng cellulose cell wall. Ang mga pores sa dingding ay nagpapahintulot sa tubig at maliliit na molekula na dumaan, at ang katigasan ay nagbibigay sa cell ng mekanikal na suporta at proteksyon.
Mga function ng cell wall. Ang cell membrane ay gumaganap ng mga sumusunod na function: tinutukoy at pinapanatili ang hugis ng cell; pinoprotektahan ang cell mula sa mekanikal na stress at pagtagos ng mga nakakapinsalang biological agent; nililimitahan ang mga panloob na nilalaman ng cell; kinokontrol ang metabolismo sa pagitan ng cell at ng kapaligiran, tinitiyak ang patuloy na komposisyon ng intracellular; nagsasagawa ng pagkilala sa maraming mga signal ng molekular (halimbawa, mga hormone); nakikilahok sa pagbuo ng mga intercellular contact at iba't ibang uri ng mga tiyak na protrusions ng cytoplasm (microvilli, cilia, flagella).
Mga mekanismo para sa pagtagos ng mga sangkap sa cell. Mayroong patuloy na pagpapalitan ng bagay sa pagitan ng cell at ng kapaligiran. Ang mga ion at maliliit na molekula ay dinadala sa buong lamad sa pamamagitan ng passive o aktibong transportasyon, mga macromolecule at malalaking particle - sa pamamagitan ng endo- at exocytosis.
Passive transport - ang paggalaw ng isang sangkap kasama ang isang gradient ng konsentrasyon, na isinasagawa nang walang pagkonsumo ng enerhiya, sa pamamagitan ng simpleng pagsasabog, osmosis o pinadali na pagsasabog gamit ang mga protina ng carrier. Aktibong transportasyon - ang paglipat ng isang sangkap sa pamamagitan ng mga protina ng carrier laban sa isang gradient ng konsentrasyon, ay nauugnay sa mga gastos sa enerhiya.
Ang endocytosis ay ang pagsipsip ng mga sangkap sa pamamagitan ng pagpapaligid sa kanila ng mga paglaki ng lamad ng plasma na may pagbuo ng mga vesicle na napapalibutan ng isang lamad. Ang exocytosis ay ang pagpapalabas ng mga sangkap mula sa isang cell sa pamamagitan ng pagpapaligid sa kanila ng mga paglaki ng lamad ng plasma na may pagbuo ng mga vesicle na napapalibutan ng isang lamad. Ang pagsipsip at paglabas ng solid at malalaking particle ay tinatawag na phagocytosis at reverse phagocytosis, likido o dissolved particle - pinocytosis at reverse pinocytosis.
3.2.2. Cytoplasm
Ang cytoplasm ay ang panloob na nilalaman ng cell at binubuo ng pangunahing sangkap (hyaloplasm) at iba't ibang mga intracellular na istruktura (inclusions at organelles) na matatagpuan dito.
Ang Hyaloplasma (matrix) ay isang may tubig na solusyon ng inorganic at organic na mga sangkap na maaaring magbago ng lagkit nito at patuloy na gumagalaw.
Ang mga cytoplasmic na istruktura ng cell ay kinakatawan ng mga inklusyon at organelles. Ang mga pagsasama ay hindi matatag na mga istruktura ng cytoplasm sa anyo ng mga butil (starch, glycogen, protina) at mga patak (taba). Ang mga organoid ay permanente at kailangang-kailangan na mga bahagi ng karamihan sa mga selula na may partikular na istraktura at gumaganap ng mahahalagang tungkulin.
Single-membrane cell organelles: endoplasmic reticulum, lamellar Golgi complex, lysosomes.
Ang endoplasmic reticulum (reticulum) ay isang sistema ng magkakaugnay na mga cavity, tubes at channels, na hinahati mula sa cytoplasm ng isang layer ng lamad at hinahati ang cytoplasm ng mga cell sa mga hiwalay na espasyo. Ito ay kinakailangan upang paghiwalayin ang maraming magkakatulad na reaksyon. Ang isang magaspang na endoplasmic reticulum ay nakikilala (sa ibabaw nito ay may mga ribosome kung saan ang protina ay synthesize) at isang makinis na endoplasmic reticulum (mga lipid at carbohydrates ay synthesize sa ibabaw nito).
Ang Golgi apparatus (lamellar complex) ay isang stack ng 5-20 flattened disc-shaped membrane cavities at microbubbles na hiwalay sa kanila. Ang pag-andar nito ay pagbabagong-anyo, akumulasyon, transportasyon ng mga sangkap na pumapasok dito sa iba't ibang mga istruktura ng intracellular o sa labas ng cell. Ang mga lamad ng Golgi apparatus ay may kakayahang bumuo ng mga lysosome.
Ang mga lysosome ay mga vesicle ng lamad na naglalaman ng mga lytic enzymes. Sa lysosomes, ang parehong mga produkto na pumapasok sa cell sa pamamagitan ng endocytosis at ang mga bahagi ng mga cell o ang buong cell (autolysis) ay natutunaw. Matukoy ang pagkakaiba sa pagitan ng pangunahin at pangalawang lysosome. Ang mga pangunahing lysosome ay mga microbubble na nakahiwalay sa mga cavity ng Golgi apparatus, na napapalibutan ng isang solong lamad at naglalaman ng isang hanay ng mga enzyme. Matapos ang pagsasanib ng mga pangunahing lysosome sa substrate na mapupuksa, ang mga pangalawang lysosome ay nabuo (halimbawa, mga protozoan digestive vacuoles).
Ang mga vacuole ay mga bag ng lamad na puno ng likido. Ang lamad ay tinatawag na tonoplast, at ang mga nilalaman ay tinatawag na cell sap. Ang cell sap ay maaaring maglaman ng mga reserbang sustansya, mga solusyon sa pigment, mga produktong basura, at hydrolytic enzymes. Ang mga vacuole ay kasangkot sa regulasyon ng metabolismo ng tubig-asin, ang paglikha ng presyon ng turgor, ang akumulasyon ng mga reserbang sangkap at ang pag-aalis ng mga nakakalason na compound mula sa metabolismo.
Ang endoplasmic reticulum, ang Golgi complex, lysosomes at vacuoles ay one-membrane structures at bumubuo ng isang solong membrane system ng cell.
Dalawang-membrane cell organelles: mitochondria at plastids.
