Sprawdź poziom. Cele lekcji: Uogólnienie i usystematyzowanie wiedzy o procesach życiowych organizmów, zapewnienie jej integralności i relacji ze środowiskiem. Sprawdź poziom Czym jest enzym trawienny, trawienie, fotosynteza, hemolimfa
Rozpuszczana jest substancja, która ma strukturę podobną do hemoglobiny występującej u zwierząt wyższych. Przezroczysta przez przezroczyste osłony hemolimfa nadaje ciału owada czerwony kolor. (zdjęcie)
Zawartość wody w hemolimfie wynosi 75-90%, w zależności od etapu cyklu życiowego i stanu (życia aktywnego) owada. Jego odczyn jest albo lekko kwaśny (jak we krwi zwierząt) albo obojętny, w zakresie pH 6-7. Tymczasem ciśnienie osmotyczne hemolimfy jest znacznie wyższe niż krwi ciepłokrwistej. Różne aminokwasy i inne substancje głównie pochodzenia organicznego działają jako związki osmotycznie czynne.
Właściwości osmotyczne hemolimfy są szczególnie widoczne u kilku owadów zamieszkujących wody słonawe i słone. Tak więc nawet gdy mucha brzegowa zanurza się w stężonym roztworze soli, jej krew nie zmienia jej właściwości, a płyn nie wypływa z organizmu, czego można by się spodziewać przy takiej „kąpieli”.
Według wagi hemolimfa stanowi 5-40% masy ciała.
Jak wiadomo, krew zwierząt ma tendencję do krzepnięcia - to chroni je przed zbyt dużą utratą krwi podczas urazów. Wśród owadów nie wszystkie mają krzepnącą krew; ich rany, jeśli występują, są zwykle zatkane komórkami plazmatycznymi, podocytami i innymi wyspecjalizowanymi komórkami hemolimfy.
Odmiany hemocytów u owadów
Skład hemolimfy owadów
Hemolimfa składa się z dwóch części: płynu (osocza) i elementów komórkowych reprezentowanych przez hemocyty.
W plazmie rozpuszczane są substancje organiczne i związki nieorganiczne w postaci zjonizowanej: jony sodu, potasu, wapnia, magnezu, chlorynowe, fosforanowe, węglanowe. W porównaniu z kręgowcami hemolimfa owadów zawiera więcej potasu, wapnia, fosforu i magnezu. Na przykład u gatunków roślinożernych stężenie magnezu we krwi może być 50 razy wyższe niż u ssaków. To samo dotyczy potasu.
W płynnej części krwi znajdują się również składniki odżywcze, metabolity (kwas moczowy), hormony, enzymy i związki pigmentowe. W pewnej ilości znajduje się też rozpuszczony tlen i dwutlenek węgla, peptydy, białka, lipidy, aminokwasy.
Przyjrzyjmy się bardziej szczegółowo składnikom odżywczym hemolimfy. Większość węglowodanów, około 80%, to trehaloza, która składa się z dwóch cząsteczek glukozy. Powstaje, wchodzi do hemolimfy, a następnie jest rozszczepiany przez enzym trehalazę w narządach. Gdy temperatura spada, inny węglowodan - glikogen - tworzy glicerol. Nawiasem mówiąc, to gliceryna ma podstawowe znaczenie, gdy owady doświadczają mrozu: zapobiega tworzeniu się kryształków lodu przez hemolimfę, które mogą uszkadzać tkanki. Zamienia się w substancję podobną do galaretki, a owad czasami zachowuje żywotność nawet w temperaturach poniżej zera (na przykład jeździec Braconcephi może wytrzymać zamarzanie do -17 stopni).
Aminokwasy są obecne w osoczu w wystarczająco dużej ilości i stężeniu. Szczególnie dużo glutaminy i kwasu glutaminowego, które odgrywają rolę w osmoregulacji i służą do budowy. Wiele aminokwasów łączy się ze sobą w osoczu i jest tam „magazynowanych” w postaci prostych białek – peptydów. W hemolimfie owadów żeńskich występuje grupa białek - witellogenin, które są wykorzystywane w syntezie żółtka. Lizozym białkowy obecny we krwi obu płci odgrywa rolę w ochronie organizmu przed bakteriami i wirusami.
Owady „krwi” – hemocyty – podobnie jak erytrocyty zwierzęce, są pochodzenia mezodermalnego. Są ruchome i nieruchome, mają inny kształt, prezentowane są w różnym „stężeniu”. Na przykład w 1 mm 3 hemolimfy biedronki znajduje się około 80 000 komórek. Według innych źródeł ich liczba może sięgać 100 000. Świerszcz ma od 15 do 275 tysięcy na 1 mm 3.
Hemocyty dzieli się pod względem morfologii i funkcji na główne odmiany: amebocyty, chromofilne leukocyty, fagocyty z jednorodnym osoczem, hemocyty z ziarnistym osoczem. Ogólnie wśród wszystkich hemocytów stwierdzono aż 9 typów: prohemocyt, plazmocyt, granulocyt, enocyt, cystocyt, komórkę sferyczną, adipohemocyt, podocyt, komórkę robakopodobną. Częściowo są to komórki o różnym pochodzeniu, częściowo – w różnym „wieku” tego samego krwiotwórczego zarodka. Występują w różnych rozmiarach, kształtach i funkcjach. (zdjęcie)
Zwykle hemocyty osadzają się na ściankach naczyń krwionośnych i praktycznie nie uczestniczą w krążeniu, a dopiero przed rozpoczęciem kolejnego etapu transformacji lub zanim zaczną poruszać się w krwiobiegu. Powstają w specjalnych narządach krwiotwórczych. W świerszczach, muchach, motylach narządy te znajdują się w rejonie naczynia kręgowego.
Funkcje hemolimfy
Są bardzo różnorodne.
funkcja odżywcza: transport składników odżywczych w całym ciele.
humorystyczny regulacja: zapewnienie funkcjonowania układu hormonalnego, przenoszenie hormonów i innych substancji biologicznie czynnych do narządów.
Funkcja oddechowa: transport tlenu do komórek (u niektórych owadów, których hemocyty mają w pobliżu hemoglobinę lub barwnik). Przykład z Hironimus (komary ćwierkające, drżące komary) został już opisany powyżej. Ten owad w stadium larwalnym żyje w wodzie, na bagnistym obszarze, gdzie zawartość tlenu jest minimalna. Ten mechanizm pozwala mu na wykorzystanie rezerw O 2 w wodzie, aby przetrwać w takich warunkach. W innych krew nie pełni funkcji oddechowej. Chociaż jest ciekawy wyjątek: po karmieniu połknięte przez niego ludzkie erytrocyty mogą przenikać przez ścianę jelita do jamy ciała, gdzie pozostają niezmienione, w stanie pełnej żywotności przez długi czas. To prawda, że są zbyt niepodobne do hemocytów, aby przejąć ich funkcję.
funkcja wydalnicza: nagromadzenie produktów przemiany materii, które następnie zostaną wydalone z organizmu przez narządy wydalnicze.
funkcja mechaniczna: tworzenie turgoru, ciśnienie wewnętrzne w celu utrzymania kształtu ciała i struktury narządów. Jest to szczególnie ważne w przypadku ich miękkich
W przypadku wielu owadów, na przykład szarańczy lub konika polnego, obserwuje się krwotok samoistny: kiedy specjalne mięśnie się kurczą, krew tryska z nich do samoobrony. Jednocześnie najwyraźniej mieszając się z powietrzem, czasami tworzy pianę, co zwiększa jej objętość. Miejsca wypływu krwi chrząszcze liściowe, Coccinellid i inne zlokalizowane są w okolicy stawu, w strefie przyczepu pierwszej pary do ciała oraz w pobliżu ust.
