Zgodovina proučevanja fotosinteze sega v avgust 1771, ko je angleški teolog, filozof in ljubiteljski naravoslovec Joseph Priestley (1733–1804) odkril, da lahko rastline »popravljajo« lastnosti zraka, ki spremeni svojo sestavo zaradi zgorevanja oz. dejavnost živali. Priestley je pokazal, da v prisotnosti rastlin postane "umazan" zrak spet primeren za kurjenje in podporo živalskemu življenju.

Med nadaljnje raziskave Ingenhaus, Senebier, Saussure, Boussingault in drugi znanstveniki so ugotovili, da rastline, ko so osvetljene, oddajajo kisik in absorbirajo ogljikov dioksid iz zraka. Rastline sintetizirajo organske snovi iz ogljikovega dioksida in vode. Ta proces se imenuje fotosinteza.

Robert Mayer, ki je odkril zakon o ohranjanju energije, je leta 1845 predlagal, da rastline pretvarjajo energijo sončne svetlobe v energijo kemičnih spojin, ki nastanejo med fotosintezo. Po njegovih besedah ​​se "sončni žarki, ki se širijo v vesolju," zajamejo "in po potrebi shranijo za nadaljnjo uporabo." Kasneje je ruski znanstvenik K.A. Timiryazev je prepričljivo dokazal, da imajo molekule klorofila, prisotne v zelenih listih, pomembno vlogo pri uporabi energije sončne svetlobe v rastlinah.

Ogljikovi hidrati (sladkorji), ki nastanejo pri fotosintezi, se uporabljajo kot vir energije in gradbeni material za sintezo različnih organskih spojin v rastlinah in živalih. V višjih rastlinah se procesi fotosinteze odvijajo v kloroplastih - specializiranih organelah rastlinske celice, ki pretvarjajo energijo.

Shematski prikaz kloroplasta je prikazan na sl. 1.

Pod dvojno lupino kloroplasta, ki je sestavljena iz zunanje in notranje membrane, so razširjene membranske strukture, ki tvorijo zaprte vezikle, imenovane tilakoidi. Tilakoidne membrane so sestavljene iz dveh plasti lipidnih molekul, ki vključujejo makromolekularne fotosintetične proteinske komplekse. V kloroplastih višjih rastlin so tilakoidi združeni v granule, ki so skladi sploščenih in tesno stisnjenih tilakoidov v obliki diskov. Nadaljevanje posameznih gran tilakoidov so intergranularni tilakoidi, ki štrlijo iz njih. Prostor med membrano kloroplasta in tilakoidi se imenuje stroma. Stroma vsebuje molekule kloroplasta RNA, DNK, ribosome, škrobna zrna, pa tudi številne encime, vključno s tistimi, ki zagotavljajo absorpcijo CO2 v rastlinah.

Ta publikacija je nastala s podporo podjetja Sushi Express. Podjetje Sushi E'xpress ponuja storitve dostave sušija v Novosibirsku. Z naročilom sušija pri Sushi E’xpress boste hitro prejeli okusno in zdravo jed, ki jo pripravijo profesionalni kuharji z uporabo najbolj sveža hrana najvišje kakovosti. Z obiskom spletne strani podjetja Sushi Express se lahko seznanite s cenami in sestavo ponujenih zvitkov, ki vam bodo pomagali pri izbiri jedi. Za naročilo za dostavo sušija pokličite 239-55-87

Svetle in temne faze fotosinteze

Po navedbah sodobne ideje, fotosinteza je niz fotofizikalnih in biokemičnih procesov, zaradi katerih rastline z energijo sončne svetlobe sintetizirajo ogljikove hidrate (sladkorje). Številne faze fotosinteze so običajno razdeljene v dve veliki skupini procesov - svetlobo in temno fazo.

Svetlobne faze fotosinteze običajno imenujemo niz procesov, zaradi katerih se zaradi svetlobne energije sintetizirajo molekule adenozin trifosfata (ATP) in nastane reduciran nikotinamid adenin dinukleotid fosfat (NADPH), spojina z pride do velikega redukcijskega potenciala. Molekule ATP igrajo vlogo univerzalnega vira energije v celici. Znano je, da se energija visokoenergijskih (tj. energijsko bogatih) fosfatnih vezi molekule ATP uporablja v večini biokemičnih procesov, ki zahtevajo energijo.

Svetlobni procesi fotosinteze se pojavljajo v tilakoidih, katerih membrane vsebujejo glavne sestavine fotosintetskega aparata rastlin - pigmentno-beljakovinske in elektronske transportne komplekse za nabiranje svetlobe ter kompleks ATP-sintaze, ki katalizira tvorbo ATP iz adenozin difosfat (ADP) in anorganski fosfat (Phi) (ADP + Ф i → ATP + H 2 O). Tako se kot posledica svetlobnih faz fotosinteze energija svetlobe, ki jo absorbirajo rastline, shrani v obliki visokoenergetskih kemičnih vezi molekul ATP in močnega redukcijskega sredstva NADPH, ki se uporabljata za sintezo ogljikovih hidratov v tako imenovane temne faze fotosinteze.

Temne faze fotosinteze običajno imenujemo niz biokemičnih reakcij, zaradi katerih rastline asimilirajo atmosferski ogljikov dioksid (CO 2) in tvorijo ogljikove hidrate. Cikel temnih biokemičnih transformacij, ki vodijo do sinteze organskih spojin iz CO 2 in vode, poimenovan po avtorjih, ki so odločilno prispevali k preučevanju teh procesov, se imenuje cikel Calvin – Benson. Za razliko od kompleksov transporta elektronov in ATP sintaze, ki se nahajata v tilakoidni membrani, so encimi, ki katalizirajo »temne« reakcije fotosinteze, raztopljeni v stromi. Ko se kloroplastna membrana uniči, se ti encimi izperejo iz strome, zaradi česar kloroplasti izgubijo sposobnost absorbiranja ogljikovega dioksida.

Kot posledica transformacij številnih organskih spojin v ciklu Calvin – Benson iz treh molekul CO 2 in vode v kloroplastih nastane molekula gliceraldehid-3-fosfata, ki ima kemijsko formulo CHO – CHOH – CH. 2 O – PO 3 2-. V tem primeru se na molekulo CO 2, vključeno v gliceraldehid-3-fosfat, porabijo tri molekule ATP in dve molekuli NADPH H.

Za sintezo organskih spojin v ciklu Calvin-Benson, energija, ki se sprosti med hidrolizo visokoenergijskih fosfatnih vezi molekul ATP (reakcija ATP + H 2 O → ADP + Phi) in močan redukcijski potencial molekul NADP H Glavni del molekul, ki nastanejo v kloroplastu gliceraldehid-3-fosfat, vstopi v citosol rastlinske celice, kjer se pretvori v fruktozo-6-fosfat in glukozo-6-fosfat, ki se pri nadaljnjih transformacijah tvorijo sladkorni fosfat, predhodnik saharoze. Škrob se sintetizira iz molekul gliceraldehid-3-fosfata, ki ostanejo v kloroplastu.

Pretvorba energije v fotosintetskih reakcijskih centrih

Fotosintetski kompleksi rastlin, alg in fotosintetskih bakterij, ki pretvarjajo energijo, so dobro raziskani. Ugotovljena je bila kemična sestava in prostorska struktura proteinskih kompleksov, ki pretvarjajo energijo, ter pojasnjeno zaporedje procesov transformacije energije. Kljub razlikam v sestavi in ​​molekularni strukturi fotosintetskega aparata obstajajo splošni vzorci procesov pretvorbe energije v fotoreakcijskih centrih vseh fotosintetskih organizmov. V fotosintetskih sistemih rastlinskega in bakterijskega izvora je ena sama strukturna in funkcionalna vez fotosintetičnega aparata. fotosistem, ki vključuje anteno za zbiranje svetlobe, fotokemični reakcijski center in pripadajoče molekule – nosilce elektronov.

Najprej razmislimo o splošnih principih pretvorbe energije sončne svetlobe, ki so značilni za vse fotosintetske sisteme, nato pa se podrobneje osredotočimo na primer delovanja fotoreakcijskih centrov in elektronske transportne verige kloroplastov v višjih rastlinah.

Antena za zbiranje svetlobe (absorpcija svetlobe, migracija energije v reakcijski center)

Prvo osnovno dejanje fotosinteze je absorpcija svetlobe z molekulami klorofila ali pomožnimi pigmenti, ki sestavljajo poseben pigmentno-beljakovinski kompleks, imenovan antena za zbiranje svetlobe. Antena za zbiranje svetlobe je makromolekularni kompleks, zasnovan za učinkovito zajemanje svetlobe. V kloroplastih kompleks antene vsebuje veliko število (do nekaj sto) molekul klorofila in določeno količino pomožnih pigmentov (karotenoidov), ki so tesno vezani na beljakovino.

Pri močni sončni svetlobi ena molekula klorofila absorbira svetlobne kvante razmeroma redko, v povprečju ne več kot 10-krat na sekundo. Ker pa en fotoreakcijski center upošteva veliko število molekule klorofila (200–400), potem se tudi pri razmeroma nizki intenzivnosti svetlobe, ki pada na list v pogojih senčenja rastline, precej pogosto sproži reakcijski center. Skupina pigmentov, ki absorbirajo svetlobo, pravzaprav deluje kot antena, ki zaradi svoje dovolj velike velikosti učinkovito zajame sončno svetlobo in njeno energijo usmerja v reakcijski center. Rastline, ki ljubijo senco, imajo običajno večjo anteno za zbiranje svetlobe kot rastline, ki rastejo v pogojih visoke svetlobe.

V rastlinah so glavni pigmenti, ki zbirajo svetlobo, molekule klorofila a in klorofil b ki absorbirajo vidno svetlobo z valovno dolžino λ ≤ 700-730 nm. Izolirane molekule klorofila absorbirajo svetlobo le v dveh razmeroma ozkih pasovih sončnega spektra: pri valovnih dolžinah 660-680 nm (rdeča svetloba) in 430-450 nm (modro-vijolična svetloba), kar seveda omejuje učinkovitost uporabe sončnega spektra. celoten spekter vpadne sončne svetlobe na zelenem listu.

Vendar pa je spektralna sestava svetlobe, ki jo absorbira svetlobna antena, dejansko veliko širša. To je razloženo z dejstvom, da je absorpcijski spekter agregiranih oblik klorofila, ki so del antene za zbiranje svetlobe, pomaknjen proti daljšim valovnim dolžinam. Poleg klorofila so v anteno za zbiranje svetlobe vključeni pomožni pigmenti, ki povečajo učinkovitost njenega delovanja zaradi dejstva, da absorbirajo svetlobo v tistih delih spektra, v katerih so molekule klorofila, glavni pigment antene za zbiranje svetlobe. , absorbirajo svetlobo relativno šibko.

V rastlinah so pomožni pigmenti karotenoidi, ki absorbirajo svetlobo v območju valovnih dolžin λ ≈ 450–480 nm; v celicah fotosintetskih alg so to rdeči in modri pigmenti: fikoeritrini v rdečih algah (λ ≈ 495–565 nm) in fikocianini v modro-zelenih algah (λ ≈ 550–615 nm).

Absorpcija kvanta svetlobe s strani molekule klorofila (Chl) ali pomožnega pigmenta vodi do njenega vzbujanja (elektron gre na višjo energijsko raven):

Chl + hν → Chl *.

Energija vzbujene molekule klorofila Chl * se prenese na molekule sosednjih pigmentov, ki jo lahko prenesejo na druge molekule antene za zbiranje svetlobe:

Chl * + Chl → Chl + Chl *.

Energija vzbujanja tako lahko migrira skozi pigmentno matriko, dokler vzbujanje na koncu ne doseže fotoreakcijskega centra P (shematski prikaz tega procesa je prikazan na sliki 2):

Chl * + P → Chl + P *.

Upoštevajte, da je trajanje obstoja molekul klorofila in drugih pigmentov v vzbujenem stanju zelo kratko, τ ≈ 10 –10 –10 –9 s. Zato obstaja določena verjetnost, da se lahko na poti do reakcijskega središča P energija tako kratkotrajnih vzbujenih stanj pigmentov neuporabno izgubi – razprši se v toploto ali sprosti kot kvant svetlobe (fenomen fluorescence). V resnici pa je učinkovitost migracije energije v fotosintetični reakcijski center zelo visoka. V primeru, ko je reakcijski center v aktivnem stanju, verjetnost izgube energije praviloma ni večja od 10–15%. Ta visoka učinkovitost izrabe energije sončne svetlobe je posledica dejstva, da je svetlobna antena visoko urejena struktura, ki zagotavlja zelo dobro interakcijo pigmentov med seboj. Zaradi tega je dosežena visoka hitrost prenosa energije vzbujanja iz molekul, ki absorbirajo svetlobo, do fotoreakcijskega centra. Povprečni čas "skoka" energije vzbujanja z enega pigmenta na drugega je praviloma τ ≈ 10 –12 –10 –11 s. Skupni čas migracije vzbujanja v reakcijski center običajno ne presega 10 –10 –10 –9 s.

Fotokemični reakcijski center (prenos elektronov, stabilizacija ločenih nabojev)

Sodobni koncepti strukture reakcijskega centra in mehanizmov primarnih stopenj fotosinteze so bili pred delom A.A. Krasnovsky, ki je odkril, da so v prisotnosti darovalcev in akceptorjev elektronov molekule klorofila, ki jih vzbudi svetloba, sposobne reverzibilno reducirati (sprejemati elektron) in oksidirati (darovati elektron). Kasneje so Cock, Witt in Duisens v rastlinah, algah in fotosintetskih bakterijah odkrili posebne pigmente klorofilne narave, imenovane reakcijski centri, ki se oksidirajo, ko so izpostavljeni svetlobi in so pravzaprav primarni darovalci elektronov med fotosintezo.

Fotokemični reakcijski center P je poseben par (dimer) molekul klorofila, ki delujejo kot past za vzbujevalno energijo, ki tava vzdolž pigmentne matrike svetlobne antene (slika 2). Tako kot tekočina teče od sten širokega lijaka do njegovega ozkega vratu, je energija svetlobe, ki jo absorbirajo vsi pigmenti svetlobne antene, usmerjena v reakcijsko središče. Vzbujanje reakcijskega centra sproži verigo nadaljnjih transformacij svetlobne energije med fotosintezo.

