Ελέγξτε το επίπεδο. Στόχοι μαθήματος: Η γενίκευση και η συστηματοποίηση της γνώσης για τις ζωτικές διαδικασίες των οργανισμών που διασφαλίζουν την ακεραιότητα και τη σχέση της με το περιβάλλον. Ελέγξτε το επίπεδο Τι είναι το ένζυμο φωτοσύνθεσης της πέψης των τροφίμων αιμολέμφος
Μια ουσία παρόμοια στη δομή με την αιμοσφαιρίνη που βρίσκεται σε ανώτερα ζώα έχει διαλυθεί. Γυαλίζοντας μέσα από διαφανή περιβλήματα, η αιμολέμφος δίνει κόκκινο χρώμα στο σώμα του εντόμου. (Φωτογραφία)
Η περιεκτικότητα σε νερό στην αιμολέμφο είναι 75-90%, ανάλογα με το στάδιο του κύκλου ζωής και την κατάσταση (ενεργή ζωή,) του εντόμου. Η αντίδρασή του είναι είτε ασθενώς όξινη (όπως στο αίμα των ζώων), είτε ουδέτερη, εντός της περιοχής pH 6-7. Εν τω μεταξύ, η ωσμωτική πίεση της αιμολέμφου είναι πολύ υψηλότερη από αυτή του αίματος των θερμόαιμων ζώων. Διάφορα αμινοξέα και άλλες ουσίες κυρίως οργανικής προέλευσης δρουν ως οσμωτικά ενεργές ενώσεις.
Οι οσμωτικές ιδιότητες της αιμολέμφου είναι ιδιαίτερα έντονες στα λίγα έντομα που κατοικούν σε υφάλμυρα και αλμυρά νερά. Έτσι, ακόμη και όταν μια μύγα της ακτής βυθιστεί σε συμπυκνωμένο διάλυμα αλατιού, το αίμα της δεν αλλάζει τις ιδιότητές της, και δεν βγαίνει υγρό από το σώμα, κάτι που θα ήταν αναμενόμενο με ένα τέτοιο «λούσιμο».
Κατά βάρος, η αιμολέμφος είναι 5-40% του σωματικού βάρους.
Όπως γνωρίζετε, το αίμα των ζώων τείνει να πήζει - αυτό τα προστατεύει από υπερβολική απώλεια αίματος σε περίπτωση τραυματισμού. Δεν έχουν όλα τα έντομα αίμα που πήζει. τα τραύματά τους, εάν εμφανιστούν τέτοια, συνήθως κλείνουν με «βύσματα» πλασματοκυττάρων, ποδοκυττάρων και άλλων ειδικών αιμολεμφοκυττάρων.
Ποικιλίες αιμοκυττάρων σε έντομα
Σύνθεση αιμολέμφου εντόμου
Η αιμολέμφος αποτελείται από δύο μέρη: υγρό (πλάσμα) και κυτταρικά στοιχεία, που αντιπροσωπεύονται από αιμοκύτταρα.
Στο πλάσμα, οργανικές ουσίες και ανόργανες ενώσεις διαλύονται σε ιονισμένη μορφή: ιόντα νατρίου, καλίου, ασβεστίου, μαγνησίου, χλωρίου, φωσφορικών, ανθρακικών ιόντων. Σε σύγκριση με τα σπονδυλωτά, η αιμολέμφος των εντόμων περιέχει περισσότερο κάλιο, ασβέστιο, φώσφορο και μαγνήσιο. Για παράδειγμα, στα φυτοφάγα είδη, η συγκέντρωση μαγνησίου στο αίμα μπορεί να είναι 50 φορές υψηλότερη από ό,τι στα θηλαστικά. Το ίδιο ισχύει και για το κάλιο.
Επίσης, θρεπτικά συστατικά, μεταβολίτες (ουρικό οξύ), ορμόνες, ένζυμα και χρωστικές ενώσεις βρίσκονται στο υγρό μέρος του αίματος. Διαλυμένο οξυγόνο και διοξείδιο του άνθρακα, πεπτίδια, πρωτεΐνες, λιπίδια και αμινοξέα βρίσκονται επίσης εκεί σε κάποιο βαθμό.
Ας σταθούμε στα θρεπτικά συστατικά της αιμολέμφου με περισσότερες λεπτομέρειες. Από τους υδατάνθρακες, οι περισσότεροι, περίπου το 80%, είναι η τρεαλόζη, η οποία αποτελείται από δύο μόρια γλυκόζης. Σχηματίζεται μέσα, πηγαίνει στην αιμολέμφο και στη συνέχεια διασπάται από το ένζυμο τρεχαλάση στα όργανα. Όταν η θερμοκρασία πέφτει, η γλυκερίνη σχηματίζεται από έναν άλλο υδατάνθρακα - το γλυκογόνο. Παρεμπιπτόντως, η γλυκερίνη είναι πρωταρχικής σημασίας όταν τα έντομα επιβιώνουν από τον παγετό: εμποδίζει την αιμολέμφο να σχηματίσει κρυστάλλους πάγου που μπορούν να βλάψουν τους ιστούς. Μετατρέπεται σε ουσία που μοιάζει με ζελέ και το έντομο διατηρεί τη βιωσιμότητά του μερικές φορές ακόμη και σε θερμοκρασίες κάτω από το μηδέν (για παράδειγμα, ο αναβάτης Braconcephi μπορεί να αντέξει το πάγωμα έως και -17 βαθμούς).
Τα αμινοξέα υπάρχουν στο πλάσμα σε αρκετά μεγάλη ποσότητα και συγκέντρωση. Ειδικά υπάρχει πολλή γλουταμίνη και γλουταμικό οξύ, τα οποία παίζουν ρόλο στην ωσμορύθμιση και χρησιμοποιούνται για δόμηση. Πολλά αμινοξέα ενώνονται μεταξύ τους στο πλάσμα και «αποθηκεύονται» εκεί με τη μορφή απλών πρωτεϊνών – πεπτιδίων. Στην αιμολέμφο των θηλυκών εντόμων υπάρχει μια ομάδα πρωτεϊνών - βιτελογενινών, οι οποίες χρησιμοποιούνται στη σύνθεση του κρόκου γ. Η πρωτεΐνη λυσοζύμη, η οποία υπάρχει στο αίμα και των δύο φύλων, παίζει ρόλο στην άμυνα του οργανισμού έναντι των βακτηρίων και των ιών.
Τα «αιματοκύτταρα» των εντόμων - αιμοκύτταρα - όπως και τα ερυθροκύτταρα των ζώων, είναι μεσοδερμικής προέλευσης. Είναι κινητά και ακίνητα, έχουν διαφορετικά σχήματα, παρουσιάζονται με διαφορετική «συγκέντρωση». Για παράδειγμα, σε 1 mm 3 αιμολέμφου πασχαλίτσας υπάρχουν περίπου 80.000 κύτταρα. Σύμφωνα με άλλες πηγές, ο αριθμός τους μπορεί να φτάσει τις 100.000. Ο κρίκετ έχει 15 έως 275 χιλιάδες από αυτούς ανά 1 mm 3.
Τα αιμοκύτταρα χωρίζονται ανάλογα με τη μορφολογία και τις λειτουργίες τους στους κύριους τύπους: αμινοκύτταρα, χρωμόφιλα λευκοκύτταρα, φαγοκύτταρα με ομοιογενές πλάσμα, αιμοκύτταρα με κοκκώδες πλάσμα. Γενικά, μεταξύ όλων των αιμοκυττάρων, βρέθηκαν έως και 9 είδη: προαιμοκύτταρο, πλασματοκύτταρο, κοκκιοκύτταρο, ενοκύτταρο, κυστεοκύτταρο, σφαιρικό κύτταρο, λιποκύτταρο, ποδοκύτταρο, κύτταρο που μοιάζει με σκουλήκι. Εν μέρει αυτά είναι κύτταρα διαφορετικής προέλευσης, εν μέρει - διαφορετικές «ηλικίες» του ίδιου αιμοποιητικού φύτρου. Διατίθενται σε διάφορα μεγέθη, σχήματα και λειτουργίες. (Φωτογραφία)
Συνήθως, τα αιμοκύτταρα εγκαθίστανται στα τοιχώματα των αιμοφόρων αγγείων και πρακτικά δεν συμμετέχουν στην κυκλοφορία και μόνο πριν από την έναρξη του επόμενου σταδίου μετασχηματισμού ή πριν αρχίσουν να κινούνται στην κυκλοφορία του αίματος. Σχηματίζονται σε ειδικά αιμοποιητικά όργανα. Στους γρύλους, οι μύγες, οι πεταλούδες και αυτά τα όργανα βρίσκονται στην περιοχή του ραχιαίου αγγείου.
Λειτουργίες αιμολέμφου
Είναι πολύ διαφορετικοί.
Διατροφική λειτουργία: μεταφορά θρεπτικών συστατικών μέσω του σώματος.
Χιούμορρύθμιση: διασφάλιση του έργου του ενδοκρινικού συστήματος, της μεταφοράς ορμονών και άλλων βιολογικά δραστικών ουσιών στα όργανα.
Αναπνευστική λειτουργία: μεταφορά οξυγόνου στα κύτταρα (σε ορισμένα έντομα, τα αιμοκύτταρα των οποίων έχουν αιμοσφαιρίνη ή χρωστική ουσία κοντά της). Το παράδειγμα από το Chironimus (κουνούπια καμπάνας, κουνούπια dergun) έχει ήδη περιγραφεί παραπάνω. Αυτό το έντομο στο στάδιο της προνύμφης ζει στο νερό, σε βαλτώδεις περιοχές, όπου η περιεκτικότητα σε οξυγόνο είναι ελάχιστη. Αυτός ο μηχανισμός του επιτρέπει να χρησιμοποιεί τα αποθέματα Ο 2 στο νερό για να επιβιώσει σε τέτοιες συνθήκες. Σε άλλους, το αίμα δεν εκτελεί την αναπνευστική λειτουργία. Αν και υπάρχει μια ενδιαφέρουσα εξαίρεση: μετά το φαγητό, τα ανθρώπινα ερυθροκύτταρα που καταπίνονται από αυτό μπορούν να διεισδύσουν μέσω του εντερικού τοιχώματος στην κοιλότητα του σώματος, όπου παραμένουν αμετάβλητα και παραμένουν σε κατάσταση πλήρους βιωσιμότητας για μεγάλο χρονικό διάστημα. Είναι αλήθεια ότι είναι πολύ διαφορετικά από τα αιμοκύτταρα για να αναλάβουν τη λειτουργία τους.
Λειτουργία απέκκρισης: συσσώρευση μεταβολικών προϊόντων, τα οποία στη συνέχεια θα αποβληθούν από τον οργανισμό από τα απεκκριτικά όργανα.