Artykuł na konkurs "bio/mol/text": Reakcje dwutlenku węgla w postaci CO 2 lub wodorowęglanu (HCO 3 -) w komórce są kontrolowane przez anhydrazę węglanową, najaktywniejszy spośród wszystkich znanych enzymów, przyspieszający odwracalną reakcję uwodnienia atmosferycznego CO 2 . W tym artykule rozważymy proces fotosyntezy i rolę w nim anhydrazy węglanowej.
Czy został upuszczony?
Na próżno przynajmniej jeden
Promień słońca na ziemi?
A może się nie pojawił
W nim przemieniony
W szmaragdowych liściach.
N.F. Szczerbina
Historia wiedzy o procesie, dzięki któremu zepsute powietrze znów staje się dobre
Rysunek 1. Doświadczenie D. Priestleya
Sam termin „fotosynteza” został zaproponowany w 1877 r. przez słynnego niemieckiego fizjologa roślin Wilhelma Pfeffera (1845–1920). Uważał, że z dwutlenku węgla i wody rośliny zielone tworzą w świetle substancje organiczne i uwalniają tlen. A energia światła słonecznego jest pochłaniana i przekształcana za pomocą zielonego pigmentu. chlorofil. Termin „chlorofil” został zaproponowany w 1818 roku przez francuskich chemików P. Pelletiera i J. Kavantou. Powstaje z greckich słów „chloros” - zielony - i „phyllon” - liść. Naukowcy potwierdzili później, że odżywianie roślin wymaga dwutlenku węgla i wody, z których powstaje większość masy roślin.
Fotosynteza to złożony, wieloetapowy proces (ryc. 3). Na jakim etapie potrzebna jest energia świetlna? Okazało się, że reakcja syntezy substancji organicznych, włączenie dwutlenku węgla w skład ich cząsteczek, nie wymaga bezpośrednio energii świetlnej. Te reakcje nazywają się ciemny, chociaż jeżdżą nie tylko w ciemności, ale także w świetle - samo światło nie jest im potrzebne.
Rola fotosyntezy w życiu społeczeństwa ludzkiego
W ostatnich latach ludzkość stanęła w obliczu niedoboru zasobów energetycznych. Zbliżające się wyczerpywanie się zasobów ropy i gazu skłania naukowców do poszukiwania nowych, odnawialnych źródeł energii. Zastosowanie wodoru jako nośnika energii otwiera niezwykle kuszące perspektywy. Wodór jest źródłem czystej energii. Po spaleniu powstaje tylko woda: 2H 2 + O 2 \u003d 2H 2 O. Wodór wytwarzają rośliny wyższe i wiele bakterii.
Jeśli chodzi o bakterie, większość z nich żyje w warunkach ściśle beztlenowych i nie może być wykorzystana do produkcji tego gazu na dużą skalę. Ostatnio jednak w oceanie odkryto szczep tlenowych sinic, który bardzo wydajnie wytwarza wodór. Cyanobacterium cyanothece 51142 łączy jednocześnie dwa podstawowe szlaki biochemiczne - jest to magazynowanie energii w ciągu dnia podczas fotosyntezy i wiązania azotu z uwalnianiem wodoru i zużyciem energii - w nocy. Wydajność wodoru, już dość wysoka, została dodatkowo zwiększona w warunkach laboratoryjnych poprzez „dostosowanie” czasu trwania godzin dziennych. Podana wydajność 150 mikromoli wodoru na miligram chlorofilu na godzinę jest najwyższa obserwowana dla sinic. Jeśli te wyniki ekstrapoluje się na nieco większy reaktor, wydajność wyniesie 900 ml wodoru na litr kultury bakteryjnej w ciągu 48 godzin. Z jednej strony wydaje się, że to niewiele, ale jeśli wyobrazisz sobie reaktory z bakteriami działające z pełną wydajnością, rozmieszczone na tysiącach kilometrów kwadratowych oceanów równikowych, to całkowita ilość gazu może być imponująca.
Nowy proces produkcji wodoru opiera się na konwersji energii z ksylozy, najpowszechniejszego cukru prostego. Naukowcy z Virginia Tech wzięli zestaw enzymów z wielu mikroorganizmów i stworzyli unikalny, nieistniejący w naturze, syntetyczny enzym, który pozwoli wydobyć duże ilości wodoru z dowolnej rośliny. Enzym ten w temperaturze zaledwie 50°C uwalnia z ksylozą bezprecedensową ilość wodoru – około trzy razy więcej niż dzisiejsze najlepsze techniki „mikrobiologiczne”. Istotą procesu jest to, że energia zmagazynowana w ksylozie i polifosforanach rozkłada cząsteczki wody i umożliwia uzyskanie wodoru o wysokiej czystości, który można natychmiast przesłać do ogniw paliwowych wytwarzających energię elektryczną. Okazuje się, że jest to najbardziej wydajny proces przyjazny dla środowiska, który wymaga niewielkiej ilości energii, aby rozpocząć reakcję. Pod względem energochłonności wodór nie ustępuje benzynie wysokiej jakości. Świat roślin to ogromny kombinat biochemiczny, który zadziwia skalą i różnorodnością syntez biochemicznych.
Istnieje inny sposób wykorzystania energii słonecznej przyswajanej przez rośliny przez człowieka - bezpośrednie przekształcenie energii świetlnej w energię elektryczną. Zdolność chlorofilu do oddawania i przyłączania elektronów pod wpływem światła leży u podstaw działania generatorów zawierających chlorofil. M. Calvin w 1972 r. przedstawił pomysł stworzenia fotokomórki, w której chlorofil służyłby jako źródło prądu elektrycznego, zdolnego do pobierania elektronów z niektórych substancji i przekazywania ich innym po oświetleniu. Obecnie w tym kierunku realizowanych jest wiele przedsięwzięć. Na przykład naukowiec Andreas Mershin ( Andreas Mershin) i jego koledzy z Massachusetts Institute of Technology stworzyli baterie oparte na zbierającym światło kompleksie cząsteczek biologicznych - fotosystem I z sinic Termosynecho coccuse longates(rys. 4). W normalnym świetle słonecznym ogniwa wykazywały napięcie obwodu otwartego 0,5 V, gęstość mocy 81 μW/cm 2 i gęstość fotoprądu 362 μA/cm 2 . A to według wynalazców to 10 000 razy więcej niż jakakolwiek wcześniej pokazana biofotowoltaika oparta na naturalnych fotosystemach.
Rysunek 4. Struktura przestrzenna fotosystemu 1 (PS1). PS są ważnymi składnikami kompleksów odpowiedzialnych za fotosyntezę w roślinach i algach. Składają się z kilku odmian chlorofilu i pokrewnych cząsteczek - białek, lipidów i kofaktorów. Całkowita liczba cząsteczek w takim zestawie to nawet ponad dwieście.
