Kontrolli taset. Tunni eesmärgid: Üldistada ja süstematiseerida teadmisi organismide eluprotsessidest, tagades nende terviklikkuse ja seose keskkonnaga. Kontrolli taset Mis on toitumine seedimine fotosüntees ensüüm hemolümf

Lahustub aine, mis on oma struktuurilt sarnane kõrgemate loomade hemoglobiiniga. Läbipaistvate katete kaudu läbipaistev hemolümf annab putuka kehale punase värvi. (foto)

Veesisaldus hemolümfis on 75-90%, olenevalt elutsükli staadiumist ja putuka seisundist (aktiivsest elust). Selle reaktsioon on kas kergelt happeline (nagu loomade veres) või neutraalne, pH vahemikus 6–7. Samal ajal on hemolümfi osmootne rõhk palju kõrgem kui soojaverelisel verel. Osmootselt aktiivsete ühenditena toimivad mitmesugused aminohapped ja muud valdavalt orgaanilist päritolu ained.

Hemolümfi osmootsed omadused on eriti väljendunud mõnel riimvees ja soolases vees elavatel putukatel. Nii et isegi kui kallakärbes on kastetud kontsentreeritud soolalahusesse, ei muuda tema veri oma omadusi ja kehast ei välju vedelikku, mida sellise “suplemise” puhul eeldaks.

Kaalu järgi on hemolümf 5-40% kehamassist.

Teatavasti kipub loomade veri hüübima – see kaitseb neid vigastuste ajal liigse verekaotuse eest. Putukate hulgas ei ole kõigil vere hüübimist; nende haavad, kui neid on, on tavaliselt ummistunud plasmarakkude, podotsüütide ja muude spetsiaalsete hemolümfirakkudega.

Hemotsüütide sordid putukatel

Putukate hemolümfi koostis

Hemolümf koosneb kahest osast: vedelikust (plasmast) ja rakulistest elementidest, mida esindavad hemotsüüdid.

Plasmas lahustuvad orgaanilised ained ja anorgaanilised ühendid ioniseeritud kujul: naatriumi, kaaliumi, kaltsiumi, magneesiumi, kloriti, fosfaadi, karbonaadi ioonid. Võrreldes selgroogsetega sisaldab putukate hemolümf rohkem kaaliumi, kaltsiumi, fosforit ja magneesiumi. Näiteks taimtoidulistel liikidel võib magneesiumi kontsentratsioon veres olla 50 korda kõrgem kui imetajatel. Sama kehtib ka kaaliumi kohta.

Vere vedelas osas leidub ka toitaineid, metaboliite (kusihapet), hormoone, ensüüme ja pigmendiühendeid. Teatud koguses on ka lahustunud hapnikku ja süsihappegaasi, peptiide, valke, lipiide, aminohappeid.

Vaatleme üksikasjalikumalt hemolümfi toitaineid. Enamik süsivesikuid, ligikaudu 80%, on trehaloos, mis koosneb kahest glükoosi molekulist. See moodustub, siseneb hemolümfi ja seejärel lõhustatakse ensüümi trehalaasi toimel elundites. Kui temperatuur langeb, moodustab teine süsivesik – glükogeen – glütserooli. Muide, just glütseriin on putukate külma korral esmatähtis: see ei lase hemolümfil moodustada kudesid kahjustada võivaid jääkristalle. See muutub tarretisesarnaseks aineks ja putukas jääb mõnikord elujõuliseks ka miinuskraadide juures (näiteks Braconcephi rattur talub kuni -17 kraadi külmumist).

Aminohappeid on plasmas piisavalt suures koguses ja kontsentratsioonis. Eriti palju on seal glutamiini ja glutamiinhapet, mis mängivad rolli osmoregulatsioonis ja mida kasutatakse ülesehitamiseks. Paljud aminohapped ühinevad üksteisega plasmas ja "salvestuvad" seal lihtsate valkude - peptiidide kujul. Emaste putukate hemolümfis on valkude rühm - vitellogeniinid, mida kasutatakse munakollase sünteesil. Valgu lüsosüüm, mis sisaldub mõlema soo veres, mängib rolli keha kaitsmisel bakterite ja viiruste eest.

Putukate "vere" rakud - hemotsüüdid - nagu loomade erütrotsüüdid, on mesodermaalset päritolu. Need on liikuvad ja liikumatud, erineva kujuga, erineva "kontsentratsiooniga". Näiteks lepatriinu hemolümfis on 1 mm 3 umbes 80 000 rakku. Teiste allikate kohaselt võib nende arv ulatuda 100 000-ni. Kriketil on 15–275 tuhat 1 mm 3 kohta.

Hemotsüüdid jagunevad vastavalt morfoloogiale ja funktsioonidele peamisteks sortideks: amööbotsüütideks, kromofiilseteks leukotsüütideks, homogeense plasmaga fagotsüüdid, granulaarse plasmaga hemotsüüdid. Üldiselt leiti kõigi hemotsüütide hulgast 9 tüüpi: prohemotsüüdid, plasmotsüüdid, granulotsüüdid, enotsüüdid, tsüstotsüüdid, sfäärilised rakud, adipohemotsüüdid, podotsüüdid, ussilaadsed rakud. Osaliselt on need erineva päritoluga rakud, osalt - sama vereloome idu erinevas "vanuses". Neid on erineva suuruse, kuju ja funktsiooniga. (foto)

Tavaliselt settivad hemotsüüdid veresoonte seintele ja praktiliselt ei osale vereringes ning alles enne transformatsiooni järgmise etapi algust või enne, kui nad hakkavad vereringes liikuma. Need moodustuvad spetsiaalsetes vereloomeorganites. Ritsikates, kärbestes, liblikates asuvad need elundid seljaaju veresoone piirkonnas.

Hemolümfi funktsioonid

Nad on väga mitmekesised.

toitumisfunktsioon: toitainete transport kogu kehas.

humoraalne regulatsioon: endokriinsüsteemi toimimise tagamine, hormoonide ja muude bioloogiliselt aktiivsete ainete ülekandmine organitesse.

Hingamisteede funktsioon: hapniku transport rakkudesse (mõnedel putukatel, kelle hemotsüütides on hemoglobiin või sellele lähedane pigment). Eespool on juba kirjeldatud näidet Hironimusest (säbisevad sääsed, tõmblevad sääsed). See vastsefaasis olev putukas elab vees, soisel alal, kus hapnikusisaldus on minimaalne. See mehhanism võimaldab tal sellistes tingimustes ellujäämiseks kasutada vees olevaid O 2 varusid. Teistes ei täida veri hingamisfunktsiooni. Kuigi on huvitav erand: pärast toitmist võivad tema allaneelatud inimese erütrotsüüdid tungida läbi sooleseina kehaõõnde, kus nad püsivad muutumatuna, täieliku elujõulisuse seisundis pikka aega. Tõsi, nad on liiga erinevad hemotsüütidest, et oma funktsiooni täita.

eritusfunktsioon: ainevahetusproduktide kogunemine, mis seejärel väljutatakse organismist eritusorganite kaudu.

mehaaniline funktsioon: turgori tekitamine, sisemine surve keha kuju ja elundite ehituse säilitamiseks. See on eriti oluline nende pehmete puhul

Paljudel putukatel, näiteks jaaniussidel või rohutirtsudel, täheldatakse autohemorraagiat: spetsiaalsete lihaste kokkutõmbumisel pritsib neist verd enesekaitseks välja. Samal ajal moodustab see ilmselt õhuga segunedes mõnikord vahtu, mis suurendab selle mahtu. Vere väljutamise kohad lehemardikad, Coccinellid ja teised asuvad liigenduspiirkonnas, esimese paari keha külge kinnitamise tsoonis ja suu lähedal.

