Реферат: Основы биологии

/>Содержание

1. Химический состав плодов и овощей

2. Роль обмена веществ иэнергии в жизни живых существ. Биологическое значение цикла Кребса

3. Учение о микроэволюции ивидообразовании. Определение макро- и микроэволюции, их соотношение

4. Факторы защиты организма.Определение и содержание понятий «антиген», «антитело»

Список литературы

/>1. Химический состав плодов и овощей

Плоды иовощи ценят за содержание крахмала и небольшого количества сахара — источниквитаминов и минералов. Жира практически нет (0,5%) кроме орехов, белок до 1% и многоводы, энергетическая ценность невысокая за счет воды.

Бобовые культуры содержат белков взерне значительно больше, чем зерновые, но уступают им по количеству крахмала.

Белки — это органическиевысокомолекулярные соединения, состоящие из аминокислот. В молекуле белкааминокислоты соединены между собой пептидными связями. Разнообразие белковопределяется последовательностью размещения остатков аминокислот вполипептидной цепи (первичная структура белка). Кроме того, существуютвторичная структура белка, характеризующая тип укладки полипептидных цепей(правая α-спираль, α-структура и β-изгиб), третичная структурабелка, характеризующая расположение его полипептидной цепи в пространстве, ичетвертичная структура, характеризующая белки, в состав которых входитнесколько полипептидных цепей, связанных между собой нековалентными связями.

Масличные культуры (подсолнечник и лен)оцениваются по содержанию жиров в семенах. Следует отметить, что качество растительныхжиров (масел) определяется соотношением в, них насыщенных и ненасыщенных жирныхкислот.

Жиры являются сложными эфирамиглицерина и высших жирных кислот. В состав жиров входят главным образом жидкиененасыщенные кислоты (олеиновая, линолевая и линоленовая).

В зависимости от того, какой именнофрукт или овощ, количество воды колеблется от 40% до 95%.

/>2. Роль обмена веществ и энергии в жизни живыхсуществ. Биологическое значение цикла Кребса

Обязательнымусловием существования любого организма является постоянный приток питательныхвеществ и постоянное выделение конечных продуктов химических реакций,происходящих в клетках организма.

Поступившиев организм в ходе питания органические вещества (или синтезированные в ходефотосинтеза) расщепляются ферментами на строительные блоки — мономеры инаправляются во все клетки организма. Часть молекул этих; веществ расходуетсяна синтез специфических органических веществ, присущих данному организму. В клеткахсинтезируются белки, липиды, углеводы, нуклеиновые кислоты и другие вещества,которые выполняют различные функции (строительную, каталитическую,регуляторную, защитную и т. д.).

Другаячасть низкомолекулярных органических соединений, поступивших в клетки, идет наобразование АТФ, в молекулах которой заключена энергия, доступнаянепосредственно для выполнения работы.

В ходепревращения веществ в клетках организма образуются конечные продукты обмена,которые могут быть токсичными для организма и поэтому выводятся из него(например, аммиак). Таким образом, все живые организмы постоянно потребляют изокружающей среды определенные вещества, преобразуют их и выделяют в средуконечные продукты.

Катаболизм (диссимиляция) —совокупность реакций, приводящих к образованию простых соединений из болеесложных. К катаболическим относят, например, реакции гидролиза сложных полимеровдо простых мономеров и расщепление последних до углекислого газа, воды,аммиака. К катаболичееким относят реакции энергетического обмена, в ходекоторого происходит окисление органических веществ и синтез АТФ.

Анаболизм (ассимиляция) — совокупностьреакций синтеза сложных органических веществ из более простых. Например,фиксация азота и биосинтез белка, синтез углеводов из углекислого газа и воды входе фотосинтеза, синтез полисахаридов, липидов, нуклеотидов, ДНК, РНК и другихвеществ. Синтез веществ в клетках живых организмов часто обозначают понятиемпластический обмен, а расщепление веществ и их окисление с целью синтеза АТФ —энергетический обмен. Пластический и энергетический обмены составляют основужизнедеятельности любой клетки, а, следовательно, и любого организма, и тесносвязаны между собой.