Zaporedje procesov, ki se pojavijo po vzbujanju reakcijskega centra P, in diagram ustreznih sprememb energije fotosistema sta shematično prikazana na sl. 3.

Poleg dimera klorofila P fotosintetični kompleks vključuje molekule primarnih in sekundarnih akceptorjev elektronov, ki jih konvencionalno označujemo s simboloma A in B, ter primarni darovalec elektronov, molekulo D. do njenega sosednjega primarnega akceptorja elektronov A. :

D (P * A) B → D (P + A -) B.

Tako se kot posledica zelo hitrega (t ≈10 –12 s) prenosa elektronov iz P * v A uresniči druga bistveno pomembna stopnja transformacije sončna energija pri fotosintezi ločitev naboja v reakcijskem središču. V tem primeru nastane močan reducir A - (donor elektronov) in močan oksidant P + (akceptor elektronov).

Molekuli P + in A - se nahajata v membrani asimetrično: v kloroplastih je reakcijski center P + bližje površini membrane, obrnjeni proti notranjosti tilakoida, akceptor A pa se nahaja bližje zunanji strani. Zato kot posledica fotoinducirane ločitve nabojev na membrani nastane električna potencialna razlika. S svetlobo inducirano ločevanje naboja v reakcijskem središču je podobno ustvarjanju razlike električnega potenciala v običajni fotocelici. Vendar je treba poudariti, da je v nasprotju z vsemi znanimi in široko uporabljenimi fotopretvorniki energije v tehniki učinkovitost fotosintetskih reakcijskih centrov zelo visoka. Učinkovitost ločevanja naboja v aktivnih fotosintetskih reakcijskih centrih praviloma presega 90–95 % (za najboljše vzorce fotocelic učinkovitost ni večja od 30 %).

S kakšnimi mehanizmi je zagotovljena tako visoka učinkovitost pretvorbe energije v reakcijskih centrih? Zakaj se elektron, prenesen na akceptor A, ne vrne nazaj v pozitivno nabito oksidirano središče P +? Stabilizacija ločenih nabojev je zagotovljena predvsem zaradi sekundarnih procesov transporta elektrona po prenosu elektrona iz P * v A. Iz reduciranega primarnega akceptorja A - elektron zelo hitro (v 10 –10 –10 –9 s) odide v sekundarni akceptor elektronov B:

D (P + A -) B → D (P + A) B -.

V tem primeru ne pride le do odstranitve elektrona iz pozitivno nabitega reakcijskega središča P +, ampak se tudi energija celotnega sistema opazno zmanjša (slika 3). To pomeni, da bo moral za prenos elektrona v nasprotni smeri (prehod B - → A) premagati dovolj visoko energijsko oviro ΔE ≈ 0,3–0,4 eV, kjer je ΔE razlika v energijskih nivojih za dve stanji sistem, v katerem se elektron nahaja na nosilcu A oziroma B. Zaradi tega bi za vrnitev elektrona nazaj, iz reducirane molekule B v oksidirano molekulo A, trajalo veliko dlje kot pri neposrednem prehodu A - → B. Z drugimi besedami, v smeri naprej se elektron prenaša veliko hitreje kot obratno. Zato se po prenosu elektrona na sekundarni akceptor B verjetnost njegovega vračanja nazaj in rekombinacije s pozitivno nabito "luknjo" P + znatno zmanjša.

Drugi dejavnik, ki prispeva k stabilizaciji ločenih nabojev, je hitra nevtralizacija oksidiranega fotoreakcijskega centra P + zaradi elektrona, ki prihaja v P + iz darovalca elektronov D:

D (P + A) B - → D + (PA) B -.

Po prejetju elektrona od donorske molekule D in po vrnitvi v prvotno reducirano stanje P reakcijski center ne bo več mogel sprejeti elektrona iz reduciranih akceptorjev, zdaj pa je pripravljen na večkratno proženje - darovati elektron sosednji oksidirani primarni akceptor A. To je zaporedje dogodkov, ki se dogajajo v fotoreakcijskih centrih vseh fotosintetskih sistemov.

Elektronska transportna veriga kloroplasta

V kloroplastih višjih rastlin obstajata dva fotosistema: fotosistem 1 (PS1) in fotosistem 2 (PS2), ki se razlikujeta po sestavi beljakovin, pigmentov in optičnih lastnostih. Svetlobna antena FS1 absorbira svetlobo z valovno dolžino λ ≤ 700–730 nm, FS2 pa svetlobo z λ ≤ 680–700 nm. Svetlobno povzročeno oksidacijo reakcijskih centrov PS1 in PS2 spremlja njihova obarvanost, za katero so značilne spremembe v njunih absorpcijskih spektrih pri λ ≈ 700 in 680 nm. Reakcijska centra PS1 in PS2 sta bila po svojih optičnih lastnostih poimenovana P 700 in P 680.

Oba fotosistema sta med seboj povezana s pomočjo verige elektronskih nosilcev (slika 4). PS2 je vir elektronov za PS1. Ločitev naboja, ki jo sproži svetloba, v fotoreakcijskih centrih P 700 in P 680 zagotavlja prenos elektrona iz vode, razpadle v PS2, na končni akceptor elektronov, molekulo NADP +. Elektronska transportna veriga (ETC), ki povezuje oba fotosistema, kot nosilci elektronov vključuje molekule plastokinona, ločen proteinski kompleks za transport elektronov (tako imenovani b/f-kompleks) in v vodi topen protein plastocianin (P c) . Diagram, ki ponazarja medsebojno razporeditev transportnih kompleksov elektronov v tilakoidni membrani in pot prenosa elektronov iz vode v NADP +, je prikazan na sl. 4.

V PS2 se iz vzbujenega središča P * 680 elektron najprej prenese na primarni akceptorski feofetin (Phe), nato pa na molekulo plastokinona Q A, ki je tesno vezan na enega od proteinov PS2,

Y (P * 680 Phe) Q A Q B → Y (P + 680 Phe -) Q A Q B → Y (P + 680 Phe) Q A - Q B.

Nato se elektron prenese na drugo molekulo plastokinona Q B, P 680 pa prejme elektron od primarnega darovalca elektronov Y:

Y (P + 680 Phe) Q A - Q B → Y + (P 680 Phe) Q A Q B -.

Molekula plastokinona, katere kemična formula in njena lokacija v lipidni dvoslojni membrani sta prikazani na sl. 5 je sposoben sprejeti dva elektrona. Po dvojnem sprožitvi reakcijskega centra PS2 bo molekula plastokinona Q B prejela dva elektrona:

Q B + 2е - → Q B 2–.

Negativno nabita molekula Q B 2– ima visoko afiniteto za vodikove ione, ki jih zajame iz stromalnega prostora. Po protonaciji reduciranega plastokinona Q B 2– (Q B 2– + 2H + → QH 2) nastane električno nevtralna oblika te molekule QH 2, ki se imenuje plastokinol (slika 5). Plastokinol deluje kot mobilni nosilec dveh elektronov in dveh protonov: po izstopu iz PS2 se lahko molekula QH2 zlahka premika znotraj tilakoidne membrane in zagotavlja PS2 z drugimi kompleksi za transport elektronov.

Oksidirani reakcijski center PS2 P 680 ima izjemno visoko afiniteto do elektronov; je zelo močan oksidant. Zaradi tega v PS2 pride do razgradnje vode, kemično stabilne spojine. Kompleks za cepljenje vode (WSC), vključen v PS2, vsebuje v svojem aktivnem središču skupino manganovih ionov (Mn 2+), ki služijo kot darovalci elektronov za P 680. Z darovanjem elektronov oksidiranemu reakcijskemu centru postanejo manganovi ioni "akumulatorji" pozitivni naboji, ki so neposredno vključeni v reakcijo oksidacije vode. Kot rezultat zaporednega štirikratnega aktiviranja reakcijskega centra P 680, štirje močni oksidativni ekvivalenti (ali štiri "luknje") v obliki oksidiranih manganovih ionov (Mn 4+), ki sodelujejo z dvema molekulama vode, katalizirajo reakcijo razgradnje voda:

2Mn 4+ + 2H 2 O → 2Mn 2+ + 4H + + O 2.

Tako se po zaporednem prenosu štirih elektronov iz RPC na P 680 hkrati razgradita dve molekuli vode, ki ju spremlja sproščanje ene kisikove molekule in štirih vodikovih ionov, ki vstopijo v intratilakoidni prostor kloroplasta.

Molekula plastokinol QH 2, ki nastane med delovanjem PS2, difundira v lipidni dvosloj tilakoidne membrane do b/f-kompleksa (sliki 4 in 5). Pri trku s kompleksom b/f se molekula QH 2 veže nanj in nato nanj prenese dva elektrona. V tem primeru se za vsako molekulo plastokinola, oksidirano z b / f-kompleksom, sprostita dva vodikova iona v tilakoid. Po drugi strani pa b/f-kompleks služi kot darovalec elektronov za plastocianin (Pc), relativno majhen vodotopni protein, v katerem aktivno središče vsebuje bakrov ion (reakciji redukcije in oksidacije plastocianina spremljajo spremembe v valenca bakrovega iona Cu 2+ + e - ↔ Cu +). Plastocianin deluje kot povezava med b/f kompleksom in PS1. Molekula plastocianina se hitro premika znotraj tilakoida, kar zagotavlja prenos elektronov iz kompleksa b / f v PS1. Iz reduciranega plastocianina gre elektron neposredno v oksidirane reakcijske centre PS1 - P 700 + (glej sliko 4). Tako se kot rezultat kombiniranega delovanja PS1 in PS2 dva elektrona iz molekule vode, razgrajene v PS2, na koncu preneseta skozi verigo transporta elektronov na molekulo NADP +, kar zagotavlja nastanek močnega redukcijskega sredstva NADPH.

Zakaj kloroplasti potrebujejo dva fotosistema? Znano je, da fotosintetske bakterije, ki uporabljajo različne organske in anorganske spojine (na primer H 2 S) kot darovalca elektronov za redukcijo oksidiranih reakcijskih centrov, uspešno delujejo z enim fotosistemom. Pojav dveh fotosistemov je najverjetneje posledica dejstva, da energija enega kvanta vidne svetlobe ni dovolj za zagotovitev razgradnje vode in učinkovitega prehoda elektrona vzdolž verige nosilnih molekul od vode do NADP+. Pred približno 3 milijardami let so se na Zemlji pojavile modro-zelene alge ali cianobakterije, ki so pridobile sposobnost uporabe vode kot vira elektronov za zmanjšanje ogljikovega dioksida. Trenutno velja, da PS1 izvira iz zelenih bakterij, PS2 pa iz vijoličnih bakterij. Potem ko je bil med evolucijskim procesom PS2 "vključen" v eno samo verigo prenosa elektronov skupaj s PS1, je postalo mogoče rešiti energetski problem - premagati precej veliko razliko v redoks potencialih parov kisik / voda in NADP + / NADPH. Pojav fotosintetskih organizmov, ki so sposobni oksidirati vodo, je postal ena najpomembnejših stopenj v razvoju divjih živali na Zemlji. Prvič, alge in zelene rastline, ki so se "naučile" oksidirati vodo, so prevzele neizčrpen vir elektronov za redukcijo NADP +. Drugič, z razgradnjo vode so zemeljsko atmosfero napolnili z molekularnim kisikom in tako ustvarili pogoje za hiter evolucijski razvoj organizmov, katerih energija je povezana z aerobnim dihanjem.

Povezava procesov transporta elektronov s prenosom protona in sintezo ATP v kloroplastih

Prenos elektrona vzdolž CET praviloma spremlja zmanjšanje energije. Ta proces lahko primerjamo s spontanim gibanjem telesa vzdolž nagnjene ravnine. Zmanjšanje energijske ravni elektrona med gibanjem po CET sploh ne pomeni, da je prenos elektrona vedno energetsko neuporaben proces. V normalnih pogojih delovanja kloroplasta se večina energije, ki se sprosti med transportom elektronov, ne porabi neuporabno, ampak se uporablja za delovanje posebnega kompleksa za pretvorbo energije, imenovanega ATP sintaza. Ta kompleks katalizira energetsko neugoden proces tvorbe ATP iz ADP in anorganskega fosfata Ф i (reakcija ADP + Ф i → ATP + H 2 O). V zvezi s tem je običajno reči, da so procesi elektronskega transporta, ki dajejo energijo, povezani s procesi sinteze ATP, ki sprejemajo energijo.

Procesi transporta protonov imajo pomembno vlogo pri zagotavljanju energetske konjugacije v tilakoidnih membranah, tako kot v vseh drugih organelah, ki pretvarjajo energijo (mitohondriji, kromatofori fotosintetskih bakterij). Sinteza ATP je tesno povezana s prenosom treh protonov preko ATP sintaze iz tilakoidov (3H v +) v stromo (3H iz +):

ADP + Phi + 3H in + → ATP + H 2 O + 3H izhod +.

Ta proces postane možen, ker zaradi asimetrične razporeditve nosilcev v membrani delovanje kloroplasta CET vodi do kopičenja presežne količine protonov znotraj tilakoida: vodikovi ioni se absorbirajo od zunaj na stopnjah NADP + redukcija in tvorbo plastokinola ter se sproščajo v tilakoidih v fazah razgradnje vode in oksidacije plastokinola (slika 4). Osvetlitev kloroplastov vodi do znatnega (100-1000-kratnega) povečanja koncentracije vodikovih ionov znotraj tilakoidov.

Tako smo preučili verigo dogodkov, med katerimi se energija sončne svetlobe shranjuje v obliki energije visokoenergetskih kemičnih spojin – ATP in NADPH, ki se v temnih fazah uporabljata za tvorbo organskih spojin. (ogljikovih hidratov) iz ogljikovega dioksida in vode. Glavne faze pretvorbe energije, ki vodijo do tvorbe ATP in NADPH, vključujejo naslednje procese: 1) absorpcijo svetlobne energije s pigmenti antene za zbiranje svetlobe; 2) prenos energije vzbujanja v fotoreakcijski center; 3) oksidacija fotoreakcijskega centra in stabilizacija ločenih nabojev; 4) prenos elektronov vzdolž elektronske transportne verige, tvorba NADPH; 5) transmembranski transport vodikovih ionov; 6) sinteza ATP.