Artikkel konkursile "bio/mol/text": Süsinikdioksiidi reaktsioone CO 2 või vesinikkarbonaadi (HCO 3 -) kujul rakus kontrollib karboanhüdraas, kõige aktiivsem ensüüm kõigist teadaolevatest, kiirendades atmosfääri CO 2 hüdratatsiooni pöörduvat reaktsiooni. Selles artiklis käsitleme fotosünteesi protsessi ja karboanhüdraasi rolli selles.

Kas see on maha lastud
Asjata vähemalt üks
Päikesekiir maas?
Või ei ilmunudki
Selles muudetud
Smaragdlehtedes.
N.F. Štšerbina

Õhku rikkunud protsessi tundmise ajalugu muutub taas heaks

Joonis 1. D. Priestley eksperiment

Termini "fotosüntees" pakkus 1877. aastal välja kuulus saksa taimefüsioloog Wilhelm Pfeffer (1845–1920). Ta uskus, et süsihappegaasist ja veest moodustavad rohelised taimed valguse käes orgaanilisi aineid ja eraldavad hapnikku. Ja päikesevalguse energia neeldub ja muundub rohelise pigmendi abil. klorofüll. Termini "klorofüll" pakkusid 1818. aastal välja prantsuse keemikud P. Pelletier ja J. Kavantou. See on moodustatud kreekakeelsetest sõnadest "chloros" - roheline - ja "phyllon" - leht. Hiljem kinnitasid teadlased, et taimede toitmiseks on vaja süsihappegaasi ja vett, millest tekib suurem osa taimede massist.

Fotosüntees on keeruline mitmeetapiline protsess (joonis 3). Millises etapis on vaja valgusenergiat? Selgus, et orgaaniliste ainete sünteesi reaktsioon, süsihappegaasi kaasamine nende molekulide koostisesse, ei vaja otseselt valgusenergiat. Neid reaktsioone nimetatakse tume, kuigi nad ei lähe mitte ainult pimedas, vaid ka valguses - lihtsalt valgus pole nende jaoks vajalik.

Fotosünteesi roll inimühiskonna elus

Viimastel aastatel on inimkond silmitsi seisnud energiaressursside nappusega. Nafta- ja gaasivarude lähenev ammendumine sunnib teadlasi otsima uusi taastuvaid energiaallikaid. Vesiniku kasutamine energiakandjana avab äärmiselt ahvatlevaid väljavaateid. Vesinik on puhta energia allikas. Selle põletamisel moodustub ainult vesi: 2H 2 + O 2 \u003d 2H 2 O. Vesinikku toodavad kõrgemad taimed ja paljud bakterid.

Mis puutub bakteritesse, siis enamik neist elab rangelt anaeroobsetes tingimustes ja neid ei saa kasutada selle gaasi suuremahuliseks tootmiseks. Hiljuti avastati aga ookeanist aeroobsete sinivetikate tüvi, mis toodab väga tõhusalt vesinikku. Cyanobacterium cyanothece 51142 ühendab korraga kaks fundamentaalset biokeemilist rada - see on energia salvestamine päevavalgustundidel fotosünteesi ajal ja lämmastiku sidumine koos vesiniku vabanemise ja energiatarbimisega - öösel. Niigi üsna kõrget vesiniku saagist suurendati laboritingimustes veelgi, "reguleerides" päevavalguse kestust. Teatatud saagis 150 mikromooli vesinikku milligrammi klorofülli kohta tunnis on suurim sinivetikate puhul. Kui need tulemused ekstrapoleerida veidi suuremale reaktorile, on saagis 900 ml vesinikku liitri bakterikultuuri kohta 48 tunni jooksul. Ühest küljest ei tundu seda palju olevat, aga kui kujutada ette täisvõimsusel töötavaid bakteritega reaktoreid, mis on laiali tuhandetel ruutkilomeetritel ekvatoriaalookeanidel, siis võib gaasi koguhulk olla muljetavaldav.

Uus vesiniku tootmisprotsess põhineb ksüloosi, kõige tavalisema lihtsuhkru energia muundamisel. Virginia Techi teadlased on võtnud ensüümide komplekti paljudest mikroorganismidest ja loonud ainulaadse sünteetilise ensüümi, mida looduses ei eksisteeri ja mis võimaldab teil ekstraheerida suures koguses vesinikku mis tahes taimest. See ensüüm vabastab kõigest 50°C juures koos ksüloosiga enneolematu koguse vesinikku – umbes kolm korda rohkem kui tänapäeva parimate "mikroobsete" tehnikate puhul. Protsessi olemus seisneb selles, et ksüloosis ja polüfosfaatides salvestunud energia lõhustab veemolekule ja võimaldab saada kõrge puhtusastmega vesinikku, mille saab kohe suunata elektrit tootvatesse kütuseelementidesse. Selgub, et see on kõige tõhusam keskkonnasõbralik protsess, mis nõuab reaktsiooni käivitamiseks vähe energiat. Energiamahukuse poolest ei jää vesinik alla kvaliteetsele bensiinile. Taimemaailm on tohutu biokeemiline kombain, mis hämmastab biokeemiliste sünteeside ulatuse ja mitmekesisusega.

Taimede poolt omastatava päikeseenergia kasutamiseks on inimesel veel üks võimalus – valgusenergia otsene muundamine elektrienergiaks. Klorofülli võime anda ja siduda elektrone valguse toimel on klorofülli sisaldavate generaatorite töö aluseks. M. Calvin pakkus 1972. aastal välja idee luua fotoelement, milles klorofüll toimiks elektrivoolu allikana, mis oleks võimeline mõnelt ainelt elektrone võtma ja valgustatuna teistele üle kandma. Praegu tehakse selles suunas palju arendusi. Näiteks teadlane Andreas Mershin ( Andreas Mershin) ja tema kolleegid Massachusettsi Tehnoloogiainstituudist lõid akud, mis põhinevad bioloogiliste molekulide valgust koguval kompleksil – tsüanobakterite fotosüsteem I. Thermosynecho coccuse longates(joonis 4). Normaalse päikesevalguse käes näitasid elemendid avatud ahela pinget 0,5 V, võimsustihedust 81 μW/cm 2 ja fotovoolu tihedust 362 μA/cm 2 . Ja seda on leiutajate sõnul 10 000 korda rohkem kui ükski varem näidatud looduslikel fotosüsteemidel põhinev biofotogalvaanika.

Joonis 4. Fotosüsteemi 1 (PS1) ruumiline struktuur. PS on taimedes ja vetikates fotosünteesi eest vastutavate komplekside olulised komponendid. Need koosnevad mitmest klorofülli variatsioonist ja sellega seotud molekulidest – valkudest, lipiididest ja kofaktoritest. Molekulide koguarv sellises komplektis on kuni üle kahesaja.

Saadud akude efektiivsus oli vaid umbes 0,1%. Sellegipoolest peavad kurioosumi loojad seda oluliseks sammuks päikeseenergia massilise kasutuselevõtu suunas igapäevaellu. Potentsiaalselt saab selliseid seadmeid ju toota ülimadalate kuludega! Päikesepatareide loomine on alles algus alternatiivsete energialiikide tööstuslikule tootmisele kogu inimkonna jaoks.

