Чтение онлайн

Этапы энергетического обмена. Энергетический обмен обычно делят на три этапа. Первый этап – подготовительный. На этом этапе молекулы ди– и полисахаридов, жиров, белков распадаются на мелкие молекулы – глюкозу, глицерин и жирные кислоты, аминокислоты; крупные молекулы нуклеиновых кислот – на нуклеотиды. На этом этапе выделяется небольшое количество энергии, которая рассеивается в виде теплоты.

Второй этап – бескислородный, или неполный. Он называется также анаэробным дыханием (гликолизом), или брожением. Образующиеся на этом этапе вещества при участии ферментов подвергаются дальнейшему расщеплению. Например в мышцах в результате анаэробного дыхания молекула глюкозы распадается на две молекулы пировиноградной кислоты (С3Н4О3), которые затем восстанавливаются в молочную кислоту (С3Н6О3). В реакциях расщепления глюкозы участвуют фосфорная кислота и АДФ. В суммарном виде это выглядит так:

С6Н12О6 + 2Н3РО4 + 2АДФ -> 2С3Н6О3 + 2АТФ + 2Н2О.

У дрожжевых грибов молекула глюкозы без участия кислорода превращается в этиловый спирт и диоксид углерода (спиртовое брожение):

С6Н12О6 + 2Н3РО4 + 2АДФ -> 2С2Н5ОН + 2СО2 + 2АТФ + 2Н2О.

У других микроорганизмов гликолиз может завершаться образованием ацетона, уксусной кислоты и т. д.

Во всех случаях распад одной молекулы глюкозы сопровождается образованием двух молекул АТФ. В ходе бескислородного расщепления глюкозы в виде химической связи в молекуле АТФ сохраняется 40 % энергии, а остальная рассеивается в виде теплоты.

Третий этап энергетического обмена – стадия аэробного дыхания, или кислородного расщепления. Реакции этой стадии энергетического обмена также катализируются ферментами. При доступе кислорода к клетке образовавшиеся во время предыдущего этапа вещества окисляются до конечных продуктов – Н2О и СО2. Кислородное дыхание сопровождается выделением большого количества энергии и аккумуляцией ее в молекулах АТФ. Суммарное уравнение аэробного дыхания выглядит так:

2С3Н6О3 + 6О2 + 36Н3РО4 + 36АДФ -> 6СО2 + 38Н2О + 36АТФ.

Таким образом, при окислении двух молекул молочной кислоты образуются 36 молекул АТФ. Следовательно, основную роль в обеспечении клетки энергией играет аэробное дыхание.

Вопрос 2. Движущие силы эволюции, их роль в образовании новых видов

В XIX в. Ч. Дарвин создает учение о происхождении и эволюции видов. Движущей силой эволюции Ч. Дарвин считал естественный отбор, наследственность и изменчивость.

Под наследственностью Дарвин понимал способность организмов сохранять в потомках свои видовые и индивидуальные особенности. Изменчивость – это свойство организмов приобретать новые признаки, т. е. это различия между особями в пределах вида.

Естественный отбор – это постоянно происходящий в пределах любого вида отбор наиболее приспособленных особей, который приводит к сохранению и накоплению изменений, полезных для вида в данных условиях, и к уничтожению вредных изменений.

Материалом для естественного отбора служит наследственная изменчивость. Избирательное сохранение лучших и избирательная гибель худших особей происходит через борьбу за существование.

Под термином «борьба за существование» понимают различные взаимоотношения, в которые вступают организмы между собой, а также все возможные взаимосвязи, которые возникают между организмами и условиями неживой природы.

Существуют следующие формы борьбы за существование:

1) внутривидовая борьба, или конкуренция, между особями одного и того же вида;

2) межвидовая борьба, которая возникает на разных уровнях (отношения «хищник – жертва», конкурентные отношения между разными видами растений в лесу и т. д.);

3) борьба организмов с неблагоприятными факторами неживой природы.

Исходные признаки и свойства в различных направлениях изменяет мутационный процесс. Частота возникновения отдельных мутаций очень низка, но в связи с большим числом генов общая частота возникающих мутаций у живых организмов относительно высока.

Один из важнейших эволюционных факторов – периодические изменения численности особей, популяционные волны; они являются поставщиками эволюционного материала, выводящие ряд генотипов случайно и ненаправленно на эволюционную арену.

Важный элементарный эволюционный фактор – изоляция, возникновение барьеров, нарушающих свободное скрещивание. Изоляция закрепляет возникшие случайно (в результате работы мутационного процесса и «волн жизни») и под влиянием отбора различия в наборах генотипов в разных частях популяции. Существует два основных типа изоляции: пространственная (при которой популяция разделяется на части барьерами, лежащими вне ее) и биологическая (при которой степень изоляции в пределах популяции основывается на возникновении соответствующих биологических различий).

Изоляция – один из важнейших факторов видообразования, так как препятствует скрещиванию и тем самым обмену наследственной информацией между обособленными популяциями. Пусковой механизм эволюции функционирует в результате совместного действия эволюционных факторов. У всех организмов постоянно идет мутационный процесс. Во всех популяциях происходят колебания численности особей. Явление изоляции входит в определение понятия «популяция», всегда присутствует в природе и естественный отбор. Влияние всех этих факторов может меняться независимо друг от друга, но они приводят к элементарным эволюционным изменениям. Со временем некоторые из них суммируются и ведут к возникновению новых приспособлений, что лежит в начале видообразования.

Вопрос 3. Рассмотреть обитателей аквариума и составить пищевую цепь. Объяснить, почему в аквариуме пищевые цепи короткие

Аквариум является упрощенной моделью экологической системы, созданной руками человека.

В качестве обязательного компонента данной экосистемы выступают зеленые растения (элодея канадская, валлиснерия, роголистник), являющиеся основными производителями (продуцентами) биомассы в аквариуме.

В роли потребителей (консументов) произведенных растениями в результате фотосинтеза органических веществ чаще всего выступают рыбы (гуппи, меченосцы, вуалехвосты) и моллюски (катушки, ампуллярии, прудовики), реже земноводные (шпорцевые лягушки, тритоны) и пресмыкающиеся (водяные черепахи).

Роль разрушителей (редуцентов) биомассы в аквариуме выполняют разнообразные микроорганизмы и простейшие, составляющие своеобразную микросреду, от которой во многом зависит устойчивость биоравновесия данной модели экосистемы.

Жизнь всех обитателей полностью зависит от условий, создаваемых и поддерживаемых человеком в аквариуме: освещенности, температуры воды, аэрации, состава грунта и других факторов.

Пример пищевой цепи:

одноклеточные зеленые водоросли -> дафнии -> гуппи -> цихлозома.