Энергетическийобмен — неотъемлемая и составная часть обмена веществ и энергии в живом организме,включающая процессы поглощения, запасания, передачи, трансформации,использования и выделения энергии. Любая живая клетка представляет собойактивную, динамичную систему. Энергия необходима для осуществления любыхпроявлений жизнедеятельности. Она требуется для процессов химического синтеза,для всех видов движения (в том числе и мышечного), для передачи нервныхимпульсов. Энергия тратится и на процесс активного переноса веществ черезплазматическую мембрану (в клетку и из клетки), причем на это расходуетсявесьма значительная часть энергетических ресурсов клетки. Энергия требуетсятакже для образования тепла и поддержания постоянной температуры тела у птиц имлекопитающих и т. д. В организм энергия поступает из окружающей среды.Первичным источником ее для всего живого служит та часть солнечной радиации,которая называется видимым светом, улавливается зелеными растениями и впроцессе фотосинтеза превращается сначала в электрохимическую, а затем вхимическую энергию, запасаемую в органических продуктах фотосинтеза. Животныеорганизмы, грибы, большинство бактерий и простейших не способны к фотосинтезу ипоэтому целиком зависят (в смысле снабжения энергией) от веществ, синтезируемыхрастениями. Эта зависимость может быть прямой, как у травоядных, или непрямой,как у плотоядных, которые питаются другими животными, в том числе травоядными.Далее запасенная энергия переводится в форму, в которой она можетиспользоваться растительными и животными клетками, клетками других организмовдля выполнения какой-либо работы, например для синтеза необходимых клеткевеществ, для обеспечения механических, электрических, осмотических и иныхпроцессов. В конечном счете, сущность энергетического обмена в клетке (иорганизме в целом) сводится к покрытию ее энергетических потребностей за счетосуществления в ней широкого спектра химических, физических и физико-химическихреакций и преобразований веществ.

Единыйпроцесс энергетического обмена можно условно разделить на три последовательныхэтапа. Первый из них — подготовительный. На этом этапе высокомолекулярныеорганические вещества в цитоплазме под действием соответствующих ферментоврасщепляются на мелкие молекулы: белки — на аминокислоты, полисахариды(крахмал, гликоген) — на моносахариды (глюкозу), жиры — на глицерин и жирные кислоты,нуклеиновые кислоты — на нуклеотиды и т. д. На этом этапе выделяется небольшоеколичество энергии, которая рассеивается в виде тепла.

Второйэтап — бескислородный, или неполный. Образовавшиеся на подготовительном этапевещества подвергаются дальнейшему ферментативному расщеплению без участиякислорода. Примером может служить гликолиз.

Продуктгликолиза – пировиноградная кислота – заключает в себе значительную частьэнергии, и дальнейшее ее высвобождение осуществляется в митохондриях. Этотпроцесс также можно разделить на три основные стадии: 1) окислительноедекарбоксилирование пировиноградной кислоты, 2) цикл трикарбоновых кислот (циклКребса — далее); 3) заключительная стадам окисления — электронтранспортнаяцепь.

На первом этапе вначале высокомолекулярныеорганические вещества (полисахариды, липиды, белки, нуклеиновые кислоты и др.)под действием ферментов расщепляются на более простые соединения (глюкозу,высшие карбоновые кислоты, глицерол, аминокислоты, нуклеотиды и т. п). Этотпроцесс происходит в цитоплазме клеток и сопровождается выделением небольшогоколичества энергии, которая рассеивается в виде тепла. Далее происходитферментативное расщепление простых органических соединений.

Кислородный этап, таким образом, даетэнергии в 18 больше, чем ее запасается в результате гликолиза.

На первой стадии пировинограднаякислота взаимодействует с веществом, которое называют коферментом А (сокращенноего обозначают КоА), в результате чего образуется; ацетилкофермент А свысокоэнергетической связью. При этом от молекулы пировиноградной кислотыотщепляется молекула СО2 (первая) и атомы водорода, которыезапасаются в форме НАД • Н + Н+.