Μηχανική λειτουργία: δημιουργία στρεσίματος, εσωτερική πίεση για τη διατήρηση του σχήματος του σώματος και της δομής των οργάνων. Αυτό είναι ιδιαίτερα σημαντικό για το μαλακό τους
Σε ορισμένα έντομα, για παράδειγμα, ακρίδες ή ακρίδες, παρατηρείται αυτοαιμορραγία: όταν συστέλλονται ειδικοί μύες, το αίμα τους εκτοξεύεται για αυτοάμυνα. Ταυτόχρονα, προφανώς, ανακατεύοντας με τον αέρα, μερικές φορές σχηματίζει αφρό, ο οποίος αυξάνει τον όγκο του. Τοποθεσίες εξώθησης αίματος σε Σκαθάρια φύλλων, Coccinellids και άλλα βρίσκονται στην περιοχή της άρθρωσης, στη ζώνη προσκόλλησης του πρώτου ζεύγους στο σώμα και κοντά στο στόμα.
Άρθρο για τον διαγωνισμό "bio / mol / text": Οι αντιδράσεις του διοξειδίου του άνθρακα με τη μορφή CO 2 ή διττανθρακικού (HCO 3 -) στο κύτταρο ελέγχονται από την ανθρακική ανυδράση - το πιο ενεργό ένζυμο από όλα τα γνωστά, επιταχύνοντας την αναστρέψιμη αντίδραση της ενυδάτωσης του CO 2 της ατμόσφαιρας. Σε αυτό το άρθρο, θα εξετάσουμε τη διαδικασία της φωτοσύνθεσης και τον ρόλο της ανθρακικής ανυδράσης σε αυτήν.
Είναι θαμμένο
Ελλείψει έστω και ενός single
Ηλιακή ακτίνα στο έδαφος;
Ή δεν σηκώθηκε,
Μεταμορφώθηκε μέσα της,
Σε σμαραγδένια φύλλα.
N.F. Shcherbina
Η ιστορία της εκμάθησης της διαδικασίας που μετατρέπει τον χαλασμένο αέρα σε καλό αέρα ξανά
Εικόνα 1. Πείραμα D. Priestley
Ο ίδιος ο όρος «φωτοσύνθεση» προτάθηκε το 1877 από τον διάσημο Γερμανό φυτοφυσιολόγο Wilhelm Pfeffer (1845-1920). Πίστευε ότι από το διοξείδιο του άνθρακα και το νερό, τα πράσινα φυτά στο φως σχηματίζουν οργανική ύλη και απελευθερώνουν οξυγόνο. Και η ενέργεια του ηλιακού φωτός απορροφάται και μετασχηματίζεται με τη βοήθεια της πράσινης χρωστικής. χλωροφύλλη... Ο όρος «χλωροφύλλη» προτάθηκε το 1818 από τους Γάλλους χημικούς P. Peltier και J. Cavant. Σχηματίζεται από τις ελληνικές λέξεις χλώρος - πράσινο - και φίλλον - φύλλο. Οι ερευνητές επιβεβαίωσαν αργότερα ότι τα φυτά χρειάζονται διοξείδιο του άνθρακα και νερό για να τα ταΐσουν, από τα οποία παράγεται το μεγαλύτερο μέρος της φυτικής μάζας.
Η φωτοσύνθεση είναι μια πολύπλοκη διαδικασία πολλαπλών σταδίων (Εικ. 3). Σε ποιο στάδιο χρειάζεται η ενέργεια του φωτός; Αποδείχθηκε ότι η αντίδραση της σύνθεσης οργανικών ουσιών, η συμπερίληψη διοξειδίου του άνθρακα στη σύνθεση των μορίων τους δεν απαιτεί άμεσα φωτεινή ενέργεια. Αυτές οι αντιδράσεις ονομάστηκαν σκοτάδι, αν και πάνε όχι μόνο στο σκοτάδι, αλλά και στο φως, απλώς το φως δεν τους είναι απαραίτητο.
Ο ρόλος της φωτοσύνθεσης στη ζωή της ανθρώπινης κοινωνίας
Τα τελευταία χρόνια, η ανθρωπότητα αντιμετωπίζει έλλειψη ενεργειακών πόρων. Η επικείμενη εξάντληση των αποθεμάτων πετρελαίου και φυσικού αερίου ωθεί τους επιστήμονες να αναζητήσουν νέες, ανανεώσιμες πηγές ενέργειας. Η χρήση του υδρογόνου ως φορέα ενέργειας ανοίγει εξαιρετικά ελκυστικές προοπτικές. Το υδρογόνο είναι πηγή καθαρής ενέργειας. Όταν καίγεται, σχηματίζεται μόνο νερό: 2H 2 + O 2 = 2H 2 O. Τα ανώτερα φυτά και πολλά βακτήρια εκκρίνουν υδρογόνο.
Όσον αφορά τα βακτήρια, τα περισσότερα από αυτά ζουν σε αυστηρά αναερόβιες συνθήκες και δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν για μεγάλης κλίμακας παραγωγή αυτού του αερίου. Πρόσφατα, ωστόσο, ανακαλύφθηκε ένα στέλεχος αερόβιων κυανοβακτηρίων στον ωκεανό, το οποίο παράγει υδρογόνο πολύ αποτελεσματικά. Κυανοβακτήριο κυανόθηκαΤο 51142 συνδυάζει δύο θεμελιώδεις βιοχημικές οδούς ταυτόχρονα - αυτή είναι η αποθήκευση ενέργειας κατά τη διάρκεια της ημέρας κατά τη διάρκεια της φωτοσύνθεσης και η δέσμευση αζώτου με την απελευθέρωση υδρογόνου και την κατανάλωση ενέργειας - τη νύχτα. Η απόδοση υδρογόνου, και τόσο υψηλή, μπόρεσε να αυξηθεί περαιτέρω στις εργαστηριακές συνθήκες «προσαρμόζοντας» τη διάρκεια των ωρών της ημέρας. Η αναφερόμενη απόδοση - 150 μικρογραμμομόρια υδρογόνου ανά χιλιοστόγραμμο χλωροφύλλης ανά ώρα - είναι η υψηλότερη που θα μπορούσε να παρατηρηθεί για τα κυανοβακτήρια. Εάν αυτά τα αποτελέσματα επεκταθούν σε έναν ελαφρώς μεγαλύτερο αντιδραστήρα, η απόδοση είναι 900 ml υδρογόνου ανά λίτρο βακτηριακής καλλιέργειας σε 48 ώρες. Από τη μια πλευρά, αυτό δεν φαίνεται να είναι πολύ, αλλά αν φανταστείτε αντιδραστήρες με βακτήρια που λειτουργούν σε πλήρη ισχύ και εκτείνονται σε χιλιάδες τετραγωνικά χιλιόμετρα ισημερινών ωκεανών, τότε η συνολική ποσότητα αερίου μπορεί να είναι εντυπωσιακή.
Η νέα διαδικασία για την παραγωγή υδρογόνου βασίζεται στη μετατροπή της ενέργειας της ξυλόζης, του πιο άφθονου απλού σακχάρου. Επιστήμονες από τη Virginia Tech πήραν ένα σύνολο ενζύμων από διάφορους μικροοργανισμούς και δημιούργησαν ένα μοναδικό συνθετικό ένζυμο, το οποίο δεν έχει ανάλογα στη φύση, το οποίο θα σας επιτρέψει να εξάγετε μεγάλες ποσότητες υδρογόνου από οποιοδήποτε φυτό. Αυτό το ένζυμο, σε θερμοκρασία μόλις 50 ° C, απελευθερώνει μια άνευ προηγουμένου ποσότητα υδρογόνου χρησιμοποιώντας ξυλόζη - περίπου τρεις φορές περισσότερο από τις καλύτερες σύγχρονες «μικροβιακές» τεχνικές. Η ουσία της διαδικασίας συνοψίζεται στο γεγονός ότι η ενέργεια που αποθηκεύεται σε ξυλόζη και πολυφωσφορικά διασπά τα μόρια του νερού και σας επιτρέπει να λαμβάνετε υδρογόνο υψηλής καθαρότητας, το οποίο μπορεί να σταλεί αμέσως σε κυψέλες καυσίμου που παράγουν ηλεκτρική ενέργεια. Το αποτέλεσμα είναι μια αποτελεσματική, φιλική προς το περιβάλλον διαδικασία που απαιτεί λίγη ενέργεια μόνο για να ξεκινήσει η αντίδραση. Όσον αφορά την ενεργειακή ένταση, το υδρογόνο δεν είναι κατώτερο από την υψηλής ποιότητας βενζίνη. Η χλωρίδα είναι ένα τεράστιο βιοχημικό φυτό, που εκπλήσσει με την κλίμακα και την ποικιλία των βιοχημικών συνθέσεων.
Υπάρχει ένας άλλος τρόπος για να χρησιμοποιήσει ο άνθρωπος την ηλιακή ενέργεια που αφομοιώνεται από τα φυτά - η άμεση μετατροπή της φωτεινής ενέργειας σε ηλεκτρική ενέργεια. Η ικανότητα της χλωροφύλλης να δίνει και να προσκολλά ηλεκτρόνια υπό την επίδραση του φωτός αποτελεί τη βάση του έργου των γεννητριών που περιέχουν χλωροφύλλη. Ο M. Calvin το 1972 πρότεινε την ιδέα της δημιουργίας ενός φωτοκυττάρου, στο οποίο η χλωροφύλλη θα χρησιμεύει ως πηγή ηλεκτρικού ρεύματος, ικανή να παίρνει ηλεκτρόνια από ορισμένες ουσίες υπό φωτισμό και να τα μεταφέρει σε άλλες. Επί του παρόντος, πολλές εξελίξεις βρίσκονται σε εξέλιξη σε αυτόν τον τομέα. Για παράδειγμα, ο επιστήμονας Andreas Mershin ( Andreas Mershin) και οι συνάδελφοί του στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Μασαχουσέτης δημιούργησαν μπαταρίες βασισμένες σε ένα σύμπλεγμα βιολογικών μορίων συλλογής φωτός - φωτοσύστημα Ι από κυανοβακτήρια Thermosynecho coccuselongates(εικ. 4). Υπό κανονικό ηλιακό φως, οι κυψέλες έδειξαν τάση ανοιχτού κυκλώματος 0,5 V, ειδική ισχύ 81 μW / cm 2 και πυκνότητα φωτορεύματος 362 μA / cm 2. Και αυτό, σύμφωνα με τους εφευρέτες, είναι 10.000 φορές περισσότερο από όλα τα βιοφωτοβολταϊκά που είχαν προβληθεί προηγουμένως βασισμένα σε φυσικά φωτοσυστήματα.
Εικόνα 4. Χωρική δομή του φωτοσυστήματος 1 (FS1).Τα PS είναι σημαντικά συστατικά των συμπλεγμάτων που είναι υπεύθυνα για τη φωτοσύνθεση στα φυτά και τα φύκια. Αποτελούνται από διάφορες ποικιλίες χλωροφύλλης και σχετικά μόρια - πρωτεΐνες, λιπίδια και συμπαράγοντες. Ο συνολικός αριθμός μορίων σε ένα τέτοιο σύνολο ανέρχεται σε περισσότερα από διακόσια.
Η απόδοση των μπαταριών που προέκυψαν ήταν μόνο περίπου 0,1%. Παρόλα αυτά, οι δημιουργοί του curiosity το θεωρούν σημαντικό βήμα προς τη μαζική εισαγωγή της ηλιακής ενέργειας στην καθημερινή ζωή. Πράγματι, τέτοιες συσκευές μπορούν ενδεχομένως να παραχθούν με εξαιρετικά χαμηλό κόστος! Η δημιουργία φωτοβολταϊκών κυψελών είναι μόνο η αρχή στη βιομηχανική παραγωγή εναλλακτικών τύπων ενέργειας για όλη την ανθρωπότητα.