1. Alberts B., Bray D., Lewis J., Roberts K., Watson J. Molekularna biologija celice. T. 1. - M .: Mir, 1994.2. izd.
2. Kukuškin A.K., Tihonov A.N. Predavanja o biofiziki fotosinteze rastlin. - M .: Založba Moskovske državne univerze, 1988.
3. Nichols D.D. Bioenergija. Uvod v kemiosmotsko teorijo. - M .: Mir, 1985.
4. Skulačev V.P. Energija bioloških membran. - M .: Nauka, 1989.

povzetki drugih predstavitev

"Vprašanja enotnega državnega izpita iz biologije 2013" - Genotip organizma. Simbiotično razmerje. Proteinska molekula. Večje napake. Tobačni dim. Podobnosti in razlike med mutacijsko in kombinativno variabilnostjo. Nukleotid. Koliko celic nastane kot posledica mejoze. Beljakovinske molekule. Krvna skupina. Downov sindrom. Triplet nukleotidov. Faze energetske presnove. Biološki posvet. Trombociti. Kombinativna variabilnost. Sposobnost kemo-avtotrofne prehrane.

"Bolezni izločilnega sistema" - Cistitis. Uretritis. Diabetična nifropatija. Nefrogena anemija. Urolitiazna bolezen. Pielonefritis. Hidronefroza. Policistična ledvična bolezen. Ledvična kolika. Amiloidoza ledvic. Akutne bolezni organov izločalnega sistema. Prostatitis.

"Paleogensko obdobje" - Podnebje. Podnebje je bilo celo tropsko. Kenozojska doba. Kostne ribe. oligocen. Začetek paleogena. Živalski svet. Diatrimi. paleogen. Fantail brezzobe ptice. Zgornji eocen. Paleogensko obdobje.

"Vprašanja enotnega državnega izpita iz biologije" - Razcvet razreda ptic. Kakšno razmnoževanje je razvrščeno kot nespolno. Kakšna je struktura kloroplasta, ki vsebuje encime? Vzpostavite ujemanje med lastnostjo in organom. Somatske mutacije. Videz tkiv. Zaznavanje draženja. Pri vretenčarjih se je organ sluha v evoluciji spreminjal. Analiza rezultatov izpita iz biologije. Placentacija. Pojav pljuč. Struktura oči. Koliko avtosomov je v jedrih somatskih celic?

"Pravila zdrave prehrane" - Organizacija menz polnega cikla. Izvajanje programa. Piščanec. Rezultati izvajanja programa. Beljakovine. Pravilna prehrana je način življenja. Zdrava prehrana... Pravilna prehrana. Teorija prehrane. Šolska prehrana. Klasična teorija uravnotežena prehrana... Celovita reorganizacija sistema šolske prehrane. Diete. Cilji in cilji programa. Obstajata 2 možnosti za pripravo obroka šolske hrane.

"Pridelava mleka" - Raziskave o kakovosti mleka. Gradnja. Živinorejska industrija. Poročilo o ekskurziji. Določanje ogljikovih hidratov v mleku. Tovarna masla in sira Staritskiy. Ponudba. Dela kritikov in analitikov. Proizvedeno mleko. Prispevek velikega znanstvenika. Prispevek Dmitrija Ivanoviča Mendelejeva k razvoju mlečne industrije. Pravi znanstvenik. Naročite. Razvoj sirarstva. Ideje. Določanje maščobe. Lastnosti mlečnih sestavin.

Danes bomo govorili o organizmih, ki v svojem življenju uporabljajo sončno energijo. Za to se je treba dotakniti takšne znanosti, kot je bioenergija. Proučuje načine transformacije energije živih organizmov in njeno uporabo v procesu življenja. Bioenergija temelji na termodinamiki. Ta znanost opisuje mehanizme transformacije različni tipi energije drug v drugega. Vključno z uporabo in pretvorbo sončne energije s strani različnih organizmov. S pomočjo termodinamike je mogoče v celoti opisati energetski mehanizem procesov, ki se odvijajo okoli nas. Toda s pomočjo termodinamike je nemogoče razumeti naravo tega ali onega procesa. V tem članku bomo poskušali razložiti mehanizem uporabe sončne energije s strani živih organizmov.

Za opis transformacije energije v živih organizmih ali drugih predmetih na našem planetu jih je treba upoštevati z vidika termodinamike. To je sistem, ki izmenjuje energijo z okoljem in predmeti. Lahko jih razdelimo na naslednje sisteme:

• Zaprto;
• izolirano;
• Odprto.

Živi organizmi, obravnavani v tem članku, so odprti sistemi. Izvajajo neprekinjeno izmenjavo energije z OS in okoliškimi predmeti. Skupaj z vodo, zrakom, hrano vstopijo v telo vse vrste kemičnih snovi, ki se od nje razlikujejo po kemični sestavi. Ko so v telesu, se globoko predelajo. Podvržejo se vrsti sprememb in postanejo podobni kemični sestavi telesa. Po tem začasno postanejo del telesa.

Čez nekaj časa se te snovi uničijo in telesu zagotovijo energijo. Njihovi produkti razgradnje se odstranijo iz telesa. Druge molekule zapolnijo svoje mesto v telesu. V tem primeru celovitost strukture telesa ni kršena. Takšna asimilacija in predelava energije v telesu zagotavlja obnovo telesa. Presnova energije je nujna za obstoj vseh živih organizmov. Ko se procesi pretvorbe energije v telesu ustavijo, odmre.

Sončna svetloba je vir biološke energije na Zemlji. Jedrska energija sonca zagotavlja proizvodnjo sevalne energije. Atomi vodika v naši zvezdi se zaradi reakcije pretvorijo v atome He. Energija, ki se sprosti med reakcijo, se sprosti kot gama žarki. Sama reakcija izgleda takole:

4h? He4 + 2e + hv, kjer

v je valovna dolžina žarkov gama;

h je Planckova konstanta.

Kasneje se po interakciji gama sevanja in elektronov sprosti energija v obliki fotonov. To svetlobno energijo oddaja nebesno telo.

Sončno energijo, ko doseže površino našega planeta, rastline zajamejo in pretvorijo. V njih se energija sonca pretvori v kemično energijo, ki je shranjena v obliki kemičnih vezi. To so vezi, ki povezujejo atome v molekulah. Primer je sinteza glukoze v rastlinah. Prva faza te pretvorbe energije je fotosinteza. Rastline mu zagotavljajo klorofil. Ta pigment zagotavlja transformacijo sevalne energije v kemično energijo. Obstaja sinteza ogljikovih hidratov iz H 2 O in CO 2. To zagotavlja rast rastlin in prenos energije v naslednjo stopnjo.

Naslednja faza prenosa energije se zgodi od rastlin do živali ali bakterij. V tej fazi se energija ogljikovih hidratov v rastlinah pretvori v biološko energijo. To se zgodi med oksidacijo rastlinskih molekul. Količina prejete energije ustreza količini, ki je bila porabljena za sintezo. Nekaj ​​te energije se pretvori v toploto. Posledično je energija shranjena v visokoenergetskih vezi adenozin trifosfata. Tako se sončna energija, ki prehaja skozi vrsto transformacij, v živih organizmih pojavi v drugačni obliki.

Tukaj je vredno odgovoriti na pogosto zastavljeno vprašanje: "Kateri organoid uporablja energijo sončne svetlobe?" To so kloroplasti, ki sodelujejo v procesu fotosinteze. Uporabljajo ga za sintezo organskih snovi iz anorganskih.

Bistvo vsega živega je v neprekinjenem pretoku energije. Nenehno se premika med celicami in organizmi. Na celični ravni obstajajo učinkoviti mehanizmi za pretvorbo energije. Obstajata 2 glavni strukturi, kjer se energija pretvarja:

• kloroplasti;
• mitohondrije.

Človek, tako kot drugi živi organizmi na planetu, obnavlja energetske zaloge s hrano. Poleg tega je del zaužitih rastlinskih proizvodov (jabolka, krompir, kumare, paradižnik) in del živalskih (meso, ribe in drugi morski sadeži). Živali, ki jih jemo, dobivajo energijo tudi iz rastlin. Zato se vsa energija, ki jo prejme naše telo, pretvori iz rastlin. In imajo ga zaradi pretvorbe sončne energije.

Glede na vrsto proizvodnje energije lahko vse organizme razdelimo v dve skupini:

• Fototrofi. Črpajte energijo iz sončne svetlobe;
• Kemotrofi. Energija se pridobi med redoks reakcijo.

To pomeni, da sončno energijo uporabljajo rastline, živali pa prejemajo energijo, ki jo najdemo v organskih molekulah, medtem ko jedo rastline.

Kako se energija pretvarja v živih organizmih?

Obstajajo 3 glavne vrste energije, ki jo pretvorijo organizmi:

• Pretvorba sevalne energije. Ta vrsta energije prenaša sončno svetlobo. V rastlinah svetlobno energijo zajame pigment klorofil. Kot rezultat fotosinteze se pretvori v kemično energijo. To pa se uporablja v procesu sinteze kisika in drugih reakcijah. Sončna svetloba nosi kinetično energijo, v rastlinah pa se spremeni v potencialno energijo. Nastala energetska rezerva je shranjena v hranilih. Na primer v ogljikovih hidratih;
• Pretvorba kemične energije. Iz ogljikovih hidratov in drugih molekul se spremeni v energijo visokoenergetskih fosfatnih vezi. Te preobrazbe potekajo v mitohondrijih.
• Energetska pretvorba visokoenergetskih fosfatnih vezi. Celice živega organizma ga porabijo za opravljanje različnih vrst dela (mehanskih, električnih, osmotskih itd.).

Med temi transformacijami se del oskrbe z energijo izgubi in razprši v obliki toplote.

Uporaba shranjene energije s strani organizmov

V procesu presnove telo prejme rezervo energije, porabljeno za biološko delo. Lahko je lahka, mehanska, električna, kemična dela. In telo porabi zelo velik del svoje energije v obliki toplote.

Glavne vrste energije v telesu so povzete spodaj:

• Mehanski. Zaznamuje gibanje makroteles, kot tudi mehansko delo po njihovem gibanju. Lahko ga razdelimo na kinetično in potencialno. Prvega določa hitrost gibanja makroteles, drugega pa določa njihova lega med seboj;
• Kemična. Določa ga interakcija atomov v molekuli. To je energija elektronov, ki se gibljejo po orbitah molekul in atomov;
• Električni. Zaradi interakcije nabitih delcev se gibljejo v električnem polju;
• Osmotski. Porabi se pri premikanju proti koncentracijskemu gradientu molekul snovi;
• Regulatorna energija.
• Toplotni. Določa ga kaotično gibanje atomov in molekul. Glavna značilnost tega gibanja je temperatura. Ta vrsta energije je najbolj znižana od vseh zgoraj naštetih.

Razmerje med temperaturo in kinetično energijo atoma lahko opišemo z naslednjo formulo:

Е h = 3 / 2rT, kjer

r je Boltzmannova konstanta (1,380 * 10 -16 erg/deg).

Kako se energija sprošča iz hranilnih snovi?

V procesu pridobivanja energije iz hranilnih snovi obstajajo 3 pogojne stopnje;

• Pripravljalna. Ta korak je potreben za pretvorbo biopolimerov v živilskih celicah v monomere. Ta oblika je najbolj primerna za pridobivanje energije. Ta proces (hidroliza) poteka v črevesju ali znotraj. Hidroliza poteka s sodelovanjem lizosomov in citoplazemskih encimov. Energijska vrednost te stopnje je nič. Na tej stopnji se sprosti 1 odstotek energijske vrednosti substratov, vsa pa se izgubi v obliki toplote;
• Na drugi stopnji se monomeri delno razgradijo s tvorbo vmesnih produktov. Nastanejo kisline Krebsovega cikla in acetil-CoA. Količina začetnih substratov se v tej fazi zmanjša na tri in sprosti se do 20 odstotkov energetske oskrbe substratov. Postopek je anaeroben, torej brez kisika. Energija je delno shranjena v fosfatnih vezi ATP, preostanek pa se porabi v obliki toplote. Razpad monomerov se pojavi v hialoplazmi, ostali procesi pa v mitohondrijih;
• Na zadnji stopnji pride do razgradnje monomerov na H 2 O in CO 2 v reakciji s sodelovanjem kisika. Biološka oksidacija se pojavi s popolnim sproščanjem zalog energije. Od treh treh metabolitov, ki so bili prisotni v prejšnjem koraku, ostane le H 2 . Je vsestransko gorivo v dihalni verigi. V tej fazi se sprosti preostalih 80 odstotkov oskrbe z energijo. Nekaj ​​energije pride ven v obliki toplote, preostanek pa se kopiči v fosfatnih vezi. Vse reakcije te faze potekajo v mitohondrijih.

Sproščanje energije v živih celicah poteka postopoma. Na vseh stopnjah sproščanja se lahko kopiči v kemični obliki, ki je primerna za celice snovi. Energetska struktura celice vključuje 3 različne funkcionalne bloke, v katerih potekajo različni procesi:

• I-procesi (tvorba oksidacijskih substratov, ki ustrezajo oksidativnemu encimu v celicah);
• S-H 2 blok (oksidacijski substrat);
• Proces nastajanja vodika H. Izhod je KH 2 (vodik s koencimom).

Tako zapleteni večstopenjski procesi se pojavljajo pri pretvorbi sončne energije v rastlinah in živih organizmih.
Če se vam je članek izkazal za koristen, pošljite povezavo do njega socialna omrežja... S tem boste pripomogli k razvoju spletnega mesta. Glasujte v spodnji anketi in ocenite gradivo! Pustite popravke in dodatke k članku v komentarjih.

Objavljeno v

Del C1-C4 naloge vprašanje: Kakšen kromosomski niz je značilen za celice borove iglice in semenčice? Pojasni, iz katerih začetnih celic in zaradi katere delitve nastanejo te celice.

odgovor: V celicah borovih iglic je nabor kromosomov 2n; v borovi spermi - n. Odrasla rastlina bora se razvije iz zigote (2n). Borove sperme se razvijejo iz haploidnih spor (n) po
mitoza.

vprašanje: Sledite poti vodika v svetlih in temnih fazah fotosinteze od trenutka nastanka do sinteze glukoze.