Вторая стадия — цикл Кребса (названныйтак в честь открывшего его английского ученого Ганса Кребса).

В цикл Кребса вступает ацетил-КоА,образованный на предыдущей стадии. Ацетил-КоА взаимодействует сощавелево-уксусной кислотой (четырехуглеродное соединение), в результатеобразуется шестиуглеродная лимонная кислота. Для этой реакции требуетсяэнергия; ее поставляет высокоэнергетическая связь ацетил-КоА. Далее превращениеидет через образование ряда органических кислот, в результате чего ацетильныегруппы, поступающие в цикл при гидролизе ацетил-КоА, дегидрируются свысвобождением четырех пар атомов водорода и декарбоксилируются с образованиемдвух молекул СО2. При декарбоксилированни для окисления атомовуглерода до СО2 используется кислород, отщепляемый от молекул воды.В конце цикла щавелево-уксусная кислота регенерируется в прежнем виде. Теперьона способна вступить в реакцию с новой молекулой ацетил-КоА, и циклповторяется. В процессе цикла используются три молекулы воды, выделяются двемолекулы СО2 и четыре пары атомов водорода, которые восстанавливаютсоответствующие коферменты (ФАД — флавинадениндинуклеотид и НАД). Суммарнореакция цикла может быть выражена следующим уравнением:

ацетил-КоА + ЗН2О + ЗНАД+ +ФАД + АДФ + Н3РО4 → КоА + 2СО2 + ЗНАД •Н + Н* + ФАД • Н2 + АТФ.

Таким образом, в результате распадаодной молекулы пировиноградной кислоты в аэробной фазе (декарбоксилирование ПВКи цикла Кребса) выделяется ЗСО2, 4НАД • Н + Н+, ФАД • Н2.

Суммарно реакцию гликолиза,окислительного декарбоксилирования и цикла Кребса можно записать в следующемвиде:

С6Н,2Об+ 6Н20 + 10НАД + 2ФАД → 6СО2 + 4АТФ + 10НАД • Н + Н++ 2ФАД • Н2.

Третья стадия — электронтранспортнаяцепь.

Пары водородных атомов, отщепляемые отпромежуточных продуктов в реакциях дегидрирования при гликолизе и в циклеКребса, в конце концов, окисляются молекулярным кислородом до Н2О содновременным, фосфорилированием АДФ в АТФ. Происходит это тогда, когдаводород, отделившийся от НАД • Н2 и ФАД • Н2, передаетсяпо цепи переносчиков, встроенных во внутреннюю мембрану митохондрий. Парыатомов водорода 2Н можно рассматривать как 2Н+ + 2е -. Именно в таком виде они и передаютсяпо цепи переносчиков. Путь переноса водорода и электронов от одной молекулыпереносчика к другой представляет собой окислительно-восстановительный процесс.При этом молекула, отдающая электрон или атом водорода, окисляется, а молекула,воспринимающая электрон или атом водорода, восстанавливается. Движущей силойтранспорта атомов водорода в дыхательной цепи является разность потенциалов.

С помощью переносчиков ионы водорода Н+переносятся с внутренней стороны мембраны на ее внешнюю сторону, иначе говоря,из матрикса митохондрии в межмембранное пространство.

При переносе пары электронов от НАД накислород они пересекают мембрану три раза, и этот процесс сопровождаетсявыделением на внешнюю сторону мембраны шести протонов. На заключительном этапеэлектроны переносятся на внутреннюю сторону мембраны и акцептируютсякислородом.

Процесс образования АТФ в результатепереноса ионов Н* через мембрану митохондрии получил название окислительногофосфорилирования.Он осуществляется при участии фермента АТФ-синтетазы.Молекулы АТФ-синтетазы располагаются в виде сферических гранул на внутреннейстороне внутренней мембраны митохондрий.