Sa mga eukaryotic na selula, mayroon ding mga organel na nakahiwalay sa cytoplasm sa pamamagitan ng dalawang lamad. Ito ay mitochondria at plastids. Mayroon silang sariling pabilog na molekula ng DNA, maliliit na ribosom at may kakayahang maghati. Nagsilbi itong batayan para sa paglitaw ng symbiotic theory ng paglitaw ng mga eukaryotes. Ayon sa teoryang ito, sa nakaraan, ang mitochondria at plastids ay mga independiyenteng prokaryote, na kalaunan ay lumipat sa endosymbiosis kasama ng iba pang mga cellular na organismo.
Ang mitochondria ay hugis baras, hugis-itlog o bilugan na mga organel. Ang nilalaman ng mitochondria (matrix) ay limitado mula sa cytoplasm ng dalawang lamad: isang panlabas na makinis at isang panloob na bumubuo ng mga fold (cristae). Ang mga molekula ng ATP ay nabuo sa mitochondria.
Ang mga plastid ay mga organel na napapalibutan ng isang lamad na binubuo ng dalawang lamad, na may isang homogenous na sangkap sa loob (stroma). Ang mga plastid ay katangian lamang para sa mga selula ng photosynthetic eukaryotic organism. Depende sa kulay, ang mga chloroplast, chromoplast at leukoplast ay nakikilala.
Ang mga chloroplast ay berdeng plastid kung saan nagaganap ang proseso ng photosynthesis. Ang panlabas na lamad ay makinis. Panloob - bumubuo ng isang sistema ng mga flat vesicle (thylakoids), na nakolekta sa mga stack (granules). Ang mga thylakoid membrane ay naglalaman ng mga berdeng pigment na chlorophyll, pati na rin ang mga carotenoid. Ang mga Chromoplast ay mga plastid na naglalaman ng mga carotenoid pigment na nagbibigay sa kanila ng pula, dilaw at orange na kulay. Nagbibigay sila ng maliliwanag na kulay sa mga bulaklak at prutas. Ang mga leukoplast ay unpigmented, walang kulay na mga plastid. Nakapaloob sa mga selula ng ilalim ng lupa o hindi pininturahan na mga bahagi ng mga halaman (mga ugat, rhizome, tubers). Nagagawa nilang mag-ipon ng mga reserbang sustansya, pangunahin ang almirol, lipid at protina. Ang mga leukoplast ay maaaring maging mga chloroplast (halimbawa, sa panahon ng pamumulaklak ng mga tubers ng patatas), at mga chloroplast - sa mga chromoplast (halimbawa, sa panahon ng paghinog ng prutas).
Organoids na walang istraktura ng lamad: ribosomes, microfilaments, microtubules, cell center.
Ang mga ribosom ay maliliit na globular organelles na binubuo ng mga protina at rRNA. Ang mga ribosom ay kinakatawan ng dalawang subunit: malaki at maliit. Maaari silang maging libre sa cytoplasm, o ilakip sa endoplasmic reticulum. Ang synthesis ng protina ay nangyayari sa mga ribosom.
Ang mga microtubule at microfilament ay mga filamentous na istruktura na binubuo ng mga contractile na protina at tinutukoy ang mga function ng motor ng cell. Ang mga microtubule ay mukhang mahabang guwang na mga silindro, ang mga dingding nito ay binubuo ng mga protina - tubulin. Ang mga microfilament ay mas payat, mas mahaba, filamentous na istruktura na binubuo ng actin at myosin. Ang mga microtubule at microfilament ay tumagos sa buong cytoplasm ng isang cell, na bumubuo ng cytoskeleton nito, na nagiging sanhi ng cyclosis (cytoplasmic flow), intracellular na paggalaw ng mga organelles, bumubuo ng division spindle, atbp. Ang mga microtubule, na nakaayos sa isang tiyak na paraan, ay bumubuo sa mga centriole ng sentro ng cell, mga basal na katawan, cilia, flagella.
Ang cell center (centrosome) ay karaniwang matatagpuan malapit sa nucleus, ay binubuo ng dalawang centrioles na matatagpuan patayo sa bawat isa. Ang bawat centriole ay may anyo ng isang guwang na silindro, ang dingding nito ay nabuo ng 9 na triplet ng microtubule. Ang mga centriole ay gumaganap ng isang mahalagang papel sa paghahati ng cell sa pamamagitan ng pagbuo ng spindle ng dibisyon.
Ang Flagella at cilia ay mga organelles ng paggalaw, na mga kakaibang outgrowth ng cytoplasm ng cell. Ang balangkas ng flagellum o cilia ay may anyo ng isang silindro, kasama ang perimeter kung saan mayroong 9 na ipinares na microtubule, at sa gitna - 2 solong.
3.2.3. Core
Karamihan sa mga cell ay may isang nucleus, ngunit ang mga multinucleated na mga cell ay matatagpuan din (sa isang bilang ng mga protozoa, sa mga skeletal na kalamnan ng mga vertebrates). Nawawalan ng nuclei ang ilang mga highly specialized na cell (erythrocytes ng mga mammal at mga cell ng sieve tubes sa angiosperms).
Karaniwang spherical o hugis-itlog ang hugis ng nucleus. Kasama sa nucleus ang nuclear envelope at ang karyoplasm, na naglalaman ng chromatin (chromosome) at nucleoli.
Ang nuclear envelope ay nabuo sa pamamagitan ng dalawang lamad (panlabas at panloob). Ang mga butas sa nuclear envelope ay tinatawag na nuclear pores. Sa pamamagitan ng mga ito, ang pagpapalitan ng bagay sa pagitan ng nucleus at ng cytoplasm ay isinasagawa.
Ang karyoplasm ay ang panloob na nilalaman ng nucleus.
Ang Chromatin ay isang uncoiled na molekula ng DNA na nauugnay sa mga protina. Dahil dito, ang DNA ay naroroon sa hindi naghahati na mga selula. Sa kasong ito, ang pagdoble ng DNA (pagtitiklop) at ang pagpapatupad ng impormasyong nakapaloob sa DNA ay posible. Ang Chromosome ay isang nakapulupot na molekula ng DNA na nauugnay sa mga protina. Ang DNA ay nakapulupot bago ang paghahati ng cell upang mas tumpak na ipamahagi ang genetic na materyal sa panahon ng paghahati. Sa yugto ng metaphase, ang bawat chromosome ay binubuo ng dalawang chromatids, na resulta ng pagdoble ng DNA. Ang mga Chromatid ay magkakaugnay sa lugar ng pangunahing constriction, o centromere. Hinahati ng centromere ang chromosome sa dalawang braso. Ang ilang mga chromosome ay may pangalawang constriction.
