Контрольная работа по «Биология»

МИНИСТРЕСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И  НАЙКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Филиал федерального государственного автономного образовательного учреждения высшего профессионального образования 

«Российский государственный профессионально-педагогический университет» в г. Кемерово

 

 

 

 

 

 

 

Контрольная работа

по дисциплине «Биология»

                                         Вариант № 10

 

 

 

                                               Выполнил: студент группы КС-115 СП

                                                                               Шварёв Е.Н.                                             

 

 

 

 

 

 

 

Кемерово 2013

Содержание

1. Обмен веществ и превращение энергии как свойство

организмов. Роль ферментов  и АТФ в обмене                                                3

2. Учение Н.И. Вавилова о центрах многообразия и

происхождения культурных растений, его оценка                                          9

3. Экосистемы (структура,  динамика, пределы устойчивости)                        12

4. Список используемой  литературы                                                              17

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Обмен веществ и превращение  энергии как свойство организмов. Роль ферментов и АТФ в обмене.

Обмен веществ — это совокупность протекающих в живых организмах химических превращений, обеспечивающих их рост, развитие, процессы жизнедеятельности, воспроизведение потомства, активное взаимодействие с окружающей средой.

Во всех живых организмах, от самых  примитивных до самых сложных, каким является человек, основа жизни — это обмен веществ и энергии. Благодаря ему каждый организм не только поддерживает свое существование, но развивается и растет. Обмен веществ определяет цикличность жизни: рождение, рост и развитие, старение и смерть.

Организм животных и человека получает готовые органические вещества с  пищей. Но чтобы эти соединения могли  включиться в обмен, они должны быть расщеплены на элементарные части. Этот процесс и осуществляется в системе органов пищеварения.

Пищеварение, транспортировка питательных веществ и кислорода есть лишь подготовительная фаза обмена веществ. Создание специфических для организма веществ и структур, как и биологическое окисление органических веществ, обеспечивающих организм энергией, происходит в клетках тела и осуществляется по программе, заложенной в их наследственном аппарате.

Пластический и энергетический обмен.

Как уже было сказано, под пластическим обменом понимают такие процессы, в ходе которых в клетках создаются  новые соединения и новые структуры, характерные для данного организма. Под энергетическим обменом понимают такие превращения энергии, в ходе которых в результате биологического окисления выделяется энергия, необходимая для жизнедеятельности клеток, тканей и всего организма в целом.

Результатом биологического окисления  является образование углекислого  газа, аммиака, соединений фосфора, натрия, хлора, которые выводятся из организма. Это заключительная стадия обмена веществ. Она осуществляется кровью, легкими, потовыми железами, органами мочевыделения.

Обмен белков.

Пищевые белки в ходе подготовительной стадии обмена расщепляются сначала  в желудке пепсином, а затем  в двенадцатиперстной кишке ферментом  поджелудочной железы трипсином  до аминокислот. Аминокислоты через  кровеносные капилляры ворсинок поступают в печень. Здесь избыточные аминокислоты теряют свой азот и превращаются в жиры и углеводы. В клетках  из аминокислот строятся белки тела.

Белки входят в состав ядер, цитоплазмы и мембран клеток. Они являются ферментами, входят в состав антител. Белки принимают участие в  свертывании крови (фибриноген) и  в транспортировке газов (гемоглобин). Белки входят в состав костей. Белки  способны к биологическому окислению  с выделением энергии, которая может  быть использована организмом. Таким  образом, белки в организме выполняют  структурно-пластическую, опорную, каталитическую, защитную, транспортную, антитоксическую  и энергетическую функции.

Обмен жиров.

В органах пищеварения во время  подготовительной фазы обмена жиры распадаются  на глицерин и жирные кислоты. В эпителии кишечника синтезируется жир, характерный  для организма, и через лимфатическую  систему направляется в жировые  депо и клетки, где он используется как запасное вещество и строительный материал.

