uabooks.top

Emlékezzetek! Mi az energia átalakulás? Milyen szervezeteket nevezünk autotrófok-nak, melyeket heterotrófoknak? Mi a homeosztázis? Mi a glikolízis, a transzkripció és a transzláció? Mi a tápláléklánc és mi a trofikus szint?

A biológiai rendszerek, mint nyílt rendszerek. Már tudjátok, hogy egyes sejtek, akárcsak a sok segítő szervezetek, a nyílt rendszerekhez tartoznak. Ez azt jelenti, hogy létezésük csak a környezetből felvett tápanyagok, azok átalakítása és a bomlástermékek külvilágban való kiürítése által lehetséges (19. 1 ábra). Ezen folyamatok összességét anyagcserének vagy metabolizmusnak nevezzük.

Az anyagcsere folyamatai elválaszthatatlanok az energiaátalakulástól. Az élőlények különböző formában (fény, az összetett anyagok kémiai kötéseinek energiája) nyelik el a környezetből az energiát, annak egy részét felhasználva a különböző élet folyamataikhoz, a maradék energia pedig ő formájában visszatér a környezetbe.

Az élőlényekben egyidejűleg történik az anyagok szintézise és lebontása. A sejtek és az egész szervezet számára szükséges anyagok környezetből való felvételét, hasznosítását és felhalmozása

asszimilációnak vagy anabolizmusnak nevezzük. A sejtek és szervezetek fejlődését, kémiai összetételének megújítását biztosító folyamatok összességét plasztikus (köztes) anyagcserének nevezzük. Ezen folyamatok megvalósítására a szervezet bizonyos mennyiségű energiát használ el, amely a kémiai kötések kialakítására szükséges. Az anabolizmus reakcióinak példája a fotoszintézis fényszakasza, az aminosavak, a poliszacharidok, a fehérjék, a nukleinsavak, az ATP stb. szintézise.

Az anyagok felbomlása energiafelszabadulással jár, amely a plasztikus anyagcsere biztosításához kell. Ez a disszimiláció vagy más néven a katabolizmus. Az összetett anyagok bomlásának reakcióit, amelyek energiafelszabadulással járnak energiacserének nevezzük. A katabolizmus reakciói során az összetett anyagok felborulhatnak oxigén nélkül vagy oxidálódotthatnak. Az energia, amely ennek során felszabadul átalakulhat hő-, fény- (a biolumineszcencia jelensége) vagy mechanikai (biztosítja a mozgást) energiává. A felszabaduló energia egy része kémiai kötések energiában raktározódik, amelyek az ortofoszforsav molekulák között jönnek létre az ATP-ben. A katabolizmus reakciói oxigén nélkül (glikolízis, erjedés) és oxigén jelenlétében (Crebs- vagy trikarbon-ciklus) is végbemehetnek. Részletesebben ezekkel később foglalkozunk.

A katabolizmus és az anabolizmus reakciói szorosan kapcsolódnak egymáshoz (19.2. ábra). A katabolizmus folyamataira fordított energia az anabolizmus reakcióban raktározódik el. Ezenkívül az anabolizmus reakciója során a katabolizmus során keletkezett különböző anyagok bomlástermékei felhasználódhatnak új összetettebb anyagok keletkezésére. A katabolizmus reakcióit olyan enzimek katalizál, amelyek az anabolizmus reakciói során szintetizálódik, ugyanakkor a katabolizmus során bomlik fel a szervezetben szintetizált anyagok egy része.

Az anabolizmus és a katabolizmus folyamatainak egysége és összehangoltsága biztosítja a szervezetek egységes egészként történő működését, amelyek képesek az önszabályozásra és önmegújulása.

Az anyagcsere és az energiaátalakulás folyamatainak köszönhetően tartható fenn a homeosztázis a változó környezeti feltételek között. Ez fontos feltétele bármely élő szervezet működésének a sejt, mint szerveződési szinttől az ökoszisztémáig.

Az autotróf és heterotróf élőlények anyagcseréjének sajátosságai. A

bolygónkat benépesítő élőlények alapvető energiaforrása a napfény, amelynek köszönhetően közvetlenül vagy közvetetten biztosítottak azok energia szükségletei. Már tudjátok, hogy a növények és egyes más fotoszintetizáló élőlények (egyes baktériumok, egysejtű állatok) a klorofilloknak (a bíbor és zöld baktériumok a

baktérioklorofillnak) köszönhetően képesek elnyelni a bolygónkra a világűrből érkező fény. Ok a fény energiát az általuk szintetizált szerves anyagok kémiai kötéseinek energiájával alakítják át. A napenergia konzerválódik. A későbbiekben a táplálékkal átadódik a tápláléklánc különböző szintjein lévő heterotróf szervezeteknek.