Ang nucleolus ay isang spherical na istraktura, ang pag-andar nito ay ang synthesis ng rRNA.
Mga tungkulin ng nucleus: 1. Pag-iimbak ng genetic na impormasyon at ang paglipat nito sa mga anak na selula sa proseso ng paghahati. 2. Pagkontrol sa aktibidad ng cell.
KABANATA 4. PAGPAPALIT NG MGA SUstansya AT PAGBABAGO NG ENERHIYA
4.1. MGA URI NG PAGKAIN NG BUHAY NA ORGANISMO
Ang lahat ng nabubuhay na organismo na naninirahan sa Earth ay bukas na mga sistema na umaasa sa supply ng bagay at enerhiya mula sa labas. Ang proseso ng pagkonsumo ng bagay at enerhiya ay tinatawag na nutrisyon. Ang mga kemikal ay kinakailangan para sa pagbuo ng katawan, enerhiya - para sa pagpapatupad ng mga mahahalagang proseso.
Ayon sa uri ng nutrisyon, ang mga nabubuhay na organismo ay nahahati sa mga autotroph at heterotroph.
Ang mga autotroph ay mga organismo na gumagamit ng carbon dioxide bilang pinagmumulan ng carbon (mga halaman at ilang bakterya). Sa madaling salita, ito ay mga organismo na may kakayahang lumikha ng mga organikong sangkap mula sa mga hindi organiko - carbon dioxide, tubig, mineral na asing-gamot.
Depende sa pinagmumulan ng enerhiya, ang mga autotroph ay nahahati sa mga phototroph at chemotroph. Ang mga phototroph ay mga organismo na gumagamit ng magaan na enerhiya para sa biosynthesis (mga halaman, cyanobacteria). Ang mga chemotroph ay mga organismo na gumagamit ng enerhiya ng mga kemikal na reaksyon ng oksihenasyon ng mga inorganic na compound para sa biosynthesis (chemotrophic bacteria: hydrogen, nitrifying, iron bacteria, sulfur bacteria, atbp.).
Ang mga heterotroph ay mga organismo na gumagamit ng mga organikong compound (mga hayop, fungi, at karamihan sa mga bakterya) bilang pinagmumulan ng carbon.
Ayon sa paraan ng pagkuha ng pagkain, ang mga heterotroph ay nahahati sa phagotrophs (holozoi) at osmotrophs. Ang mga phagotroph (holozoi) ay lumulunok ng mga solidong piraso ng pagkain (mga hayop), ang mga osmotroph ay sumisipsip ng mga organikong bagay mula sa mga solusyon nang direkta sa pamamagitan ng mga pader ng cell (fungi, karamihan sa mga bakterya).
Ang mga mixotroph ay mga organismo na maaaring mag-synthesize ng mga organikong sangkap mula sa mga di-organikong sangkap at kumain ng mga yari na organikong compound (mga insectivorous na halaman, mga kinatawan ng departamento ng euglena algae, atbp.).
Ipinapakita sa talahanayan 1 ang uri ng nutrisyon ng malalaking sistematikong grupo ng mga buhay na organismo.
Talahanayan 1
Mga uri ng nutrisyon ng malalaking pangkat ng taxonomic ng mga nabubuhay na organismo
4.2. KONSEPTO NG METABOLISMO
Ang metabolismo ay ang kabuuan ng lahat ng mga reaksiyong kemikal na nagaganap sa isang buhay na organismo. Ang kahalagahan ng metabolismo ay upang lumikha ng mga sangkap na kinakailangan para sa katawan at bigyan ito ng enerhiya. Mayroong dalawang bahagi ng metabolismo - catabolism at anabolism.
Ang catabolism (o metabolismo ng enerhiya, o dissimilation) ay isang hanay ng mga reaksiyong kemikal na humahantong sa pagbuo ng mga simpleng sangkap mula sa mga mas kumplikado (hydrolysis ng polymers sa monomer at ang paghahati ng huli sa mga low-molecular compound ng carbon dioxide, tubig, ammonia. , at iba pang mga sangkap). Ang mga catabolic na reaksyon ay kadalasang nangyayari sa pagpapalabas ng enerhiya.
Ang anabolismo (o plastic metabolism, o assimilation) ay isang konsepto na kabaligtaran ng catabolism - isang hanay ng mga kemikal na reaksyon para sa synthesis ng mga kumplikadong sangkap mula sa mas simple (ang pagbuo ng mga carbohydrates mula sa carbon dioxide at tubig sa panahon ng photosynthesis, matrix synthesis reactions). Para maganap ang mga anabolic reaction, kinakailangan ang enerhiya.
Ang mga proseso ng plastic at pagpapalitan ng enerhiya ay hindi mapaghihiwalay. Ang lahat ng sintetikong (anabolic) na proseso ay nangangailangan ng enerhiya na ibinibigay sa panahon ng mga reaksyon ng dissimilation. Ang parehong mga reaksyon ng cleavage (catabolism) ay nagpapatuloy lamang sa pakikilahok ng mga enzyme na na-synthesize sa proseso ng asimilasyon.
4.3. ATP AT ANG PAPEL NITO SA METABOLISM
Ang enerhiya na inilabas sa panahon ng pagkasira ng mga organikong sangkap ay hindi agad ginagamit ng cell, ngunit naka-imbak sa anyo ng mga high-energy compound, kadalasan sa anyo ng adenosine triphosphate (ATP).
Ang ATP (adenosine triphosphoric acid) ay isang mononucleotide na binubuo ng adenine, ribose at tatlong phosphoric acid residues, na magkakaugnay ng mga bono na may mataas na enerhiya. Ang enerhiya ay nakaimbak sa mga bono na ito, na inilalabas kapag nasira ang mga ito:
ATP + H2O -> ADP + H3PO4 + Q1
ADP + H2O -> AMP + H3PO4 + Q2
AMP + H2O -> adenine + ribose + H3PO4 + Q3,
Kung saan ang ATP ay adenosine triphosphoric acid; ADP - adenosine diphosphoric acid; AMP - adenosine monophosphoric acid; Q1 = Q2 = 30.6 kJ; Q3 = 13.8 kJ.