Taimede fotosünteesi teine oluline ülesanne on varustada inimesi orgaaniliste ainetega. Ja mitte ainult toidule, vaid ka ravimitele, paberi, tärklise jne tööstuslikule tootmisele. Fotosüntees on anorgaanilise süsiniku peamine sisenemispunkt bioloogilisse tsüklisse. Kogu atmosfääris leiduv vaba hapnik on biogeenset päritolu ja on fotosünteesi kõrvalsaadus. Oksüdeeriva atmosfääri (nn hapnikukatastroof) muutis täielikult maapinna seisundit, tegi võimalikuks hingamise ilmnemise ja hiljem, pärast osoonikihi tekkimist, võimaldas maismaal elul eksisteerida. Arvestades fotosünteesi protsessi tähtsust, on selle mehhanismi avastamine üks tähtsamaid ja huvitavamaid ülesandeid, millega taimefüsioloogia silmitsi seisab.

Liigume edasi ühe kõige huvitavama ensüümi juurde, mis töötab fotosünteesi "kapoti all".

Kõige aktiivsem ensüüm: fotosünteesi vabatahtlik

Looduslikes tingimustes on CO 2 kontsentratsioon üsna madal (0,04% ehk 400 µl/l), mistõttu CO 2 difusioon atmosfäärist lehe sisemistesse õhuõõnsustesse on raskendatud. Süsinikdioksiidi madala kontsentratsiooni tingimustes on ensüümil oluline roll selle assimilatsiooni protsessis fotosünteesi ajal. karboanhüdraas(KA). Tõenäoliselt aitab KA tagamisele kaasa ribuloosbisfosfaatkarboksülaas/oksügenaas(RuBisCO/O või RuBisCO) substraat (CO 2 ), mida hoitakse kloroplasti stroomas vesinikkarbonaadi ioonina. Rubisco/O on üks olulisemaid ensüüme looduses, kuna sellel on keskne roll anorgaanilise süsiniku bioloogilisse tsüklisse sisenemise peamises mehhanismis ja seda peetakse kõige levinumaks ensüümiks Maal.

Karboanhüdraas on äärmiselt oluline biokatalüsaator ja üks aktiivsemaid ensüüme. CA katalüüsib CO2 hüdratsiooni pöörduvat reaktsiooni rakus:

CO 2 + H 2 O \u003d H 2 CO 3 \u003d H + + HCO 3 -.

Karboanhüdraasi reaktsioon toimub kahes etapis. Esimeses etapis moodustub vesinikkarbonaadi ioon HCO 3 −. Teises etapis vabaneb prooton ja just see etapp piirab protsessi.

Hüpoteetiliselt võib taimerakkude CA sõltuvalt asukohast täita erinevaid füsioloogilisi funktsioone. Fotosünteesi käigus võib see lisaks HCO 3 - kiirele muundamisele CO 2-ks, mis on vajalik RuBisCO jaoks, kiirendada anorgaanilise süsiniku transporti läbi membraanide, säilitada pH-staatust raku erinevates osades, leevendada happesuse muutusi stressirohketel juhtudel. olukordades ning reguleerida elektronide ja prootonite transporti kloroplastides.

Süsinikanhüdraasi leidub peaaegu kõigis uuritud taimeliikides. Vaatamata arvukatele eksperimentaalsetele faktidele, mis toetavad karboanhüdraasi osalemist fotosünteesis, tuleb ensüümi selles protsessis osalemise lõplik mehhanism veel välja selgitada.

Arvukas karboanhüdraasi "perekond".

Kõrgemas taimes Arabidopsis thaliana Leiti 19 geeni kolmest (viiest seni tuvastatud perekonnast), mis kodeerivad karboanhüdraase. Kõrgematel taimedel leiti α-, β- ja γ-perekonda kuuluvaid CA-sid. Mitokondritest leiti viis γ-perekonna CA-d; β-perekonna CA-sid leiti kloroplastides, mitokondrites, tsütoplasmas ja plasmalemmas (joonis 6). Kaheksast α-CA-st leidub kloroplastides ainult α-CA1 ja α-CA4. Praeguseks on kõrgemate taimede kloroplastidest leitud karboanhüdraase α-CA1, α-CA4, β-CA1 ja β-CA5. Neist neljast CA-st on teada ainult ühe asukoht ja see asub kloroplasti stroomas (joonis 6).

CA-d on metalloensüümid, mis sisaldavad aktiivses kohas metalliaatomit. Tavaliselt on selliseks metalliks, mis on seotud CA reaktsioonikeskuse ligandidega, tsink. CA-d on üksteisest täiesti erinevad oma tertsiaarse ja kvaternaarse struktuuri tasemel (joonis 7), kuid eriti üllatav on see, et kõigi CA-de aktiivkeskused on sarnased.

Joonis 7. Kolme CA perekonna esindajate kvaternaarne struktuur. rohelisesα-heeliksid on märgitud, kollane- β-voltimise alad, roosa- tsingi aatomid ensüümide aktiivsetes keskustes. α ja γ-CA struktuurides domineerib valgumolekuli β-volditud organiseeritus, β-CA struktuuris on ülekaalus α-pöörded.

CA asukoht taimerakkudes

CA-vormide mitmekesisus viitab nende funktsioonide paljususele, mida nad raku erinevates osades täidavad. Kuue β-karboanhüdraasi rakusisese asukoha määramiseks kasutati CA-märgistusel põhinevat katset rohelise fluorestsentsvalguga (GFP). Karboanhüdraas paigutati GFP-ga samasse „lugemisraami“ geenitehnoloogia meetoditega ja sellise „ristseotud“ geeni ekspressiooni analüüsiti laserkonfokaalse skaneeriva mikroskoopia abil (joonis 8). Transgeensete taimede mesofiilsetes rakkudes, milles β-CA1 ja β-CA5 on "ristseotud" GFB-ga, langes GFB signaal ruumis kokku klorofülli fluorestsentsiga, mis näitas selle seost (kolokaliseerumist) kloroplastidega.

Joonis 8. Mikrofoto rakkudest GFP-ga, mis on "ristseotud" β-KA1-6 geenide kodeeriva piirkonnaga. Roheline Ja punased signaalid näitavad vastavalt GFP fluorestsentsi ja klorofülli autofluorestsentsi. kollane (paremal) näitab kombineeritud pilti. Fluorestsents registreeriti konfokaalse mikroskoobi abil.

Transgeensete taimede kasutamine avab laialdased võimalused karboanhüdraaside fotosünteesis osalemise uurimiseks.

Millised võiksid olla CA funktsioonid fotosünteesis?

Joonis 9. PS1 ja PS2 pigmendi-valgu kompleksid tülakoidmembraanis. Nooled on näidatud elektronide transport ühest süsteemist teise ja reaktsiooniproduktid.

On teada, et vesinikkarbonaadi ioonid on vajalikud elektronide normaalseks transpordiks kloroplastide elektronide transpordiahela piirkonnas. QA→Fe2+ → QB, kus QA on esmane ja QB on sekundaarsed kinoonaktseptorid, kusjuures QB asub fotosüsteemi 2 (PS2) aktseptori poolel (joonis 9). Mitmed faktid viitavad nende ioonide osalemisele vee oksüdatsioonireaktsioonis ka PS2 doonori poolel. Karboanhüdraaside olemasolu PS2 pigmendi-valgu kompleksis, mis reguleerib vesinikkarbonaadi voolu soovitud kohta, võib tagada nende reaktsioonide tõhusa voolu. Juba on väidetud, et CA osaleb PSII kaitsmises fotoinhibeerimise eest intensiivse valgustuse korral, sidudes liigsed prootonid, moodustades laenguta CO2 molekuli, mis lahustub hästi membraani lipiidifaasis. CA olemasolu multiensüümikompleksis, mis fikseerib CO 2 ja seob ribuloosi bis fosfaatkarboksülaas/oksügenaas tülakoidmembraaniga. Esitati hüpotees, mille kohaselt membraaniga seotud CA dehüdreerib vesinikkarbonaati, tekitades CO 2 . Hiljuti on näidatud, et valguses kogunenud intratülakoidseid prootoneid kasutatakse isoleeritud tülakoidide suspensioonile lisatud bikarbonaadi dehüdratsioonil ning on oletatud, et see reaktsioon võib toimuda membraani stroomapinnal, kui CA annab kanali prootonite lekkimine luumenist.