Odgovor: B V svetlobni fazi fotosinteze pod vplivom sončne svetlobe pride do fotolize vode in nastajajo vodikovi ioni. V svetlobni fazi se vodik združi z nosilcem NADP + in nastane NADP 2H. V temni fazi se vodik iz NADP 2H uporablja v reakciji redukcije vmesnih spojin, iz katerih se sintetizira glukoza.

vprašanje: Kako poteka pretvorba energije sončne svetlobe v svetli in temni fazi fotosinteze v energijo kemičnih vezi glukoze? Pojasni odgovor.

odgovor: V svetlobni fazi fotosinteze se energija sončne svetlobe pretvori v energijo vzbujenih elektronov, nato pa se energija vzbujenih elektronov pretvori v energijo ATP in NADPH. V temni fazi fotosinteze se energija ATP in NADPH pretvori v energijo kemičnih vezi glukoze.

vprašanje: Kakšno vlogo imajo elektroni molekul klorofila pri fotosintezi?

odgovor: Elektroni klorofila, ki jih vzbuja sončna svetloba, prehajajo skozi elektronske transportne verige in predajo svojo energijo tvorbi ATP in NADPH.

vprašanje: Hitrost fotosinteze je odvisna od omejujočih (omejujočih) dejavnikov, med katerimi se oddajajo svetloba, koncentracija ogljikovega dioksida in temperatura. Zakaj ti dejavniki omejujejo reakcije fotosinteze?

odgovor: Svetloba je potrebna za vzbujanje klorofila, zagotavlja energijo za proces fotosinteze. Ogljikov dioksid je potreben v temni fazi fotosinteze, iz njega se sintetizira glukoza. Sprememba temperature vodi do denaturacije encimov, reakcije fotosinteze se upočasnijo.

vprašanje: Odsek ene od dveh verig molekule DNK vsebuje 300 nukleotidov z adeninom (A), 100 nukleotidov s timinom (T), 150 nukleotidov z gvaninom (G) in 200 nukleotidov s citozinom (C). Koliko nukleotidov z A, T, G in C vsebuje dvoverižna molekula DNK? Koliko aminokislin naj vsebuje beljakovina, ki jo kodira ta regija molekule DNK? Pojasni odgovor.

odgovor:Če je v eni verigi DNK 300 A, 100 T, 150 G in 200 C, potem v komplementarni verigi 300 T, 100 A, 150 C in 200 G. Zato je v dvoverižni DNK 400 A, 400 T, 350 G in 350 C. Če je v eni verigi DNK 300 + 100 +150 + 200 = 750 nukleotidov, potem je 750/3 = 250 trojčkov. Zato ta regija DNK kodira 250 aminokislin.

vprašanje: V eni molekuli DNK nukleodidi s timinom (T) predstavljajo 24 % celotnega števila nukleotidov. Določite količino (v %) nukleotidov z gvaninom (G), adeninom (A), citozinom (C) v molekuli DNK in razložite dobljene rezultate.

odgovor:Če je 24 % T, potem po načelu komplementarnosti 24 % A. Skupno A in T predstavljata 48 %, torej G in C skupaj 100 % -48 % = 52 %. Količina G je enaka količini C, 52% / 2 = 26%.

1. Kateri okoljski dejavniki prispevajo k uravnavanju števila volkov v ekosistemu?

odgovor:
1) antropogeni: zmanjšanje gozdnih površin, pretiran lov;
2) biotični: pomanjkanje hrane, konkurenca, širjenje bolezni.

2. Določite vrsto in fazo celične delitve, prikazano na sliki. Kateri procesi potekajo v tej fazi?

odgovor:
1) slika prikazuje metafazo mitoze;
2) filamenti vretena so pritrjeni na kromosomske centromere;
3) v tej fazi so dikromatidni kromosomi poravnani v ekvatorialni ravnini.

3.Zakaj oranje tal izboljša življenjske razmere gojenih rastlin?

odgovor:
1) spodbuja uničenje plevela in oslabi konkurenco z gojenimi rastlinami;
2) prispeva k oskrbi rastlin z vodo in minerali;
3) poveča oskrbo korenin s kisikom.

4. Kako se naravni ekosistem razlikuje od agroekosistema?

odgovor:
1) velika biotska raznovrstnost in raznolikost prehranjevalnih povezav in prehranjevalnih verig;
2) uravnoteženo kroženje snovi;
3) dolga obdobja obstoja.

5. Odkriti mehanizme, ki zagotavljajo konstantnost števila in oblike kromosomov v vseh celicah organizmov iz generacije v generacijo?

odgovor:
1) zaradi mejoze nastanejo gamete s haploidnim nizom kromosomov;
2) med oploditvijo v zigoti se obnovi diploidni niz kromosomov, kar zagotavlja konstantnost kromosomskega niza;
3) rast organizma nastane zaradi mitoze, ki zagotavlja konstantnost števila kromosomov v somatskih celicah.

6. Kakšna je vloga bakterij v kroženju snovi?

odgovor:
1) heterotrofne bakterije - reduktorji razgradijo organske snovi v minerale, ki jih rastline asimilirajo;
2) bakterije-avtotrofi (fotografije, kemotrofi) - proizvajalci sintetizirajo organske snovi iz anorganskih, kar zagotavlja kroženje kisika, ogljika, dušika itd.

7. Kakšne so značilnosti briofitov?

odgovor:
2) mahovi se razmnožujejo tako spolno kot nespolno z izmeničnimi generacijami: spolno (gametofit) in nespolno (sporofit);
3) odrasla mahovna rastlina je spolna generacija (gametofit), kapsula s sporami pa je nespolna (sporofit);
4) do oploditve pride v prisotnosti vode.

8. Veverice praviloma živijo v iglastih gozdovih in se hranijo predvsem s smrekovimi semeni. Kateri biotski dejavniki lahko povzročijo upad populacije veveric?

9. Znano je, da je Golgijev aparat še posebej dobro razvit v žleznih celicah trebušne slinavke. Razloži zakaj.

odgovor:
1) v celicah trebušne slinavke se sintetizirajo encimi, ki se kopičijo v votlinah Golgijevega aparata;
2) v Golgijevem aparatu so encimi pakirani v obliki mehurčkov;
3) iz Golgijevega aparata se encimi prenašajo v kanal trebušne slinavke.

10. V epruveto smo dali ribosome iz različnih celic, celoten nabor aminokislin ter enake molekule mRNA in tRNA, ustvarjeni so bili vsi pogoji za sintezo beljakovin. Zakaj bo ena vrsta beljakovin sintetizirana v epruveti na različnih ribosomih?

odgovor:
1) primarna struktura beljakovin je določena z zaporedjem aminokislin;
2) predloge za sintezo beljakovin so identične molekule mRNA, v katerih je kodirana ista primarna beljakovinska struktura.

11. Katere strukturne značilnosti so značilne za predstavnike tipa Čordov?

odgovor:
1) notranji aksialni skelet;
2) živčni sistem v obliki cevi na hrbtni strani telesa;
3) razpoke v prebavni cevi.

12. Na travniku raste detelja, ki jo oprašujejo čmrlji. Kateri biotski dejavniki lahko povzročijo upad populacije detelje?

odgovor:
1) zmanjšanje števila čmrljev;
2) povečanje števila rastlinojedih živali;
3) razmnoževanje rastlin konkurentov (žita itd.).

13. Skupna masa mitohondrijev glede na maso celic različnih organov podgane je: v trebušni slinavki - 7,9%, v jetrih - 18,4%, v srcu - 35,8%. Zakaj je v celicah teh organov različna vsebnost mitohondrijev?

odgovor:
1) mitohondriji so energijske postaje celice, v katerih se sintetizirajo in kopičijo molekule ATP;
2) intenzivno delo srčne mišice zahteva veliko energije, zato je vsebnost mitohondrijev v njenih celicah najvišja;
3) v jetrih je število mitohondrijev večje v primerjavi s trebušno slinavko, saj je v njej intenzivnejša presnova.

14. Pojasni, zakaj je nevarno jesti premalo kuhano ali rahlo kuhano govedino, ki ni razkuženo.

odgovor:
1) v govejem mesu je lahko finska goveja trakulja;
2) iz Fincev se v prebavnem kanalu razvije odrasel črv in oseba postane končni lastnik.

15. Poimenujte organoid rastlinske celice, prikazan na sliki, njegove strukture, označene s številkami 1-3, in njihove funkcije.

odgovor:
1) upodobljeni organoid - kloroplast;
2) 1 - grana tilakoidi, sodelujejo pri fotosintezi;
3) 2 - DNK, 3 - ribosomi, sodelujejo pri sintezi lastnih beljakovin kloroplasta.

16. Zakaj bakterij ne moremo uvrstiti med evkarionte?

odgovor:
1) v njihovih celicah je jedrska snov predstavljena z eno krožno molekulo DNK in ni ločena od citoplazme;
2) nimajo mitohondrijev, Golgijevega kompleksa, EPS;
3) nimajo specializiranih zarodnih celic, ni mejoze in oploditve.

17. Katere spremembe biotskih dejavnikov lahko privedejo do povečanja populacije golega polža, ki živi v gozdu in se prehranjuje predvsem z rastlinami?

18. V listih rastlin je intenziven proces fotosinteze. Ali se pojavlja v zrelih in nezrelih plodovih? Pojasni odgovor.

odgovor:
1) fotosinteza poteka v nezrelih plodovih (ko so zeleni), saj vsebujejo kloroplaste;
2) ko zorijo, se kloroplasti spremenijo v kromoplaste, v katerih fotosinteza ne poteka.

19. Katere stopnje gametogeneze so na sliki označene s črkami A, B in C? Kakšen nabor kromosomov imajo celice na vsaki od teh stopenj? Do katerih specializiranih celic vodi ta proces?

odgovor:
1) A - stopnja (območje) razmnoževanja (delitve), celice so diploidne;
2) B - stopnja (cona) rasti, celica je diploidna;
3) B - stopnja (cona) zorenja, celice so haploidne, razvijajo se spermatozoidi.

20. Po kakšni zgradbi se bakterijske celice razlikujejo od celic organizmov drugih kraljestev žive narave? Prosimo, navedite vsaj tri razlike.

odgovor:
1) ni oblikovanega jedra, jedrskega ovoja;
2) odsotne so številne organele: mitohondriji, EPS, Golgijev kompleks itd .;
3) imajo en obročni kromosom.

21. Zakaj rastline (proizvajalci) veljajo za začetni člen v kroženju snovi in ​​pretvorbi energije v ekosistemu?

odgovor:
1) ustvariti organske snovi iz anorganskih;
2) kopičijo sončno energijo;
3) zagotavljajo organsko snov in energijo organizmom drugih delov ekosistema.

22. Kateri procesi zagotavljajo gibanje vode in mineralov v rastlini?

odgovor:
1) od korenine do listov se voda in minerali premikajo skozi posode zaradi transpiracije, zaradi česar nastane sila sesanja;
2) navzgor tok v rastlini olajša koreninski tlak, ki nastane kot posledica stalnega pretoka vode v korenino zaradi razlike v koncentraciji snovi v celicah in okolju.

23. Razmislite o celicah, prikazanih na sliki. Ugotovite, katere črke predstavljajo prokariontske in evkariontske celice. Navedite dokaze o svojem stališču.

odgovor:
1) A - prokariontska celica, B - evkariontska celica;
2) celica na sliki A nima oblikovanega jedra, njen dedni material je predstavljen s krožnim kromosomom;
3) celica na sliki B ima oblikovano jedro in organele.

24. Kakšen je zaplet obtočil pri dvoživkah v primerjavi z ribami?

odgovor:
1) srce postane trikomorno;
2) pojavi se drugi krog krvnega obtoka;
3) srce vsebuje vensko in mešano kri.

25. Zakaj se ekosistem mešanih gozdov šteje za bolj odporen od ekosistema smrekovega gozda?

odgovor:
1) v mešanem gozdu je več vrst kot v smrekovem;
2) prehranjevalne verige v mešanem gozdu so daljše in razvejane kot v smrekovem;
3) v mešanem gozdu je več stopenj kot v smrekovem gozdu.

26. Del molekule DNK ima naslednjo sestavo: GATGAATAGTGCTTC. Naštej vsaj tri posledice nenamerne zamenjave sedmega nukleotida timina s citozinom (C).

odgovor:
1) pojavila se bo genska mutacija - spremenil se bo kodon tretje aminokisline;
2) v beljakovini se lahko ena aminokislina nadomesti z drugo, zaradi česar se bo spremenila primarna struktura beljakovine;
3) vse druge beljakovinske strukture se lahko spremenijo, kar bo povzročilo pojav nove lastnosti v telesu.

27. Rdeče alge (crimson) živijo na velikih globinah. Kljub temu v njihovih celicah poteka fotosinteza. Pojasnite, kako poteka fotosinteza, če vodni stolpec absorbira žarke rdeče-oranžnega dela spektra.

odgovor:
1) za fotosintezo so žarki potrebni ne le v rdečem, ampak tudi v modrem delu spektra;
2) rdeči pigment je v škrlatnih celicah, ki absorbira žarke modrega dela spektra, njihova energija se uporablja v procesu fotosinteze.

28. Poiščite napake v zgornjem besedilu. Navedite število stavkov, v katerih so bile storjene napake, jih popravite.
1. Črevesje - to so trislojne večcelične živali. 2. Imajo želodčno ali črevesno votlino. 3. Črevesna votlina vključuje zbadajoče celice. 4. Črevesni imajo mrežasti (razpršeni) živčni sistem. 5. Vsi koelenterati so prosto plavajoči organizmi.

1) 1 - koelenterati - dvoslojne živali;
2) 3 - pekoče celice so v ektodermi in ne v črevesni votlini;
3) 5 - med koelenterati so pritrjene oblike.

29. Kako poteka izmenjava plinov v pljučih in tkivih pri sesalcih? Kaj je razlog za ta proces?

odgovor:
1) izmenjava plinov temelji na difuziji, ki je posledica razlike v koncentraciji plinov (parcialni tlak) v zraku alveolov in v krvi;
2) kisik iz območja visokega tlaka v alveolarnem zraku vstopi v kri, ogljikov dioksid iz območja visokega tlaka v krvi pa v alveole;
3) v tkivih kisik iz visokotlačnega območja v kapilarah vstopi v medcelično snov in nato v celice organov. Ogljikov dioksid iz območja visokega tlaka v medcelični snovi vstopi v kri.