Ang supply ng ATP sa cell ay limitado at ito ay replenished sa pamamagitan ng proseso ng phosphorylation. Ang Phosphorylation ay ang pagdaragdag ng phosphoric acid residue sa ADP (ADP + F ATP). Ang enerhiya na nakaimbak sa mga molekula ng ATP ay ginagamit ng katawan sa mga anabolic reaction (mga reaksyon ng biosynthesis). Ang molekula ng ATP ay isang unibersal na imbakan at tagapagdala ng enerhiya para sa lahat ng nabubuhay na nilalang.
4.4. PAGPAPALIT NG ENERHIYA
Ang enerhiya na kinakailangan para sa buhay, karamihan sa mga organismo ay natatanggap bilang isang resulta ng oksihenasyon ng mga organikong sangkap, iyon ay, bilang isang resulta ng mga reaksyon ng catabolic. Ang pinakamahalagang compound na nagsisilbing gasolina ay glucose.
May kaugnayan sa libreng oxygen, ang mga organismo ay nahahati sa tatlong grupo.
Ang aerobes (obligate aerobes) ay mga organismo na mabubuhay lamang sa isang kapaligirang may oxygen (mga hayop, halaman, ilang bakterya at fungi).
Ang mga anaerobes (obligate anaerobes) ay mga organismo na hindi mabubuhay sa isang kapaligirang may oxygen (ilang bakterya).
Ang mga facultative form (facultative anaerobes) ay mga organismo na maaaring mabuhay kapwa sa pagkakaroon ng oxygen at wala nito (ilang bacteria at fungi).
Sa obligadong aerobes at facultative anaerobes sa pagkakaroon ng oxygen, ang catabolism ay nagpapatuloy sa tatlong yugto: paghahanda, anoxic, at oxygen. Bilang resulta, ang mga organikong sangkap ay nabubulok sa mga hindi organikong compound. Sa obligadong anaerobes at facultative anaerobes, na may kakulangan ng oxygen, ang catabolism ay nagpapatuloy sa unang dalawang yugto: paghahanda at anoxic. Bilang resulta, nabuo ang mga intermediate organic compound, na mayaman pa rin sa enerhiya.
Mga yugto ng catabolism:
1. Ang unang yugto - paghahanda - ay binubuo sa enzymatic cleavage ng kumplikadong organic compounds sa mas simple. Ang mga protina ay pinaghiwa-hiwalay sa mga amino acid, fats sa glycerol at fatty acid, polysaccharides sa monosaccharides, nucleic acid sa nucleotides. Sa mga multicellular na organismo, nangyayari ito sa gastrointestinal tract, sa mga unicellular na organismo - sa mga lysosome sa ilalim ng pagkilos ng hydrolytic enzymes. Ang inilabas na enerhiya ay nawawala sa anyo ng init. Ang nabuong mga organikong compound ay maaaring sumasailalim sa karagdagang oksihenasyon, o ginagamit ng cell upang synthesize ang sarili nitong mga organikong compound.
2. Ang ikalawang yugto - hindi kumpletong oksihenasyon (oxygen-free) - ay binubuo sa karagdagang agnas ng mga organikong sangkap, na isinasagawa sa cytoplasm ng cell nang walang paglahok ng oxygen.
Ang anoxic, hindi kumpletong oksihenasyon ng glucose ay tinatawag na glycolysis. Bilang resulta ng glycolysis ng isang molekula ng glucose, dalawang molekula ng pyruvic acid (PVC, pyruvate) CH3COCOOH, ATP at tubig ay nabuo, pati na rin ang mga atomo ng hydrogen, na nakagapos ng molekula ng carrier ng NAD + at nakaimbak sa anyo ng NADTH.
Ang kabuuang formula para sa glycolysis ay ang mga sumusunod:
C6H12O6 + 2 H3PO4 + 2 ADP + 2 NAD + -> 2 C3H4O3 + 2 H2O + 2 ATP + 2 NADTH.
Sa kawalan ng oxygen sa kapaligiran, ang mga produkto ng glycolysis (PVC at NADTH) ay naproseso alinman sa ethyl alcohol - alcoholic fermentation (sa lebadura at mga cell ng halaman na may kakulangan ng oxygen)
CH3COCOOH -> СО2 + СН3СОН
CH3SON + 2 NADTH -> C2H5OH + 2 NAD +,
O sa lactic acid - lactic acid fermentation (sa mga selula ng hayop na may kakulangan ng oxygen)
CH3COCOOH + 2 NADTH C3H6O3 + 2 OVER +.
Sa pagkakaroon ng oxygen sa kapaligiran, ang mga produkto ng glycolysis ay sumasailalim sa karagdagang pagkasira sa mga huling produkto.
3. Ang ikatlong yugto - kumpletong oksihenasyon (paghinga) - ay binubuo sa oksihenasyon ng PVC sa carbon dioxide at tubig, na isinasagawa sa mitochondria, na may obligadong partisipasyon ng oxygen.
Binubuo ito ng tatlong yugto:
A) ang pagbuo ng acetyl coenzyme A;
B) oksihenasyon ng acetyl coenzyme A sa siklo ng Krebs;
C) oxidative phosphorylation sa electron transport chain.
A. Sa unang yugto, ang PVC ay inililipat mula sa cytoplasm patungo sa mitochondria, kung saan ito ay nakikipag-ugnayan sa mga enzyme ng matrix at mga form: 1) carbon dioxide, na inalis mula sa cell; 2) mga atomo ng hydrogen, na inihahatid ng mga molekula ng carrier sa panloob na lamad ng mitochondrion; 3) acetyl coenzyme A (acetyl-CoA).
B. Sa ikalawang yugto, ang acetyl coenzyme A ay na-oxidized sa Krebs cycle. Ang Krebs cycle (tricarboxylic acid cycle, citric acid cycle) ay isang chain ng sequential reactions kung saan nabuo ang isang acetyl-CoA molecule: 1) dalawang molekula ng carbon dioxide, 2) isang ATP molecule at 3) apat na pares ng hydrogen atoms na inilipat. sa mga molecule - carrier - NAD at FAD.
Kaya, bilang isang resulta ng glycolysis at ang Krebs cycle, ang molekula ng glucose ay nahati sa CO2, at ang inilabas na enerhiya ay ginugol sa synthesis ng 4ATP at naiipon sa 10NADTH at 4FADTH2.
C. Sa ikatlong yugto, ang mga atomo ng hydrogen na may NADTH at FADTH2 ay na-oxidized ng molecular oxygen O2 na may pagbuo ng tubig. Ang isang NADTH ay may kakayahang bumuo ng 3 ATP, at isang FADTH2 - 2 ATP. Kaya, ang enerhiya na inilabas sa panahon na ito ay nakaimbak sa anyo ng isa pang 34 ATP. Ang paggawa ng ATP sa mitochondria na may partisipasyon ng oxygen ay tinatawag na oxidative phosphorylation.