Жиры в организме выполняют  много функций. Они входят в состав клеточных мембран, в них растворяются некоторые витамины. Из жиров образуются некоторые гормоны и биологически активные вещества. Их производные участвуют в работе синапсов — особых образований, через которые передаются возбуждающие или тормозящие сигналы от одной нервной клетки к другой или от нервной клетки к исполнительному органу.

В организме человека жиры выполняют  защитную роль, предохраняя важные органы от сотрясений. Жиры — хорошие  теплоизоляторы. Выделяемые кожными  сальными железами жиры делают кожу мягкой, эластичной и водонепроницаемой.

Жиры являются богатым источником энергии. При окислении они выделяют больше энергии, чем белки и углеводы вместе взятые. При распаде жиров не только выделяется много энергии, но и образуется много воды, что необходимо для поддержания водного обмена. 
Итак, жиры выполняют структурно-пластическую, регуляторную, теплоизоляционную и энергетическую функции.

Обмен углеводов.

Сложные углеводы начинают распадаться  в ротовой полости под действием  фермента слюны — амилазы. В двенадцатиперстной кишке под действием ферментов, выделяемых поджелудочной железой, они расщепляются до глюкозы и  других простых углеводов. В тонкой кишке продукты распада всасываются  кишечными ворсинками в кровь  и направляются в печень. Здесь  излишки Сахаров задерживаются  и превращаются в гликоген и другие соединения, а оставшаяся часть глюкозы  в необходимом количестве направляется в кровь и распределяется между  клетками тела.

В организме глюкоза прежде всего является источником энергии. В частности, головной мозг может функционировать только в том случае, если к нему в качестве энергетического материала поступает глюкоза. Распадаясь на углекислый газ и воду, она освобождает энергию молекулярных связей, которая используется на многие нужды, в том числе и на передачу нервных импульсов.

В составе нуклеиновых кислот углеводы участвуют в передаче наследственной информации. Межклеточное вещество ряда соединительных тканей содержит и углеводы. Большое значение они имеют и  в защите организма от некоторых  ядовитых веществ. Углеводы взаимодействуют  в печени со многими ядовитыми  соединениями, переводя их в безвредные и легко растворимые вещества. Итак, углеводы выполняют структурно-пластическую и защитную функции, а также используются в качестве источника энергии.

Обмен воды в организме.

Вода — универсальный растворитель. Все жизненные процессы, все биохимические  реакции происходят в водной среде. Внутренняя среда человека содержит до 90% воды. Вода в организме либо химически связана с другими  соединениями, либо содержит в себе растворенные минеральные соли и  органические вещества.

Обмен минеральных солей.

Ни вода, ни минеральные соли не являются источниками энергии, но они  необходимы для осуществления важных функций организма. Минеральные  соли содержатся в клеточных ядрах  и цитоплазме, в жидкостях, образующих внутреннюю среду, в пищеварительных  соках и других биологических  жидкостях.

В зависимости от величины потребностей организма в минеральных солях  входящие в них элементы подразделяются на макро- и микроэлементы. К макроэлементам относят кальций, калий, натрий, фосфор, хлор. На 100 г тканей приходятся десятки  и сотни миллиграммов макроэлементов. Микроэлементов значительно меньше: в среднем в 100 г ткани могут  быть обнаружены десятые, сотые, а то и тысячные доли миллиграммов этих веществ. К микроэлементам относятся  железо, кобальт, цинк, фтор, йод и  другие элементы.

Минеральные соли необходимы для поддержания  кислотно-щелочного равновесия в  клетках тела и во внутренней среде  организма.

 

Энергия необходима для осуществления  жизненно важных процессов, но прежде всего для химического синтеза  веществ, используемых для построения и восстановления структур клетки и  организма. Живые существа способны использовать только два вида энергии: световую (энергию солнечного излучения) и химическую (энергию связей химических соединении) – по этому признаку организмы делятся на две группы – фототрофы и хемотрофы.

Главным источником структурных  молекул является углерод. В зависимости  от источников углерода живые организмы  делят на две группы: автотрофы, использующие не органический источник углерода (диоксид  углерода), и гетеротрофы, использующие органические источники углерода.