Wydajność powstałych akumulatorów wynosiła tylko około 0,1%. Mimo to twórcy ciekawostki uważają ją za ważny krok w kierunku masowego wprowadzenia energii słonecznej do codziennego życia. W końcu potencjalnie takie urządzenia można wyprodukować po niezwykle niskich kosztach! Stworzenie ogniw słonecznych to dopiero początek przemysłowej produkcji alternatywnych form energii dla całej ludzkości.
Kolejnym ważnym zadaniem fotosyntezy roślin jest dostarczanie ludziom substancji organicznych. I to nie tylko do żywności, ale także do farmaceutyków, przemysłowej produkcji papieru, skrobi itp. Fotosynteza jest głównym punktem wejścia węgla nieorganicznego do cyklu biologicznego. Cały wolny tlen w atmosferze jest pochodzenia biogennego i jest produktem ubocznym fotosyntezy. Powstawanie atmosfery utleniającej (tzw katastrofa tlenowa) całkowicie zmienił stan powierzchni ziemi, umożliwił pojawienie się oddychania, a później, po utworzeniu warstwy ozonowej, umożliwił istnienie życia na lądzie. Biorąc pod uwagę znaczenie procesu fotosyntezy, odkrycie jego mechanizmu jest jednym z najważniejszych i najciekawszych zadań stojących przed fizjologią roślin.
Przejdźmy do jednego z najciekawszych enzymów działających „pod maską” fotosyntezy.
Najbardziej aktywny enzym: wolontariusz fotosyntezy
W warunkach naturalnych stężenie CO 2 jest raczej niskie (0,04% lub 400 µl/l), więc dyfuzja CO 2 z atmosfery do wewnętrznych komór powietrznych liścia jest trudna. W warunkach niskich stężeń dwutlenku węgla zasadniczą rolę w procesie jego asymilacji podczas fotosyntezy odgrywa enzym anhydraza węglanowa(KA). Prawdopodobne jest, że CA przyczynia się do zapewnienia: karboksylaza/oksygenaza bisfosforanu rybulozy(RuBisCO/O lub RuBisCO) substrat (CO 2 ) przechowywany w zrębie chloroplastu w postaci jonu wodorowęglanowego. Rubisco/O jest jednym z najważniejszych enzymów występujących w przyrodzie, ponieważ odgrywa kluczową rolę w głównym mechanizmie wchodzenia węgla nieorganicznego do cyklu biologicznego i jest uważany za najpowszechniejszy enzym na Ziemi.
Anhydraza węglanowa jest niezwykle ważnym biokatalizatorem i jednym z najaktywniejszych enzymów. CA katalizuje odwracalną reakcję hydratacji CO2 w komórce:
CO 2 + H 2 O \u003d H 2 CO 3 \u003d H + + HCO 3 -.
Reakcja anhydrazy węglanowej przebiega dwuetapowo. W pierwszym etapie powstaje jon wodorowęglanowy HCO 3 −. W drugim etapie uwalniany jest proton i to właśnie na tym etapie proces jest ograniczany.
Hipotetycznie CA komórek roślinnych może pełnić różne funkcje fizjologiczne w zależności od lokalizacji. Podczas fotosyntezy oprócz szybkiej konwersji HCO 3 - do CO 2, co jest niezbędne dla RuBisCO, może przyspieszać transport węgla nieorganicznego przez błony, utrzymywać stan pH w różnych częściach komórek, łagodzić zmiany kwasowości w warunkach stresowych sytuacji i regulują transport elektronów i protonów w chloroplastach.
Anhydraza węglanowa występuje prawie we wszystkich badanych gatunkach roślin. Mimo licznych faktów doświadczalnych przemawiających za udziałem anhydrazy węglanowej w fotosyntezie, ostateczny mechanizm udziału enzymu w tym procesie pozostaje do wyjaśnienia.
Liczna „rodzina” anhydrazy węglanowej
W wyższej roślinie Arabidopsis thaliana Znaleziono 19 genów z trzech (z pięciu zidentyfikowanych do tej pory) rodzin kodujących anhydrazy węglanowe. W roślinach wyższych znaleziono CA należące do rodzin α-, β- i γ-. Pięć CA z rodziny γ znaleziono w mitochondriach; CA z rodziny β znaleziono w chloroplastach, mitochondriach, cytoplazmie i plazmalemie (ryc. 6). Z ośmiu α-CA tylko te α-CA1 i α-CA4 znajdują się w chloroplastach. Do tej pory w chloroplastach roślin wyższych znaleziono anhydrazy węglanowe α-CA1, α-CA4, β-CA1 i β-CA5. Z tych czterech CA znana jest lokalizacja tylko jednego i znajduje się on w zrębie chloroplastu (ryc. 6).
CA to metaloenzymy zawierające atom metalu w miejscu aktywnym. Zwykle takim metalem, który jest związany z ligandami centrum reakcyjnego CA, jest cynk. CA są całkowicie różne od siebie na poziomie ich struktur trzeciorzędowych i czwartorzędowych (ryc. 7), ale szczególnie zaskakujące jest to, że centra aktywne wszystkich CA są podobne.
Rysunek 7. Czwartorzędowa struktura przedstawicieli trzech rodzin CA. w zielonymα-helisy są zaznaczone, żółty- obszary β-fałdowania, różowy- atomy cynku w centrach aktywnych enzymów. W strukturach α i γ-CA dominuje β-sfałdowana organizacja cząsteczki białka, w strukturze β-CA dominują α-zwroty.
Lokalizacja CA w komórkach roślinnych
Różnorodność CA wskazuje na wielość funkcji, jakie pełnią w różnych częściach komórki. Eksperyment oparty na znakowaniu CA białkiem zielonej fluorescencji (GFP) został wykorzystany do określenia wewnątrzkomórkowej lokalizacji sześciu β-karboanhydraz. Anhydrazę węglanową umieszczono w tej samej „ramce odczytu” z GFP metodami inżynierii genetycznej, a ekspresję takiego „usieciowanego” genu analizowano za pomocą skaningowej mikroskopii konfokalnej laserowej (ryc. 8). W mezofilnych komórkach roślin transgenicznych, w których β-CA1 i β-CA5 są „usieciowane” z GFB, sygnał GFB pokrywał się w przestrzeni z fluorescencją chlorofilu, co wskazywało na jego asocjację (kolokalizację) z chloroplastami.
Figura 8. Fotomikrografia komórek z GFP, który jest „usieciowany” z regionem kodującym genów β-KA1-6. Zielony I czerwone sygnały wykazują odpowiednio fluorescencję GFP i autofluorescencję chlorofilu. żółty (po prawej) pokazuje połączony obraz. Fluorescencję rejestrowano przy użyciu mikroskopu konfokalnego.
Wykorzystanie roślin transgenicznych otwiera szerokie możliwości badania udziału anhydraz węglanowych w fotosyntezie.
Jakie mogą być funkcje CA w fotosyntezie?
Rycina 9. Kompleksy barwnikowo-białkowe PS1 i PS2 w błonie tylakoidów. Strzałki pokazano transport elektronów z jednego układu do drugiego oraz produkty reakcji.