On üllatav, et nii palju sõltub süsteemi ühest klotsist. Ja selle asukoha ja funktsiooni paljastamisega saab kogu süsteemi juhtida.

Järeldus

Süsinikdioksiid loomadele on nii-öelda metaboolsete reaktsioonide kasutamata produkt – orgaaniliste ühendite "põlemisel" eralduv "heitgaas". Üllataval kombel kasutavad taimed ja teised fotosünteesivad organismid seda sama süsinikdioksiidi peaaegu kogu Maa orgaanilise aine biosünteesiks. Elu meie planeedil on üles ehitatud süsinikuskeleti alusel ja just süsinikdioksiid on see “telliskivi”, millest see skelett on ehitatud. Ja just süsihappegaasi saatus – kas see sisaldub orgaanilise aine koostises või vabaneb selle lagunemise käigus – on ainete ringluse planeedil aluseks (joonis 10).

Kirjandus

Timirjazev K.A. Taime elu. M.: Selkhoziz, 1936;
Artamonov V.I. Huvitav taimefüsioloogia. M.: "Agropromizdat", 1991;
Aliev D.A. ja Guliev N.M. taimne karboanhüdraas. M.: "Nauka", 1990;
Tšernov N.P. Fotosüntees. Peatükk: Valkude organiseerituse struktuur ja tasemed. Moskva: Bustard, 2007;
Vesinikuenergia bakterid;
Barlow Z. (2013). Läbimurre vesinikkütuse tootmises võib muuta alternatiivenergia turu. Virginia Polütehniline Instituut ja Riiklik Ülikool;
Andreas Mershin, Kazuya Matsumoto, Liselotte Kaiser, Daoyong Yu, Michael Vaughn jt. al. (2012). Isemonteeritud fotosüsteem-I biofotogalvaanika nanostruktuuriga TiO2 ja ZnO peal. sci rep. 2 ;
David N. Silverman, Sven Lindskog. (1988). Karboanhüdraasi katalüütiline mehhanism: vee kiirust piirava protolüüsi tagajärjed. acc. Chem. Res.. 21 , 30-36;
Lehninger A. Biokeemia alused. M.: Mir, 1985;
Ivanov B.N., Ignatova L.K., Romanova A.K. (2007). Süsinikanhüdraasi vormide ja funktsioonide mitmekesisus kõrgematel maataimedel. "Taimefüsioloogia". 54 , 1–21;
Anders Liljas, Martin Laurberg. (2000). Kolm korda leiutatud ratas. EMBO teatab. 1 , 16-17;
Natalia N. Rudenko, Ljudmila K. Ignatova, Boriss N. Ivanov. (2007). . Photosynth Res. 91 , 81-89;
NICOLAS FABRE, ILJA M REITER, NOELLE BECUWE-LINKA, BERNARD GENTY, DOMINIQUE RUMEAU. (2007). Kodeerivate geenide iseloomustus ja ekspressioonianalüüs ? ja? karboanhüdraasid Arabidopsises. Taimerakkude keskkond. 30 , 617-629;
Fluorestseeruv Nobeli keemiaauhind;
Jack J. S. van Rensen, Chunhe Xu, Govindjee. (1999). Bikarbonaadi roll fotosüsteemis II, taimede fotosünteesi vee-plastokinooni oksido-reduktaasis. Füüsiline taim. 105 , 585-592;
A. Villarejo. (2002). Fotosüsteem II-ga seotud karboanhüdraas reguleerib fotosünteetilise hapniku eraldumise tõhusust. EMBO ajakiri. 21 , 1930-1938;
Judith A. Jebanathirajah, John R. Coleman. (1998). Karboanhüdraasi seos Calvini tsükli ensüümikompleksiga Nicotiana tabacumis. planta. 204 , 177-182;
Pronina N.A. ja Semanenko V.E. (1984). Karboanhüdraasi membraaniga seotud ja lahustuvate vormide lokaliseerimine Klorella kamber. fiziol. Rast. 31 , 241–251;
L. K. Ignatova, N. N. Rudenko, M. S. Khristin, B. N. Ivanov. (2006). Tülakoidmembraanide karboanhüdraasi aktiivsuse heterogeenne päritolu. Biokeemia (Moskva). 71 , 525-532.

Usova Irina Valerianovna,

I kategooria bioloogia, keemia ja geograafia õpetaja

Üldistus teemal "Organismide elutegevus"

(bioloogiatund 6. klassis)

Tunni eesmärgid:

Üldistada ja süstematiseerida teadmisi organismide eluprotsessidest, tagades nende terviklikkuse ja suhte keskkonnaga.
Kontrollida nähtuste oluliste tunnuste ja omaduste tuvastamise, teadmiste praktikas rakendamise oskuste kujunemise taset.
Soodustada õpilaste arusaamade kujunemist taimedest ja loomadest kui terviklikest organismidest.

^ Tunni põhimõisted ja terminid : toitumine, seedimine, fotosüntees, ensüüm, veri, külmavereline, soojavereline, väline luustik, sisemine luustik, närvisüsteem, refleks, instinkt, hormoonid, spoorid, sugurakud, seeme, kasv, areng, paljunemine.

Varustus: arvutiesitlus “Organismide elutegevus. Teadmiste üldistamine”, protsessor, videoprojektor, ekraan.

Tundide ajal:

Aja organiseerimine.
Teadmiste kordamine ja üldistamine.

Bioloogiliste probleemide lahendamine.

- Milliste omaduste ja omaduste alusel saab oaseemne ja kanamuna liigitada elusorganismide hulka?

Millistesse organismide arengufaasidesse need objektid kuuluvad?

Põhjendatud vastused ülesannetele "Millised väited on tõesed?" (millega kaasneb slaidiseanss väidete teksti ja vastavate jooniste ja diagrammidega, õpilased kommenteerivad oma vastust - miks nad nõustuvad või ei nõustu)

Päikeseenergiat saavad otseselt neelata ainult taimed.
Kõik loomad on kõigesööjad.
Kõik elusorganismid hingavad.
Stomaat on vihmaussi hingamiselund.
Ainult maismaaselgroogsetel on kopsud.
Orgaaniline aine liigub taimedes läbi sõelatorude.
Vihmaussil on suletud vereringesüsteem.
Kaladel on kolmekambriline süda.
Ainevahetus toimub kõigis elusorganismides.
Kalad on soojaverelised loomad.
Taimedel ja seentel ei ole spetsiaalseid eritussüsteeme.
Ussi eritusorganid on neerud.
Kõigil loomadel on sisemine luustik.
Selgroogsete luustik koosneb pea, kehatüve ja jäsemete skeletist.
Taimed on võimelised aktiivseks liikumiseks, nad saavad liikuda.
Hormoonid on ained, mida sisesekretsiooninäärmed eritavad verre.
Selgroogsete närvisüsteem koosneb pea- ja seljaajust ning närvidest.
Kaks isendit osalevad mittesugulises paljunemises.
Loomutamine on mittesugulise paljunemise meetod.
Õistaimed on kahekordse väetusega.
Putukatel on kaudne areng.