Kaya, ang kabuuang equation para sa pagkasira ng glucose sa proseso ng cellular respiration ay ang mga sumusunod:
C6H12O6 + 6 O2 + 38 H3PO4 + 38 ADP -> 6 CO2 + 44 H2O + 38 ATP.
Kaya, sa panahon ng glycolysis, 2 ATP molecule ang nabuo, sa panahon ng cellular respiration, isa pang 36 ATP, sa pangkalahatan, na may kumpletong oksihenasyon ng glucose - 38 ATP.
4.5. PALIT NA PLASTIK
4.5.1. Photosynthesis
Ang photosynthesis ay ang synthesis ng mga organikong compound mula sa mga inorganic dahil sa enerhiya ng liwanag. Ang pangkalahatang equation ng photosynthesis:
6 CO2 + 6 H2O -> C6H12O6 + 6 O2.
Ang photosynthesis ay nagaganap sa partisipasyon ng mga photosynthetic na pigment, na may natatanging katangian ng pag-convert ng enerhiya ng sikat ng araw sa enerhiya ng isang kemikal na bono sa anyo ng ATP. Ang pinakamahalagang pigment ay chlorophyll.
Ang proseso ng photosynthesis ay binubuo ng dalawang yugto: liwanag at madilim.
1. Ang light phase ng photosynthesis ay nangyayari lamang sa liwanag sa grana thylakoid membrane. Kabilang dito ang: pagsipsip ng light quanta ng chlorophyll, photolysis ng tubig at pagbuo ng isang molekula ng ATP.
Sa ilalim ng impluwensya ng isang quantum of light (hv), ang chlorophyll ay nawawalan ng mga electron, na pumasa sa isang excited na estado:
Hv
chl -> chl * + e-.
Ang mga electron na ito ay inililipat ng mga carrier sa panlabas, iyon ay, ang matrix na nakaharap sa ibabaw ng thylakoid membrane, kung saan sila naipon.
Kasabay nito, ang photolysis ng tubig ay nangyayari sa loob ng thylakoids, iyon ay, ang pagkabulok nito sa ilalim ng pagkilos ng liwanag
Hv
2 H2O -> O2 +4 H + + 4 e-.
Ang mga nagresultang electron ay inililipat ng mga carrier sa mga molekula ng chlorophyll at binabawasan ang mga ito. Ang mga molekula ng chlorophyll ay bumalik sa isang matatag na estado.
Ang mga hydrogen proton na nabuo sa panahon ng photolysis ng tubig ay naiipon sa loob ng thylakoid, na lumilikha ng isang H + reservoir. Bilang isang resulta, ang panloob na ibabaw ng thylakoid membrane ay positibong sinisingil (dahil sa H +), at ang panlabas na ibabaw - negatibo (dahil sa e-). Habang nag-iipon ang magkasalungat na sisingilin na mga particle sa magkabilang panig ng lamad, tumataas ang potensyal na pagkakaiba. Kapag naabot ang kritikal na halaga ng potensyal na pagkakaiba, ang lakas ng electric field ay nagsisimulang itulak ang mga proton sa pamamagitan ng ATP synthetase channel. Ang enerhiya na inilabas sa panahon na ito ay ginagamit para sa phosphorylation ng ADP molecules. Ang paggawa ng ATP sa panahon ng photosynthesis sa ilalim ng impluwensya ng liwanag na enerhiya ay tinatawag na photophosphorylation.
Ang mga hydrogen ions, na nasa panlabas na ibabaw ng thylakoid membrane, ay nagtatagpo doon ng mga electron at bumubuo ng atomic hydrogen, na nagbubuklod sa hydrogen carrier molecule NADP (nicotinamide adenine dinucleotide phosphate):
2 H ++ 4- + NADP + -> NADPTH2.
Kaya, sa panahon ng light phase ng photosynthesis, tatlong proseso ang nagaganap: ang pagbuo ng oxygen dahil sa agnas ng tubig, ang synthesis ng ATP, at ang pagbuo ng hydrogen atoms sa anyo ng NADPTH2. Ang oxygen ay kumakalat sa atmospera, at ang ATP at NADPTH2 ay nakikilahok sa mga proseso ng madilim na yugto. sa siklo ni Calvin. Ang mga reaksyon ng madilim na bahagi ay isinasagawa dahil sa enerhiya ng ATP. Sa Calvin cycle, ang CO2 ay nagbubuklod sa hydrogen mula sa NADPTH2 upang bumuo ng glucose.
Sa proseso ng photosynthesis, bilang karagdagan sa monosaccharides (glucose, atbp.), Ang mga monomer ng iba pang mga organic compound ay synthesized - amino acids, glycerol at fatty acids.
4.5.2. Chemosynthesis
Chemosynthesis (chemoautotrophy) ay ang proseso ng synthesizing organic compounds mula sa inorganic (CO2, atbp.) Dahil sa kemikal na enerhiya ng oksihenasyon ng mga inorganic na sangkap (sulfur, hydrogen sulfide, iron, ammonia, nitrite, atbp.).
Ang mga chemosynthetic bacteria lamang ang may kakayahang chemosynthesis: nitrifying, hydrogen, iron bacteria, sulfur bacteria, atbp. Nag-oxidize sila ng mga compound ng nitrogen, iron, sulfur at iba pang elemento. Ang lahat ng chemosynthetics ay obligadong aerobes, dahil gumagamit sila ng atmospheric oxygen.
Ang enerhiya na inilabas sa panahon ng mga reaksyon ng oksihenasyon ay iniimbak ng bakterya sa anyo ng mga molekula ng ATP at ginagamit para sa synthesis ng mga organikong compound, na nagpapatuloy nang katulad sa mga reaksyon ng madilim na bahagi ng photosynthesis.
4.5.3. Biosynthesis ng protina
Sa halos lahat ng mga organismo, ang genetic na impormasyon ay nakaimbak sa anyo ng isang tiyak na pagkakasunud-sunod ng DNA nucleotides (o RNA sa mga virus na naglalaman ng RNA). Ang mga prokaryote at maraming mga virus ay naglalaman ng genetic na impormasyon sa isang molekula ng DNA. Ang lahat ng mga site nito ay nag-encode ng mga macromolecule. Sa mga eukaryotic na selula, ang genetic na materyal ay ipinamamahagi sa ilang mga molekula ng DNA na nakaayos sa mga chromosome.