Wiadomo, że jony wodorowęglanowe są niezbędne do normalnego transportu elektronów w obszarze łańcucha transportu elektronów chloroplastów. QA→Fe2+ → QB, gdzie QA to pierwszorzędowe, a QB to drugorzędowe akceptory chinonowe, przy czym QB znajduje się po stronie akceptorowej fotosystemu 2 (PS2) (ryc. 9). Szereg faktów wskazuje na udział tych jonów w reakcji utleniania wody również po stronie donora PS2. Obecność anhydraz węglanowych w kompleksie barwnikowo-białkowym PS2, które regulują przepływ wodorowęglanu do żądanego miejsca, może zapewnić wydajny przepływ tych reakcji. Zasugerowano już, że CA bierze udział w ochronie PSII przed fotoinhibicją w warunkach intensywnego oświetlenia poprzez wiązanie nadmiaru protonów z wytworzeniem nienaładowanej cząsteczki CO2, która jest wysoce rozpuszczalna w fazie lipidowej błony. Obecność CA w kompleksie multienzymatycznym, który wiąże CO 2 i wiąże rybulozę bis karboksylaza/oksygenaza fosforanowa z błoną tylakoidową. Postawiono hipotezę, zgodnie z którą CA związany z błoną odwadnia wodorowęglan, wytwarzając CO 2 . Ostatnio wykazano, że protony wewnątrztylakoidowe nagromadzone w świetle są wykorzystywane do odwadniania wodorowęglanu dodanego do zawiesiny izolowanych tylakoidów i zasugerowano, że reakcja ta może zachodzić na powierzchni zrębu błony, jeśli CA zapewnia kanał dla wyciek protonu ze światła.
Zaskakujące jest to, że tak wiele zależy od jednej cegiełki systemu. A ujawniając jego lokalizację i funkcję, można sterować całym systemem.
Wniosek
Dwutlenek węgla dla zwierząt to niewykorzystany produkt reakcji metabolicznych, by tak rzec - „wydechu” uwalnianego podczas „spalania” związków organicznych. Co zaskakujące, rośliny i inne organizmy fotosyntetyczne wykorzystują ten sam dwutlenek węgla do biosyntezy prawie całej materii organicznej na Ziemi. Życie na naszej planecie zbudowane jest w oparciu o szkielet węglowy, a to właśnie dwutlenek węgla jest „cegłą”, z której zbudowany jest ten szkielet. I to właśnie los dwutlenku węgla – czy to zawartego w składzie materii organicznej, czy też uwalnianego podczas jej rozkładu – leży u podstaw obiegu substancji na planecie (ryc. 10).
Literatura
- Timiryazev K.A. Życie roślin. M.: Selkhoziz, 1936;
- Artamonow V.I. Ciekawa fizjologia roślin. M.: "Agropromizdat", 1991;
- Aliev D.A. i Guliev N.M. roślinna anhydraza węglanowa. M.: "Nauka", 1990;
- Czernow N.P. Fotosynteza. Rozdział: Struktura i poziomy organizacji białek. Moskwa: drop, 2007;
- Bakterie na energię wodorową;
- Barlow Z. (2013). Przełom w produkcji paliwa wodorowego może zrewolucjonizować rynek energii alternatywnej. Virginia Polytechnic Institute i State University;
- Andreas Mershin, Kazuya Matsumoto, Liselotte Kaiser, Daoyong Yu, Michael Vaughn i in. al. (2012). Samoorganizujący się fotosystem-I biofotowoltaika na nanostrukturalnym TiO2 i ZnO. przedstawiciel naukowy. 2 ;
- David N. Silverman, Sven Lindskog. (1988). Mechanizm katalityczny anhydrazy węglanowej: implikacje protolizy wody ograniczającej szybkość . wg. Chem. Res.. 21 , 30-36;
- Lehninger A. Podstawy biochemii. M.: Mir, 1985;
- Ivanov B.N., Ignatova L.K., Romanova A.K. (2007). Różnorodność form i funkcji anhydrazy węglanowej w roślinach lądowych wyższych. "Fizjologia roślin". 54 , 1–21;
- Anders Liljas, Martin Laurberg. (2000). Koło wynalezione trzy razy. Raporty EMBO. 1 , 16-17;
- Natalia N. Rudenko, Ludmiła K. Ignatowa, Borys N. Iwanow. (2007). . Fotosynth Res. 91 , 81-89;
- NICOLAS FABRE, ILJA M REITER, NOELLE BECUWE-LINKA, BERNARD GENTY, DOMINIQUE RUMEAU. (2007). Charakterystyka i analiza ekspresji genów kodujących ? oraz? anhydrazy węglanowe u Arabidopsis. Środowisko komórek roślinnych. 30 , 617-629;
- Fluorescencyjna Nagroda Nobla w dziedzinie chemii;
- Jack J. S. van Rensen, Chunhe Xu, Govindjee. (1999). Rola wodorowęglanów w fotosystemie II, oksydoreduktazie wodno-plastochinonowej w fotosyntezie roślin. Zakład Fizjologiczny. 105 , 585-592;
- A. Villarejo. (2002). Anhydraza węglanowa związana z fotosystemem II reguluje wydajność wydzielania tlenu w procesie fotosyntezy. Dziennik EMBO. 21 , 1930-1938;
- Judith A. Jebanathirajah, John R. Coleman. (1998). Związek anhydrazy węglanowej z kompleksem enzymatycznym cyklu Calvina w Nicotiana tabacum. planta. 204 , 177-182;
- Pronina N.A. i Semanenko V.E. (1984). Lokalizacja związanych z błoną i rozpuszczalnych form anhydrazy węglanowej w Chlorella komórka. fizioł. Rast. 31 , 241–251;
- L.K. Ignatova, N.N. Rudenko, M.S. Khristin, B.N. Ivanov. (2006). Heterogeniczne pochodzenie aktywności anhydrazy węglanowej w błonach tylakoidów. Biochemia (Moskwa). 71 , 525-532.
Nauczyciel biologii, chemii i geografii pierwszej kategorii
Uogólnienie na temat „Aktywność życiowa organizmów”
(Lekcja biologii w klasie 6)
Cele Lekcji:
Uogólniać i usystematyzować wiedzę o procesach życiowych organizmów, zapewniając jej integralność i związek ze środowiskiem.
Sprawdzenie poziomu wykształcenia umiejętności identyfikacji istotnych cech i właściwości zjawisk, zastosowania wiedzy w praktyce.
Promowanie tworzenia wyobrażeń uczniów o roślinach i zwierzętach jako organizmach integralnych.
^ Podstawowe pojęcia i warunki lekcji : odżywianie, trawienie, fotosynteza, enzymy, krew, zimnokrwiste, ciepłokrwiste, szkielet zewnętrzny, szkielet wewnętrzny, układ nerwowy, odruch, instynkt, hormony, zarodniki, gamety, nasiona, wzrost, rozwój, rozmnażanie.
Sprzęt: prezentacja komputerowa „Aktywność życiowa organizmów. Uogólnienie wiedzy”, procesor, projektor wideo, ekran.
Podczas zajęć:
Organizowanie czasu.
Powtórzenie i uogólnienie wiedzy.
Rozwiązywanie problemów biologicznych.
Do jakich etapów rozwoju organizmów należą te obiekty?
Uzasadnione odpowiedzi na zadania „Które stwierdzenia są prawdziwe?” (wraz z pokazem slajdów z tekstem wypowiedzi oraz odpowiednimi rysunkami i diagramami, uczniowie komentują swoją odpowiedź - dlaczego się zgadzają lub nie)
Tylko rośliny mogą bezpośrednio pobierać energię słoneczną.