В результате расщепления двух молекулпировиноградной кислоты и переноса ионов водорода через мембрану по специальнымканалам синтезируется в целом 36 молекул АТФ (2 молекулы в цикле Кребса и 34молекулы в результате переноса ионов Н+ через мембрану).

/>3. Учение о микроэволюции и видообразовании.Определение макро- и микроэволюции, их соотношение

Микроэволюция- эволюционные преобразования, происходящие в пределах популяций в сравнительнокороткие промежутки времени (например, изменение частоты генов, гомо- игетерозигот в популяции за несколько поколений). Иными словами, микроэволюция —это совокупность элементарных эволюционных явлений, направленно текущих впопуляциях под влиянием различных эволюционных факторов.

Элементарноеэволюционное явление — стойкое изменение генотипического состава популяции, т.е. совокупность необратимых генетических изменений, которые меняют эволюционныевозможности популяции.

Такиегенетические изменения могут возникнуть в результате действия различныхэволюционных факторов и, в конце концов, сведутся либо к возникновению ираспространению новых (ранее не существовавших в популяции) наследственныхособенностей, либо к возникновению таких сочетаний генов, которые в сумме дадутсовершенно новый результат в виде возникновения нового признака.

Микроэволюция, таким образом, — этопроцесс эволюционного преобразования популяций, приводящий к образованиювнутривидовых форм и новых видов как конечного ее результата.

Макроэволюция— это процесс эволюционного преобразования и развития различных групп живыхорганизмов на протяжении десятков и сотен миллионов лет. Иными словами,микроэволюция — это эволюционные преобразования живой природы на уровне вышевидового (образование высших таксонов, новых органов и систем, вымираниеотдельных групп и т. д.). В общем смысле макроэволюцией можно назвать развитиежизни на Земле в целом, включая и ее происхождение. Макроэволюционным событиемсчитается также возникновение человека, по многим признакам отличающегося отдругих биологических видов. Между микро- и макроэволюцией нельзя провестирезкую грань, потому что процесс микроэволюции, первично вызывающий изменениепопуляций (вплоть до видообразования), продолжается без какого-либо перерыва ина макроэволюционном уровне внутри вновь возникших форм.

Отсутствиепринципиальных различий в протекании микро- и макроэволюционного процесса позволяетрассматривать их как две стороны единого эволюционного процесса, и применятьдля анализа процесса всей эволюции понятия, разработанные в теориимикроэволюции, поскольку макроэволюционные явления (возникновение новыхсемейств, отрядов и других групп) охватывают десятки миллионов лет и исключаютвозможность их непосредственного экспериментального исследования.

Макроэволюцияможет осуществляться несколькими способами. Основной способ осуществлениямакроэволюции — дивергенция — расхождение признаков у родственных организмов. Воснове дивергенции лежит экологическая дифференциация вида (или группы видов)на самостоятельные ветви. Различия между видами одной труппы в процессеэволюции, в силу изменения направления отбора, все более и более углубляются.Но вместе с тем сохраняется и определенная общность признаковморфофизиологической организации. Это свидетельствует о происхождении даннойгруппы от общего родоначального предка. При дивергенции сходство междуорганизмами объясняется общностью их происхождения, а различия —приспособлением к разным условиям среды.

Примеромдивергенции форм является возникновение разнообразных по морфофизиологическимособенностям вьюрков от одного или немногих предковых видов на Галапагосскихостровах. Расхождение внутривидовых форм и видов по разным местообитаниямопределяется конкуренцией за одинаковые условия, выход из которых и заключаетсяв расселении их по разным экологическим нишам. Механизм дивергентной эволюцииоснован на действии элементарных эволюционных факторов, например внешнихфакторов.