Ένα άλλο σημαντικό καθήκον της φωτοσύνθεσης των φυτών είναι να παρέχει στους ανθρώπους οργανική ύλη. Και όχι μόνο για τρόφιμα, αλλά και για φαρμακευτικά προϊόντα, βιομηχανική παραγωγή χαρτιού, άμυλο κ.λπ. Η φωτοσύνθεση είναι το κύριο σημείο εισόδου του ανόργανου άνθρακα στον βιολογικό κύκλο. Όλο το ελεύθερο οξυγόνο στην ατμόσφαιρα είναι βιογενούς προέλευσης και είναι υποπροϊόν της φωτοσύνθεσης. Ο σχηματισμός οξειδωτικής ατμόσφαιρας (το λεγόμενο καταστροφή οξυγόνου) άλλαξε εντελώς την κατάσταση της επιφάνειας της γης, κατέστησε δυνατή την εμφάνιση της αναπνοής και αργότερα, μετά το σχηματισμό του στρώματος της ζώνης, επέτρεψε την ύπαρξη ζωής στην ξηρά. Λαμβάνοντας υπόψη τη σημασία της διαδικασίας της φωτοσύνθεσης, η αποκάλυψη του μηχανισμού της είναι ένα από τα πιο σημαντικά και ενδιαφέροντα καθήκοντα που αντιμετωπίζει η φυσιολογία των φυτών.
Ας περάσουμε σε ένα από τα πιο ενδιαφέροντα ένζυμα που λειτουργούν κάτω από την κουκούλα της φωτοσύνθεσης.
Πιο ενεργό ένζυμο: εθελοντής φωτοσύνθεσης
Υπό φυσικές συνθήκες, η συγκέντρωση του CO 2 είναι μάλλον χαμηλή (0,04% ή 400 μl / l), επομένως, η διάχυση του CO 2 από την ατμόσφαιρα στις εσωτερικές κοιλότητες αέρα του φύλλου είναι δύσκολη. Σε συνθήκες χαμηλών συγκεντρώσεων διοξειδίου του άνθρακα, ουσιαστικό ρόλο στη διαδικασία αφομοίωσής του κατά τη φωτοσύνθεση ανήκει στο ένζυμο ανθρακική ανυδράση(CA). Πιθανώς, το διαστημόπλοιο βοηθά να διασφαλιστεί διφωσφορική ριβουλόζη καρβοξυλάση / οξυγενάση(RBPC / O, ή RuBisCO) υπόστρωμα (CO 2) που αποθηκεύεται στο στρώμα του χλωροπλάστη με τη μορφή διττανθρακικού ιόντος. Το RuBisc / O είναι ένα από τα πιο σημαντικά ένζυμα στη φύση, αφού παίζει κεντρικό ρόλο στον κύριο μηχανισμό εισόδου του ανόργανου άνθρακα στον βιολογικό κύκλο και θεωρείται το πιο άφθονο ένζυμο στη Γη.
Η καρβονική ανυδράση είναι ένας εξαιρετικά σημαντικός βιοκαταλύτης, ένα από τα πιο ενεργά ένζυμα. Το CA καταλύει την αναστρέψιμη αντίδραση ενυδάτωσης CO 2 στο κύτταρο:
CO 2 + H 2 O = H 2 CO 3 = H + + HCO 3 -.
Η αντίδραση της ανθρακικής ανυδράσης λαμβάνει χώρα σε δύο στάδια. Στο πρώτο στάδιο σχηματίζεται το διττανθρακικό ιόν HCO 3 -. Στο δεύτερο στάδιο, ένα πρωτόνιο απελευθερώνεται, και αυτό το στάδιο είναι που περιορίζει τη διαδικασία.
Υποθετικά, τα CA φυτικών κυττάρων μπορούν να εκτελούν διάφορες φυσιολογικές λειτουργίες ανάλογα με τη θέση τους. Κατά τη φωτοσύνθεση, εκτός από την ταχεία μεταφορά του HCO 3 - στο CO 2, που είναι απαραίτητο για το RuBisCO / O, μπορεί να επιταχύνει τη μεταφορά ανόργανου άνθρακα μέσω μεμβρανών, να διατηρήσει την κατάσταση του pH σε διάφορα μέρη των κυττάρων, να μετριάσει τις αλλαγές στην οξύτητα στο στρεσογόνες καταστάσεις και ρυθμίζουν τη μεταφορά ηλεκτρονίων και πρωτονίων στον χλωροπλάστε.
Η καρβονική ανυδράση είναι παρούσα σε όλα σχεδόν τα είδη φυτών που μελετήθηκαν. Παρά τα πολυάριθμα πειραματικά γεγονότα υπέρ της συμμετοχής της καρβονικής ανυδράσης στη φωτοσύνθεση, ο τελικός μηχανισμός της συμμετοχής του ενζύμου σε αυτή τη διαδικασία μένει να διευκρινιστεί.
Πολυάριθμη «οικογένεια» ανθρακικών ανυδράσης
Σε ανώτερο φυτό Arabidopsis thalianaΒρέθηκαν 19 γονίδια τριών (από τις πέντε που έχουν καθιερωθεί μέχρι σήμερα) οικογενειών που κωδικοποιούν τις ανθρακικές ανυδράσες. Σε ανώτερα φυτά βρέθηκαν CA που ανήκουν στις οικογένειες α-, β- και γ. Πέντε CAs οικογένειας γ βρέθηκαν στα μιτοχόνδρια. Τα CA της οικογένειας Β βρέθηκαν σε χλωροπλάστες, μιτοχόνδρια, κυτταρόπλασμα και πλάσμα (Εικ. 6). Περίπου οκτώ α-CA είναι γνωστό μόνο ότι τα α-CA1 και α-CA4 βρίσκονται σε χλωροπλάστες. Μέχρι σήμερα, οι ανθρακικές ανυδράσες α-ΚΑ1, α-ΚΑ4, β-ΚΑ1 και β-ΚΑ5 έχουν βρεθεί σε χλωροπλάστες ανώτερων φυτών. Από αυτά τα τέσσερα CA, η θέση μόνο ενός είναι γνωστή και βρίσκεται στο στρώμα του χλωροπλάστη (Εικ. 6).
Τα CA είναι μεταλλοένζυμα που περιέχουν ένα άτομο μετάλλου στο ενεργό κέντρο. Συνήθως ένα τέτοιο μέταλλο που συνδέεται με τους συνδέτες του κέντρου αντίδρασης CA είναι ο ψευδάργυρος. Οι ΑΠ είναι εντελώς διαφορετικές μεταξύ τους στο επίπεδο των τριτογενών και τεταρτοταγών δομών τους (Εικ. 7), αλλά είναι ιδιαίτερα εκπληκτικό το γεγονός ότι τα ενεργά κέντρα όλων των ΑΠ είναι παρόμοια.
Εικόνα 7. Τεταρτογενής δομή εκπροσώπων τριών οικογενειών ΑΠ. Σε πράσινοενδείκνυνται οι α-έλικες, κίτρινος- περιοχές β-δίπλωσης, ροζ- άτομα ψευδαργύρου στα ενεργά κέντρα των ενζύμων. Στις δομές των α και γ-CA επικρατεί η β-διπλωμένη οργάνωση του μορίου της πρωτεΐνης, στη δομή της β-CA κυριαρχούν οι α-στροφές.
Εντόπιση CA σε φυτικά κύτταρα
Η ποικιλία των μορφών CA υποδηλώνει την πληθώρα των λειτουργιών που εκτελούν σε διαφορετικά μέρη του κυττάρου. Για να προσδιορίσουμε την ενδοκυτταρική θέση έξι β-ανθρακικών ανυδράσης, χρησιμοποιήσαμε ένα πείραμα βασισμένο στην επισήμανση CA με πράσινη φθορίζουσα πρωτεΐνη (GPB). Η καρβονική ανυδράση τροποποιήθηκε γενετικά στο ίδιο «πλαίσιο ανάγνωσης» με το PBS και η έκφραση αυτού του «σταυροσυνδεδεμένου» γονιδίου αναλύθηκε χρησιμοποιώντας συνεστιακή μικροσκοπία σάρωσης λέιζερ (Εικ. 8). Σε μεσόφιλα κύτταρα διαγονιδιακών φυτών, στα οποία τα β-CA1 και β-CA5 «συνδέονται» με το PBS, το σήμα PBS συνέπεσε στο χώρο με τον φθορισμό της χλωροφύλλης, που έδειξε τη σύνδεσή της (συνεντοπισμό) με τους χλωροπλάστες.
Εικόνα 8. Μικρογραφία κυττάρων με GFP, η οποία είναι «ραμμένη» με την κωδικεύουσα περιοχή των γονιδίων β-ΚΑ1-6. Πράσινοςκαι κόκκινα σήματαδείχνουν φθορισμό GFP και αυτοφθορισμό χλωροφύλλης, αντίστοιχα. Κίτρινος (στα δεξιά) εμφανίζεται η συνδυασμένη εικόνα. Ο φθορισμός καταγράφηκε χρησιμοποιώντας ομοεστιακό μικροσκόπιο.
Η χρήση διαγονιδιακών φυτών ανοίγει ευρείες ευκαιρίες για τη μελέτη της συμμετοχής των ανθρακικών ανυδράσης στη φωτοσύνθεση.
Ποιες μπορεί να είναι οι λειτουργίες του CA στη φωτοσύνθεση;
Σχήμα 9. Συμπλέγματα χρωστικής-πρωτεΐνης PS1 και PS2 στη μεμβράνη του θυλακοειδή. βέληφαίνεται η μεταφορά ηλεκτρονίων από το ένα σύστημα στο άλλο και τα προϊόντα της αντίδρασης.
Είναι γνωστό ότι τα διττανθρακικά ιόντα είναι απαραίτητα για την κανονική μεταφορά ηλεκτρονίων στο τμήμα της αλυσίδας μεταφοράς ηλεκτρονίων των χλωροπλαστών. QA → Fe 2+ → QB, όπου το QA είναι ο κύριος και το QB είναι οι δευτερεύοντες δέκτες κινόνης και το QB βρίσκεται στην πλευρά του δέκτη του φωτοσυστήματος 2 (PS2) (Εικ. 9). Ορισμένα γεγονότα υποδεικνύουν τη συμμετοχή αυτών των ιόντων στην αντίδραση οξείδωσης του νερού στη δότρια πλευρά του PS2. Η παρουσία ανθρακικών ανυδράσης στο σύμπλεγμα χρωστικής-πρωτεΐνης του PS2, οι οποίες ρυθμίζουν την παροχή διττανθρακικών στην επιθυμητή θέση, θα μπορούσε να παρέχει μια αποτελεσματική πορεία αυτών των αντιδράσεων. Έχει ήδη προταθεί ότι τα CA συμμετέχουν στην προστασία του PS2 από τη φωτοαναστολή υπό έντονο φωτισμό δεσμεύοντας περίσσεια πρωτονίων για να σχηματίσουν ένα αφόρτιστο μόριο CO 2 που είναι άμεσα διαλυτό στη λιπιδική φάση της μεμβράνης. Η παρουσία CA φάνηκε σε ένα πολυενζυμικό σύμπλεγμα που σταθεροποιεί το CO 2 και δεσμεύει τη ριβουλόζη διςφωσφορική καρβοξυλάση / οξυγενάση με θυλακοειδή μεμβράνη. Έχει υποτεθεί ότι το CA που σχετίζεται με τη μεμβράνη αφυδατώνει διττανθρακικά, παράγοντας CO 2. Πρόσφατα, αποδείχθηκε ότι τα ενδοθυλακοειδή πρωτόνια που συσσωρεύονται στο φως χρησιμοποιούνται για την αφυδάτωση των διττανθρακικών που προστίθενται σε ένα εναιώρημα απομονωμένων θυλακοειδών και θεωρήθηκε ότι αυτή η αντίδραση μπορεί να συμβεί στην επιφάνεια της στρωματικής μεμβράνης εάν το CA παρέχει ένα κανάλι για διαρροή πρωτονίων από τον αυλό.