Wszystkie zwierzęta są wszystkożerne.
Wszystkie żywe organizmy oddychają.
Aparaty szparkowe to narząd oddechowy dżdżownicy.
Tylko kręgowce lądowe mają płuca.
Materia organiczna w roślinach przechodzi przez rurki sitowe.
Dżdżownica ma zamknięty układ krążenia.
Ryby mają trzykomorowe serce.
Metabolizm występuje we wszystkich żywych organizmach.
Ryby to zwierzęta stałocieplne.
Rośliny i grzyby nie mają specjalnych systemów wydalniczych.
Narządami wydalniczymi robaka są nerki.
Wszystkie zwierzęta mają wewnętrzny szkielet.
Szkielet kręgowców składa się ze szkieletu głowy, tułowia i kończyn.
Rośliny są zdolne do aktywnych ruchów, mogą się poruszać.
Hormony to substancje wydzielane przez gruczoły dokrewne do krwi.
Układ nerwowy kręgowców składa się z mózgu i rdzenia kręgowego oraz nerwów.
W rozmnażaniu bezpłciowym biorą udział dwie osoby.
Pączkowanie to metoda rozmnażania bezpłciowego.
Rośliny kwitnące mają podwójne nawożenie.
Owady mają pośredni rodzaj rozwoju.
Zadania polegające na odtworzeniu definicji głównych pojęć tematu.
^ Odżywianie, trawienie, fotosynteza, enzym.
Jakim rodzajem pokarmu roślinnego jest fotosynteza?
Jakie organizmy charakteryzują się trawieniem?
Jak enzymy są związane z trawieniem?
^ Hemolimfa, osocze, krwinki, tętnica, żyła, naczynia włosowate.
Co to jest osocze krwi? Jaki ma to związek z komórkami krwi?
Co łączy te pojęcia - tętnice, żyły, naczynia włosowate?
Czym różnią się te naczynia?
^ 3. Zimnokrwisty, ciepłokrwisty, nerka, moczowód, pęcherz.
Czym zwierzęta stałocieplne różnią się od zwierząt zimnokrwistych?
Które zwierzęta są stałocieplne, a które zimnokrwiste?
Co łączy te trzy pojęcia - nerki, moczowody, pęcherz.
^ 4. Szkielet zewnętrzny, szkielet wewnętrzny, podnośnik skrzydła.
Czym różni się szkielet zewnętrzny od wewnętrznego?
Które organizmy mają szkielet zewnętrzny, a które wewnętrzny?
Co to jest podnoszenie skrzydeł?
^ 5. Układ siatkowaty nerwowy, węzłowy układ nerwowy, impuls nerwowy, odruch, instynkt.
Jakie organizmy mają układ nerwowy siatkówki? Jakie są jego cechy?
Jakie są cechy węzłowego układu nerwowego?
Co to jest impuls nerwowy?
Czym jest odruch?
Czym jest instynkt?
^ 6. Pączkowanie, zarodniki, narządy wegetatywne.
Co łączy wszystkie te koncepcje?
Jakie organizmy charakteryzują pączkowanie?
Czym są narządy wegetatywne?
Jakie organizmy najczęściej rozmnażają się przez narządy wegetatywne?
^ 7. Gameta, hermafrodyta, plemnik, komórka jajowa, zapłodnienie, zygota.
Co łączy pojęcia - gameta, plemnik, jajo?
Jakie organizmy nazywamy hermafrodytami?
Stwórz zdanie, używając czterech ostatnich terminów.
^ 8. Zapylanie, woreczek zarodkowy, komórka centralna, zapłodnienie podwójne, sadzonka.
Co to jest zapylanie?
Co łączy takie pojęcia jak worek zarodkowy i komórka centralna?
Jakie są cechy podwójnego nawożenia charakterystyczne dla roślin kwitnących?
Czym jest sadzonka?
^ 9. Dekolt, blastula, gastrula, neurula, mezoderma.
Co to jest miażdżące?
Co powstaje w wyniku tego procesu?
Co łączy takie pojęcia jak blastula, gastrula i neurula?
Co to jest mezoderma?
Uogólnienie materiału.
Czym różni się życie od martwego?
Podsumowanie lekcji: Organizmy żywe różnią się od ciał przyrody nieożywionej tym, że charakteryzują się takimi procesami jak odżywianie, oddychanie, metabolizm, wydalanie, ruch, drażliwość, wzrost, rozwój i reprodukcja.
Podsumowanie lekcji, ocena uczniów za pracę na lekcji
Skład hemolimfy. U zwierząt wyższych w organizmie krążą dwa płyny: krew, która pełni funkcję oddechową oraz limfa, która pełni głównie funkcję przenoszenia składników odżywczych. Ze względu na znaczną różnicę w stosunku do krwi wyższych zwierząt, krew owadów otrzymała specjalną nazwę - hemolimfa . Jest to jedyny płyn tkankowy w organizmie owadów. Podobnie jak krew kręgowców składa się z płynnej substancji międzykomórkowej - osocze i komórki w nim hemocyty . W przeciwieństwie do krwi kręgowców hemolimfa nie zawiera komórek zaopatrywanych w hemoglobinę lub inny barwnik oddechowy. W rezultacie hemolimfa nie pełni funkcji oddechowej. Wszystkie narządy, tkanki i komórki pobierają składniki odżywcze i inne potrzebne im substancje z hemolimfy i wydzielają do niej produkty przemiany materii. Hemolimfa transportuje produkty trawienia ze ścian przewodu jelitowego do wszystkich narządów, a produkty rozpadu do narządów wydalniczych.
Ilość hemolimfy w ciele pszczół jest różna: u skojarzonej matki - 2,3 mg; w macicy jajorodnej - 3,8; w dronie - 10,6; u pszczoły robotniczej - 2,7-7,2 mg.
Osocze hemolimfy to środowisko wewnętrzne, w którym żyją i funkcjonują wszystkie komórki organizmu owada. Jest wodnym roztworem substancji nieorganicznych i organicznych. Zawartość wody w hemolimfie wynosi od 75 do 90%. Odczyn hemolimfy jest w większości lekko kwaśny lub obojętny (pH 6,4 do 6,8). Wolne substancje nieorganiczne hemolimfy są bardzo różnorodne i występują w osoczu w postaci jonów. Ich łączna liczba przekracza 3%. Są wykorzystywane przez owady nie tylko do utrzymania ciśnienia osmotycznego hemolimfy, ale także jako zapas jonów niezbędnych do funkcjonowania żywych komórek.
Główne kationy hemolimfy to sód, potas, wapń i magnez. W każdym gatunku owadów proporcje ilościowe między tymi jonami zależą od jego systematycznej pozycji, siedliska i trybu odżywiania.
Pradawne i stosunkowo prymitywne owady (ważki i ortoptery) charakteryzują się wysokim stężeniem jonów sodu przy stosunkowo niskim stężeniu wszystkich pozostałych kationów. Jednak w takich rzędach jak Hymenoptera i Lepidoptera zawartość sodu w hemolimfie jest niska i dlatego dominują inne kationy (magnez, potas i wapń). U larw pszczół w hemolimfie przeważają kationy potasu, au dorosłych – kationy sodu.