Ülesanded teema põhimõistete definitsioonide taasesitamiseks.

(Õpilased annavad kordamööda mõistete definitsioone. Õpetaja esitab nende terminite kohta küsimusi. Üksikud õpilased teevad ühe või mitme mõistega lauseid, ühendades need mahukamaks mõisteks. Samal ajal kuvatakse ekraanil slaidid terminite ja piltidega ).

^ Toitumine, seedimine, fotosüntees, ensüüm.

Milliseid toitumistüüpe taimedes eristatakse?

Mis tüüpi taimne toit on fotosüntees?

Milliseid organisme iseloomustab seedimine?

Kuidas on ensüümid seedimisega seotud?

^ Hemolümf, plasma, vererakud, arter, veen, kapillaar.

Milliste organismide jaoks on sisekeskkond hemolümf? Mis värvi ta on?

Mis on vereplasma? Kuidas on see seotud vererakkudega?

Mis ühendab neid mõisteid – arterid, veenid, kapillaarid?

Mille poolest need laevad erinevad?

^ 3. Külmavereline, soojavereline, neer, kusejuha, põis.

Mille poolest erinevad soojaverelised loomad külmaverelistest?

Millised loomad on soojaverelised ja millised külmaverelised?

Mis ühendab neid kolme mõistet - neerud, kusejuhad, põis.

^ 4. Väline skelett, sisemine skelett, tiivatõste.

Mille poolest erineb väline skelett sisemisest?

Millistel organismidel on väline luustik ja millistel sisemine?

Mis on tiiva tõstmine?

^ 5. Võrknärvisüsteem, sõlmeline närvisüsteem, närviimpulss, refleks, instinkt.

Millistel organismidel on võrkkesta närvisüsteem? Millised on selle omadused?

Millised on sõlme närvisüsteemi omadused?

Mis on närviimpulss?

Mis on refleks?

Mis on instinkt?

^ 6. Pungumine, eosed, vegetatiivsed elundid.

Mis ühendab kõiki neid mõisteid?

Milliseid organisme iseloomustab pungumine?

Mis on vegetatiivsed organid?

Millised organismid paljunevad kõige sagedamini vegetatiivsete organite kaudu?

^ 7. Gamete, hermafrodiit, sperma, munarakk, viljastumine, sügoot.

Mis ühendab mõisteid - sugurakk, sperma, munarakk?

Milliseid organisme nimetatakse hermafrodiitideks?

Moodusta lause, kasutades nelja viimast terminit.

^ 8. Tolmeldamine, embrüokott, keskrakk, topeltväetamine, seemik.

Mis on tolmeldamine?

Mis ühendab selliseid mõisteid nagu embrüokott ja keskrakk?

Millised on õistaimedele iseloomulikud topeltväetamise tunnused?

Mis on seemik?

^ 9. Lõhestus, blastula, gastrula, neurula, mesoderm.

Mis on purustamine?

Mis selle protsessi tulemusena moodustub?

Mis ühendab selliseid mõisteid nagu blastula, gastrula ja neurula?

Mis on mesoderm?

Materjali üldistamine.

Õpilased vastavad küsimusele:

Mille poolest erineb elamine mitteelamisest?

Tunni kokkuvõte: Elusorganismid erinevad eluta looduse kehadest selle poolest, et neid iseloomustavad sellised protsessid nagu toitumine, hingamine, ainevahetus, eritumine, liikumine, ärrituvus, kasv, areng ja paljunemine.

Tunni kokkuvõtte tegemine, õpilaste hinde panemine tunnis tehtud töö eest

Hemolümfi koostis. Kõrgematel loomadel ringleb kehas kaks vedelikku: veri, mis täidab hingamisfunktsiooni, ja lümf, mis täidab peamiselt toitainete kandmise funktsiooni. Pidades silmas olulist erinevust kõrgemate loomade verest, sai putukate veri erilise nime - hemolümf . See on putukate kehas ainus koevedelik. Nagu selgroogsete veri, koosneb see vedelast rakkudevahelisest ainest - plasma ja selles olevad rakud hemotsüüdid . Erinevalt selgroogsete verest ei sisalda hemolümf rakke, mis on varustatud hemoglobiini või muu hingamispigmendiga. Selle tulemusena ei täida hemolümf hingamisfunktsiooni. Kõik elundid, koed ja rakud võtavad hemolümfist vajalikke toitaineid ja muid aineid ning eritavad sellesse ainevahetusprodukte. Hemolümf transpordib seedimisproduktid soolekanali seintelt kõikidesse organitesse, lagunemissaadused aga eritusorganitesse.

Hemolümfi kogus mesilaste kehas on erinev: paaritunud mesilasemal - 2,3 mg; munasarjas emakas - 3,8; droonis - 10,6; töömesilas - 2,7-7,2 mg.

Hemolümfiplasma on sisekeskkond, milles kõik putukaorganismi rakud elavad ja toimivad. See on anorgaaniliste ja orgaaniliste ainete vesilahus. Veesisaldus hemolümfis on 75–90%. Hemolümfi reaktsioon on enamasti kergelt happeline või neutraalne (pH 6,4–6,8). Hemolümfi vabad anorgaanilised ained on väga mitmekesised ja asuvad plasmas ioonide kujul. Nende koguarv ületab 3%. Putukad kasutavad neid mitte ainult hemolümfi osmootse rõhu säilitamiseks, vaid ka elusrakkude toimimiseks vajalike ioonide reservina.

Peamised hemolümfi katioonid on naatrium, kaalium, kaltsium ja magneesium. Iga putukaliigi puhul sõltuvad nende ioonide vahelised kvantitatiivsed suhted selle süstemaatilisest asukohast, elupaigast ja toitumisrežiimist.

Iidseid ja suhteliselt primitiivseid putukaid (kiilid ja orthoptera) iseloomustab kõrge naatriumioonide kontsentratsioon ja suhteliselt väike kõigi teiste katioonide kontsentratsioon. Kuid sellistes liikides nagu Hymenoptera ja Lepidoptera on naatriumisisaldus hemolümfis madal ja seetõttu muutuvad domineerivaks teised katioonid (magneesium, kaalium ja kaltsium). Mesilaste vastsetel on hemolümfis ülekaalus kaaliumi katioonid ja täiskasvanud mesilastel naatriumkatioonid.

Hemolümfanioonide hulgas on kloor esikohal. Mittetäieliku metamorfoosiga arenevatel putukatel on 50–80% hemolümfi katioonidest tasakaalustatud kloriidanioonidega. Täieliku metamorfoosiga arenevate putukate hemolümfis on aga kloriidide kontsentratsioon oluliselt vähenenud. Niisiis suudavad Lepidoptera puhul kloriidi anioonid tasakaalustada vaid 8–14% hemolümfis sisalduvatest katioonidest. Selles putukate rühmas on ülekaalus orgaaniliste hapete anioonid.

Lisaks kloorile on putukate hemolümfis ka teisi anorgaaniliste ainete anioone, nagu H 2 PO 4 ja HCO 3. Nende anioonide kontsentratsioon on tavaliselt madal, kuid neil võib olla oluline roll hemolümfiplasma happe-aluse tasakaalu säilitamisel.