Gene - isang seksyon ng isang molekula ng DNA (mas madalas na RNA) na nag-encode ng synthesis ng isang macromolecule: mRNA (polypeptide), rRNA o tRNA. Ang rehiyon ng chromosome kung saan matatagpuan ang gene ay tinatawag na locus. Ang hanay ng mga gene ng cell nucleus ay ang genotype, ang hanay ng mga gene ng haploid set ng mga chromosome ay ang genome, ang set ng mga gene ng extra-nuclear DNA (mitochondria, plastids, cytoplasm) ay ang plasmon.
Ang pagpapatupad ng impormasyong naitala sa mga gene sa pamamagitan ng synthesis ng protina ay tinatawag na gene expression (manifestation). Ang genetic na impormasyon ay naka-imbak bilang isang tiyak na pagkakasunud-sunod ng mga nucleotides ng DNA, at natanto bilang isang pagkakasunud-sunod ng mga amino acid sa isang protina. Ang RNA ay gumaganap bilang mga tagapamagitan, tagapagdala ng impormasyon. Iyon ay, ang pagpapatupad ng genetic na impormasyon ay ang mga sumusunod:
DNA -> RNA -> protina
Ang prosesong ito ay isinasagawa sa dalawang yugto:
1) transkripsyon;
2) broadcast.
Ang transkripsyon ay ang synthesis ng RNA gamit ang DNA bilang isang template. Ang resulta ay mRNA. Ang proseso ng transkripsyon ay nangangailangan ng maraming enerhiya sa anyo ng ATP at isinasagawa ng enzyme RNA polymerase.
Kasabay nito, hindi ang buong molekula ng DNA ang na-transcribe, ngunit ang mga indibidwal na segment lamang nito. Ang nasabing segment (transcriptone) ay nagsisimula sa isang promoter - isang DNA segment kung saan nakakabit ang RNA polymerase at kung saan nagsisimula ang transkripsyon, at nagtatapos sa isang terminator - isang DNA segment na naglalaman ng transcription end signal. Ang transcripton ay isang gene mula sa punto ng view ng molecular biology.
Ang transkripsyon, tulad ng pagtitiklop, ay batay sa kakayahan ng mga nitrogenous na base ng mga nucleotide para sa pantulong na pagbubuklod. Sa oras ng transkripsyon, ang dobleng DNA strand ay nasira at ang RNA synthesis ay isinasagawa kasama ang isang DNA strand.
Sa proseso ng pagsasalin, ang DNA nucleotide sequence ay muling isinulat sa synthesized mRNA molecule, na gumaganap bilang isang template sa proseso ng biosynthesis ng protina.
Ang pagsasalin ay ang synthesis ng isang polypeptide chain gamit ang mRNA bilang isang template.
Lahat ng tatlong uri ng RNA ay kasangkot sa pagsasalin: ang mRNA ay isang information matrix; Ang mga tRNA ay naghahatid ng mga amino acid at nakikilala ang mga codon; Ang rRNA kasama ang mga protina ay bumubuo ng mga ribosom na mayroong mRNA, tRNA at protina at nagsasagawa ng synthesis ng polypeptide chain.
Ang mRNA ay isinalin hindi ng isa, ngunit sabay-sabay ng ilang (hanggang 80) ribosome. Ang ganitong mga grupo ng ribosomes ay tinatawag na polysomes. Ang pagsasama ng isang amino acid sa polypeptide chain ay nangangailangan ng enerhiya ng 4 ATP.
DNA code. Ang impormasyon tungkol sa istruktura ng mga protina ay "naitala" sa DNA bilang isang sequence ng mga nucleotides. Sa proseso ng transkripsyon, ito ay muling isinulat sa isang synthesized na molekula ng mRNA, na gumaganap bilang isang template sa proseso ng biosynthesis ng protina. Ang isang tiyak na amino acid sa polypeptide chain ng isang protina ay tumutugma sa isang tiyak na kumbinasyon ng DNA nucleotides, at, dahil dito, mRNA. Ang sulat na ito ay tinatawag na genetic code. Ang isang amino acid ay tinukoy ng 3 nucleotides na pinagsama sa isang triplet (codon). Dahil mayroong 4 na uri ng nucleotides, pinagsasama ang 3 sa isang triplet, nagbibigay sila ng 43 = 64 na variant ng triplets (habang 20 amino acid lamang ang naka-encode). Sa mga ito, 3 ay "stop codons" na humihinto sa pagsasalin, ang natitirang 61 ay coding. Ang iba't ibang mga amino acid ay na-encode ng ibang bilang ng mga triplets: mula 1 hanggang 6.
Mga katangian ng genetic code:
1. Ang code ay triplet. Ang isang amino acid ay na-encode ng tatlong nucleotides (triplet) sa isang nucleic acid molecule.
2. Ang code ay pangkalahatan. Ang lahat ng nabubuhay na organismo, mula sa mga virus hanggang sa mga tao, ay gumagamit ng isang genetic code.
3. Ang code ay hindi malabo (tiyak). Ang isang codon ay tumutugma sa isang solong amino acid.
4. Ang code ay kalabisan. Ang isang amino acid ay na-encode ng higit sa isang triplet.
5. Ang code ay hindi nagsasapawan. Ang isang nucleotide ay hindi maaaring maging bahagi ng ilang codon sa isang nucleic acid chain nang sabay-sabay.
Mga hakbang sa synthesis ng protina:
(1) Ang isang maliit na subunit ng ribosome ay pinagsama sa initiator met-tRNA, at pagkatapos ay sa mRNA, pagkatapos nito ay nabuo ang isang buong ribosome, na binubuo ng maliliit at malalaking subunit.
2. Ang ribosome ay gumagalaw sa kahabaan ng mRNA, na sinamahan ng maraming pag-uulit ng cycle ng paglakip ng susunod na amino acid sa lumalaking polypeptide chain.
3. Ang ribosome ay umabot sa isa sa tatlong stop codon ng mRNA, ang polypeptide chain ay pinakawalan at nahiwalay sa ribosome. Ang mga ribosomal subunit ay naghihiwalay, humiwalay sa mRNA, at maaaring makilahok sa synthesis ng susunod na polypeptide chain.