30. Kaj se kaže v sodelovanju funkcionalnih skupin organizmov v kroženju snovi v biosferi? Razmislite o vlogi vsakega od njih v ciklu snovi v biosferi.

odgovor:
1) proizvajalci sintetizirajo organske snovi iz anorganskih (ogljikov dioksid, voda, dušik, fosfor in drugi minerali), sproščajo kisik (razen kemotrofov);
2) porabniki (in druge funkcionalne skupine) organizmov uporabljajo in pretvarjajo organske snovi, jih oksidirajo med dihanjem, absorbirajo kisik in oddajajo ogljikov dioksid in vodo;
3) reduktorji razgradijo organske snovi v anorganske spojine dušika, fosforja itd., Pri čemer jih vrnejo v okolje.

31. Del molekule DNK, ki kodira zaporedje aminokislin v proteinu, ima naslednjo sestavo: G-A-T-G-A-A-T-A-G-TT-Ts-T-T-Ts. Pojasni posledice nenamernega dodajanja gvaninskega (G) nukleotida med sedmi in osmi nukleotid.

odgovor:
1) pojavila se bo genska mutacija - lahko se spremenijo kode tretje in naslednjih aminokislin;
2) primarna struktura beljakovin se lahko spremeni;
3) mutacija lahko privede do pojava nove lastnosti v organizmu.

32. Katere rastlinske organe poškodujejo majski hrošči na različnih stopnjah individualnega razvoja?

odgovor:
1) korenine rastlin poškodujejo ličinke;
2) liste dreves poškodujejo odrasli hrošči.

33. Poiščite napake v podanem besedilu. Navedite število stavkov, v katerih so bile storjene napake, jih popravite.
1. Ploščati črvi so triplastne živali. 2. Tip ploskih črvov vključuje belo planarijo, človeško okroglo črvo in jetrno metjo. 3. Ploščati črvi imajo podolgovato sploščeno telo. 4. Imajo dobro razvit živčni sistem. 5. Ploščati črvi so dvodomne živali, ki odlagajo jajčeca.

Napake so bile narejene v stavkih:
1) 2 - vrsta ploščatih črvov ne vključuje človeškega okroglega črva, temveč okroglega črva;
2) 4 - pri ploščatih črvih je živčni sistem slabo razvit;
3) 5 - Ploščati črvi so hermafroditi.

34. Kaj je sadje? Kakšen je njegov pomen v življenju rastlin in živali?

odgovor:
1) plod je generativni organ kritosemenk;
2) vsebuje semena, s pomočjo katerih pride do razmnoževanja in razpršitve rastlin;
3) plodovi rastlin so hrana za živali.

35. Večina vrst ptic kljub toplokrvnosti odleti za zimo iz severnih regij. Navedite vsaj tri dejavnike, ki povzročajo letenje teh živali.

odgovor:
1) živila žužkojedih ptic postanejo nedostopna za žetev;
2) ledena odeja na vodnih telesih in snežna odeja na tleh rastlinojedim pticam prikrajšajo hrano;
3) sprememba trajanja dnevne svetlobe.

36. Kakšno mleko, sterilizirano ali sveže pomolzeno, bo pod enakimi pogoji hitreje kislo? Pojasni odgovor.

odgovor:
1) sveže pomolzeno mleko bo hitreje kislo, saj vsebuje bakterije, ki povzročajo fermentacijo izdelka;
2) ko se mleko sterilizira, celice in spore mlečnokislinskih bakterij odmrejo, mleko pa se shranjuje dlje.

37. Poiščite napake v zgornjem besedilu. Navedite število stavkov, v katerih so bile storjene napake, jih razložite.
1. Glavni razredi tipa členonožcev so raki, pajki in žuželke. 2. Telo rakov in pajkovcev je razkosano na glavo, prsi in trebuh. 3. Telo žuželk je sestavljeno iz cefalotoraksa in trebuha. 4. Antene pajkov ne. 5. Žuželke imajo dva para anten, raki pa en par.

Napake so bile narejene v stavkih:
1) 2 - telo rakov in pajkovcev je sestavljeno iz cefalotoraksa in trebuha;
2) 3 - telo žuželk je sestavljeno iz glave, prsnega koša in trebuha;
3) 5 - žuželke imajo en par anten, raki pa dva para.

38. Dokaži, da je korenika rastline spremenjen poganjek.

odgovor:
1) korenika ima vozlišča, v katerih so rudimentarni listi in brsti;
2) na vrhu korenike je apikalni brst, ki določa rast poganjka;
3) naključne korenine segajo iz korenike;
4) notranja anatomska struktura korenike je podobna steblu.

39. Človek uporablja kemikalije za zatiranje škodljivcev žuželk. Navedite vsaj tri spremembe v življenju hrastovega gozda, če so v njem kemično uničene vse rastlinojede žuželke. Pojasnite, zakaj se bodo zgodili.

odgovor:
1) število rastlin, ki jih oprašijo žuželke, se bo močno zmanjšalo, saj so rastlinojede žuželke opraševalci rastlin;
2) število žužkojedih organizmov (potrošnikov drugega reda) se bo močno zmanjšalo ali pa bodo izginili zaradi motenj prehranjevalnih verig;
3) del kemične snovi, ki je uničil žuželke, bo prišel v tla, kar bo povzročilo motnje vitalne aktivnosti rastlin, smrt talne flore in favne, vse kršitve lahko privedejo do smrti hrastovega gozda.

40. Zakaj lahko zdravljenje z antibiotiki povzroči črevesno disfunkcijo? Navedite vsaj dva razloga.

odgovor:
1) antibiotiki ubijajo koristne bakterije, ki živijo v človeškem črevesju;
2) razgradnja celuloze, absorpcija vode in drugi procesi.

41. Kateri del lista je na sliki označen s črko A in iz katerih struktur je sestavljen? Kakšne funkcije opravljajo te strukture?

1) črka A označuje žilno-vlakneni snop (veno), snop vključuje posode, sitaste cevi, mehansko tkivo;
2) plovila zagotavljajo transport vode do listov;
3) sitaste cevi zagotavljajo transport organskih snovi iz listov v druge organe;
4) celice mehanskega tkiva dajejo moč in so skelet lista.

42. Katere so značilne lastnosti gobovega kraljestva?

odgovor:
1) telo gob je sestavljeno iz filamentov - hif, ki tvorijo micelij;
2) razmnožujejo se spolno in nespolno (s sporami, micelijem, brstenjem);
3) rastejo skozi vse življenje;
4) v celici: membrana vsebuje hitinu podobno snov, rezervno hranilo - glikogen.

43 V manjšem rezervoarju, ki je nastal po poplavi reke, so bili najdeni naslednji organizmi: ciliati, dafnije, bela planarija, veliki ribniški polž, kiklopi, hidre. Pojasnite, ali lahko to vodno telo štejemo za ekosistem. Prosimo, navedite vsaj tri dokaze.

odgovor:
Poimenovanega začasnega rezervoarja ne moremo imenovati ekosistem, saj vsebuje:
1) ni proizvajalcev;
2) ni reduktorjev;
3) ni zaprtega kroženja snovi in ​​prehranjevalne verige so motene.

44. Zakaj je pod podvezo, ki se uporablja za zaustavitev krvavitve iz velikih krvnih žil, napisana opomba o času njene uporabe?

odgovor:
1) po branju opombe lahko ugotovite, koliko časa je minilo od nanosa podveze;
2) če po 1-2 urah bolnika ni bilo mogoče dostaviti k zdravniku, je treba podvezo za nekaj časa popustiti. To bo preprečilo nekrozo tkiva.

45. Poimenuj strukture hrbtenjače, ki so na sliki označene s številkama 1 in 2, ter opiši značilnosti njihove zgradbe in delovanja.

odgovor:
1) 1 - siva snov, ki jo tvorijo telesa nevronov;
2) 2 - bela snov, ki jo tvorijo dolgi procesi nevronov;
3) siva snov opravlja refleksno funkcijo, bela snov - prevodno funkcijo.

46. ​​Kakšno vlogo imajo žleze slinavke pri prebavi sesalcev? Navedite vsaj tri funkcije.

odgovor:
1) skrivnost žlez slinavk vlaži in razkužuje hrano;
2) slina sodeluje pri tvorbi grude hrane;
3) encimi sline prispevajo k razgradnji škroba.

47. Kot posledica vulkanske dejavnosti v oceanu je nastal otok. Opišite zaporedje nastanka ekosistema na novo nastalem kosu zemlje. Navedite vsaj tri predmete.

odgovor:
1) prvi se naselijo mikroorganizmi in lišaji, ki zagotavljajo tvorbo tal;
2) rastline se naselijo na tleh, katerih spore ali semena prenaša veter ali voda;
3) ko se vegetacija razvija, se v ekosistemu pojavljajo živali, predvsem členonožci in ptice.

48. Izkušeni vrtnarji nanesejo gnojilo v utore, ki se nahajajo vzdolž robov debelnih krogov sadnega drevja, namesto da jih enakomerno porazdelijo. Razloži zakaj.

odgovor:
1) koreninski sistem raste, sesalno območje se premika za vrhom korenine;
2) korenine z razvito sesalno cono - koreninske dlake - se nahajajo na robovih krogov debla.

49. Kateri spremenjeni poganjek je prikazan na sliki? Poimenujte strukturne elemente, prikazane na sliki s številkami 1, 2, 3, in funkcije, ki jih opravljajo.

odgovor:
1) čebula;
2) 1 - sočno luskasti list, v katerem so shranjena hranila in voda;
3) 2 - naključne korenine, ki zagotavljajo absorpcijo vode in mineralov;
4) 3 - ledvica, zagotavlja rast poganjka.

50. Kakšne so značilnosti zgradbe in življenja mahov? Navedite vsaj tri predmete.

odgovor:
1) večina mahov je listnatih rastlin, nekateri imajo rizoide;
2) mahovi imajo slabo razvit prevodni sistem;
3) mahovi se razmnožujejo tako spolno kot nespolno, z izmeničnimi generacijami: spolno (gametofit) in nespolno (sporofit); odrasla rastlina mah je spolna generacija, stroki trosov pa so nespolni.

51. Zaradi gozdnega požara je pogorel del smrekovega gozda. Pojasnite, kako se bo zacelilo. Navedite vsaj tri stopnje.

odgovor:
1) prve se razvijejo zelnate svetloljubne rastline;
2) nato se pojavijo poganjki breze, trepetlike, bora, katerih semena je veter ujel, nastane drobnolistni ali borov gozd.
3) senčno odporne smreke se razvijejo pod krošnjami svetloljubnih vrst, ki nato popolnoma izpodrivajo druga drevesa.

52. Ugotoviti vzrok dedna bolezen pregledali bolnikove celice in ugotovili spremembo dolžine enega od kromosomov. Katera raziskovalna metoda je omogočila ugotovitev vzroka te bolezni? S kakšno mutacijo je povezana?

odgovor:
1) vzrok bolezni je bil ugotovljen s citogenetsko metodo;
2) bolezen povzroča kromosomska mutacija - izguba ali pritrditev fragmenta kromosoma.

53. Katera črka na sliki označuje blastulo v razvojnem ciklusu lancete. Kakšne so značilnosti nastanka blastul?

odgovor:
1) blastula je označena s črko G;
2) blastula nastane, ko se zigota cepi;
3) velikost blastule ne presega velikosti zigote.

54. Zakaj so gobe izolirane v posebnem kraljestvu ekološkega sveta?

odgovor:
1) telo gliv je sestavljeno iz tankih razvejanih filamentov - hif, ki tvorijo micelij ali micelij;
2) celice micelija hranijo ogljikove hidrate v obliki glikogena;
3) gliv ni mogoče uvrstiti med rastline, saj v njihovih celicah ni klorofila in kloroplastov; stena vsebuje hitin;
4) gob ni mogoče pripisati živalim, saj absorbirajo hranila s celotne površine telesa in jih ne pogoltnejo v obliki grudic hrane.

55 V nekaterih gozdnih biocenozah za zaščito piščancev množični odstrel podnevi ptice ujede... Pojasnite, kako je ta dogodek vplival na populacijo piščancev.

odgovor:
1) sprva se je število piščancev povečalo, saj so bili njihovi sovražniki (ki so seveda uravnavali število) uničeni;
2) nato se je število piščancev zmanjšalo zaradi pomanjkanja krme;
3) število obolelih in oslabelih osebkov se je povečalo zaradi širjenja bolezni in odsotnosti plenilcev, kar je vplivalo tudi na zmanjšanje števila piščancev.

56. Barva dlake zajca se spreminja skozi vse leto: pozimi je zajček bel, poleti pa siv. Pojasnite, kakšna variabilnost je opažena pri živali in kako je določena manifestacija to funkcijo.

odgovor:
1) pri zajcu opazimo manifestacijo modifikacijske (fenotipske, nededne) variabilnosti;
2) manifestacija te lastnosti je določena s spremembo okoljskih razmer (temperatura, dolžina dneva).

57. Poimenujte stopnje embrionalnega razvoja lancete, označene na sliki s črkama A in B. Razširite značilnosti nastanka vsake od teh stopenj.
A B

odgovor:
1) A - gastrula - faza dvoslojnega zarodka;
2) B - nevrula, ima zametke bodoče ličinke ali odraslega organizma;
3) gastrula nastane z invaginacijo stene blastule, v nevrulo pa se najprej položi nevralna plošča, ki služi kot regulator za polaganje preostalih organskih sistemov.

58. Kateri so glavni znaki zgradbe in življenja bakterij. Navedite vsaj štiri značilnosti.

odgovor:
1) bakterije - predjedrski organizmi, ki nimajo oblikovanega jedra in številnih organelov;
2) z načinom hranjenja bakterij - heterotrofi in avtotrofi;
3) visoka stopnja razmnoževanja z delitvijo;
4) anaerobi in aerobi;
5) v spornem stanju se pojavijo neugodni pogoji.

59. Kakšna je razlika med zemeljsko-zračnim okoljem in vodnim okoljem?

odgovor:
1) vsebnost kisika;
2) razlike v temperaturnih nihanjih (velika amplituda nihanj v zemeljsko-zračnem okolju);
3) stopnja osvetlitve;
4) gostota.

odgovor:
1) morske alge imajo sposobnost kopičenja kemičnega elementa joda;
2) jod je nujen za normalno delovanje ščitnice.

61. Zakaj se celica ciliat-čevelj šteje za sestavni organizem? Katere organele ciliatov-čevljev so označene na sliki s številkama 1 in 2 in katere funkcije opravljajo?

odgovor:
1) ciliatna celica opravlja vse funkcije neodvisnega organizma: presnovo, razmnoževanje, razdražljivost, prilagajanje;
2) 1 - majhno jedro, sodeluje v spolnem procesu;
3) 2 - veliko jedro, uravnava vitalne procese.