Mesilaste vastsete hemolümfi koostis sisaldab järgmisi anorgaaniliste ainete katioone ja anioone, g 100 g hemolümfi kohta:

Naatrium - 0,012-0,017 magneesium - 0,019-0,022
kaalium - 0,095 fosfor - 0,031
kaltsium - 0,014 kloor - 0,00117

Hemolümf sisaldab alati lahustuvaid gaase – veidi hapnikku ja märkimisväärses koguses CO 2.

Hemolümfiplasma sisaldab mitmesuguseid orgaanilisi aineid – süsivesikuid, valke, lipiide, aminohappeid, orgaanilisi happeid, glütserooli, dipeptiide, oligopeptiide, pigmente jne.

Hemolümfi süsivesikute koostis erinevas vanuses mesilastel ei ole stabiilne ja peegeldab otseselt toiduga imendunud suhkrute koostist. Noortel mesilastel (mitte vanemad kui 5-6 päeva) on glükoosi ja fruktoosi sisaldus madal ning töömesilastel - nektarikogujatel on hemolümf nende monosahhariidide poolest rikas. Fruktoosi tase mesilaste hemolümfis on alati kõrgem kui glükoosil. Mesilane tarbib hemolümfis sisalduva glükoosi täielikult ära 24 tunni jooksul pärast nälgimist. Hemolümfis leiduvatest glükoosivarudest piisab söödamesilasele 15 minutiks lendamiseks. Mesilase pikema lennuga väheneb tema hemolümfi maht.

Droonide hemolümfis on glükoosi vähem kui töömesilastel ja selle kogus on üsna konstantne - 1,2%. Viljatutel mesilasemadel täheldati paaritumislendude ajal hemolümfi kõrget glükoosisisaldust (1,7%), kuid munemisele üleminekuga väheneb suhkrute hulk ja see püsib olenemata tema vanusest üsna konstantsel tasemel. Mesilasemade hemolümfis suureneb oluliselt suhkru kontsentratsioon, kui nad on sülemlemiseks valmistuvates peredes.

Lisaks glükoosile ja fruktoosile sisaldab hemolümf märkimisväärses koguses disahhariidi trehaloosi. Putukate puhul toimib trehaloos süsivesikute transpordivormina. Rasvad keharakud sünteesivad selle glükoosist ja vabastavad seejärel hemolümfi. Sünteesitud disahhariid kandub hemolümfivooluga läbi kogu keha ja imendub kudedesse, mis vajavad süsivesikuid. Kudedes lagundatakse trehaloos spetsiaalse ensüümi trehalaasi toimel glükoosiks. Eriti palju trehalaasi mesilastes – õietolmu kogujates.
Süsivesikud ladestuvad mesilaste kehas glükogeeni kujul ja kogunevad rasvkehasse ja lihastesse. Nukus sisaldub glükogeen hemolümfis, mis vabaneb sellesse rakkudest vastse keha organite histolüüsi käigus.

Valgud moodustavad hemolümfi olulise osa. Valkude kogusisaldus putukate hemolümfis on üsna kõrge - 1 kuni 5 g 100 ml plasma kohta. Polüakrüülamiidkeha ketaselektroforeesi meetodil on hemolümfist võimalik eraldada 15 kuni 30 valgufraktsiooni. Selliste fraktsioonide arv varieerub sõltuvalt taksonoomilisest asukohast, soost, putukate arengufaasist ja toitumisest.

Mesilase vastsete hemolümf sisaldab palju rohkem valku kui teiste putukate vastsete hemolümf. Albumiini osakaal mesilase vastses on 3,46% ja globuliini osakaal 3,10%. Täiskasvanud mesilastel on proteiinisisaldus konstantsem kui vastsetel. Emaka ja töömesilase hemolümfis on valke mõnevõrra rohkem kui drooni hemolümfis. Lisaks sisaldab küpsete emaste hemolümf paljudel putukatel valgufraktsioone, mis isastel puuduvad. Selliseid valke nimetatakse vitellogeniinid , emasloomadele spetsiifiline munakollane valk, sest neid kasutatakse vitellogeneesi – munakollase moodustumise – eesmärkidel arenevates munades. Vitellogeniinid sünteesitakse rasvakehas ja hemolümf transpordib need küpsevatesse munarakkudesse (sugurakkudesse).

Mesilaste hemolümf, nagu enamik teisi putukaid, on eriti rikas aminohapete poolest, neid on 50–100 korda rohkem kui selgroogsete vereplasmas. Tavaliselt leidub hemolümfis 15-16 vaba aminohapet, nende hulgas saavutavad maksimaalse sisalduse glutamiinhape ja proliin. Aminohapete täiendamine hemolümfis pärineb soolestikus seeditavast toidust ja rasvkehast, mille rakud suudavad sünteesida asendamatuid aminohappeid. Nende tarbijana toimib ka rasvkeha, mis varustab hemolümfi aminohapetega. See imab hemolümfist aminohappeid, mida kasutatakse valkude sünteesiks.

Lipiidid (rasvad) sisenevad hemolümfi peamiselt soolestikust ja rasvkehast. Kõige olulisem osa hemolümfi lipiidide fraktsioonist on glütseriidid, st glütserooli ja rasvhapete estrid. Rasvasisaldus on muutuv ja sõltub putukate toidust, ulatudes mõnel juhul 5% või rohkemgi. 100 cm 3 töömesilaste vastsete hemolümfi sisaldab 0,37–0,58 g lipiide.

Peaaegu kõiki orgaanilisi happeid võib leida putukate hemolümfis. Täieliku metamorfoosiga arenevate putukavastsete puhul on hemolümfiplasmas eriti suur sidrunhappe sisaldus.

Hemolümfis sisalduvatest pigmentidest leidub kõige sagedamini karotenoide ja flavonoide, mis loovad hemolümfi kollase või roheka värvuse. Mesilaste hemolümf sisaldab värvitut melaniini kromogeeni.

Hemolümfis esinevad lagunemissaadused alati vaba kusihappe või selle soolade (uraatide) kujul.

Lisaks märgitud orgaanilistele ainetele sisaldab mesilaste hemolümf alati ka oksüdatiivseid ja redutseerivaid ning seedeensüüme.

Mesilaste hemolümf sisaldab hemotsüüdid , mis on rakud, mis on varustatud mesodermist pärinevate tuumadega. Enamik neist settib tavaliselt erinevate siseorganite pinnale ja ainult teatud kogus ringleb hemolümfis vabalt. Kudede ja südamega külgnevad hemotsüüdid moodustavad fagotsüütilised organid. Mesilastel tungivad hemotsüüdid ka südamesse ja ringlevad isegi tiibade peenikestes veenides.

Putuka kehas vabalt ringlevate hemotsüütide koguarv on 13 miljonit ja nende kogumaht ulatub 10%-ni hemolümfi mahust. Oma kujul on need väga mitmekesised ja jagatud mitmeks tüübiks. Kõiki vastsetel, nukkudel, noortel ja vanadel mesilastel leiduvaid hemotsüüte on 5-7 tüüpi. B. A. Shishkin (1957) uuris üksikasjalikult mesilaste hemotsüütide struktuuri ja tuvastas viis peamist tüüpi: plasmotsüüdid, nümfotsüüdid, sferulotsüüdid, enotsütoidid ja platotsüüdid (joonis 22). Iga tüüp on iseseisev hemotsüütide rühm, mis ei ole üksteisega päritolu poolest seotud ja millel ei ole morfoloogilisi üleminekuid. Samuti kirjeldas ta hemotsüütide arenguetappe noortest kasvavatest vormidest kuni küpsete ja degenereeruvateni.

Riis. 22.