Mga reaksyon ng synthesis ng matrix. Ang mga reaksyon ng synthesis ng matrix ay kinabibilangan ng: pagdodoble sa sarili ng DNA, pagbuo ng mRNA, tRNA at rRNA sa isang molekula ng DNA, biosynthesis ng protina sa mRNA. Ang lahat ng mga reaksyong ito ay pinagsama ng katotohanan na ang molekula ng DNA sa isang kaso, o ang molekula ng mRNA sa isa pa, ay kumikilos bilang isang matrix kung saan nangyayari ang pagbuo ng magkaparehong mga molekula. Ang mga reaksyon ng synthesis ng matrix ay ang batayan ng kakayahan ng mga buhay na organismo na magparami ng kanilang sariling uri.
Http://sfedu.ru/lib1/chem/020101/m2_a_020101.htm
Pagpipilian I
Ang pamamaraan ng biological science, na binubuo sa pagkolekta ng mga siyentipikong katotohanan at ang kanilang pananaliksik, ay tinatawag na:
A) pagmomodelo B) naglalarawan
B) historikal D) eksperimental
A) Aristotle B) Theofast
B) Hypocrates D) Galena
Ang agham na nag-aaral ng mga batas ng pagmamana at pagkakaiba-iba ay tinatawag na:
A) ekolohiya B) genetika
4. Ang pag-aari ng mga organismo na pumipili ng reaksyon sa panlabas at panloob na mga impluwensya ay tinatawag na:
A) pagpaparami sa sarili B) metabolismo at enerhiya
B) pagiging bukas D) pagkamayamutin
5. Ang ideya ng ebolusyon ng buhay na kalikasan ay unang binuo ng:
A) B) Charles Darwin
B) D) K. Linnaeus
6. Ang antas ng cellular ng buhay ay hindi kasama ang:
A) Escherichia coli B) Poleosian psilophyte
B) bacteriophage D) nodule bacteria
7. Ang mga proseso ng pagkasira ng protina sa ilalim ng impluwensya ng gastric juice ay nagpapatuloy sa antas ng organisasyon ng buhay:
A) cellular B) maliit
B) organismo D) populasyon
8. Ang sirkulasyon ng mga sangkap at daloy ng enerhiya ay nangyayari sa antas ng organisasyon ng buhay na kalikasan:
A) ecosystem B) partikular sa populasyon
B) bispheric D) molekular
9. Ang cellular level ng buhay ay kinabibilangan ng:
A) tubercle bacillus B) polypeptide
10. Ang mga sistema ng pamumuhay ay itinuturing na bukas dahil sila ay:
A) ay binuo mula sa parehong mga elemento ng kemikal tulad ng mga non-living system
B) makipagpalitan ng bagay, enerhiya at impormasyon sa panlabas na kapaligiran
C) may kakayahang umangkop
D) ay may kakayahang magparami
Pagsubok para sa isang pangkalahatang aralin sa paksang "Panimula" 10 cl.
Pagpipilian II
Pangkalahatang pag-aaral ng biology:
A) pangkalahatang mga pattern ng pag-unlad ng mga sistema ng pamumuhay
B) pangkalahatang mga palatandaan ng istraktura ng mga halaman at hayop
C) ang pagkakaisa ng buhay at walang buhay na kalikasan
D) ang pinagmulan ng mga species
2. Ang mga batas ng paghahatid ng mga namamana na katangian ay pinag-aralan ng agham:
A) embryology B) teorya ng ebolusyon
B) fieldontology D) genetics
3. Ang antas ng organisasyon ng buhay, kung saan ang naturang ari-arian ay ipinakita bilang ang kakayahang makipagpalitan ng mga sangkap, enerhiya, impormasyon -
B) organismo D) cellular
4. Ang pinakamataas na antas ng organisasyon ng buhay ay:
A) cellular B) partikular sa populasyon
B) biosphere D) organismo
5. Sa mga unang yugto ng pag-unlad ng biology, ang pangunahing pamamaraan ng siyentipikong pananaliksik ay:
A) eksperimental B) mikroskopya
B) paghahambing sa kasaysayan D) pagmamasid at paglalarawan ng mga bagay
6. Ang katotohanan ng seasonal molting sa mga hayop ay itinatag:
A) experimentally B) comparative historical
B) paraan ng pagmamasid D) paraan ng pagmomodelo
7. Ang mga ugnayang interspecies ay nagsisimulang magpakita ng kanilang mga sarili sa antas ng:
A) biogeocenotic B) organismic
B) partikular sa populasyon D) biosphere
A) Louis Pasteur B) Charles Darwin
B) K. Linnaeus D)
9. Mga Batayan ng teorya ng cell:
A) G. Mendel B) T. Schwann
B) D) M. Schleider
10. Piliin ang tamang pahayag:
A) tanging mga buhay na sistema ang binuo mula sa mga kumplikadong molekula
B) lahat ng mga sistema ng pamumuhay ay may mataas na antas ng organisasyon
C) ang mga sistema ng pamumuhay ay naiiba sa mga hindi nabubuhay na sistema sa komposisyon ng mga elemento ng kemikal
D) sa walang buhay na kalikasan, walang mataas na kumplikado ng organisasyon ng system
Pagpipilian I:
Pagpipilian II:
Ang isang organismo ay isang integral na biological system na binubuo ng magkakaugnay na mga cell, tissue, organ, organ system. Ang istraktura ng bawat bahagi ay tumutugma sa mga function na ginagawa nito. Ang buhay na organismo ay isang kumplikadong sistema na binubuo ng magkakaugnay na mga organo at tisyu. Gayundin, ang isang buhay na organismo ay isang bukas na sistema. Ang mga bukas na sistema ay nailalarawan sa pamamagitan ng pagpapalitan ng isang bagay sa kanilang panlabas na kapaligiran. Ito ay maaaring isang pagpapalitan ng bagay, enerhiya, impormasyon. At ipinagpapalit ng mga buhay na organismo ang lahat ng ito sa labas ng mundo.
Ang enerhiya ay hinihigop ng mga nabubuhay na organismo sa isang anyo (mga halaman - sa anyo ng solar radiation, mga hayop - sa mga kemikal na bono ng mga organikong compound), at inilabas sa kapaligiran sa isa pa (thermal). Dahil ang katawan ay tumatanggap ng enerhiya mula sa labas at naglalabas nito, ito ay isang bukas na sistema.