Wśród anionów hemolimfy na pierwszym miejscu znajduje się chlor. U owadów rozwijających się z niepełną metamorfozą od 50 do 80% kationów hemolimfy jest zrównoważonych przez aniony chlorkowe. Jednak w hemolimfie owadów rozwijających się z całkowitą metamorfozą stężenie chlorków jest znacznie zmniejszone. Tak więc u Lepidoptera aniony chlorkowe mogą zrównoważyć tylko 8-14% kationów zawartych w hemolimfie. W tej grupie owadów dominują aniony kwasów organicznych.
Oprócz chloru hemolimfa owadów zawiera inne aniony substancji nieorganicznych, takie jak H 2 PO 4 i HCO 3. Stężenie tych anionów jest zwykle niskie, ale mogą one odgrywać ważną rolę w utrzymaniu równowagi kwasowo-zasadowej w osoczu hemolimfy.
Skład hemolimfy larw pszczół obejmuje następujące kationy i aniony substancji nieorganicznych, g na 100 g hemolimfy:
Sód - 0,012-0,017 magnez - 0,019-0,022
potas - 0,095 fosfor - 0,031
wapń - 0,014 chlor - 0,00117
Hemolimfa zawsze zawiera gazy rozpuszczalne - trochę tlenu i znaczną ilość CO2.
Osocze hemolimfy zawiera różnorodne substancje organiczne - węglowodany, białka, lipidy, aminokwasy, kwasy organiczne, glicerol, dipeptydy, oligopeptydy, pigmenty itp.
Skład węglowodanów hemolimfy u pszczół w różnym wieku nie jest stabilny i bezpośrednio odzwierciedla skład cukrów wchłanianych z pokarmem. U młodych pszczół (nie starszych niż 5-6 dni) występuje niska zawartość glukozy i fruktozy, a u pszczół robotnic zbieraczy nektaru hemolimfa jest bogata w te monosacharydy. Poziom fruktozy w hemolimfie pszczół jest zawsze wyższy niż glukozy. Glukoza zawarta w hemolimfie jest całkowicie zużywana przez pszczołę w ciągu 24 godzin jej głodu. Zapasy glukozy w hemolimfie wystarczą pszczoły zbieraczce do latania przez 15 minut. Przy dłuższym locie pszczoły zmniejsza się objętość hemolimfy.
W hemolimfie trutni jest mniej glukozy niż u pszczół robotnic, a jej ilość jest dość stała – 1,2%. U niepłodnych matek podczas lotów godowych stwierdzono wysoką zawartość glukozy w hemolimfie (1,7%), ale wraz z przejściem do składania jaj ilość cukrów zmniejsza się i utrzymuje się na jednym, w miarę stałym poziomie, niezależnie od wieku. W hemolimfie macicy następuje znaczny wzrost stężenia cukru w rodzinach przygotowujących się do rojenia.
Oprócz glukozy i fruktozy hemolimfa zawiera znaczne ilości trehalozy disacharydowej. U owadów trehaloza służy jako forma transportu węglowodanów. Komórki ciała tłuszczowego syntetyzują go z glukozy, a następnie uwalniają do hemolimfy. Zsyntetyzowany disacharyd jest przenoszony przez prąd hemolimfy w całym organizmie i wchłaniany przez te tkanki, które potrzebują węglowodanów. W tkankach trehaloza jest rozkładana na glukozę przez specjalny enzym, trehalazę. Szczególnie dużo trehalazy u pszczół - zbieraczy pyłku.
Węglowodany są magazynowane w organizmie pszczół w postaci glikogenu i gromadzą się w tłuszczu ciała i mięśni. U poczwarki glikogen jest zawarty w hemolimfie, która jest do niej uwalniana z komórek podczas histolizy narządów ciała larwy.
Białka stanowią istotną część hemolimfy. Całkowita zawartość białek w hemolimfie owadów jest dość wysoka - od 1 do 5 g na 100 ml osocza. Metodą elektroforezy krążkowej na korpusie poliakrylamidowym można wyizolować z hemolimfy od 15 do 30 frakcji białkowych. Liczba takich frakcji różni się w zależności od pozycji taksonomicznej, płci, stadium rozwojowego owadów i diety.
Hemolimfa larw pszczół zawiera znacznie więcej białka niż hemolimfa larw innych owadów. Udział albuminy w larwach pszczół wynosi 3,46%, a globuliny 3,10%. Zawartość białka jest bardziej stała u dorosłych pszczół niż u larw. W hemolimfie macicy i pszczoły robotnicy jest nieco więcej białek niż w hemolimfie trutnia. Ponadto u wielu owadów hemolimfa dojrzałych samic zawiera frakcje białkowe nieobecne u samców. Takie białka nazywają się witellogeniny , specyficzne dla samicy białko żółtkowe, ponieważ wykorzystuje się je do celów witelogenezy - tworzenia żółtka w rozwijających się jajach. Witellogeniny są syntetyzowane w organizmie tłuszczowym, a hemolimfa transportuje je do dojrzewających oocytów (komórek zarodkowych).
Hemolimfa pszczół, podobnie jak większość innych owadów, jest szczególnie bogata w aminokwasy, jest ich 50-100 razy więcej niż w osoczu kręgowców. Zwykle w hemolimfie znajduje się 15-16 wolnych aminokwasów, w tym kwas glutaminowy i prolina osiągają maksymalną zawartość. Uzupełnianie aminokwasów w hemolimfie pochodzi z pokarmu trawionego w jelitach oraz z ciała tłuszczowego, którego komórki mogą syntetyzować aminokwasy zbędne. Ich konsumentem jest również organizm tłuszczowy, który zaopatruje hemolimfę w aminokwasy. Pochłania aminokwasy z hemolimfy, które są wykorzystywane do syntezy białek.
Lipidy (tłuszcze) dostają się do hemolimfy głównie z jelit i tkanki tłuszczowej. Najistotniejszą część frakcji lipidowej hemolimfy stanowią glicerydy, czyli estry glicerolu i kwasów tłuszczowych. Zawartość tłuszczu jest zmienna i zależy od pokarmu owadów, osiągając w niektórych przypadkach 5% lub więcej. 100 cm3 hemolimfy larw robotnic zawiera od 0,37 do 0,58 g lipidów.
Prawie wszystkie kwasy organiczne można znaleźć w hemolimfie owadów. U larw owadów rozwijających się z całkowitą metamorfozą w plazmie hemolimfy występuje szczególnie wysoka zawartość kwasu cytrynowego.
Wśród barwników zawartych w hemolimfie najczęściej znajdują się karotenoidy i flawonoidy, które nadają hemolimfie żółty lub zielonkawy kolor. Hemolimfa pszczół miodnych zawiera bezbarwny chromogen melaniny.
W hemolimfie produkty rozpadu są zawsze obecne w postaci wolnego kwasu moczowego lub w postaci jego soli (uranów).
Poza wymienionymi substancjami organicznymi hemolimfa pszczół miodnych zawsze zawiera enzymy oksydacyjne i redukcyjne oraz trawienne.