61. Kakšne so značilnosti zgradbe in življenja gliv? Navedite vsaj tri znake.

62. Pojasni škodo, ki jo povzroča kisli dež. Navedite vsaj tri razloge.

odgovor:
1) neposredno poškoduje organe in tkiva rastlin;
2) onesnažiti tla, zmanjšati rodovitnost;
3) zmanjšati produktivnost rastlin.

63. Zakaj se potnikom svetuje, da ob vzletu ali pristanku sesajo lizike?

odgovor:
1) hitra sprememba tlaka med vzletom ali pristankom letala povzroči nelagodje v srednjem ušesu, kjer začetni pritisk na bobnič traja dlje;
2) gibi požiranja izboljšajo dostop zraka do slušne (evstahijeve) cevi, preko katere se tlak v votlini srednjega ušesa izenači s tlakom v okolju.

64. Kakšna je razlika med krvožilnim sistemom členonožcev in cirkulacijskim sistemom kolenov? Navedite vsaj tri znake, ki dokazujejo te razlike.

odgovor:
1) pri členonožcih je obtočni sistem odprt, pri anelidah pa zaprt;
2) členonožci imajo srce na hrbtni strani;
3) anelidi nimajo srca, njegovo funkcijo opravlja obročasta posoda.

65. Kakšna žival je prikazana na sliki? Kakšni sta številki 1 in 2? Poimenujte druge člane te vrste.

odgovor:
1) glede na vrsto črevesne votline;
2) 1 - ektoderma, 2 - črevesna votlina;
3) koralni polipi, meduze.

66. Kakšne so manifestacije morfoloških, fizioloških in vedenjskih prilagoditev na temperaturo okolja pri toplokrvnih živalih?

odgovor:
1) morfološki: toplotnoizolacijski pokrov, podkožna maščobna plast, spremembe telesne površine;
2) fiziološki: povečana intenzivnost izhlapevanja znoja in vlage med dihanjem; zožitev ali razširitev krvnih žil, spremembe v ravni presnove;
3) vedenjski: gradnja gnezd, rovov, sprememba dnevne in sezonske aktivnosti glede na temperaturo okolja.

67. Kako poteka pretok genetske informacije od jedra do ribosoma?

odgovor:
1) sinteza mRNA poteka v jedru v skladu z načelom komplementarnosti;
2) mRNA - kopija dela DNK, ki vsebuje informacije o primarni strukturi proteina, se premakne iz jedra v ribosom.

68. Kakšen je zaplet praproti v primerjavi z mahovi? Podajte vsaj tri znake.

odgovor:
1) praproti imajo korenine;
2) pri praproti se je v nasprotju z mahovi oblikovalo razvito prevodno tkivo;
3) v ciklu razvoja praproti prevladuje aseksualna generacija (sporofit) nad spolno (gametofit), ki jo predstavlja izrast.

69. Poimenuj zarodno plast vretenčarja, označeno na sliki s številko 3. Kakšno vrsto tkiva in kateri organi so iz njega tvorjeni.

odgovor:
1) zarodna plast - endoderma;
2 epitelijsko tkivo (črevesni in respiratorni epitelij);
3) organi: črevesje, prebavne žleze, dihalni organi, nekatere endokrine žleze.

70. Kakšna je vloga ptic v biocenozi gozda? Navedite vsaj tri primere.

odgovor:
1) uravnavanje števila rastlin (razdeljevanje plodov in semen);
2) uravnava število žuželk, majhnih glodalcev;
3) služijo kot hrana plenilcem;
4) gnojite tla.

71. Kakšna je zaščitna vloga levkocitov v človeškem telesu?

odgovor:
1) levkociti so sposobni fagocitoze - požrejo in prebavijo beljakovine, mikroorganizme, odmrle celice;
2) levkociti sodelujejo pri proizvodnji protiteles, ki nevtralizirajo določene antigene.

72. Poiščite napake v zgornjem besedilu. Navedite številke predlogov, v katerih so podani, jih popravite.
Po navedbah kromosomska teorija dednost:
1. Geni so na kromosomih razporejeni v linearnem vrstnem redu. 2. Vsak zaseda določeno mesto – alel. 3. Geni enega kromosoma tvorijo vezno skupino. 4. Število povezovalnih skupin določa diploidni bor kromosomov. 5. Motnja genske povezave se pojavi v procesu konjugacije kromosomov v profazi mejoze.

Napake so bile narejene v stavkih:
1) 2 - lokacija gena - lokus;
2) 4 - število povezovalnih skupin je enako haploidnemu nizu kromosomov;
3) 5 - med križanjem pride do prekinitve genske povezave.

73. Zakaj nekateri znanstveniki zeleno evgleno pripisujejo rastlinam, drugi pa živalim? Navedite vsaj tri razloge.

odgovor:
1) je sposoben heterotrofne prehrane, kot vse živali;
2) je sposoben aktivnega gibanja v iskanju hrane, kot vse živali;
3) vsebuje klorofil v celici in je sposoben avtotrofne prehrane, kot rastline.

74. Kateri procesi potekajo na stopnjah izmenjave energije?

odgovor:
1) na pripravljalna faza kompleksne organske snovi se razgradijo na manj kompleksne (biopolimeri - na monomere), energija se razprši v obliki toplote;
2) v procesu glikolize se glukoza razgradi do pirovične kisline (ali mlečne kisline ali alkohola) in sintetizirata se 2 molekuli ATP;
3) v fazi kisika se piruvična kislina (piruvat) razcepi na ogljikov dioksid in vodo ter sintetizira 36 molekul ATP.

75. Pri rani, ki je nastala na človeškem telesu, se krvavitev sčasoma ustavi, lahko pa pride do supuracije. Pojasni, kakšne lastnosti krvi je to posledica.

odgovor:
1) krvavitev se ustavi zaradi koagulacije krvi in ​​nastanka krvnega strdka;
2) suppuration je posledica kopičenja mrtvih levkocitov, ki so izvedli fagocitozo.

76. Poišči napake v podanem besedilu, jih popravi. Navedite število stavkov, v katerih so bile storjene napake, jih razložite.

Napake so bile narejene v stavkih:
1) 2 - aminokisline so monomeri beljakovin;
3) Molekule 6-rRNA in ne molekule tRNA so del ribosomov.

77. Kaj je miopija? V kateri del očesa se osredotoča slika kratkovidne osebe? Kakšna je razlika med prirojeno in pridobljeno obliko miopije?

odgovor:
1) kratkovidnost je bolezen organov vida, pri kateri oseba težko loči oddaljene predmete;
2) pri kratkovidni osebi se slika predmetov pojavi pred mrežnico;
3) s prirojeno kratkovidnostjo se oblika zrkla spremeni (podaljša);
4) pridobljena kratkovidnost je povezana s spremembo (povečanjem) ukrivljenosti leče.

78. Kakšna je razlika med okostjem človeške glave in okostjem glave velikih opic? Navedite vsaj štiri razlike.

odgovor:
1) prevlada možganskega dela lobanje nad obraznim;
2) zmanjšanje čeljustnega aparata;
3) prisotnost izbokline brade na spodnji čeljusti;
4) zmanjšanje superciliarnih lokov.

79. Zakaj količina urina, ki jo človeško telo izloči na dan, ni enaka volumnu popijene tekočine v istem času?

odgovor:
1) del vode telo porabi ali nastane v presnovnih procesih;
2) nekaj vode izhlapi skozi dihala in znojne žleze.

80. Poišči napake v podanem besedilu, jih popravi, navedi številke stavkov, v katerih so narejene, te stavke zapiši brez napak.
1. Živali so heterotrofni organizmi, hranijo se z že pripravljenimi organskimi snovmi. 2. Ločimo enocelične in večcelične živali. 3. Vse večcelične živali imajo dvostransko simetrijo telesa. 4. Večina jih ima razvite različne organe gibanja. 5. Samo členonožci in hordati imajo cirkulacijski sistem. 6. Postembrionalni razvoj pri vseh večceličnih živalih je neposreden.

Napake so bile narejene v stavkih:
1) 3 - vse večcelične živali nimajo dvostranske simetrije telesa; na primer pri koelenteratih je radialna (radialna);
2) 5 - obtočilni sistem je prisoten tudi pri kolčastih in mehkužcih;
3) 6 - neposredni postembrionalni razvoj ni neločljiv za vse večcelične živali.

81. Kakšen je pomen krvi v človekovem življenju?

odgovor:
1) opravlja transportno funkcijo: dostava kisika in hranil v tkiva in celice, odstranjevanje ogljikovega dioksida in produktov presnove;
2) opravlja zaščitno funkcijo zaradi aktivnosti levkocitov in protiteles;
3) sodeluje pri humoralni regulaciji vitalne aktivnosti telesa.

82. Uporabite podatke o zgodnjih fazah embriogeneze (zigota, blastula, gastrula) za potrditev zaporedja razvoja živalskega sveta.

odgovor:
1) stopnja zigote ustreza enocelični organizem;
2) stopnja blastule, kjer celice niso diferencirane, je podobna kolonialnim oblikam;
3) zarodek v fazi gastrule ustreza strukturi koelenterata (hidre).

83 Dajanje velikih odmerkov v veno droge skupaj z redčenjem s fiziološko raztopino (0,9 % raztopina NaCl). Razloži zakaj.

odgovor:
1) uvedba velikih odmerkov zdravil brez redčenja lahko povzroči ostro spremembo sestave krvi in ​​nepopravljive pojave;
2) koncentracija fiziološke raztopine (0,9% raztopina NaCl) ustreza koncentraciji soli v krvni plazmi in ne povzroča smrti krvnih celic.

84. Poišči napake v podanem besedilu, jih popravi, navedi številke stavkov, v katerih so narejene, te stavke zapiši brez napak.
1. Živali tipa členonožcev imajo zunanji hitinski pokrov in členkaste okončine. 2. Telo večine je sestavljeno iz treh delov: glave, prsnega koša in trebuha. 3. Vsi členonožci imajo en par anten. 4. Njihove oči so zapletene (fasetirane). 5. Krvožilni sistem žuželk je zaprt.

Napake so bile narejene v stavkih:
1) 3 - vsi členonožci nimajo enega para anten (pajki jih nimajo, raki pa imajo dva para);
2) 4 - vsi členonožci nimajo zapletenih (fasetiranih) oči: pri pajkovcih so preprosti ali odsotni, pri žuželkah, skupaj s kompleksnimi očmi, imajo lahko preproste;
3) 5 - obtočni sistem pri členonožcih je odprt.

85. Kakšne so funkcije prebavni sistem oseba?

odgovor:
1) mehanska obdelava hrane;
2) kemična predelava hrane;
3) premikanje hrane in odstranjevanje neprebavljenih ostankov;
4) absorpcija hranil, mineralnih soli in vode v kri in limfo.

86. Kaj je značilno za biološki napredek pri cvetočih rastlinah? Navedite vsaj tri znake.

odgovor:
1) široko paleto populacij in vrst;
2) razširjena poselitev na svetu;
3) prilagodljivost na življenje v različnih okoljskih razmerah.

87. Zakaj je treba hrano temeljito prežvečiti?

odgovor:
1) dobro prežvečena hrana se hitro nasiči s slino v ustih in se začne prebavljati;
2) dobro prežvečena hrana se hitro nasiči s prebavnimi sokovi v želodcu in črevesju in je zato lažje prebavljiva.

88. Poišči napake v podanem besedilu. Navedite številke predlogov, v katerih so podani, jih popravite.
1. Populacija je skupek prosto križajočih se osebkov iste vrste, ki dolgo časa naseljujejo skupno ozemlje 2. Različne populacije iste vrste so med seboj relativno izolirane in se njihovi osebki med seboj ne križajo. 3. Genski sklad vseh populacij ene vrste je enak. 4. Prebivalstvo je osnovna evolucijska enota. 5. Skupina žab iste vrste, ki eno poletje živi v globoki luži, je populacija.

Napake so bile narejene v stavkih:
1) 2 - populacije iste vrste so delno izolirane, vendar se posamezniki različnih populacij lahko križajo;
2) 3 - genski skladi različnih populacij iste vrste se razlikujejo;
3) 5 - skupina žab ni populacija, saj se skupina posameznikov iste vrste šteje za populacijo, če zavzema isti prostor veliko število generacij.

odgovor:
1) poleti se potenje osebe poveča;
2) z znojem se mineralne soli izločajo iz telesa;
3) slana voda obnavlja normalno vodno-solno ravnovesje med tkivi in ​​notranjim okoljem telesa.

90. Kako se dokazuje, da ljudje spadajo v razred sesalcev?

odgovor:
1) podobnost strukture organskih sistemov;
2) prisotnost dlake;
3) razvoj zarodka v maternici;
4) hranjenje potomcev z mlekom, skrb za potomce.

91. Kateri procesi ohranjajo konstantnost kemične sestave človeške krvne plazme?

odgovor:
1) procesi v puferskih sistemih vzdržujejo reakcijo medija (pH) na konstantni ravni;
2) izvaja se nevrohumoralna regulacija kemične sestave plazme.

92. Poiščite napake v zgornjem besedilu. Navedite številke predlogov, v katerih so podani, jih razložite.
(1) Populacija je skupek prosto križajočih se osebkov različnih vrst, ki že dlje časa naseljujejo skupno ozemlje 2. Glavne skupinske značilnosti populacije so velikost, gostota, starost, spol in prostorska struktura. 3. Celota vseh genov v populaciji se imenuje genski sklad. 4. Prebivalstvo je strukturna enota žive narave. 5. Število populacij je vedno stabilno.

Napake so bile narejene v stavkih:
1) 1 - populacija je skupek prosto križajočih se posameznikov iste vrste, ki dolgo časa naseljujejo splošno ozemlje populacije;
2) 4 - populacija je strukturna enota vrste;
3) 5 - število populacij se lahko spreminja v različnih letnih časih in letih.

93. Katere strukture ovoja telesa zagotavljajo zaščito človeškega telesa pred vplivi temperaturnih okoljskih dejavnikov? Pojasni njihovo vlogo.

odgovor:
1) podkožno maščobno tkivo ščiti telo pred hlajenjem;
2) žleze znojnice tvorijo znoj, ki ob izhlapevanju ščiti pred pregrevanjem;
3) lasje na glavi ščitijo telo pred ohlajanjem in pregrevanjem;
4) sprememba lumna kožnih kapilar uravnava prenos toplote.