/>4. Факторы защиты организма. Определение исодержание понятий «антиген», «антитело»

Важную роль в защите от проникших ворганизм человека чужеродных веществ играют лейкоциты или белые кровяныетельца. Они обеспечивают иммунитет — распознавание и нейтрализацию (разрушение,обеззараживание, удаление) генетически чужеродных веществ инфекционной инеинфекционной природы. Вещества, при попадании которых в организм человека илиживотных вызывается иммунная реакция, называются антигенами (бактерии, вирусы,чужеродные клетки, тканевые экстракты, биологические жидкости и др.).

В 1 мм3 крови взрослого человека содержится 6—8 тыс. лейкоцитов.Их подразделяют на две группы: зернистые (гранулоциты) и незернистые(агранулоциты). Зернистые лейкоциты представлены нейтрофилами (50—79% всехлейкоцитов), эозинофилами (1-5%), базофилами (0-0,5%). В группу незернистыхлейкоцитов входят лимфоциты (20-40%) и моноциты (2-10%). У здоровых людейсоотношение между типами лейкоцитов постоянно, его изменение служит признакомзаболевания.

Одной из форм защиты организма являетсяклеточный иммунитет. Он осуществляется путем фагоцитоза — поглощениялейкоцитами чужеродных частиц и их внутриклеточного переваривания. Явлениефагоцитоза было открыто И. И. Мечниковым. Наибольшей фагоцитарной активностьюобладают нейтрофилы, моноциты, эозинофилы. Другой путь клеточного иммунитета —разрушение чужеродных, злокачественных и клеток организма человека,инфицированных вирусом, осуществляют некоторые виды лимфоцитов (Т-хелперы).

Другой формой иммунитета являетсягуморальный, осуществляемый вырабатываемыми некоторыми видами лимфоцитовзащитными белками — антителами. Лимфоциты образуются из стволовых клетоккрасного костного мозга и некоторые из них живут 20 и более лет.

В зависимости от происхождения выделяютнаследственный и приобретенный иммунитеты.

Наследственный (генотипический)иммунитет передается по наследству в ряду многих поколений. Он устойчивый,однотипный для каждого вида, различается лишь степенью индивидуальнойвыраженности. У человека он обеспечивает абсолютную невосприимчивость ко многимболезням животных, а у животных — к болезням человека.

Приобретенный (индивидуальный)иммунитет вырабатывается в процессе естественной жизни или вызываетсяискусственным путем. Пассивной формой естественного приобретенного иммунитетаявляется плацентарный и материнский. Он обеспечивается пассивно переданнымиантителами от матери плоду через плаценту или младенцу с молоком при грудном вскармливании.После рождения и прекращения вскармливания грудным молоком эта форма иммунитетачерез 1-1,5 месяца угасает. Активной формой приобретенного в естественныхусловиях жизни является постинфекционный, возникающий у человека в результатеперенесения заболевания. Этот вид иммунитета осуществляется, антителами,вырабатываемыми В-лимфоцитами. Он сохраняется в течение многих лет, а нередко ивсю жизнь.

Приобретенный искусственный иммунитетподразделяют также на активный и пассивный. Активный (поствакцинальный)иммунитет создается введением в организм человека вакцин, содержащихослабленные или убитые возбудители болезни. Он вырабатывается примерно черездве недели после вакцинации и сохраняется длительное время. Пассивныйискусственный иммунитет создается через несколько часов после введениясывороток с содержащимися в ней антителами против возбудителя какого-либозаболевания (например, противостолбнячная сыворотка, против яда змей и др.).Эта форма иммунитета сохраняется не более месяца. Ею пользуются главным образомв лечебных целях.

/>Список литературы

1.      Березов Т.Т., Коровкин Б.Ф. Биологическая химия. — М.: Медицина,1993.

2.      Биология. / Н.П.Соколова, И.И.Андреева и др. – М.: Высшая школа, 1987.

3.      Лемеза Н.А., Камлюк Л.В., Лисов Н.Д. Биология.– М.: Айрис-пресс, 2005.

4.      Суворов А.В. Окислительно-восстановительные реакции. – М.: Школа-Пресс,2003.

5.      Химия в быту и в производстве. / Под ред. Селиванова М.И. – М.: Химия,2000.