Παραδόξως, τόσα πολλά εξαρτώνται από ένα δομικό στοιχείο του συστήματος. Και αποκαλύπτοντας τη θέση και τη λειτουργία του, ολόκληρο το σύστημα μπορεί να ελεγχθεί.
συμπέρασμα
Το διοξείδιο του άνθρακα για τα ζώα είναι ένα αχρησιμοποίητο προϊόν μεταβολικών αντιδράσεων, θα λέγαμε - «καυσαέρια» που απελευθερώνονται κατά την «καύση» οργανικών ενώσεων. Παραδόξως, τα φυτά και άλλοι φωτοσυνθετικοί οργανισμοί χρησιμοποιούν αυτό ακριβώς το διοξείδιο του άνθρακα για τη βιοσύνθεση σχεδόν όλης της οργανικής ύλης στη Γη. Η ζωή στον πλανήτη μας είναι χτισμένη με βάση έναν σκελετό άνθρακα και είναι το διοξείδιο του άνθρακα που είναι το «τούβλο» από το οποίο κατασκευάζεται αυτός ο σκελετός. Και είναι η μοίρα του διοξειδίου του άνθρακα -είτε περιλαμβάνεται στη σύνθεση της οργανικής ύλης είτε απελευθερώνεται κατά την αποσύνθεσή του- που βασίζεται στην κυκλοφορία των ουσιών στον πλανήτη (Εικ. 10).
Λογοτεχνία
- Timiryazev K.A. Φυτική ζωή. M .: "Selkhoziz", 1936;
- Artamonov V.I. Διασκεδαστική φυσιολογία φυτών. Μ.: "Agropromizdat", 1991;
- Aliev D.A. και Guliev N.M. Φυτική ανθρακική ανυδράση. Μ.: "Επιστήμη", 1990;
- Chernov N.P. Φωτοσύνθεση. Κεφάλαιο: Η δομή και τα επίπεδα οργάνωσης της πρωτεΐνης. M .: "Bustard", 2007;
- Βακτήρια για την ενέργεια υδρογόνου;
- Barlow Z. (2013). Η σημαντική ανακάλυψη στην παραγωγή καυσίμου υδρογόνου θα μπορούσε να φέρει επανάσταση στην αγορά εναλλακτικής ενέργειας. Πολυτεχνικό Ινστιτούτο της Βιρτζίνια και Κρατικό Πανεπιστήμιο;
- Andreas Mershin, Kazuya Matsumoto, Liselotte Kaiser, Daoyong Yu, Michael Vaughn, κ.ά. al .. (2012). Αυτοσυναρμολογημένα βιοφωτοβολταϊκά photosystem-I σε νανοδομημένο TiO2 και ZnO. Sci Rep. 2 ;
- David N. Silverman, Sven Lindskog. (1988). Ο καταλυτικός μηχανισμός της ανθρακικής ανυδράσης: επιπτώσεις μιας περιοριστικής ταχύτητας πρωτόλυσης του νερού. Λογ. Chem. Res.. 21 , 30-36;
- Lehninger A. Fundamentals of Biochemistry. Μ.: "Mir", 1985;
- Ivanov B.N., Ignatova L.K., Romanova A.K. (2007). Ποικιλία μορφών και λειτουργιών της ανθρακικής ανυδράσης σε ανώτερα χερσαία φυτά. "Φυσιολογία Φυτών". 54 , 1–21;
- Anders Liljas, Martin Laurberg. (2000). Ένας τροχός εφευρέθηκε τρεις φορές. Αναφορές EMBO. 1 , 16-17;
- Natalia N. Rudenko, Lyudmila K. Ignatova, Boris N. Ivanov. (2007). ... Photosynth res. 91 , 81-89;
- NICOLAS FABRE, ILJA M REITER, NOELLE BECUWE-LINKA, BERNARD GENTY, DOMINIQUE RUMEAU. (2007). Χαρακτηρισμός και ανάλυση έκφρασης γονιδίων που κωδικοποιούν; και? ανθρακικές ανυδράσες στο Arabidopsis. Περιβάλλοντα φυτικών κυττάρων. 30 , 617-629;
- Φθορίζον Βραβείο Νόμπελ Χημείας.
- Jack J. S. van Rensen, Chunhe Xu, Govinjee. (1999). Ο ρόλος των διττανθρακικών στο φωτοσύστημα ΙΙ, η υδατο-πλαστοκινόνη οξειδοαναγωγάση της φωτοσύνθεσης των φυτών. Physiol Plant. 105 , 585-592;
- Α. Βιγιαρέχο. (2002). Μια ανθρακική ανυδράση που σχετίζεται με το φωτοσύστημα II ρυθμίζει την αποτελεσματικότητα της φωτοσυνθετικής έκλυσης οξυγόνου. Το EMBO Journal. 21 , 1930-1938;
- Judith A. Jebanathirajah, John R. Coleman. (1998). Σύνδεση ανθρακικής ανυδράσης με σύμπλοκο ενζύμου κύκλου Calvin στο Nicotiana tabacum. Planta. 204 , 177-182;
- Πρώνινα Ν.Α. και Semanenko V.E. (1984). Εντοπισμός δεσμευμένων στη μεμβράνη και διαλυτών μορφών ανθρακικής ανυδράσης στο Χλωρέλλακύτταρο. Fiziol. Ραστ. 31 , 241–251;
- L. K. Ignatova, N. N. Rudenko, M. S. Khristin, B. N. Ivanov. (2006). Ετερογενής προέλευση της δραστηριότητας της καρβονικής ανυδράσης των θυλακοειδών μεμβρανών. Βιοχημεία (Μόσχα). 71 , 525-532.
Καθηγητής βιολογίας, χημείας και γεωγραφίας Α' κατηγορίας
Γενίκευση με θέμα "Η ζωή των οργανισμών"
(Μάθημα βιολογίας στην 6η τάξη)
Στόχοι μαθήματος:
Να γενικεύει και να συστηματοποιεί τη γνώση για τις διαδικασίες ζωής των οργανισμών, διασφαλίζοντας την ακεραιότητα και τη σχέση της με το περιβάλλον.
Ελέγξτε το επίπεδο σχηματισμού δεξιοτήτων για να επισημάνετε τα ουσιαστικά σημάδια και ιδιότητες των φαινομένων, εφαρμόστε τη γνώση στην πράξη.
Προωθήστε τον σχηματισμό της κατανόησης των φυτών και των ζώων ως ολόκληρους οργανισμούς από τους μαθητές.
^ Βασικές έννοιες και όροι του μαθήματος : διατροφή, πέψη, φωτοσύνθεση, ένζυμο, αίμα, ψυχρόαιμος, θερμόαιμος, εξωτερικός σκελετός, εσωτερικός σκελετός, νευρικό σύστημα, αντανακλαστικό, ένστικτο, ορμόνες, σπόρος, γαμέτης, σπόρος, ανάπτυξη, ανάπτυξη, αναπαραγωγή.
Εξοπλισμός:παρουσίαση υπολογιστή «Ζωτική δραστηριότητα των οργανισμών. Γενίκευση της γνώσης ”, επεξεργαστής, βιντεοπροβολέας, οθόνη.
Κατά τη διάρκεια των μαθημάτων:
Οργάνωση χρόνου.
Επανάληψη και γενίκευση της γνώσης.
Επίλυση βιολογικών προβλημάτων.
Σε ποια στάδια ανάπτυξης των οργανισμών ανήκουν αυτά τα αντικείμενα;
Αιτιολογημένες απαντήσεις στις εργασίες "Ποιες προτάσεις είναι σωστές;" (συνοδευόμενη από προβολή διαφανειών με το κείμενο των δηλώσεων και τις αντίστοιχες εικόνες και διαγράμματα, οι μαθητές σχολιάζουν την απάντησή τους - γιατί συμφωνούν ή διαφωνούν)
Μόνο τα φυτά μπορούν να απορροφήσουν άμεσα την ηλιακή ενέργεια.
Όλα τα ζώα είναι παμφάγα.
Όλοι οι ζωντανοί οργανισμοί αναπνέουν.
Η στομία είναι το αναπνευστικό όργανο του γαιοσκώληκα.
Μόνο τα χερσαία σπονδυλωτά έχουν πνεύμονες.
Τα οργανικά στα φυτά κινούνται μέσα από σωλήνες κόσκινου.
Ο γαιοσκώληκας έχει κλειστό κυκλοφορικό σύστημα.
Το ψάρι έχει καρδιά τριών θαλάμων.
Ο μεταβολισμός συμβαίνει σε όλους τους ζωντανούς οργανισμούς.
Τα ψάρια είναι θερμόαιμα ζώα.
Τα φυτά και οι μύκητες δεν έχουν ειδικά συστήματα απέκκρισης.
Τα απεκκριτικά όργανα του σκουληκιού είναι τα νεφρά.
Όλα τα ζώα έχουν εσωτερικό σκελετό.
Ο σκελετός των σπονδυλωτών αποτελείται από τον σκελετό του κεφαλιού, του κορμού και των άκρων.
Τα φυτά είναι ικανά για ενεργή κίνηση, μπορούν να κινηθούν.
Οι ορμόνες είναι ουσίες που εκκρίνονται από τους ενδοκρινείς αδένες στο αίμα.
Το νευρικό σύστημα των σπονδυλωτών αποτελείται από τον εγκέφαλο και τον νωτιαίο μυελό και τα νεύρα.
Δύο άτομα συμμετέχουν στην ασεξουαλική αναπαραγωγή.
Η εκβλάστηση είναι ένας τρόπος ασεξουαλικής αναπαραγωγής.
Τα ανθοφόρα φυτά έχουν διπλή λίπανση.
Τα έντομα έχουν έναν έμμεσο τύπο ανάπτυξης.
Εργασίες για την αναπαραγωγή των ορισμών των βασικών εννοιών του θέματος.
^ Διατροφή, πέψη, φωτοσύνθεση, ένζυμο.
Τι είδους φυτική διατροφή είναι η φωτοσύνθεση;
Για ποιους οργανισμούς είναι χαρακτηριστική η πέψη;
Τι σχέση έχουν τα ένζυμα με τη διαδικασία της πέψης;
^ Αιμολέμφος, πλάσμα, αιμοσφαίρια, αρτηρία, φλέβα, τριχοειδές.