Hemolimfa pszczół zawiera hemocyty , czyli komórki wyposażone w jądra pochodzące z mezodermy. Większość z nich zwykle osadza się na powierzchni różnych narządów wewnętrznych, a tylko pewna ich ilość swobodnie krąży w hemolimfie. Hemocyty sąsiadujące z tkankami i sercem tworzą narządy fagocytarne. U pszczół hemocyty wnikają również do serca i krążą nawet w cienkich żyłach skrzydeł.
Całkowita liczba hemocytów swobodnie krążących w ciele owada wynosi 13 milionów, a ich całkowita objętość sięga 10% objętości hemolimfy. W swojej formie są bardzo różnorodne i dzielą się na kilka rodzajów. Wszystkie hemocyty występujące u larw, poczwarek, młodych i starych pszczół to 5-7 typów. B. A. Shishkin (1957) szczegółowo zbadał strukturę hemocytów u pszczół i zidentyfikował pięć głównych typów: plazmocyty, nimfocyty, sferulocyty, enocytoidy i platocyty (ryc. 22). Każdy typ jest niezależną grupą hemocytów, które nie są ze sobą powiązane pod względem pochodzenia i nie mają przejść morfologicznych. Opisał również etapy rozwoju hemocytów od form młodych rosnących do form dojrzałych i degenerujących się.
Ryż. 22.
A - komórki plazmatyczne; B - nimfocyty; B - sferulocyty; G - enocytoidy; D - platocyty (na etapie rozwoju i zwyrodnienia); c - cytoplazma; jestem rdzeniem; c - wakuole; bz - ziarna bazofilne; c - sferule; xg - grudki chromatyny; xs - ziarna chromatyny
Plazmocyty to komórkowe elementy hemolimfy larwy. Młode komórki często dzielą się przez mitozę i przechodzą przez pięć etapów rozwojowych. Komórki różnią się wielkością i strukturą.
Nimfocyty to komórkowe elementy hemolimfy poczwarki, które są o połowę mniejsze od komórek plazmatycznych. Nimfocyty mają załamujące światło granulki i wakuole.
Sferulocyty znajdują się w poczwarce iu dorosłej pszczoły. Komórki te wyróżniają się obecnością wtrąceń w cytoplazmie - sferule.
Enocytoidy znajdują się również u poczwarek i dorosłych pszczół. Komórki mają okrągły kształt. Cytoplazma enocytoidów zawiera ziarniste lub krystaliczne wtrącenia. Wszystkie komórki tego typu przechodzą sześć etapów rozwoju.
Platocyty są małymi, zróżnicowanymi kształtami i najliczniejszymi hemocytami w hemolimfie dorosłej pszczoły, stanowiąc 80-90% wszystkich hemocytów pszczół. Platocyty przechodzą przez siedem etapów rozwoju od form młodych do dojrzałych.
Dzięki zdolnościom i przemianom komórki hemolimfy w różnych stanach morfologicznych mogą pełnić różne funkcje. Zazwyczaj każdy rodzaj hemocytów gromadzi się do maksimum na określonych etapach cyklu życia. Liczba hemocytów w hemolimfie spada szczególnie gwałtownie od 10. dnia życia pszczół. Podobno jest to punkt zwrotny w życiu pszczoły i wiąże się ze zmianą jej funkcji.
W okresie letnio-jesiennym w hemolimfie pszczół dotkniętych roztoczem warrozy dochodzi do wzrostu liczby platocytów wieku dojrzałego i podeszłego oraz dużej liczby młodych form komórek. Wynika to najwyraźniej z faktu, że gdy kleszcz żeruje na pszczoły, zmniejsza się objętość hemolimfy, co prowadzi do zaburzeń metabolicznych i regeneracji platocytów.
Funkcje hemolimfy. Hemolimfa myje wszystkie komórki, tkanki i narządy owada. Jest to środowisko wewnętrzne, w którym żyją i funkcjonują wszystkie komórki ciała pszczoły. Hemolimfa spełnia siedem głównych funkcji życiowych.
Hemolimfa przenosi składniki odżywcze ze ścian jelit do wszystkich narządów. Wykonując to funkcja troficzna biorą udział hemocyty i związki chemiczne osocza. Część składników odżywczych dociera z hemolimfy do komórek ciała tłuszczowego i jest tam odkładana w postaci rezerwowych składników odżywczych, które ponownie przechodzą do hemolimfy, gdy pszczoły głodują.
Drugą ważną funkcją hemolimfy jest udział w usuwaniu produktów rozpadu . Hemolimfa, płynąca w jamie ciała, jest stopniowo nasycana produktami rozpadu. Następnie wchodzi w kontakt z naczyniami Malpigha, których komórki wybierają z roztworu produkty rozpadu, kwas moczowy. W ten sposób hemolimfa transportuje kwas moczowy, moczany i inne substancje z komórek ciała pszczoły do naczyń malpighian, które stopniowo zmniejszają stężenie produktów rozpadu w hemolimfie. Z naczyń Malpighian kwas moczowy dostaje się do jelita grubego, skąd jest wydalany z kałem.
N. Ya Kuznetsov (1948) wykazał, że fagocytoza bakterii składa się z dwóch procesów. Najpierw na bakterie działają czynniki chemiczne hemolimfy, a następnie bakterie są wchłaniane przez fagocyty.
OF Grobov (1987) wykazał, że organizm larwy zawsze reaguje na wprowadzenie amerykańskiego patogenu zgnilca reakcją ochronną - fagocytozą. Fagocyty wychwytują i niszczą larwy prątków, ale nie zapewnia to pełnej ochrony organizmu. Reprodukcja prątków jest intensywniejsza niż ich fagocytoza, a larwa umiera. Jednocześnie zaobserwowano całkowity brak fagocytozy.
Również ważne funkcja mechaniczna hemolimfa - wytworzenie niezbędnego ciśnienia wewnętrznego lub turgoru. Dzięki temu larwy zachowują określony kształt ciała. Ponadto w wyniku skurczu mięśni może dojść do zwiększonego ciśnienia hemolimfy, które może być przez nią przenoszone w inne miejsce w celu spełnienia innej funkcji, np. zerwania osłonki naskórka u larw podczas linienia lub rozwinięcia skrzydeł pszczół, które mają właśnie wyszedł z cel.
Rola hemolimfy w utrzymanie stałej kwasowości aktywnej
. Prawie wszystkie procesy życiowe w ciele mogą przebiegać normalnie z ciągłą reakcją środowiska. Utrzymanie stałej kwasowości czynnej (pH) uzyskuje się dzięki właściwościom buforującym hemolimfy.
MI Reznichenko (1930) wykazał, że hemolimfa pszczół charakteryzuje się dobrym buforowaniem. Tak więc, gdy hemolimfę rozcieńczono 10 razy, jej aktywna kwasowość prawie się nie zmieniła.
Hemolimfa trwa udział w giełdzie gazu , chociaż nie przenosi tlenu w całym ciele pszczoły. Powstający w komórkach CO 2 przedostaje się bezpośrednio do hemolimfy i wraz z nią jest odprowadzany do miejsc, w których zwiększona zdolność napowietrzania zapewnia jego usunięcie przez system tchawicy.
Nie ma wątpliwości, że antybiotyki i niektóre białka osocza mogą tworzyć odporność owadów na patogeny (odporność).
Jak wiadomo, we krwi kręgowców działają dwa niezależne układy odpornościowe - niespecyficzny i specyficzny.