A - plasmarakud; B - nümfotsüüdid; B - sferulotsüüdid; G - enotsütoidid; D - platotsüüdid (arengu ja degeneratsiooni staadiumis); c - tsütoplasma; ma olen tuum; c - vakuoolid; bz - basofiilsed terad; c - sfäärid; xg - kromatiini tükid; xs - kromatiini terad

Plasmotsüüdid on vastse hemolümfi rakulised elemendid. Noored rakud jagunevad sageli mitoosi teel ja läbivad viis arenguetappi. Rakud erinevad suuruse ja struktuuri poolest.

Nümfotsüüdid on nuku hemolümfi rakulised elemendid, mis on poole väiksemad kui plasmarakud. Nümfotsüütidel on valgust murdvad graanulid ja vakuoolid.

Sferulotsüüte leidub nukus ja täiskasvanud mesilas. Neid rakke eristavad tsütoplasmas olevate lisandite - sfääride - olemasolu.

Enotsütoide leidub ka nukkudel ja täiskasvanud mesilastel. Rakud on ümara kujuga. Enotsütoidide tsütoplasma sisaldab granuleeritud või kristalseid inklusioone. Kõik seda tüüpi rakud läbivad kuus arenguetappi.

Platotsüüdid on väikesed, mitmekesise kujuga ja kõige arvukamad hemotsüüdid täiskasvanud mesilase hemolümfis, moodustades 80–90% kõigist mesilaste hemotsüütidest. Platotsüüdid läbivad seitse arenguetappi noortest kuni küpsete vormideni.

Tänu võimele ja transformatsioonidele võivad erinevas morfoloogilises seisundis hemolümfirakud täita erinevaid funktsioone. Tavaliselt koguneb igat tüüpi hemotsüüte elutsükli teatud etappidel maksimaalselt. Eriti järsult väheneb hemotsüütide arv hemolümfis alates mesilaste 10. elupäevast. Ilmselt on see pöördepunkt mesilase elus ja on seotud tema funktsiooni muutumisega.

Suve-sügisperioodil suureneb varroalesta poolt mõjutatud mesilaste hemolümfis küpses ja vanemas eas platotsüütide arv, samuti esineb suur hulk noori rakuvorme. Ilmselt on see tingitud asjaolust, et kui puuk toidab mesilast, väheneb hemolümfi maht, mis põhjustab ainevahetushäireid ja platotsüütide taastumist.

Hemolümfi funktsioonid. Hemolümf peseb kõik putuka rakud, koed ja elundid. See on sisekeskkond, milles elavad ja toimivad kõik mesilase keharakud. Hemolümf täidab seitset peamist elutähtsat funktsiooni.

Hemolümf kannab toitaineid soolestiku seintest kõikidesse organitesse. Selle läbiviimisel troofiline funktsioon hemotsüüdid ja plasma keemilised ühendid osalevad. Osa toitaineid jõuab hemolümfist rasvakeha rakkudesse ja ladestub seal varutoitainetena, mis lähevad mesilaste nälgimisel uuesti hemolümfi.

Hemolümfi teine oluline funktsioon on osalemine lagunemisproduktide eemaldamises . Kehaõõnes voolav hemolümf on järk-järgult küllastunud lagunemissaadustega. Seejärel puutub see kokku Malpighi veresoontega, mille rakud valivad lahusest välja lagunemissaadused, kusihappe. Seega transpordib hemolümf mesilase keharakkudest malpighia veresoontesse kusihapet, uraate ja muid aineid, mis vähendavad järk-järgult lagunemissaaduste kontsentratsiooni hemolümfis. Malpighi veresoontest siseneb kusihape tagasoolde, kust see eritub koos väljaheitega.

N. Ya. Kuznetsov (1948) näitas, et bakterite fagotsütoos koosneb kahest protsessist. Esiteks toimivad hemolümfi keemilised ained bakteritele ja seejärel imenduvad bakterid fagotsüütidesse.

OF Grobov (1987) näitas, et vastse organism reageerib Ameerika haudmepatogeeni sissetoomisele alati kaitsereaktsiooniga - fagotsütoosiga. Fagotsüüdid püüavad kinni ja hävitavad vastse batsille, kuid see ei taga keha täielikku kaitset. Batsillide paljunemine on intensiivsem kui nende fagotsütoos ja vastsed surevad. Samal ajal täheldati fagotsütoosi täielikku puudumist.

Samuti oluline mehaaniline funktsioon hemolümf - vajaliku siserõhu ehk turgori loomine. Tänu sellele säilitavad vastsed teatud kehakuju. Lisaks võib lihaste kokkutõmbumisel tekkida hemolümfi surve suurenemine, mis kandub selle kaudu edasi teise kohta, et täita teistsugust funktsiooni, näiteks murda vastsete kutiikulaarset katet sulamise ajal või sirutada laiali mesilaste tiivad. just rakkudest välja tulnud.

Hemolümfi roll püsiva aktiivse happesuse säilitamine . Peaaegu kõik elutähtsad protsessid kehas võivad normaalselt kulgeda keskkonna pideva reaktsiooniga. Konstantse aktiivse happesuse (pH) säilitamine saavutatakse tänu hemolümfi puhverdusomadustele.

MI Reznichenko (1930) näitas, et mesilaste hemolümfi iseloomustab hea puhverdus. Niisiis, kui hemolümfi lahjendati 10 korda, siis selle aktiivne happesus peaaegu ei muutunud.

Hemolümf võtab osalemine gaasivahetuses , kuigi see ei kanna hapnikku kogu mesilase kehas. Rakkudes moodustunud CO 2 siseneb otse hemolümfi ja viiakse koos sellega kohtadesse, kus suurenenud õhutusvõime tagab selle eemaldamise hingetoru kaudu.

Pole kahtlust, et antibiootikumid ja mõned plasmavalgud võivad luua putukate resistentsus patogeenide suhtes (immuunsus).

Nagu teada, toimib selgroogsete veres kaks sõltumatut immuunsüsteemi – mittespetsiifiline ja spetsiifiline.

Mittespetsiifiline immuunsus on tingitud antibakteriaalsete valgutoodete vabanemisest verre, luues loomade loomuliku või omandatud resistentsuse haigustele. Selle perekonna enim uuritud ühendite hulgas on lüsosüüm, ensüüm, mis hävitab bakterirakkude membraani. On kindlaks tehtud, et putukate mittespetsiifiline immuunsüsteem hõlmab ka sama ensüümi kasutamist.

Spetsiifilist immuunsust selgroogsetel seostatakse antikehade moodustumisega. Antikehad kuuluvad globuliini valkudesse. Iga antikeha kaitsev toime põhineb selle võimel seonduda spetsiifilise antigeeniga. Vaktsineerimine, s.o vaktsiini kasutamine nakkushaiguse nõrgestatud või surmatud patogeenidega, stimuleerib spetsiifiliste antikehade teket ja loob selle haiguse vastu resistentsuse.

Arvatakse, et putukate hemolümfis antikehad ei moodustu. Vaatamata sellele on aga teada, et vaktsineerimine kaitseb putukaid tõhusalt mitmete haiguste eest.

Veel 1913. aastal esitas I. L. Serbinov hüpoteesi võimalusest luua mesilastel immuunsus suu kaudu organismi viidava vaktsiini abil. Hiljem märkisid V. I. Poltev ja G. V. Aleksandrova (1953), et kui täiskasvanud mesilased nakatusid euroopa haudmehaudme patogeeniga, tekkis neil immuunsus 10-12 päeva pärast.