A növények és más fotoszintetizáló szervezetek nélkül bolygónkon nem válna lehetővé az élet. Napenergia olyan hasznos ásványokban konzerválódik, mint a kőszén, a kőolaj, a tőzeg, amelyeknek fontos szerepük van az ipar, közlekedés és mások működéséhez.

Már tudjátok, hogy azokat a szervezeteket, amelyek képesek szervetlen anyagokból szerves anyagokat szintetizálni autotrófoknak nevezzük. Hozzájuk tartoznak fototrófok és a kemotrófok. A fototrófok (19.3, b. ábra) ezekhez a folyamatokhoz fényenergia használnak (zöld-moszatok, kékmoszatok, egyes baktériumok és egysejtű állatok). A kemotrófok (nitrifikáló-, vas- és kénbaktériumok stb.) a szerves anyagoknak szervetlen anyagokból való szintézisére a szervetlen vegyületek oxidációja során felszabaduló energiát használják fel.

A gombák, a soksejtű állatok, az egysejtű állatok és a baktériumok többsége a heterotrófokhoz tartoznak (19.3, c - g). Az ő energiaforrásaik a más élőlények által előállított szerves anyagok. A mixotrófok - vegyes táplálkozású élőlények (mint a harmatfű, a fagyöngy, a chlamydomonas, a zöld eugléna). Ezek az élőlények nem csupán szerves anyagokat képeznek szervetlenekből, ha nem képesek kész szerves anyagokat is elnyelni.

Az ATP szerepe a metabolizmus folyamatainak biztosításában. Az adenozintrifoszforsav (ATP) vagy adenozintrifoszfát - egy nukleotid, amely nitrogénbázisból (A), monoszacharidból (ribóz) és három foszforsav-maradékból áll (19.4. ábra). A foszforsav-maradékok között létrejött két magas energiatartalmú (makroerg) kötésben jelentős mennyiségű energia akkumulálódik. Ha enzim hatására egy foszforsav- maradék válik le, akkor az ATP adenozindifoszfáttá (ADP) alakul át, ha kettő, akkor adenozin- mo-nofoszfoszforsavvá vagy adenozin-monofoszfáttá (AMP) alakul. Ekkor minden egyes ortofoszforsav- maradék leválásakor mintegy 40 kJ energia szabadul fel (1 mól ortofoszforsavra számítva; az se egy belső közegnek állapotától függően egy ortofoszforsav leválásakor

felszabaduló energia mennyisége 33 és 50 kJ/mol között mozoghat). Vagyis az ATP- molekulák a sejtek univerzális kémiai akkumulátorai.

A tápanyagok lebontásának folyamatait, amelyek energia felszabadulással járnak, az ATP szintézissel asszociálják, mert az energia ebben a makroerg anyag szerkezetben raktározódik. Az összes energiát igénylő élet folyamat (a makromolekulák szintézise, a különböző mozgások, az anyagok aktív transzportja stb.) ATP felbomlással és a megfelelő mennyiségű energia felszabadulásával jár. Az ATP ugyanakkor az ortofoszforsav- maradékok forrása a különböző molekulák foszforilációjához.

A foszforiláció - a foszfát csoport bármilyen szubsztrátumhoz való hozzákapcsolásának folyamata. Az élő sejtekben a foszforilizáció nagyon fontos több folyamat lezárásához és gyakran ezen folyamatok szabályozó szignáljaként működik. Pontosabban a fehérjék foszforizilása gyakran szabályozza azok működési aktivitását (aktiválja vagy dezaktiválja őket). Az ellentétes folyamatot-az ortofoszforsav-maradékok leválását - defoszforilációnak nevezzük.

1. Miért nyitottak mindig a biológiai rendszerek?

2. Miben nyilvánul meg az asszimiláció és a disszimiláció folyamatai közötti kapcsolat? 3. Mi a közös és mi az eltérő az autotróf, a hete-rotróf és a mixotróf élőlények között? 4. Miért tekintik az ATP a sejt egyetemes akkumulátorának? 5. Mi a foszforiláció? Mi a biológiai jelentősége?

Mi a közös és mi az eltérő a nukleinsavak és az ATP molekula felépítésében résztvevő nukleotidok között?

Tankönyv 10. osztálya számára Biológia és ökológia Osztapcsenko, Bálán,  Kompanec, Ruskovszkij