Sa mga heterotrophic na organismo, ang enerhiya ay hinihigop kasama ng mga sangkap (kung saan ito ay nakapaloob) bilang isang resulta ng nutrisyon. Dagdag pa, sa proseso ng metabolismo (metabolismo sa loob ng katawan), ang ilang mga sangkap ay nasira, habang ang iba ay na-synthesize. Sa panahon ng mga reaksiyong kemikal, ang enerhiya ay inilabas (pumupunta sa iba't ibang proseso ng buhay) at ang enerhiya ay nasisipsip (pumupunta sa synthesis ng mga kinakailangang organikong sangkap). Ang mga sangkap na hindi kailangan para sa katawan at ang nagreresultang thermal energy (na hindi na magagamit) ay inilalabas sa kapaligiran.
Ang mga autotroph (pangunahin sa mga halaman) ay sumisipsip ng mga light ray bilang enerhiya sa isang tiyak na hanay, at bilang mga paunang sangkap ay sinisipsip nila ang tubig, carbon dioxide, iba't ibang mineral na asing-gamot, at oxygen. Gamit ang enerhiya at mga mineral na ito, ang mga halaman, bilang resulta ng proseso ng photosynthesis, ay isinasagawa ang pangunahing synthesis ng mga organikong sangkap. Sa kasong ito, ang nagliliwanag na enerhiya ay nakaimbak sa mga bono ng kemikal. Ang mga halaman ay walang excretory system. Gayunpaman, naglalabas sila ng mga sangkap sa kanilang ibabaw (mga gas), bumabagsak na mga dahon (natatanggal ang mga nakakapinsalang organiko at mineral na sangkap), atbp. Kaya, ang mga halaman bilang mga nabubuhay na organismo ay mga bukas na sistema din. Naglalabas sila at sumisipsip ng mga sangkap.
Ang mga nabubuhay na organismo ay naninirahan sa kanilang katangian na tirahan. Kasabay nito, upang mabuhay, dapat silang umangkop sa kapaligiran, hindi tumugon sa mga pagbabago nito, maghanap ng pagkain at maiwasan ang banta. Bilang resulta, sa proseso ng ebolusyon, ang mga hayop ay nakabuo ng mga espesyal na receptor, mga organo ng pandama, at sistema ng nerbiyos, na ginagawang posible na makatanggap ng impormasyon mula sa panlabas na kapaligiran, iproseso ito at gumanti, iyon ay, upang maimpluwensyahan ang kapaligiran. Kaya, maaari nating sabihin na ang mga organismo ay nagpapalitan ng impormasyon mula sa mga panlabas na tirahan. Ibig sabihin, ang isang organismo ay isang bukas na sistema ng impormasyon.
Tumutugon din ang mga halaman sa mga impluwensya sa kapaligiran (halimbawa, isinasara nila ang kanilang stomata sa araw, ibinaling ang mga dahon sa liwanag, atbp.). Sa mga halaman, primitive na hayop at fungi, ang regulasyon ay isinasagawa lamang sa pamamagitan ng kemikal na paraan (humoral). Sa mga hayop na may nervous system, mayroong parehong paraan ng self-regulation (kinakabahan at sa tulong ng mga hormone).
Ang mga single-celled na organismo ay bukas din na mga sistema. Sila ay nagpapakain at nagtatago ng mga sangkap, tumutugon sa mga panlabas na impluwensya. Gayunpaman, sa kanilang sistema ng katawan, ang mga pag-andar ng mga organo ay mahalagang ginagampanan ng mga cellular organelles.
"Pagsasagawa ng bukas na aralin" - Pangkalahatang talakayan. Kailangang umakma sa pagsusuri ng guro. Mga sagot ng guro sa mga tanong tungkol sa lesson project. Pagsusuri ng aralin ng guro. Paglalahad ng proyekto ng aralin ng guro. Bakit kailangan ang gawaing paghahandang ito? Pagsasagawa ng isang bukas na aralin. Pangwakas na buod ng guro. Ang mga sagot ng guro sa mga tanong ng mga naroroon.
"Buksan ang aralin sa pagbabasa" - Nasa 1037 na sa Sinaunang Russia, isang aklatan ang itinatag ni Yaroslav the Wise. Ngayon - ika-65 na lugar. Sa kasalukuyan, 40% lamang ng 14 na taong gulang na mamamayan ng Russia ang nagbabasa ng mga gawa ng fiction. Masayang pagbabasa! Hanggang sa kalagitnaan ng ikadalawampu siglo, ang ating bansa ang pinakamaraming nagbabasa ng bansa sa mundo. Jim Corbett - Kumaon cannibals Ivan Efremov - Sa gilid ng Oycumene Mikhail Bulgakov - Puso ng isang aso Konstantin Paustovsky - Meshcherskaya side.
Open English Lesson - Ipinagyayabang ni Pig na alam niya ang lahat tungkol sa mga hayop. Ang Tom 7 ay maaaring tumakbo, tumalon. Tukuyin ang mga larawan. Paksa ng aralin: "Sa magic forest" "Sa magic forest". Tulungan si Peter na ipakilala ang mga artista.
"Open Lesson" - Pangunahing Pangwakas na Reflexive na Pagsusuri sa Organisasyon. Subaybayan ang iyong bilis at oras. Alamin, simulan ang isang bagay. Tukuyin ang didactic, demonstration, handout at kagamitan na kailangan. Isaalang-alang ang mga aktibidad ng mga mag-aaral sa iba't ibang yugto ng aralin.
"Open lesson" - Ang layunin ng bukas na aralin. Pagsusuri ng pagiging epektibo ng isang bukas na aralin. "Zest" sa aralin. Buksan ang aralin -… Paghahanda para sa isang bukas na aralin. Pamantayan para sa pagsusuri ng isang bukas na aralin. Mabuting grado Papuri Ngiti ng guro Ang saya ng paglutas ng mahirap na problema nang mag-isa. "Sandali ng kagalakan" sa aralin. Para kanino?
"Buksan ang aralin sa pagbabasa, grade 2" - Upang gumawa ng isang gawa - gumuhit ng isang gawa (dokumento). Basahin mo ng tama. Green Hychechka Bump Bump Lumalabas ang ngipin Ang ngipin ay nalalagas. Speech therapist. Masayahin Mabait Makatarungang Matanong. Suriin ang iyong sarili! Maghanap ng mga pagkakamali sa mga salita. Buksan ang aralin sa pagbasa sa ika-2 baitang. Victor Yuzefovich Dragunsky (1913-1972). Aling figure ang pinakamahusay na sumasalamin sa mood ng kuwento?