94. Navedite vsaj tri progresivne biološke lastnosti človeka, ki jih je pridobil v dolgi evoluciji.

odgovor:
1) povečanje možganov in možganskega dela lobanje;
2) pokončna drža in ustrezne spremembe v skeletu;
3) sprostitev in razvoj roke, nasproti palca.

95. Katera delitev mejoze je podobna mitozi? Pojasni, kako se izraža in do kakšnega niza kromosomov v celici vodi.

odgovor:
1) podobnost z mitozo opazimo pri drugi delitvi mejoze;
2) vse faze so podobne, sestrski kromosomi (kromatide) se razhajajo do polov celice;
3) nastale celice imajo haploidni niz kromosomov.

96. Kakšna je razlika med arterijsko krvavitvijo in vensko krvavitvijo?

odgovor:
1) pri arterijski krvavitvi je kri škrlatna;
2) udarci iz rane z močnim tokom, vodnjak.

97. Diagram katerega procesa v človeškem telesu je prikazan na sliki? Kaj je osnova tega procesa in kako se posledično spremeni sestava krvi? Pojasni odgovor.
kapilarno

odgovor:
1) slika prikazuje diagram izmenjave plinov v pljučih (med pljučnim mehurčkom in krvno kapilaro);
2) izmenjava plinov temelji na difuziji - prodiranju plinov iz mesta z visokim tlakom v mesto z nižjim tlakom;
3) zaradi izmenjave plinov je kri nasičena s kisikom in se iz venske (A) spremeni v arterijsko (B).

98. Kakšen je učinek telesne nedejavnosti (niz telesna aktivnost) na človeško telo?

odgovor:
telesna nedejavnost vodi do:
1) do zmanjšanja ravni metabolizma, povečanja maščobnega tkiva, prekomerne teže;
2) oslabitev skeletnih in srčnih mišic, povečanje obremenitve srca in zmanjšanje telesne vzdržljivosti;
3) stagnacija venske krvi v spodnjih okončinah, vazodilatacija, motnje cirkulacije.

(Druge formulacije odgovora so dovoljene brez izkrivljanja njegovega pomena.)

99. Kakšne so značilnosti rastlin, ki živijo v sušnih razmerah?

odgovor:
1) koreninski sistem rastlin prodre globoko v tla, doseže podtalnico ali se nahaja v površinski sloj prst;
2) v nekaterih rastlinah se voda med sušo shranjuje v listih, steblih in drugih organih;
3) listi so pokriti z voščenim premazom, pubescentnim ali spremenjenim v bodice ali iglice.

100. Kaj je razlog za potrebo po vstopu železovih ionov v človeško kri? Pojasni odgovor.

odgovor:
2) eritrociti zagotavljajo transport kisika in ogljikovega dioksida.

101. Skozi katere žile in kakšna kri pride v srčne komore, označene na sliki s številkama 3 in 5? S kakšnim krogom krvnega obtoka je povezana vsaka od teh struktur srca?

odgovor:
1) venska kri teče iz zgornje in spodnje votle vene v komoro, označeno s številko 3;
2) arterijska kri iz pljučnih ven vstopi v komoro, označeno s številko 5;
3) srčna komora, označena s številko 3, je povezana z velikim krogom krvnega obtoka;
4) srčna komora, označena s številko 5, je povezana s pljučnim obtokom.

102. Kaj so vitamini, kakšna je njihova vloga v življenju človeškega telesa?

odgovor:
1) vitamini - biološko aktivne organske snovi, potrebne v majhnih količinah;
2) so del encimov, ki sodelujejo pri presnovi;
3) povečati odpornost telesa na škodljive vplive okolja, spodbuditi rast, razvoj telesa, obnovo tkiv in celic.

103. Oblika telesa metulja Kalima spominja na list. Kako se je oblikovala oblika telesa metulja?

odgovor:
1) pojav različnih dednih sprememb pri posameznikih;
2) ohranjanje naravna selekcija posamezniki s spremenjeno obliko telesa;
3) razmnoževanje in porazdelitev posameznikov s telesno obliko, ki spominja na list.

104. Kakšna je narava večine encimov in zakaj izgubijo svojo aktivnost, ko se raven sevanja dvigne?

odgovor:
1) večina encimov je beljakovin;
2) pod vplivom sevanja pride do denaturacije, spremeni se struktura proteina-encima.

105. Poišči napake v podanem besedilu. Navedite številke predlogov, v katerih so podani, jih popravite.
1. Rastline, tako kot vsi živi organizmi, se hranijo, dihajo, rastejo, razmnožujejo. 2. Glede na način prehranjevanja rastline uvrščamo med avtotrofne organizme. 3. Ko rastline dihajo, absorbirajo ogljikov dioksid in sproščajo kisik. 4. Vse rastline se razmnožujejo s semeni. 5. Rastline, tako kot živali, rastejo le v prvih letih življenja.

Napake so bile narejene v stavkih:
1) 3 - pri dihanju rastline absorbirajo kisik in oddajajo ogljikov dioksid;
2) 4 - samo cvetoče in golosemenke se razmnožujejo s semeni, alge, mahovi, praproti - s sporami;
3) 5 - rastline rastejo skozi vse življenje, imajo neomejeno rast.

106. Kaj je razlog za potrebo po vstopu železovih ionov v človeško kri? Pojasni odgovor.

odgovor:
1) železovi ioni so del hemoglobina eritrocitov;
2) hemoglobin eritrocitov zagotavlja transport kisika in ogljikovega dioksida, saj se lahko veže s temi plini;
3) oskrba s kisikom je potrebna za energetski metabolizem celice, ogljikov dioksid pa je njen končni produkt, ki ga je treba odstraniti.

107. Pojasni, zakaj ljudje različnih ras pripadajo isti vrsti. Prosimo, navedite vsaj tri dokaze.

odgovor:
1) podobnost strukture, življenjskih procesov, vedenja;
2) genetska enotnost - enak niz kromosomov, njihova struktura;
3) iz medrasnih porok so potomci, ki so sposobni razmnoževanja.

108 V starodavni Indiji so osumljenca kaznivega dejanja prosili, naj pogoltne pest posušenega riža. Če mu to ni uspelo, se je krivda štela za dokazano. Navedite fiziološko utemeljitev tega procesa.

odgovor:
1) požiranje je zapleteno refleksno dejanje, ki ga spremljata slinjenje in draženje korena jezika;
2) pri močnem vznemirjenju se slinjenje močno zavira, usta postanejo suha in refleks požiranja se ne pojavi.

109. Poiščite napake v zgornjem besedilu. Navedite številke predlogov, v katerih so podani, jih razložite.
1. Prehranjevalna veriga biogeocenoze vključuje proizvajalce, potrošnike in reduktorje. 2. Prvi člen v prehranjevalni verigi so potrošniki. 3. Porabniki v svetlobi kopičijo energijo, asimilirano v procesu fotosinteze. 4. V temni fazi fotosinteze se sprošča kisik. 5. Reduktorji prispevajo k sproščanju energije, ki jo akumulirajo potrošniki in proizvajalci.

Napake so bile narejene v stavkih:
1) 2 - proizvajalci so prvi člen;
2) 3 - potrošniki niso sposobni fotosinteze;
3) 4 - kisik se sprošča v svetlobni fazi fotosinteze.

110. Kateri so vzroki za anemijo pri ljudeh? Navedite vsaj tri možne razloge.

odgovor:
1) velika izguba krvi;
2) podhranjenost (pomanjkanje železa in vitaminov itd.);
3) kršitev tvorbe eritrocitov v hematopoetskih organih.

111. Osa muha je po barvi in ​​obliki telesa podobna osi. Poimenujte vrsto njene zaščitne naprave, pojasnite njen pomen in relativno naravo telesne pripravljenosti.

odgovor:
1) vrsta prilagoditve - mimikrija, posnemanje barve in oblike telesa nezaščitene živali na zaščiteno;
2) podobnost z oso opozori možnega plenilca na nevarnost pika;
3) muha postane plen mladih ptic, ki še niso razvile refleksa na os.

112. Zgradite prehranjevalno verigo z uporabo vseh naslednjih predmetov: humus, pajek, jastreb, velika sinica, hišna muha. Identificirajte potrošnike tretjega reda v verigi.

odgovor:
1) humus -> hišna muha -> križni pajek -> velika sinica -> jastreb;
2) potrošnik tretjega reda je velika sinica.

113. Poišči napake v podanem besedilu. Navedite število stavkov, v katerih so bile storjene napake, jih popravite.
1. Annel črvi so najbolj organizirane rezane živali od drugih vrst črvov. 2. Obročasti črvi imajo odprt obtočni sistem. 3. Telo anelidnega črva je sestavljeno iz enakih segmentov. 4. Telesna votlina anelidov je odsotna. 5. Živčni sistem anelidov je predstavljen s periofaringealnim obročem in hrbtno živčno vrvico.

Napake so bile narejene v stavkih:
1) 2 - obročasti črvi imajo zaprt obtočni sistem;
2) 4 - obročasti črvi imajo telesno votlino;
3) 5 - živčna veriga se nahaja na trebušni strani telesa.

114. Navedite vsaj tri aromorfoze v kopenskih rastlinah, ki so jim omogočile, da so prvi obvladali zemljo. Utemeljite odgovor.

odgovor:
1) nastanek pokrivnega tkiva - povrhnjice z stomami - ki prispeva k zaščiti pred izhlapevanjem;
2) nastanek prevodnega sistema, ki zagotavlja prevoz snovi;
3) razvoj mehanskega tkiva, ki opravlja podporno funkcijo.

115. Pojasni, zakaj je velika raznolikost torbastih sesalcev v Avstraliji in njihova odsotnost na drugih celinah povezana.

odgovor:
1) Avstralija se je ločila od drugih celin v času razcveta torbarjev pred pojavom placentnih živali (geografska izolacija);
2) naravne razmere Avstralije so prispevale k razhajanju znakov torbarjev in aktivne speciacije;
3) na drugih celinah so vrečarje nadomestili placentni sesalci.

116. V katerih primerih sprememba zaporedja nukleotidov DNK ne vpliva na strukturo in delovanje ustreznega proteina?

odgovor:
1) če se kot posledica nukleotidne substitucije pojavi drug kodon, ki kodira isto aminokislino;
2) če kodon, ki nastane kot posledica nukleotidne substitucije, kodira drugo aminokislino, vendar s podobnimi kemijskimi lastnostmi, ki ne spremeni strukture proteina;
3) če pride do sprememb nukleotidov v intergenskih ali nedelujočih predelih DNK.

117. Zakaj se razmerje med ščuko in ostrižem v rečnem ekosistemu šteje za konkurenčno?

odgovor:
1) so plenilci, jedo podobno hrano;
2) živijo v istem vodnem telesu, potrebujejo podobne pogoje za življenje, medsebojno zatirajo drug drugega.

118. Poišči napake v podanem besedilu. Navedite število stavkov, v katerih so bile storjene napake, jih popravite.
1. Glavni razredi tipa členonožcev so raki, pajki in žuželke. 2. Žuželke imajo štiri pare nog, pajkovci pa tri pare. 3. Rak ima preproste oči, pajek-pajek pa zapletene. 4. Pajki imajo arahnoidne bradavice na trebuhu. 5. Pajek-pajek in hrošč dihata s pomočjo pljučnih vrečk in sapnika.

Napake so bile narejene v stavkih:
1) 2 - žuželke imajo tri pare nog, pajkovci pa štiri pare;
2) 3 - rak ima sestavljene oči, pajek-križ pa preproste;
3) 5 - majski hrošč nima pljučnih vrečk, ampak samo sapnik.

119. Kakšne so značilnosti zgradbe in življenja šampinjonov? Poimenujte vsaj štiri značilnosti.

odgovor:
1) imajo micelij in plodno telo;
2) razmnoževanje s sporami in micelijem;
3) po načinu hranjenja - heterotrofi;
4) večina tvori mikorizo.

120. Katere aromorfoze so starodavnim dvoživkam omogočile obvladovanje zemlje.

odgovor:
1) pojav pljučnega dihanja;
2) nastanek razkosanih okončin;
3) videz trikomornega srca in dveh krogov krvnega obtoka.

121. Zakaj se lahko število komercialnih rastlinojedih rib močno zmanjša, če se plenilske ribe uničijo v rezervoarju?

odgovor:
1) uničenje plenilcev vodi do močnega povečanja števila rastlinojedih rib in povečane konkurence med njimi;
2) veliko število rastlinojedih rib prispeva k zmanjšanju oskrbe s hrano, širjenju različnih bolezni med njimi, kar bo povzročilo množično smrt rib.

122. Poišči napake v podanem besedilu, jih popravi. Navedite število stavkov, v katerih so bile storjene napake, jih razložite.
1. Beljakovine so velikega pomena v zgradbi in življenju organizmov. 2. To so biopolimeri, katerih monomeri so dušikove baze. 3. Beljakovine so del plazemske membrane. 4. Številne beljakovine opravljajo encimsko funkcijo v celici. 5. V proteinskih molekulah so šifrirane dedne informacije o značilnostih organizma. 6. Molekule beljakovin in tRNA so del ribosomov.

napake so bile storjene v stavkih:
1) 2 - aminokisline so monomeri beljakovin;
2) 5 - dedne informacije o značilnostih organizma so šifrirane v molekulah DNK;
3) 6 - ribosomi vključujejo molekule rRNA in ne tRNA.

123. V čem se kraljestvo gob razlikuje od kraljestva rastlin? Navedite vsaj tri znake.

odgovor:
1) glive so heterotrofi, ki niso sposobne fotosinteze;
2) glive se razlikujejo po zgradbi in kemični sestavi celice: nimajo kloroplastov, celična stena vsebuje hitin, rezervno hranilo je glikogen;
3) telo gob tvorijo hife.

124. V industrijskih regijah Anglije v 19. in 20. stoletju se je število metuljev brezovega moljca s temno barvo kril povečalo v primerjavi s svetlo barvo. Pojasnite ta pojav s stališča evolucijskega poučevanja in določite obliko selekcije.

odgovor:
1) v potomcih populacije metuljev se rodijo tako svetle kot temne oblike;
2) na industrijskih območjih, onesnaženih s sajami, ptice iz zatemnjenih debel izločijo svetle posameznike, zato so po več generacijah metulji s temno barvo postali prevladujoča oblika v populacijah;
3) sprememba barve v populacijah metuljev je manifestacija gonilne oblike naravne selekcije.

