Природничі науки. 1 частина. 11 клас. Гільберг

Як дістатися до мітохондрії?

Обмін речовин здійснюється в клітині й особливе значення в цьому процесі належить мітохондріям. Мітохондрїі — це двомембранні органели, основне завдання яких — окиснення органічних сполук, синтез молекул АТФ з подальшим застосуванням енергії, утвореної після їхнього розпаду. Тобто мітохондрії є енергетичною базою клітин, своєрідними станціями, які виробляють необхідну для клітин енергію. У який же спосіб відбувається перенесення речовин до клітин і всередині них, щоб забезпечувався їхній обмін?

Цитоплазму оточує міцна еластична плазматична мембрана, яка визначає розміри клітин (мал. 3.20). Вона виконує різноманітні функції: захисну, забезпечення процесів обміну речовин з навколишнім середовищем, сигнальну, транспортування речовин, контактів із сусідніми клітинами тощо.

Мал. 3.20. Будова плазматичної мембрани: І — схема розташування в мембрані ліпідів (1) і білків (2); II — рідинно-мозаїчна модель

Різні сполуки, необхідні для життєдіяльності клітин, а також продукти обміну речовин перетинають плазматичну мембрану за допомогою механізмів пасивного та активного транспортування. Прикладом пасивного транспортування є дифузія. Проста дифузія спричинена броунівським рухом і забезпечує перехід йонів або молекул (О2, Н2О, СО2) крізь мембрани із зони, де їхня концентрація вища, до зони з нижчою концентрацією до вирівнювання концентрацій з обох боків мембрани.

Активне транспортування крізь біологічні мембрани пов’язане зі значними витратами енергії (мал. 3.21).

Мал. 3.21. Натрієво-калієва помпа мембрани

Перенесення йонів із тканинної рідини в цитоплазму здійснює спеціальний фермент-переносник, який використовує енергію клітини й випомповує йони Натрію крізь мембрану назовні, одночасно він захоплює йони Калію ззовні й вивільнює їх усередині клітини. У такий спосіб підтримується висока концентрація Натрію в тканинній рідині зовні, а в цитоплазмі переважають йони Калію. Енергія, що вивільняється внаслідок гідролізу молекули АТФ, витрачається на випомповування трьох йонів Na+ та введення двох йонів К+. Водночас білок-переносник йона Na+ транспортує глюкозу в клітину. Натрієво-калієва помпа забезпечує підтримування постійного об’єму клітини (шляхом регулювання осмотичного тиску), а також мембранного потенціалу.

У клітину разом з необхідними для її життя речовинами можуть потрапляти ззовні чужорідні сполуки, або утворюватися всередині токсичні речовини (амоніак, гідроген пероксид, індол, скатол). Вони зазнають перетворень і видаляються. Знешкодження токсичних сполук у клітинах забезпечують ферменти оксидоредуктази, гідролази, пероксидази. Воно відбувається в цитоплазмі, ЕПС, мікротільцях, мітохондріях, лізосомах. Наприклад, за допомогою ферментів ЕПС відбувається детоксикація алкоголю, пероксидаза мікротілець розщеплює гідроген пероксид на воду й кисень. У клітинах печінки (гепатоцитах) отруйний амоніак знешкоджується в процесі перетворення на сечовину.

ПОДУМАЙТЕ Й ВІДПОВІДАЙТЕ

  • 1. Назвіть зовнішні джерела речовини й енергії для організму.
  • 2. Порівняйте обміни: а) динамічний і пластичний; б) зовнішній і внутрішній.
  • 3. Поясніть, у чому полягає: а) принцип розгляду організму людини як відкритої термодинамічної системи; б) прояв законів термодинаміки в біологічних системах.
  • 4. Опишіть будову еукаріотичної клітини.
  • 5. Схарактеризуйте функції клітинних органел.
  • 6. Схарактеризуйте склад молекули АТФ.
  • 7. Поясніть: а) як і де в клітині утворюється АТФ; б) звідки вивільняється енергія внаслідок гідролізу АТФ; в) на що витрачається енергія, вивільнена внаслідок гідролізу АТФ; г) чому під час хвороби інтенсифікується синтез АТФ; д) чому найвищий уміст АТФ — у клітинах м’язової та нервової тканин.
  • 8. В одну клітину ввели молекули АТФ, мічені радіоактивним Фосфором Р-32 за останнім третім залишком ортофосфатної кислоти, а в іншу — молекули АТФ, мічені Р-32 за першим найближчим до рибози залишком. Через 5 хвилин в обох клітинах виміряли вміст вільного. У якій клітині вміст ортофосфат-іона, міченого Р-32, вищий? Чому?

ПРАКТИЧНА ЧАСТИНА

ЗАХИСТ НАВЧАЛЬНИХ ПРОЄКТІВ

  • Історія відкриття та дослідження клітин.
  • Чому карбон — основа життя на Землі.