Τι είναι το πλάσμα αίματος; Πώς σχετίζεται με τα κύτταρα του αίματος;
Τι ενώνει αυτές τις έννοιες - αρτηρίες, φλέβες, τριχοειδή αγγεία;
Πώς διαφέρουν αυτά τα σκάφη;
^ 3. Ψυχρόαιμος, θερμόαιμος, νεφρός, ουρητήρας, κύστη.
Σε τι διαφέρουν τα θερμόαιμα από τα ψυχρόαιμα;
Ποια ζώα είναι θερμόαιμα και ποια ψυχρόαιμα;
Τι ενώνει αυτές τις τρεις έννοιες - νεφρά, ουρητήρες, ουροδόχος κύστη.
^ 4. Εξωτερικός σκελετός, εσωτερικός σκελετός, ανύψωση φτερών.
Ποια είναι η διαφορά μεταξύ του εξωτερικού σκελετού και του εσωτερικού;
Για ποιους οργανισμούς είναι χαρακτηριστικός ο εξωτερικός σκελετός και για ποιους - ο εσωτερικός;
Τι είναι η ανύψωση φτερών;
^ 5. Δικτυακό νευρικό σύστημα, οζώδες νευρικό σύστημα, νευρική ώθηση, αντανακλαστικό, ένστικτο.
Για ποιους οργανισμούς είναι χαρακτηριστικό το δικτυωτό νευρικό σύστημα; Ποια είναι τα χαρακτηριστικά του;
Ποια είναι τα χαρακτηριστικά του κομβικού νευρικού συστήματος;
Τι είναι η νευρική ώθηση;
Τι είναι το αντανακλαστικό;
Τι είναι το ένστικτο;
^ 6. Βλαστοί, σπόρια, βλαστικά όργανα.
Τι κοινό έχουν όλες αυτές οι έννοιες;
Για ποιους οργανισμούς είναι τυπικοί οι εκκολαπτόμενοι;
Τι είναι τα βλαστικά όργανα;
Ποιοι οργανισμοί αναπαράγονται συχνότερα από τα βλαστικά όργανα;
^ 7. Γαμετής, ερμαφρόδιτος, σπέρμα, ωάριο, γονιμοποίηση, ζυγώτης.
Τι κοινό έχουν οι έννοιες - γαμέτης, σπέρμα, ωάριο;
Ποιοι οργανισμοί ονομάζονται ερμαφρόδιτοι;
Δημιουργήστε μια πρόταση χρησιμοποιώντας τους τέσσερις τελευταίους όρους.
^ 8. Επικονίαση, εμβρυϊκός σάκος, κεντρικό κύτταρο, διπλή γονιμοποίηση, δενδρύλλιο.
Τι είναι η επικονίαση;
Τι κοινό έχουν έννοιες όπως ο εμβρυϊκός σάκος και το κεντρικό κύτταρο;
Ποια είναι τα χαρακτηριστικά της διπλής λίπανσης χαρακτηριστικά των ανθοφόρων φυτών;
Τι είναι ένα δενδρύλλιο;
^ 9. Σύνθλιψη, βλάστουλα, γαστρούλα, νευρούλα, μεσόδερμα.
Τι είναι η σύνθλιψη;
Ποιο είναι το αποτέλεσμα αυτής της διαδικασίας;
Τι κοινό έχουν έννοιες όπως η blastula, η gastrula και η neurula;
Τι είναι το μεσόδερμα;
Γενίκευση της ύλης.
Σε τι διαφέρει τα ζωντανά από τα μη ζωντανά;
Συμπέρασμα μαθήματος:Οι ζωντανοί οργανισμοί διαφέρουν από τα σώματα άψυχης φύσης στο ότι χαρακτηρίζονται από διαδικασίες όπως η διατροφή, η αναπνοή, ο μεταβολισμός, η απέκκριση, η κίνηση, η ευερεθιστότητα, η ανάπτυξη, η ανάπτυξη και η αναπαραγωγή.
Σύνοψη των αποτελεσμάτων του μαθήματος, απόδοση βαθμών στους μαθητές για εργασία στο μάθημα
Σύνθεση αιμολέμφου.Στα ανώτερα ζώα, δύο υγρά κυκλοφορούν στο σώμα: το αίμα, που εκτελεί την αναπνευστική λειτουργία και η λέμφος, η οποία εκτελεί κυρίως τη λειτουργία μεταφοράς θρεπτικών ουσιών. Λόγω της σημαντικής διαφοράς από το αίμα των ανώτερων ζώων, το αίμα των εντόμων έλαβε ένα ειδικό όνομα - αιμολέμφος ... Είναι το μόνο υγρό ιστών στο σώμα των εντόμων. Όπως το αίμα των σπονδυλωτών, αποτελείται από μια υγρή μεσοκυττάρια ουσία - πλάσμα αίματος και τα κύτταρα σε αυτό - αιμοκύτταρα ... Σε αντίθεση με το αίμα των σπονδυλωτών, η αιμολέμφος δεν περιέχει κύτταρα που τροφοδοτούνται με αιμοσφαιρίνη ή άλλη αναπνευστική χρωστική ουσία. Ως αποτέλεσμα, η αιμολέμφος δεν εκτελεί την αναπνευστική λειτουργία. Όλα τα όργανα, οι ιστοί και τα κύτταρα παίρνουν τα θρεπτικά συστατικά και άλλες ουσίες που χρειάζονται από την αιμολέμφο και απελευθερώνουν μεταβολικά προϊόντα σε αυτήν. Η αιμολέμφος μεταφέρει τα πεπτικά προϊόντα από τα τοιχώματα του εντερικού σωλήνα σε όλα τα όργανα και μεταφέρει τα προϊόντα αποσύνθεσης στα απεκκριτικά όργανα.
Η ποσότητα της αιμολέμφης στο σώμα των μελισσών ποικίλλει: σε ζευγαρωμένη βασίλισσα - 2,3 mg. στην ωοτόκο μήτρα - 3,8; το drone - 10,6; για μια εργάτρια μέλισσα - 2,7-7,2 mg.
Το πλάσμα της αιμολέμφης είναι το εσωτερικό περιβάλλον στο οποίο ζουν και λειτουργούν όλα τα κύτταρα του σώματος του εντόμου. Είναι ένα υδατικό διάλυμα ανόργανων και οργανικών ουσιών. Η περιεκτικότητα σε νερό στην αιμολέμφο είναι από 75 έως 90%. Η αντίδραση αιμολέμφου είναι ως επί το πλείστον ασθενώς όξινη ή ουδέτερη (pH από 6,4 έως 6,8). Οι ελεύθερες ανόργανες ουσίες της αιμολέμφου είναι πολύ διαφορετικές και βρίσκονται στο πλάσμα με τη μορφή ιόντων. Ο συνολικός αριθμός τους ξεπερνά το 3%. Χρησιμοποιούνται από τα έντομα όχι μόνο για τη διατήρηση της οσμωτικής πίεσης της αιμολέμφου, αλλά και ως απόθεμα ιόντων που είναι απαραίτητα για τη λειτουργία των ζωντανών κυττάρων.
Τα κύρια κατιόντα της αιμολέμφου περιλαμβάνουν το νάτριο, το κάλιο, το ασβέστιο και το μαγνήσιο. Σε κάθε είδος εντόμου, οι ποσοτικές αναλογίες μεταξύ αυτών των ιόντων εξαρτώνται από τη συστηματική θέση, το ενδιαίτημα και το διατροφικό του καθεστώς.
Τα αρχαία και σχετικά πρωτόγονα έντομα (λιβελλούλες και Ορθόπτερα) χαρακτηρίζονται από υψηλή συγκέντρωση ιόντων νατρίου με σχετικά χαμηλή συγκέντρωση όλων των άλλων κατιόντων. Ωστόσο, σε τέτοιες τάξεις όπως τα υμενόπτερα και τα λεπιδόπτερα, η περιεκτικότητα σε νάτριο στην αιμολέμφο είναι χαμηλή και επομένως άλλα κατιόντα (μαγνήσιο, κάλιο και ασβέστιο) καθίστανται κυρίαρχα. Στις προνύμφες των μελισσών, τα κατιόντα καλίου επικρατούν στην αιμολέμφο και τα κατιόντα νατρίου στις ενήλικες μέλισσες.
Το χλώριο βρίσκεται στην πρώτη θέση μεταξύ των ανιόντων αιμολέμφου. Σε έντομα που αναπτύσσονται με ατελή μεταμόρφωση, από 50 έως 80% των κατιόντων αιμολέμφου εξισορροπούνται από ανιόντα χλωρίου. Ωστόσο, στην αιμολέμφο των εντόμων που αναπτύσσονται με πλήρη μεταμόρφωση, η συγκέντρωση των χλωριδίων μειώνεται πολύ. Έτσι, στα λεπιδόπτερα, τα ανιόντα χλωρίου μπορούν να εξισορροπήσουν μόνο το 8-14% των κατιόντων που περιέχονται στην αιμολέμφο. Σε αυτή την ομάδα εντόμων κυριαρχούν τα ανιόντα οργανικού οξέος.
Εκτός από το χλώριο, η αιμολέμφος των εντόμων έχει και άλλα ανιόντα ανόργανων ουσιών, για παράδειγμα H 2 PO 4 και HCO 3. Η συγκέντρωση αυτών των ανιόντων είναι συνήθως χαμηλή, αλλά μπορούν να παίξουν σημαντικό ρόλο στη διατήρηση της οξεοβασικής ισορροπίας στο πλάσμα της αιμολέμφης.
Η αιμολέμφος μιας προνύμφης μέλισσας περιέχει τα ακόλουθα κατιόντα και ανιόντα ανόργανων ουσιών, g ανά 100 g αιμολέμφου:
Νάτριο - 0,012-0,017 μαγνήσιο - 0,019-0,022
κάλιο - 0,095 φώσφορο - 0,031
ασβέστιο - 0,014 χλώριο - 0,00117
Η αιμολέμφος περιέχει πάντα διαλυτά αέρια - λίγο οξυγόνο και σημαντική ποσότητα CO 2.
Το πλάσμα της αιμολέμφου περιέχει μια ποικιλία οργανικών ουσιών - υδατάνθρακες, πρωτεΐνες, λιπίδια, αμινοξέα, οργανικά οξέα, γλυκερίνη, διπεπτίδια, ολιγοπεπτίδια, χρωστικές ουσίες κ.λπ.
Η σύνθεση των υδατανθράκων της αιμολέμφου σε μέλισσες διαφορετικών ηλικιών δεν είναι σταθερή και αντανακλά άμεσα τη σύνθεση των σακχάρων που απορροφώνται με την τροφή. Οι νεαρές μέλισσες (όχι μεγαλύτερες από 5-6 ημέρες) έχουν χαμηλή περιεκτικότητα σε γλυκόζη και φρουκτόζη και μεταξύ των εργάτριων μελισσών - συλλεκτών νέκταρ, η αιμολέμφος είναι πλούσια σε αυτούς τους μονοσακχαρίτες. Το επίπεδο της φρουκτόζης στην αιμολέμφο των μελισσών είναι πάντα υψηλότερο από αυτό της γλυκόζης. Η γλυκόζη που περιέχει η αιμολέμφος καταναλώνεται πλήρως από τη μέλισσα κατά τη διάρκεια 24 ωρών νηστείας. Τα αποθέματα γλυκόζης στην αιμολέμφο είναι αρκετά ώστε η μέλισσα που συλλέγει να πετάξει για 15 λεπτά. Με μεγαλύτερο πέταγμα της μέλισσας μειώνεται ο όγκος της αιμολέμφης της.