Hemolümf peseb kõik mesilase elundid ja koed, ühendab need ühtseks tervikuks. Hormoonid, ensüümid ja muud ained, mis kanduvad kogu kehas, sisenevad hemolümfi. Hormoonide mõjul toimuvad metamorfoosiprotsessid: vastse muutumine nukuks ja nukk täiskasvanud mesilaseks. Seega on peamised ainevahetusprotsessid mesilase kehas otseselt seotud hemolümfiga.

Hemolümf tagab teatud määral keha termoregulatsiooni. Suurenenud soojuse tekke kohti (rinnalihaseid) pestes hemolümf soojeneb ja kannab selle soojuse edasi madalama temperatuuriga kohtadesse.

Taru uus disain võimaldab saada mett "kraanist" ja mitte häirida mesilasi

Eelmine leht -

Vastused kooliõpikutele

Toitumine on protsess, mille käigus organismid saavad aineid ja energiat. Toit sisaldab kemikaale, mis on vajalikud uute rakkude loomiseks ja keha protsesside jaoks energia andmiseks.

2. Mis on seedimise olemus?

Kui toit on organismi sattunud, ei saa see enamikul juhtudel kohe imenduda. Seetõttu läbib see mehaanilise ja keemilise töötlemise, mille tulemusena muutuvad keerulised orgaanilised ained lihtsamateks; seejärel imenduvad nad verre ja kanduvad selle kaudu kogu kehasse.

3. Räägi meile taimede mulla toitumisest.

Mulla toitumise käigus imavad taimed juure abil vett ja selles lahustunud mineraalaineid, mis satuvad juhtivate kudede kaudu vartesse ja lehtedesse.

4. Mis on taimede õhutoitumine?

Õhu toitumise peamised organid on rohelised lehed. Õhk siseneb neisse spetsiaalsete pilulaadsete rakuliste moodustiste - stoomide kaudu, millest taim kasutab toitumiseks ainult süsihappegaasi. Lehtede kloroplastid sisaldavad rohelist pigmenti klorofülli, millel on hämmastav võime püüda kinni päikeseenergiat. Seda energiat kasutades moodustavad taimed lihtsatest anorgaanilistest ainetest (süsinikdioksiid ja vesi) keeruliste keemiliste muundumiste käigus neile vajalikud orgaanilised ained. Seda protsessi nimetatakse fotosünteesiks (kreeka keelest "fotod" - valgus ja "süntees" - ühendus). Fotosünteesi käigus muundatakse päikeseenergia keemiliseks energiaks, mis sisaldub orgaanilistes molekulides. Lehtedest moodustunud orgaanilised ained liiguvad teistesse taimeosadesse, kus need kuluvad elutähtsatele protsessidele või ladestuvad reservi.

5. Millistes taimeraku organellides toimub fotosüntees?

Fotosünteesi protsess toimub taimeraku kloroplastides.

6. Kuidas toimub seedimine algloomadel?

Seedimine algloomades, nagu amööb, toimub järgmiselt. Olles oma teel kohanud bakterit või üherakulist vetikat, ümbritseb amööb saaki aeglaselt pseudopoodide abil, mis ühinedes moodustavad mulli - seedevakuooli. Sellesse siseneb ümbritsevast tsütoplasmast seedemahl, mille mõjul vesiikuli sisu seeditakse. Saadud toitained sisenevad vesiikuli seina kaudu tsütoplasmasse - neist ehitatakse looma keha. Seedimata jäägid liiguvad keha pinnale ja surutakse välja ning seedevakuool kaob.

7. Millised on selgroogsete seedesüsteemi peamised osad?

Selgroogsete seedesüsteem koosneb tavaliselt suust, neelust, söögitorust, maost, soolestikust ja pärakust, samuti paljudest näärmetest. Seedenäärmed eritavad ensüüme (ladina keelest "fermentum" – käärimine) – aineid, mis tagavad toidu seedimise. Suurimad näärmed on maks ja pankreas. Suuõõnes toit purustatakse ja niisutatakse süljega. Siin algab süljeensüümide mõjul seedimisprotsess, mis jätkub maos. Soolestikus seeditakse toit lõpuks ja toitained imenduvad verre. Seedimata jääkained erituvad organismist.

8. Milliseid organisme nimetatakse sümbiontideks?

Sümbiontid (kreeka sõnast "symbioos" - koos elamine) on organismid, mis toituvad koos. Näiteks seened – seened, puravikud, puravikud ja paljud teised – kasvavad teatud taimedes. Seene seeneniidistik põimib taime juuri ja kasvab isegi selle rakkude sees, samal ajal kui puu juured saavad seenelt täiendavalt vett ja mineraalsoolasid ning taime seen orgaanilised ained, mida ta ilma klorofüllita ei suuda ise sünteesida.

10. Mille poolest erineb planaaria seedesüsteem vihmaussi omast?

Planaaria seedesüsteemis on sarnaselt hüdrale ainult üks suuava. Seetõttu ei saa loom enne seedimise lõpetamist uut saaki alla neelata.

Vihmaussil on keerulisem ja täiuslikum seedesüsteem. See algab suu avanemisega ja lõpeb päraku avanemisega ning toit läbib seda ainult ühes suunas - läbi neelu, söögitoru, mao ja soolte. Erinevalt planaariast ei sõltu vihmausside toitumine seedimisprotsessist.

11. Milliseid lihasööjaid taimi tead?

Sundew elab vaestel muldadel ja soodes. See väike taim püüab putukaid kleepuvate karvadega, mis katavad tema lehti. Nende külge kleepuvad hooletud putukad, keda meelitab magusa mahla kleepuvate tilkade sära. Nad jäävad sellesse kinni, karvad suruvad ohvri tihedalt leheplaadi külge, mis painutades haarab saagi. Eraldub mahl, mis meenutab loomade seedemahla ja putukas seeditakse ning toitained imenduvad lehe poolt. Teine röövtaim, pemfigus, kasvab samuti soodes. Ta jahib väikeseid koorikloomi spetsiaalsete kottide abil. Kuid Veenuse kärbsepüünis suudab oma lehtede-lõugade abil püüda isegi noore konna. Ameerika Darlingtonia taim meelitab putukad tõelistesse lõksudesse – püüdes kinni lehed, mis näevad välja nagu erksavärviline kannu. Need on varustatud nektarit kandvate näärmetega, mis eritavad lõhnavat magusat mahla, mis on tulevaste ohvrite jaoks väga atraktiivne.

12. Too näiteid kõigesööjatest loomadest.

Kõigesööjateks loomadeks on näiteks primaadid, sead, rotid jne.

13. Mis on ensüüm?

Ensüüm on spetsiaalne keemiline aine, mis tagab toidu seedimise.

14. Milliseid kohandusi toidu omastamiseks leidub loomadel?

Väikestel taimtoidulistel loomadel, kes toituvad jämedast taimsest toidust, on tugevad närimisorganid. Vedeltoidust toituvatel putukatel - kärbsed, mesilased, liblikad - muudetakse suuorganid imemiseks.

Paljudel loomadel on seadmed toidu kurnamiseks. Näiteks kahepoolmelised, meritõrud kurnavad toitu (mikroskoopilisi organisme) ripsmete või harjastetaoliste antennide abil. Mõnel vaalal täidavad seda funktsiooni suuplaadid – vaalaluu. Olles täitnud suu veega, filtreerib vaal selle läbi plaatide ja neelab seejärel nende vahele jäänud väikesed koorikloomad.

Imetajatel (küülikud, lambad, kassid, koerad) on hästi arenenud hambad, millega nad hammustavad ja peenestavad toitu. Hammaste kuju, suurus ja arv sõltuvad looma toitumisviisist,