125. Katere lastnosti kromosomov zagotavljajo prenos dednih informacij?

odgovor:
1) vsebujejo DNK, v kateri so kodirane dedne informacije;
2) so sposobni samopodvojitve zaradi replikacije DNK;
3) se med delitvijo lahko enakomerno porazdelijo po celicah, kar zagotavlja kontinuiteto znakov.

126. Zakaj človek v posebnih laboratorijih goji majhne žuželke iz reda Hymenoptera – jajčnike in parazite?

odgovor:
1) te plenilske žuželke odlagajo jajčeca v jajca in ličinke škodljivcev žuželk;
2) s tem zmanjšajo število žuželk - kmetijskih škodljivcev.

127. Zakaj človek uživa beljakovine v obliki mesa, rib, jajc brez nevarnih posledic, beljakovin pa v nobenem primeru ne bi smeli injicirati neposredno v kri za hranjenje bolnikov?

odgovor:
1) beljakovine v prebavnem traktu, v želodcu, v kislem okolju se z encimi peptidaze razgradijo na aminokisline;
2) aminokisline že vstopijo v krvni obtok in se prenašajo v tkivne celice;
3) vnos tujih beljakovin v kri bo povzročil imunski odziv, zavrnitev in je možna celo smrt bolnika.

Učbenik za 10-11 razred

Poglavje III. Oskrba celic z energijo

Vsak živi organizem, tako kot posamezna celica, je odprt sistem, torej z okoljem izmenjuje snov in energijo. Celoten niz encimskih reakcij presnove, ki se pojavljajo v telesu, se imenuje metabolizem (iz grščine. "Metabole" - preobrazba). Presnova je sestavljena iz medsebojno povezanih asimilacijskih reakcij – sinteze visokomolekularnih spojin (beljakovine, nukleinske kisline, polisaharidi, lipidi) in disimilacije – razgradnje in oksidacije organskih snovi, ki potekajo s pretvorbo energije. Asimilacija, imenovana tudi plastična izmenjava, je nemogoča brez energije, ki se sprosti kot posledica disimilacije (energetska izmenjava). Disimilacija pa ne poteka brez encimov, ki nastanejo kot posledica plastične presnove.

Vsaka manifestacija vitalne aktivnosti (absorpcija vode in v njej raztopljenih anorganskih spojin, sinteza organskih snovi, cepitev polimerov na monomere, nastajanje toplote, gibanje itd.) zahteva porabo energije.

Glavni vir energije za vsa živa bitja, ki naseljujejo naš planet, je energija sončne svetlobe. Vendar ga neposredno uporabljajo le celice zelenih rastlin, enocelične alge, zelene in vijolične bakterije. Te celice so zaradi energije sončne svetlobe sposobne sintetizirati organske snovi - ogljikove hidrate, maščobe, beljakovine, nukleinske kisline. Biosinteza, ki se pojavi pri uporabi svetlobne energije, se imenuje fotosinteza. Organizmi, ki so sposobni fotosinteze, se imenujejo fotoavtotrofni.

Začetne snovi za fotosintezo so voda, ogljikov dioksid zemeljskega ozračja, pa tudi anorganske soli dušika, fosforja, žvepla iz vodnih teles in tal. Vir dušika so tudi molekule atmosferskega dušika (N 2), ki jih asimilirajo bakterije, ki živijo v tleh in v koreninskih gomoljih predvsem stročnic. Hkrati plinasti dušik prehaja v sestavo molekule amoniaka - NH 3, ki se nato uporablja za sintezo aminokislin, beljakovin, nukleinskih kislin in drugih spojin, ki vsebujejo dušik. Nodule bakterije in stročnice potrebujejo drug drugega. Skupni vzajemno koristen obstoj različnih vrst organizmov se imenuje simbioza.

Poleg fotoavtotrofov so nekatere bakterije (vodikove, nitrifikacijske, žveplove bakterije itd.) sposobne sintetizirati tudi organske snovi iz anorganskih. To sintezo izvajajo zaradi energije, ki se sprosti med oksidacijo anorganskih snovi. Imenujejo se kemoavtotrofi. Postopek kemosinteze je leta 1887 odkril ruski mikrobiolog S. N. Vinogradskiy.

Vsa živa bitja na našem planetu, ki ne morejo sintetizirati organskih snovi iz anorganskih spojin, imenujemo heterotrofi. Vse živali in ljudje živijo od energije sonca, ki jo hranijo rastline, ki se pretvori v energijo kemičnih vezi novo sintetiziranih organskih spojin.

Opozoriti je treba, da so tako fotosintetični kot kemosintetični organizmi sposobni pridobiti energijo tudi zaradi oksidacije organskih snovi. Vendar heterotrofi prejmejo te snovi od zunaj pripravljene, avtotrofi pa jih sintetizirajo iz anorganskih spojin.

Fotosintetske celice, ki absorbirajo ogljikov dioksid iz ozračja, vanj sproščajo kisik. Pred pojavom fotosintetskih celic na našem planetu je bila Zemljina atmosfera brez kisika. S prihodom fotosintetskih organizmov je postopno polnjenje atmosfere s kisikom povzročilo nastanek celic z novo vrsto energijskega aparata. To so bile celice, ki proizvajajo energijo z oksidacijo že pripravljenih organskih spojin, predvsem ogljikovih hidratov in maščob, pri čemer kot oksidant sodeluje atmosferski kisik. Ko se organske spojine oksidirajo, se sprosti energija.

Zaradi nasičenosti ozračja s kisikom so nastale aerobne celice, ki lahko uporabljajo kisik za energijo.

§ 11. Fotosinteza. Pretvorba svetlobne energije v energijo kemičnih vezi

Prve celice, ki so sposobne izkoristiti energijo sončne svetlobe, so se pojavile na Zemlji pred približno 4 milijardami let v arhejski dobi. To so bile cianobakterije (iz grškega "cyanos" - modra). Njihove fosile so našli v plasteh skrilavca, ki segajo v to obdobje v zgodovini Zemlje. Za nasičenje Zemljine atmosfere s kisikom in nastanek aerobnih celic je bilo potrebnih še približno 1,5 milijarde let.

Očitno je, da je vloga rastlin in drugih fotosintetskih organizmov pri razvoju in vzdrževanju življenja na našem planetu izjemno velika: energijo sončne svetlobe pretvarjajo v energijo kemičnih vezi organskih spojin, ki jo nato uporabljajo vsi ostali živi. bitja; Zemljino atmosfero nasitijo s kisikom, ki služi oksidaciji organskih snovi in ​​na ta način pridobivajo kemično energijo, ki jo v njih shranijo aerobne celice; Končno nekatere rastlinske vrste v simbiozi z bakterijami, ki fiksirajo dušik, vnašajo plinasti atmosferski dušik v sestavo molekul amoniaka, njegovih soli in organskih spojin, ki vsebujejo dušik.

Vloge zelenih rastlin v življenju planeta je težko preceniti. Ohranjanje in širitev zelenega pokrova Zemlje je ključnega pomena za vsa živa bitja, ki naseljujejo naš planet.

Shranjevanje svetlobne energije v bioloških "akumulatorjih". Tok sončne svetlobe nosi svetlobne valove različnih dolžin. Rastline s pomočjo svetlobnih »anten« (to so predvsem molekule klorofila) absorbirajo svetlobne valove rdečega in modrega dela spektra. Klorofil brez odlašanja prenaša svetlobne valove zelenega dela spektra, zato imajo rastline zeleno barvo.

S pomočjo svetlobne energije se elektron v molekuli klorofila prenese na višjo energijsko raven. Nadalje ta visokoenergetski elektron, kot koraki, skače vzdolž verige nosilcev elektronov in izgublja energijo. V tem primeru se energija elektronov porabi za "polnjenje" nekakšnih bioloških "akumulatorjev". Brez poglabljanja kemične lastnosti njihovo strukturo, recimo, da je eden izmed njih adenozin trifosfat, ki mu pravimo tudi adenozin trifosfat (skrajšano – ATP). Kot je bilo že omenjeno v § 6, ATP vsebuje tri med seboj povezane ostanke fosforne kisline, ki so vezani na adenozin. Shematično lahko ATP opišemo s formulo: adenozin-F-F ~ F, kjer je F ostanek fosforne kisline. V kemični vezi med drugim in tretjim terminalnim fosfatom je shranjena energija, ki se ji elektron odpove (tako posebno kemično vez je upodobljena z valovito črto). To se zgodi kot posledica dejstva, da ko elektron prenese svojo energijo na adenozin difosfat (adenozin-FF, ADP), se doda še en fosfat: ADP + F + E → ATP, kjer je E energija elektrona, ki je shranjena v ATP . Ko ATP razcepi encim adenozin trifosfataza (ATPaza), se končni fosfat odcepi in energija se sprosti:

V rastlinski celici se energija ATP uporablja za transport vode in soli, za delitev celic, rast in gibanje (spomnite se, kako se glava sončnice obrača za Soncem).

Energija ATP je potrebna za sintezo glukoze, škroba, celuloze in drugih organskih spojin v rastlinah. Za sintezo organskih snovi v rastlinah pa je potreben še en biološki "akumulator", ki hrani svetlobno energijo. Ta baterija ima dolgo, težko izgovorljivo ime: nikotin-amid adenin dinukleotid fosfat (skrajšano kot NADP, izgovorjeno kot "over-ef"). Ta spojina obstaja v obnovljeni visokoenergetski obliki: NADP-N (izgovarja se "over-ef-ash").

Energijsko osiromašena oksidirana oblika te spojine je NADP + (izgovorjeno over-eff-plus). Z izgubo enega atoma vodika in enega elektrona se NADP-H spremeni v NADP + in reducira ogljikov dioksid (s sodelovanjem vodnih molekul) v glukozo C 6 H 12 0 6; manjkajoči protoni (H +) se vzamejo iz vodnega medija. V poenostavljeni obliki lahko ta proces zapišemo v obliki kemične enačbe:

Ko pa se ogljikov dioksid in voda pomešata, se glukoza ne tvori. To zahteva ne le redukcijsko moč NADP-H, temveč tudi energijo ATP in spojino, ki veže CO2, ki se uporablja na vmesnih stopnjah sinteze glukoze, pa tudi številne encime – biološke katalizatorje tega procesa.

Fotoliza vode. Kako nastaja kisik med fotosintezo? Dejstvo je, da se energija svetlobe porabi tudi za cepitev molekule vode - fotolizo. Tako nastanejo protoni (H +), elektroni (O in prosti kisik:

Elektroni, ki nastanejo med fotolizo, nadomestijo svoje izgube s klorofilom (kot pravijo, zapolnijo "luknjo", ki je nastala v klorofilu). Del elektronov s sodelovanjem protonov reducira NADP + v NADP-H. Kisik je stranski produkt te reakcije (slika 19). Kot je razvidno iz skupne enačbe za sintezo glukoze, se sprošča kisik.

Ko rastline uporabljajo energijo sončne svetlobe, ne potrebujejo kisika. Vendar pa rastline v odsotnosti sončne svetlobe postanejo aerobne. V temi ponoči porabljajo kisik in oksidirajo glukozo, fruktozo, škrob in druge spojine, shranjene čez dan, ter tako postanejo kot živali.

Svetle in temne faze fotosinteze. V procesu fotosinteze ločimo svetlo in temno fazo. Ko so rastline osvetljene, se svetlobna energija pretvori v energijo kemičnih vezi ATP in NADP-H. Energija teh spojin se zlahka sprošča in uporablja znotraj rastlinske celice za različne namene, predvsem za sintezo glukoze in drugih organskih spojin. Zato se ta začetna faza fotosinteze imenuje svetlobna faza. Brez osvetlitve s sončno svetlobo ali umetno svetlobo, v spektru katere so rdeči in modri žarki, ne pride do sinteze ATP in NADPH v rastlinski celici. Ko pa sta se molekuli ATP in NADPH že nabrala v rastlinski celici, lahko pride do sinteze glukoze tudi v temi, brez sodelovanja svetlobe. Za te biokemične reakcije osvetlitev ni potrebna, saj so že opremljene z energijo svetlobe, shranjene v bioloških "akumulatorjih". Ta faza fotosinteze se imenuje faza tempa.

riž. 19. Shema fotosinteze

Vse reakcije fotosinteze potekajo v kloroplastih - odebeljenih ovalnih ali okroglih tvorbah, ki se nahajajo v citoplazmi rastlinske celice (na kratko o kloroplastih je bilo že omenjeno v § 9). Vsaka celica vsebuje 40-50 kloroplastov. Kloroplasti so zunaj omejeni z dvojno membrano, v notranjosti pa so tanke ploščate vrečke - tilakoidi, prav tako omejeni z membranami. Tilakoidi vsebujejo klorofil, nosilce elektronov in vse encime, ki sodelujejo v svetlobni fazi fotosinteze, pa tudi ADP, ATP, NADP + in NADP-H. Na desetine tilakoidov je tesno pakiranih v kupe, imenovane granas. V notranjem prostoru med zrni - v stromi kloroplastov - se nahajajo encimi, ki sodelujejo pri redukciji CO2 v glukozo zaradi energije produktov svetlobne faze fotosinteze - ATP in NADP-H. Posledično se v stromi pojavijo reakcije temne faze fotosinteze, tesno povezane s svetlobno fazo, ki se odvija v tilakoidih. Svetla in temna faza fotosinteze sta shematično prikazani na sliki 19.

Kloroplasti imajo lasten genetski aparat - molekule DNK in se v celicah avtonomno razmnožujejo. Menijo, da so bili pred več kot 1,5 milijarde let prosti mikroorganizmi, ki so postali simbionti rastlinskih celic.

1. Pojasni, zakaj pravimo, da energijo za življenje na Zemlji prvotno zagotavlja Sonce.
2. Pojasni, zakaj fotosinteza uporablja ogljikov dioksid in vodo ter kaj je vir stranskega produkta fotosinteze, to je kisik.
3. Kako so med seboj povezani problemi fotosinteze in preskrbe s hrano svetovnega prebivalstva?
4. Zakaj se med fotosintezo energija sončne svetlobe, ki pade na list, pretvori v energijo, shranjeno v organskih spojinah z izkoristkom le okoli 1 %? Kakšna je usoda preostale energije?
5. Napolnite mizo.