Υπάρχει λιγότερη γλυκόζη στην αιμολέμφο των κηφήνων από ό,τι στις εργάτριες μέλισσες και η ποσότητα της είναι αρκετά σταθερή - 1,2%. Στις στείρες βασίλισσες, σημειώθηκε υψηλή περιεκτικότητα σε γλυκόζη στην αιμολέμφο (1,7%) κατά τις πτήσεις ζευγαρώματος, αλλά με τη μετάβαση στην ωοτοκία, η ποσότητα των σακχάρων μειώνεται και διατηρείται σε ένα αρκετά σταθερό επίπεδο, ανεξάρτητα από την ηλικία της. . Στην αιμολέμφο των βασιλισσών παρατηρείται σημαντική αύξηση της συγκέντρωσης σακχάρου όταν βρίσκονται σε οικογένειες που ετοιμάζονται για σμήνη.
Εκτός από τη γλυκόζη και τη φρουκτόζη, η αιμολέμφος περιέχει σημαντικές ποσότητες δισακχαρίτη τρεαλόζης. Στα έντομα, η τρεαλόζη χρησιμεύει ως μορφή μεταφοράς υδατανθράκων. Τα κύτταρα του λιπώδους σώματος το συνθέτουν από τη γλυκόζη και στη συνέχεια το απελευθερώνουν στην αιμολέμφο. Ο συντιθέμενος δισακχαρίτης με τη ροή της αιμολέμφου μεταφέρεται σε όλο το σώμα και απορροφάται από εκείνους τους ιστούς που χρειάζονται υδατάνθρακες. Στους ιστούς, η τρεαλόζη διασπάται σε γλυκόζη από ένα ειδικό ένζυμο - τρεχαλάση. Η τρεχαλάση είναι ιδιαίτερα άφθονη στις μέλισσες που συλλέγουν γύρη.
Οι υδατάνθρακες αποθηκεύονται στο σώμα των μελισσών με τη μορφή γλυκογόνου και συσσωρεύονται στο λίπος και τους μύες. Στη νύμφη, το γλυκογόνο περιέχεται στην αιμολέμφο, που απελευθερώνεται σε αυτήν από τα κύτταρα κατά την ιστόλυση των οργάνων του σώματος της προνύμφης.
Οι πρωτεΐνες αποτελούν ουσιαστικό μέρος της αιμολέμφου. Η συνολική περιεκτικότητα σε πρωτεΐνη στην αιμολέμφο των εντόμων είναι αρκετά υψηλή - από 1 έως 5 g ανά 100 ml πλάσματος. Με τη μέθοδο της ηλεκτροφόρησης δίσκου σε ένα σώμα πολυακρυλαμιδίου, είναι δυνατό να απομονωθούν από 15 έως 30 κλάσματα πρωτεΐνης από αιμολέμφο. Ο αριθμός τέτοιων κλασμάτων ποικίλλει ανάλογα με την ταξινομική θέση, το φύλο, το στάδιο ανάπτυξης των εντόμων και τη διατροφή.
Η αιμολέμφος της προνύμφης της μέλισσας περιέχει σημαντικά περισσότερη πρωτεΐνη από την αιμόλυφα των προνυμφών άλλων εντόμων. Το μερίδιο της λευκωματίνης στην προνύμφη της μέλισσας είναι 3,46%, και το μερίδιο της σφαιρίνης είναι 3,10%. Η περιεκτικότητα σε πρωτεΐνη είναι πιο σταθερή στις ενήλικες μέλισσες παρά στις προνύμφες. Στην αιμολέμφο της μήτρας και στην εργάτρια μέλισσα υπάρχουν ελαφρώς περισσότερες πρωτεΐνες σε σύγκριση με την αιμολέμφο του κηφήνα. Επιπλέον, σε πολλά έντομα, η αιμολέμφος των σεξουαλικά ώριμων θηλυκών περιέχει κλάσματα πρωτεΐνης που απουσιάζουν στα αρσενικά. Τέτοιες πρωτεΐνες ονομάζονται - βιτελογενίνες , ειδική για τη γυναίκα πρωτεΐνη κρόκου, επειδή χρησιμοποιούνται για τους σκοπούς της βιτελλογένεσης - του σχηματισμού κρόκου στα αναπτυσσόμενα αυγά. Οι βιτελογενίνες συντίθενται στο λιπώδη σώμα και η αιμολέμφος τις μεταφέρει σε ωάρια που ωριμάζουν (βλαστικά κύτταρα).
Η αιμολέμφος των μελισσών, όπως και τα περισσότερα άλλα έντομα, είναι ιδιαίτερα πλούσια σε αμινοξέα, υπάρχουν 50-100 φορές περισσότερα από αυτά στο πλάσμα των σπονδυλωτών. Συνήθως, 15-16 ελεύθερα αμινοξέα βρίσκονται στην αιμολέμφο, μεταξύ των οποίων το γλουταμινικό οξύ και η προλίνη φτάνουν τη μέγιστη περιεκτικότητα. Η αναπλήρωση του αποθέματος αμινοξέων στην αιμολέμφο γίνεται από την τροφή που αφομοιώνεται στο έντερο και από το λιπώδη σώμα, τα κύτταρα του οποίου μπορούν να συνθέσουν μη απαραίτητα αμινοξέα. Ως καταναλωτής τους ενεργεί και το λιπώδες σώμα, το οποίο τροφοδοτεί την αιμολέμφο με αμινοξέα. Απορροφά αμινοξέα από την αιμολέμφο, τα οποία καταναλώνονται για την πρωτεϊνοσύνθεση.
Τα λιπίδια (λίπη) εισέρχονται στην αιμολέμφο κυρίως από τα έντερα και το λιπώδη σώμα. Το πιο σημαντικό μέρος του λιπιδικού κλάσματος της αιμολέμφου είναι τα γλυκερίδια, δηλαδή οι εστέρες της γλυκερίνης και τα λιπαρά οξέα. Η περιεκτικότητα σε λιπαρά δεν είναι σταθερή και εξαρτάται από την τροφή των εντόμων, φτάνοντας σε ορισμένες περιπτώσεις το 5% ή περισσότερο. 100 cm 3 αιμολέμφου προνυμφών εργάτριας μέλισσας περιέχει από 0,37 έως 0,58 g λιπιδίων.
Σχεδόν όλα τα οργανικά οξέα μπορούν να βρεθούν στην αιμολέμφο των εντόμων. Σε προνύμφες εντόμων που αναπτύσσονται με πλήρη μεταμόρφωση, σημειώνεται ιδιαίτερα υψηλή περιεκτικότητα σε κιτρικό οξύ στο πλάσμα της αιμολέμφης.
Μεταξύ των χρωστικών που περιέχει η αιμολέμφος, τα πιο κοινά είναι τα καροτενοειδή και τα φλαβονοειδή, τα οποία δημιουργούν ένα κίτρινο ή πρασινωπό χρώμα της αιμολέμφου. Η αιμολέμφος των μελισσών περιέχει ένα άχρωμο χρωμογόνο μελανίνης.
Στην αιμολέμφο, τα προϊόντα αποσύνθεσης υπάρχουν πάντα με τη μορφή ελεύθερου ουρικού οξέος ή με τη μορφή των αλάτων του (ουρικά).
Μαζί με τις σημειωμένες οργανικές ουσίες, η αιμολέμφος των μελισσών περιέχει πάντα οξειδωτικά και αναγωγικά, καθώς και πεπτικά ένζυμα.
Η αιμολέμφος των μελισσών περιέχει αιμοκύτταρα , τα οποία είναι εμπύρηνα κύτταρα που προέρχονται από το μεσόδερμα. Τα περισσότερα από αυτά συνήθως εγκαθίστανται στην επιφάνεια διαφόρων εσωτερικών οργάνων και μόνο μερικά από αυτά κυκλοφορούν ελεύθερα στην αιμολέμφο. Τα αιμοκύτταρα δίπλα στους ιστούς και την καρδιά σχηματίζουν φαγοκυτταρικά όργανα. Στις μέλισσες, τα αιμοκύτταρα διεισδύουν στην καρδιά και κυκλοφορούν ακόμη και στις λεπτές φλέβες των φτερών.
Ο συνολικός αριθμός των αιμοκυττάρων που κυκλοφορούν ελεύθερα στο σώμα του εντόμου είναι 13 εκατομμύρια και ο συνολικός όγκος τους φτάνει το 10% του όγκου της αιμολέμφης. Έχουν μεγάλη ποικιλία στη μορφή τους και υποδιαιρούνται σε διάφορους τύπους. Όλα τα αιμοκύτταρα που βρίσκονται σε προνύμφες, νύμφες, νεαρές και ηλικιωμένες μέλισσες είναι 5-7 τύπων. Ο BA Shishkin (1957) μελέτησε λεπτομερώς τη δομή των αιμοκυττάρων στις μέλισσες και εντόπισε πέντε κύριους τύπους: πλασματοκύτταρα, νυμφοκύτταρα, σφαιροκύτταρα, ενοκυττάρια και πλακοκύτταρα (Εικ. 22). Κάθε τύπος είναι μια ανεξάρτητη ομάδα αιμοκυττάρων που δεν σχετίζονται μεταξύ τους στην προέλευση και δεν έχουν μορφολογικές μεταπτώσεις. Περιέγραψε επίσης τα στάδια ανάπτυξης των αιμοκυττάρων από νεαρές αναπτυσσόμενες μορφές έως ώριμες και εκφυλιστικές.
Ρύζι. 22.
Α - κύτταρα πλάσματος; Β - νυμφοκύτταρα; Β - σφαιροκύτταρα; G - ενοκυτοειδή; D - αιμοπετάλια (στο στάδιο της ανάπτυξης και του εκφυλισμού). γ - κυτταρόπλασμα; Είμαι ο πυρήνας. γ - κενοτόπια; bz - βασεόφιλοι κόκκοι. γ - σφαίρες? xr - συστάδες χρωματίνης. xs - κόκκοι χρωματίνης
Τα πλασματοκύτταρα είναι τα κυτταρικά στοιχεία της αιμολέμφου της προνύμφης. Τα νεαρά κύτταρα συχνά διαιρούνται μιτωτικά και περνούν από πέντε στάδια ανάπτυξης. Τα κύτταρα διαφέρουν ως προς το μέγεθος και τη δομή.
Τα νυμφοκύτταρα είναι κυτταρικά στοιχεία της νύμφης αιμολέμφης, τα οποία έχουν το μισό μέγεθος των πλασματοκυττάρων. Τα νυμφοκύτταρα έχουν κόκκους και κενοτόπια που διαθλούν το φως.