Процесс потребления энергии  и вещества называется питанием. Известны два способа питания: голозойный – посредством захвата частиц пищи внутрь тела и голофитный – без захвата, посредством всасывания растворенных пищевых веществ через поверхностные структуры организма. Пищевые вещества, попавшие в организм, вовлекаются в процессы метаболизма.  

Метаболизм представляет собой совокупность взаимосвязанных  и сбалансированных процессов, включающих разнообразные химические превращения  в организме. Реакции синтеза, осуществляющиеся с потреблением энергии, составляют основу анаболизма (пластического обмена или ассимиляции).

Реакции расщепления, сопровождающиеся высвобождением энергии, составляют основу катаболизма (энергического обмена или диссимиляции).

В основе характерного для обмена веществ  порядка явлений лежит согласованность скоростей отдельных химических реакций, которая зависит от каталитического действия специфических белков — ферментов. Почти любое вещество, для того чтобы участвовать в обмене веществ, должно вступить во взаимодействие с ферментом. При этом оно будет изменяться с большой скоростью в совершенно определённом направлении. Каждая ферментативная реакция является отдельным звеном в цепи тех превращений (метаболических путей), которые в совокупности составляют обмен веществ. Каталитическая активность ферментов изменяется в очень широких пределах и находится под контролем сложной и тонкой системы регуляций, обеспечивающих организму оптимальные условия жизнедеятельности при меняющихся условиях внешней среды.

Таким образом, закономерный порядок  химических превращений зависит  от состава и активности ферментного  аппарата, настраивающегося в зависимости  от потребностей организма. Для познания обмена веществ существенно изучение как порядка отдельных химических превращений, так и тех непосредственных причин, которые определяют этот порядок.

Различают эндо- и экзоферменты. Эндоферменты синтезируются внутри клетки и катализируют реакции, происходящие внутри клетки в строго определенной последовательности. Экзоферменты образуются внутри клетки, а затем выходят за ее пределы, где они катализируют реакции расщепления питательных веществ, находящихся в субстрате, до форм, которые могут пройти через клеточную оболочку и ассимилироваться клеткой. Ферменты бывают конструктивные и адаптивные. Конструктивные ферменты всегда находятся в клетках и постоянно выполняют одну и ту же функцию. Адаптивные – образуются только при потребности в них клетки, а именно, при изменении условий реакции. 

Энергия, высвобождающая при  распаде органических веществ, не сразу  используется клеткой, а запасается в форме высокоэнергетических соединений, как правило, в форме аденозинтрифосфата (АТФ). По своей химической природе АТФ относится к мононуклеотидам и состоит из азотистого основания аденина, углевода рибозы и трех остатков фосфорной кислоты.

Энергия, высвобождающаяся при  гидролизе АТФ, используется клеткой  для совершения всех видов работы. Значительные количества энергии расходуются  на биологические синтезы. АТФ является универсальным источником энергообеспечения  клетки. Запас АТФ в клетке ограничен  и пополняется благодаря процессу фосфорилирования, происходящему с разной интенсивностью при дыхании, брожении и фотосинтезе. АТФ обновляется чрезвычайно быстро (у человека продолжительность жизни одной молекулы АТФ менее 1 минуты).

Синтез АТФ происходит в клетках всех организмов в процессе фосфорилирования, т.е. присоединения неорганического фосфата к АДФ. Энергия для фосфорилирования АДФ образуется в ходе энергетического обмена. Энергетический обмен, или диссимиляция, представляет собой совокупность реакции расщепления органических веществ, сопровождающихся выделением энергии. В зависимости от среды обитания диссимиляция может протекать в два или три этапа (подготовительный, бескислородный, кислородный).

Первый этап – подготовительный – заключается в ферментативном расщеплении  сложных органических соединении на более простые (белков на аминокислоты; полисахаридов на моносахариды; нуклеиновых кислот на нуклеотиды). Второй этап – неполное окисление – осуществляется непосредственно в цитоплазме клетки, в присутствии кислорода не нуждается и заключается в дальнейшем расщеплении органических субстратов. Третий этап – полное окисление – протекает при обязательном участие кислорода.