Τα σφαιροκύτταρα βρίσκονται στη νύμφη και στην ενήλικη μέλισσα. Αυτά τα κύτταρα διακρίνονται από την παρουσία εγκλεισμάτων στο κυτταρόπλασμα - σφαιρίδια.
Ενοκυτοειδή βρίσκονται επίσης σε νύμφες και ενήλικες μέλισσες. Τα κύτταρα είναι στρογγυλά. Το κυτταρόπλασμα των ενοκυττοειδών περιέχει κοκκώδη ή κρυσταλλικά εγκλείσματα. Όλα τα κύτταρα αυτού του τύπου περνούν από έξι στάδια ανάπτυξης.
Τα πλατοκύτταρα είναι μικρά, διαφόρων μορφών και τα πιο πολυάριθμα αιμοκύτταρα στην αιμολέμφο μιας ενήλικης μέλισσας, αντιπροσωπεύοντας το 80-90% όλων των αιμοκυττάρων σε μια μέλισσα. Τα πλατοκύτταρα περνούν από επτά αναπτυξιακά στάδια από νεαρά έως ώριμα.
Λόγω της ικανότητας και των μετασχηματισμών, τα αιμολυμφικά κύτταρα, τα οποία βρίσκονται σε διαφορετικές μορφολογικές καταστάσεις, μπορούν να εκτελέσουν διαφορετικές λειτουργίες. Τυπικά, κάθε τύπος αιμοκυττάρου συσσωρεύεται σε μέγιστο αριθμό σε ορισμένα στάδια του κύκλου ζωής. Ιδιαίτερα μειώνει απότομα τον αριθμό των αιμοκυττάρων στην αιμολέμφο από τη 10η ημέρα ζωής των μελισσών. Προφανώς, αυτό είναι ένα σημείο καμπής στη ζωή της μέλισσας και συνδέεται με μια αλλαγή στη λειτουργία της.
Την περίοδο καλοκαιριού-φθινοπώρου στην αιμολέμφο των μελισσών που έχουν προσβληθεί από το άκαρι της βαρρόα, παρατηρείται αύξηση του αριθμού των ώριμων και γηρατειών αιμοπεταλίων, καθώς και η παρουσία μεγάλου αριθμού νεαρών κυτταρικών μορφών. Αυτό οφείλεται προφανώς στο γεγονός ότι όταν το τσιμπούρι τρέφεται με τη μέλισσα, ο όγκος της αιμολέμφας μειώνεται, οδηγώντας σε μεταβολικές διαταραχές και στην αναγέννηση των αιμοπεταλίων.
Λειτουργίες αιμολέμφου.Το Hemolymph πλένει όλα τα κύτταρα, τους ιστούς και τα όργανα του εντόμου. Είναι το εσωτερικό περιβάλλον στο οποίο ζουν και λειτουργούν όλα τα κύτταρα του σώματος της μέλισσας. Η αιμολέμφος έχει επτά βασικές ζωτικές λειτουργίες.
Η αιμολέμφος μεταφέρει θρεπτικά συστατικά από τα εντερικά τοιχώματα σε όλα τα όργανα. Κατά την πραγματοποίηση αυτού τροφική λειτουργία εμπλέκονται αιμοκύτταρα και χημικές ενώσεις του πλάσματος. Μέρος των θρεπτικών συστατικών προέρχεται από την αιμολέμφο στα κύτταρα του λιπώδους σώματος και εναποτίθεται εκεί με τη μορφή εφεδρικών θρεπτικών συστατικών, τα οποία και πάλι περνούν στην αιμόλυφα όταν οι μέλισσες λιμοκτονούν.
Η δεύτερη σημαντική λειτουργία της αιμολέμφου είναι συμμετοχή στην απομάκρυνση των προϊόντων αποσύνθεσης ... Η αιμολέμφος, που ρέει στην κοιλότητα του σώματος, είναι σταδιακά κορεσμένη με προϊόντα αποσύνθεσης. Έπειτα έρχεται σε επαφή με τα μαλπίγγια αγγεία, τα κύτταρα των οποίων επιλέγουν προϊόντα αποσύνθεσης από το διάλυμα, το ουρικό οξύ. Έτσι, η αιμολέμφος μεταφέρει ουρικό οξύ, ουρικά άλατα και άλλες ουσίες από τα κύτταρα του σώματος της μέλισσας στα μαλπίγγια αγγεία, τα οποία σταδιακά μειώνουν τη συγκέντρωση των προϊόντων αποσύνθεσης στην αιμολέμφο. Από τα malpighian αγγεία, το ουρικό οξύ εισέρχεται στο οπίσθιο έντερο, από όπου αποβάλλεται με κόπρανα.
Ο N. Ya. Kuznetsov (1948) έδειξε ότι η βακτηριακή φαγοκυττάρωση αποτελείται από δύο διαδικασίες. Αρχικά, οι χημικοί παράγοντες της αιμολέμφου δρουν στα βακτήρια και στη συνέχεια λαμβάνει χώρα η διαδικασία απορρόφησης των βακτηρίων από τα φαγοκύτταρα.
Ο OF Grobov (1987) έδειξε ότι ο οργανισμός της προνύμφης ανταποκρίνεται πάντα στην εισαγωγή του παθογόνου αμερικάνικου όρνιθας με μια προστατευτική αντίδραση - φαγοκυττάρωση. Τα φαγοκύτταρα συλλαμβάνουν και καταστρέφουν τους βάκιλλους των προνυμφών, αλλά αυτό δεν παρέχει πλήρη προστασία του σώματος. Η αναπαραγωγή των βακίλων είναι πιο εντατική από τη φαγοκυττάρωσή τους και η προνύμφη πεθαίνει. Ταυτόχρονα, υπήρχε πλήρης απουσία φαγοκυττάρωσης.
Επίσης απαραίτητο μηχανική λειτουργία αιμολέμφος - δημιουργώντας την απαραίτητη εσωτερική πίεση, ή στροβιλισμό. Λόγω αυτού, οι προνύμφες διατηρούν ένα συγκεκριμένο σχήμα σώματος. Επιπλέον, με τη σύσπαση των μυών, μπορεί να προκύψει αυξημένη πίεση της αιμολέμφου και να μεταδοθεί μέσω αυτής σε άλλο σημείο για να εκτελέσει μια άλλη λειτουργία, για παράδειγμα, να σπάσει το κάλυμμα της επιδερμίδας στις προνύμφες κατά τη διάρκεια της τήξης ή να απλώσει τα φτερά των μελισσών που μόλις αναδύθηκαν από τα κύτταρα.
Ο ρόλος της αιμολέμφου σε διατηρώντας σταθερή ενεργό οξύτητα
... Σχεδόν όλες οι διαδικασίες ζωής στο σώμα μπορούν να προχωρήσουν κανονικά με μια συνεχή αντίδραση του περιβάλλοντος. Η διατήρηση μιας σταθερής ενεργού οξύτητας (pH) επιτυγχάνεται λόγω των ρυθμιστικών ιδιοτήτων της αιμολέμφου.
Ο MI Reznichenko (1930) έδειξε ότι η αιμολέμφος των μελισσών διακρίνεται από καλή ρυθμιστική ικανότητα. Έτσι, όταν η αιμολέμφος αραιώθηκε 10 φορές, η ενεργή οξύτητά της σχεδόν δεν άλλαξε.
Η αιμολέμφος παίρνει συμμετοχή στην ανταλλαγή αερίων , αν και δεν μεταφέρει οξυγόνο μέσω του σώματος της μέλισσας. Το CO 2 που σχηματίζεται στα κύτταρα εισέρχεται απευθείας στην αιμολέμφο και παρασύρεται μαζί της στα σημεία όπου οι αυξημένες δυνατότητες αερισμού εξασφαλίζουν την απομάκρυνσή του μέσω του συστήματος της τραχείας.
Δεν υπάρχει αμφιβολία ότι τα αντιβιοτικά και ορισμένες πρωτεΐνες του πλάσματος μπορούν να δημιουργήσουν αντίσταση των εντόμων σε παθογόνα (ασυλία, ανοσία).
Όπως γνωρίζετε, δύο ανεξάρτητα ανοσοποιητικά συστήματα λειτουργούν στο αίμα των σπονδυλωτών - μη ειδικά και ειδικά.
Η μη ειδική ανοσία οφείλεται στην απελευθέρωση αντιβακτηριακών πρωτεϊνικών προϊόντων στην κυκλοφορία του αίματος, τα οποία δημιουργούν μια φυσική ή επίκτητη αντίσταση των ζώων σε ασθένειες. Μεταξύ των πιο μελετημένων ενώσεων αυτού του είδους είναι η λυσοζύμη, ένα ένζυμο που καταστρέφει τη μεμβράνη των βακτηριακών κυττάρων. Έχει διαπιστωθεί ότι στα έντομα το μη ειδικό ανοσοποιητικό σύστημα περιλαμβάνει επίσης τη χρήση του ίδιου ενζύμου.
Η ειδική ανοσία στα σπονδυλωτά σχετίζεται με το σχηματισμό αντισωμάτων. Τα αντισώματα ανήκουν στις πρωτεΐνες σφαιρίνης. Η προστατευτική δράση οποιουδήποτε αντισώματος βασίζεται στην ικανότητά του να συνδέεται με ένα συγκεκριμένο αντιγόνο. Ο εμβολιασμός, δηλαδή η χρήση εμβολίου με εξασθενημένα ή σκοτωμένα παθογόνα μιας μολυσματικής νόσου, διεγείρει το σχηματισμό ειδικών αντισωμάτων και δημιουργεί αντίσταση σε αυτή τη νόσο.
Πιστεύεται ότι δεν σχηματίζονται αντισώματα στην αιμολέμφο των εντόμων. Ωστόσο, παρά το γεγονός αυτό, είναι γνωστό ότι ο εμβολιασμός προστατεύει αποτελεσματικά τα έντομα από μια σειρά ασθενειών.
Το 1913, ο I.L.Serbinov διατύπωσε μια υπόθεση σχετικά με τη δυνατότητα δημιουργίας ανοσίας στις μέλισσες με τη βοήθεια ενός εμβολίου που εισάγεται στο σώμα μέσω του στόματος. Αργότερα, οι V.I. Poltev και G.V. Aleksandrova (1953) παρατήρησαν ότι όταν οι ενήλικες μέλισσες μολύνθηκαν με τον αιτιολογικό παράγοντα της ευρωπαϊκής βρωμιάς, δημιουργήθηκε σε αυτές ανοσία μετά από 10-12 ημέρες.
Το Hemolymph πλένει όλα τα όργανα και τους ιστούς της μέλισσας, τα ενώνει σε ένα ενιαίο σύνολο. Η αιμολέμφος περιέχει ορμόνες, ένζυμα και άλλες ουσίες που μεταφέρονται σε όλο το σώμα. Υπό την επίδραση των ορμονών, συμβαίνουν οι διαδικασίες της μεταμόρφωσης: η μετατροπή της προνύμφης σε νύμφη και της νύμφης σε ενήλικη μέλισσα. Έτσι, οι κύριες μεταβολικές διεργασίες στο σώμα της μέλισσας σχετίζονται άμεσα με την αιμολέμφο.
Η αιμολέμφος σε κάποιο βαθμό παρέχει θερμορύθμιση του σώματος. Με το πλύσιμο των σημείων αυξημένης παραγωγής θερμότητας (μύες του στήθους), η αιμολέμφος θερμαίνεται και μεταφέρει αυτή τη θερμότητα σε μέρη με χαμηλότερη θερμοκρασία.
Το νέο σχέδιο της κυψέλης σας επιτρέπει να παίρνετε μέλι «από τη βρύση» και να μην ενοχλείτε τις μέλισσες
Προηγούμενη σελίδα -
Απαντήσεις στα σχολικά εγχειρίδια
Διατροφή είναι η διαδικασία λήψης ουσιών και ενέργειας από τους οργανισμούς. Τα τρόφιμα περιέχουν τις χημικές ουσίες που απαιτούνται για τη δημιουργία νέων κυττάρων και την παροχή ενέργειας για τις διαδικασίες του σώματος.
2. Ποια είναι η ουσία της πέψης;
Μόλις εισέλθει στο σώμα, η τροφή στις περισσότερες περιπτώσεις δεν μπορεί να αφομοιωθεί αμέσως. Επομένως, υφίσταται μηχανική και χημική επεξεργασία, με αποτέλεσμα σύνθετες οργανικές ουσίες να μετατρέπονται σε απλούστερες. τότε απορροφώνται στην κυκλοφορία του αίματος και μεταφέρονται σε όλο το σώμα.
3. Μιλήστε μας για τη διατροφή του εδάφους των φυτών.
Με τη διατροφή του εδάφους, τα φυτά, με τη βοήθεια της ρίζας, απορροφούν νερό και μέταλλα που είναι διαλυμένα σε αυτό, τα οποία εισέρχονται στους μίσχους και στα φύλλα μέσω αγώγιμων ιστών.
4. Τι είναι η εναέρια διατροφή των φυτών;
Τα κύρια όργανα της τροφοδοσίας του αέρα είναι τα πράσινα φύλλα. Ο αέρας εισέρχεται σε αυτά μέσω ειδικών κυτταρικών σχηματισμών που μοιάζουν με σχισμή - τα στομία, από τα οποία το φυτό χρησιμοποιεί μόνο διοξείδιο του άνθρακα για θρέψη. Οι χλωροπλάστες στο φύλλο περιέχουν την πράσινη χρωστική ουσία χλωροφύλλη, η οποία έχει μια εκπληκτική ικανότητα να δεσμεύει την ηλιακή ενέργεια. Χρησιμοποιώντας αυτή την ενέργεια, τα φυτά, μέσω πολύπλοκων χημικών μετασχηματισμών από απλές ανόργανες ουσίες (διοξείδιο του άνθρακα και νερό), σχηματίζουν τις οργανικές ουσίες που χρειάζονται. Αυτή η διαδικασία ονομάζεται φωτοσύνθεση (από το ελληνικό "φωτογραφίες" - φως και "σύνθεση" - σύνδεση). Κατά τη φωτοσύνθεση, η ηλιακή ενέργεια μετατρέπεται σε χημική ενέργεια, που περικλείεται σε οργανικά μόρια. Η οργανική ύλη που προκύπτει από τα φύλλα μεταφέρεται σε άλλα μέρη του φυτού, όπου δαπανάται σε ζωτικές διαδικασίες ή εναποτίθεται σε απόθεμα.
5. Σε ποια οργανίδια φυτικού κυττάρου γίνεται η φωτοσύνθεση;
Η διαδικασία της φωτοσύνθεσης λαμβάνει χώρα στους χλωροπλάστες του φυτικού κυττάρου.
6. Πώς πραγματοποιείται η πέψη στα πρωτόζωα;
Η πέψη στα πρωτόζωα, για παράδειγμα, στην αμοιβάδα, πραγματοποιείται ως εξής. Έχοντας συναντήσει ένα βακτήριο ή ένα μονοκύτταρο φύκι στο δρόμο της, η αμοιβάδα τυλίγει αργά τη λεία της με τη βοήθεια ψευδόποδων, τα οποία, συγχωνευμένα, σχηματίζουν μια φυσαλίδα - ένα πεπτικό κενό. Ο πεπτικός χυμός εισέρχεται σε αυτό από το περιβάλλον κυτταρόπλασμα, υπό την επίδραση του οποίου πέπτονται τα περιεχόμενα του κυστιδίου. Τα θρεπτικά συστατικά που προκύπτουν μέσω του τοιχώματος της φυσαλίδας εισέρχονται στο κυτταρόπλασμα - από το οποίο είναι χτισμένο το σώμα του ζώου. Τα άπεπτα υπολείμματα μετακινούνται στην επιφάνεια του σώματος και ωθούνται προς τα έξω και το πεπτικό κενοτόπιο εξαφανίζεται.
7. Ποια είναι τα κύρια τμήματα του πεπτικού συστήματος των σπονδυλωτών;
Το πεπτικό σύστημα των σπονδυλωτών αποτελείται συνήθως από το στόμα, τον φάρυγγα, τον οισοφάγο, το στομάχι, τα έντερα και τον πρωκτό, καθώς και από πολλούς αδένες. Οι πεπτικοί αδένες εκκρίνουν ένζυμα (από το λατινικό "fermentum" - ζύμωση) - ουσίες που εξασφαλίζουν την πέψη της τροφής. Οι μεγαλύτεροι αδένες είναι το ήπαρ και το πάγκρεας. Στη στοματική κοιλότητα, το φαγητό συνθλίβεται και υγραίνεται με σάλιο. Εδώ, υπό την επίδραση των ενζύμων του σάλιου, ξεκινά η διαδικασία της πέψης, η οποία συνεχίζεται στο στομάχι. Στα έντερα, η τροφή τελικά αφομοιώνεται και τα θρεπτικά συστατικά απορροφώνται στην κυκλοφορία του αίματος. Τα άπεπτα υπολείμματα απεκκρίνονται από το σώμα.
8. Ποιοι οργανισμοί ονομάζονται συμβίωση;
Οι σύμβιοι (από το ελληνικό "symbiosis" - συμβίωση) είναι οργανισμοί που τρέφονται μαζί. Για παράδειγμα, τα μανιτάρια - boletus, boletus, boletus και πολλά άλλα - αναπτύσσονται σε ορισμένα φυτά. Το μυκήλιο του μύκητα περιπλέκει τις ρίζες του φυτού και μεγαλώνει ακόμη και στα κύτταρά του, ενώ οι ρίζες του δέντρου λαμβάνουν επιπλέον νερό και μεταλλικά άλατα από τον μύκητα και ο μύκητας από το φυτό δέχεται οργανικές ουσίες που δεν μπορεί να συνθέσει χωρίς χλωροφύλλη.
10. Σε τι διαφέρει το πεπτικό σύστημα μιας πλανάριας από το πεπτικό σύστημα ενός γαιοσκώληκα;
Στο πεπτικό σύστημα ενός πλανάριου, όπως μια ύδρα, υπάρχει μόνο ένα άνοιγμα στο στόμα. Επομένως, μέχρι να τελειώσει η πέψη, το ζώο δεν μπορεί να καταπιεί νέα λεία.
Ο γαιοσκώληκας έχει πιο περίπλοκο και τέλειο πεπτικό σύστημα. Αρχίζει με το άνοιγμα του στόματος και τελειώνει με τον πρωκτό και η τροφή περνά μέσα από αυτό προς μία μόνο κατεύθυνση - μέσω του φάρυγγα, του οισοφάγου, του στομάχου και των εντέρων. Σε αντίθεση με τα πλανάρια, η διατροφή του γαιοσκώληκα δεν εξαρτάται από τη διαδικασία πέψης.
11. Ποια σαρκοφάγα φυτά γνωρίζετε;
Το Sundew ζει σε φτωχά εδάφη και βάλτους. Αυτό το μικρό φυτό παγιδεύει τα έντομα με τις κολλώδεις τρίχες που καλύπτουν τα φύλλα του. Σε αυτά προσκολλώνται απρόσεκτα έντομα, που έλκονται από τη λάμψη των κολλωδών σταγονιδίων του γλυκού χυμού. Κολλάνε σε αυτό, οι τρίχες πιέζουν σφιχτά το θήραμα στην πλάκα των φύλλων, η οποία, λυγίζοντας προς τα πάνω, αρπάζει το θήραμα. Ένας χυμός που μοιάζει με τον πεπτικό χυμό των ζώων απελευθερώνεται και το έντομο χωνεύεται και τα θρεπτικά συστατικά απορροφώνται από το φύλλο. Ένα άλλο αρπακτικό φυτό, η πέμφιγα, φύεται επίσης στους βάλτους. Κυνηγάει μικρά καρκινοειδή χρησιμοποιώντας ειδικές θήκες. Αλλά η μυγοπαγίδα της Αφροδίτης με τα φύλλα της σιαγόνας μπορεί να αιχμαλωτίσει ακόμη και έναν νεαρό βάτραχο. Το αμερικανικό φυτό Darlingtonia παρασύρει έντομα σε πραγματικές παγίδες - παγιδεύοντας φύλλα που μοιάζουν με μια κανάτα με έντονα χρώματα. Είναι εξοπλισμένα με αδένες που φέρουν νέκταρ που εκκρίνουν έναν αρωματικό γλυκό χυμό, πολύ ελκυστικό για τα μελλοντικά θύματα.
12. Δώστε παραδείγματα παμφάγων.
Παραδείγματα παμφάγων είναι τα πρωτεύοντα, οι χοίροι, οι αρουραίοι και άλλα.
13. Τι είναι το ένζυμο;
Ένα ένζυμο είναι μια ειδική χημική ουσία που διευκολύνει την πέψη των τροφών.
14. Ποιες προσαρμογές για την απορρόφηση της τροφής υπάρχουν στα ζώα;
Τα μικρά φυτοφάγα ζώα που τρέφονται με χονδροειδείς φυτικές τροφές έχουν ισχυρά όργανα μάσησης. Στα έντομα που τρέφονται με υγρή τροφή -μύγες, μέλισσες, πεταλούδες- τα όργανα του στόματος μετατρέπονται σε προβοσκίδα που ρουφάει.
Ορισμένα ζώα διαθέτουν συσκευές για το στραγγίσιμο της τροφής. Για παράδειγμα, τα δίθυρα μαλάκια, τα βελανίδια της θάλασσας στραγγίζουν τα τρόφιμα (μικροσκοπικοί οργανισμοί) με τη βοήθεια βλεφαρίδων ή κεραιών με τρίχες. Σε ορισμένες φάλαινες, αυτή η λειτουργία εκτελείται από τις στοματικές πλάκες - το οστό της φάλαινας. Έχοντας μαζέψει νερό στο στόμα της, η φάλαινα το φιλτράρει μέσα από τις πλάκες και στη συνέχεια καταπίνει μικρά καρκινοειδή που έχουν κολλήσει ανάμεσά τους.
Τα θηλαστικά (κουνέλια, πρόβατα, γάτες, σκύλοι) έχουν καλά ανεπτυγμένα δόντια, με τα οποία δαγκώνουν και αλέθουν την τροφή. Το σχήμα, το μέγεθος και ο αριθμός των δοντιών εξαρτώνται από τον τρόπο που τρέφεται το ζώο,