Odporność nieswoista wynika z uwalniania do krwi przeciwbakteryjnych produktów białkowych, tworzących naturalną lub nabytą odporność zwierząt na choroby. Wśród najlepiej przebadanych związków z tego rodzaju znajduje się lizozym, enzym niszczący błonę komórek bakteryjnych. Ustalono, że niespecyficzny układ odpornościowy owadów obejmuje również stosowanie tego samego enzymu.
Odporność swoista u kręgowców jest związana z tworzeniem przeciwciał. Przeciwciała należą do białek globulin. Efekt ochronny każdego przeciwciała opiera się na jego zdolności do wiązania się z określonym antygenem. Szczepienie, czyli zastosowanie szczepionki zawierającej osłabione lub zabite patogeny choroby zakaźnej, stymuluje powstawanie swoistych przeciwciał i tworzy odporność na tę chorobę.
Uważa się, że w hemolimfie owadów nie powstają przeciwciała. Jednak mimo to wiadomo, że szczepienia skutecznie chronią owady przed szeregiem chorób.
Już w 1913 r. I. L. Serbinov wysunął hipotezę o możliwości wytworzenia odporności u pszczół za pomocą szczepionki wprowadzonej do organizmu przez usta. Później V. I. Poltev i G. V. Aleksandrova (1953) zauważyli, że gdy dorosłe pszczoły zostały zakażone patogenem zgnilca europejskiego, rozwinęły odporność po 10-12 dniach.
Hemolimfa myje wszystkie narządy i tkanki pszczoły, łączy je w jedną całość. Hormony, enzymy i inne substancje, które są przenoszone przez organizm, dostają się do hemolimfy. Pod wpływem hormonów zachodzą procesy metamorfozy: przekształcenie larwy w poczwarkę, a poczwarki w dorosłą pszczołę. Tak więc główne procesy metaboliczne w ciele pszczoły są bezpośrednio związane z hemolimfą.
Hemolimfa w pewnym stopniu zapewnia termoregulację organizmu. Myjąc miejsca wzmożonego wytwarzania ciepła (mięśnie piersiowe) hemolimfa nagrzewa się i przenosi to ciepło do miejsc o niższej temperaturze.
Nowa konstrukcja ula pozwala uzyskać miód „z kranu” i nie przeszkadzać pszczołom
Poprzednia strona -
Odpowiedzi do podręczników szkolnych
Odżywianie to proces pozyskiwania substancji i energii przez organizmy. Pokarm zawiera substancje chemiczne potrzebne do tworzenia nowych komórek i dostarczania energii do procesów zachodzących w organizmie.
2. Jaka jest istota trawienia?
Pokarm po dostaniu się do organizmu w większości przypadków nie może być natychmiast wchłonięty. Dlatego podlega obróbce mechanicznej i chemicznej, w wyniku której złożone substancje organiczne przekształcane są w prostsze; następnie są wchłaniane do krwi i przenoszone przez nią po całym ciele.
3. Opowiedz nam o odżywianiu gleby roślin.
Podczas odżywiania gleby rośliny pobierają wodę i rozpuszczone w niej minerały za pomocą korzenia, które przedostają się do łodyg i liści przez tkanki przewodzące.
4. Co to jest odżywianie powietrza roślin?
Głównymi organami odżywiania powietrza są zielone liście. Powietrze dostaje się do nich przez specjalne szczelinowe formacje komórkowe - aparaty szparkowe, z których roślina wykorzystuje do odżywiania wyłącznie dwutlenek węgla. Chloroplasty liści zawierają zielony barwnik chlorofil, który ma niesamowitą zdolność wychwytywania energii słonecznej. Wykorzystując tę energię, rośliny poprzez złożone przemiany chemiczne z prostych substancji nieorganicznych (dwutlenku węgla i wody) tworzą potrzebne im substancje organiczne. Proces ten nazywa się fotosyntezą (z greckiego „zdjęcia” - światło i „synteza” - połączenie). Podczas fotosyntezy energia słoneczna zamieniana jest na energię chemiczną zawartą w cząsteczkach organicznych. Utworzone substancje organiczne z liści przenoszą się do innych części rośliny, gdzie są wydawane na procesy życiowe lub są osadzane w rezerwie.
5. W jakich organellach komórki roślinnej zachodzi fotosynteza?
Proces fotosyntezy zachodzi w chloroplastach komórki roślinnej.
6. Jak przebiega trawienie u pierwotniaków?
Trawienie w pierwotniakach, takich jak ameba, odbywa się w następujący sposób. Spotkawszy na swojej drodze bakterię lub jednokomórkową glon, ameba powoli otacza ofiarę za pomocą pseudopodów, które po połączeniu tworzą bańkę - wakuolę trawienną. Sok trawienny dostaje się do niego z otaczającej cytoplazmy, pod wpływem której trawiona jest zawartość pęcherzyka. Powstałe składniki odżywcze przez ścianę pęcherzyka wchodzą do cytoplazmy - z nich zbudowane jest ciało zwierzęcia. Niestrawione pozostałości przemieszczają się na powierzchnię ciała i są wypychane, a wakuola przewodu pokarmowego znika.
7. Jakie są główne odcinki układu pokarmowego kręgowców?
Układ pokarmowy kręgowców składa się zwykle z jamy ustnej, gardła, przełyku, żołądka, jelit i odbytu oraz licznych gruczołów. Gruczoły trawienne wydzielają enzymy (z łac. „fermentum” – fermentacja) – substancje zapewniające trawienie pokarmu. Największe gruczoły to wątroba i trzustka. W jamie ustnej pokarm jest miażdżony i zwilżany śliną. Tutaj pod wpływem enzymów śliny rozpoczyna się proces trawienia, który trwa w żołądku. W jelitach pokarm jest ostatecznie trawiony, a składniki odżywcze wchłaniane do krwi. Niestrawione pozostałości są wydalane z organizmu.
8. Jakie organizmy nazywamy symbiontami?
Symbionty (z greckiego „symbioza” – żyjące razem) to organizmy, które żywią się razem. Na przykład w niektórych roślinach rosną grzyby - grzyby, borowiki, borowiki i wiele innych. Grzybnia grzyba oplata korzenie rośliny, a nawet rośnie wewnątrz jej komórek, podczas gdy korzenie drzewa otrzymują z grzyba dodatkową wodę i sole mineralne, a grzyb z rośliny otrzymuje substancje organiczne, które nie zawierają chlorofilu, nie może się syntetyzować.
10. Czym różni się układ pokarmowy wypławki od układu pokarmowego dżdżownicy?
W układzie pokarmowym wypustnicy, podobnie jak u stułbi, jest tylko jeden otwór gębowy. Dlatego dopóki trawienie nie zostanie zakończone, zwierzę nie może połykać nowej zdobyczy.
Dżdżownica ma bardziej złożony i doskonały układ pokarmowy. Rozpoczyna się otwarciem ust, a kończy otwarciem odbytu, a pokarm przechodzi przez nie tylko w jednym kierunku - przez gardło, przełyk, żołądek i jelita. W przeciwieństwie do planarii, odżywianie dżdżownic nie zależy od procesu trawienia.
11. Jakie znasz rośliny mięsożerne?
Rosiczka żyje na ubogich glebach i bagnach. Ta niewielka roślina łapie owady lepkimi włoskami pokrywającymi jej liście. Przyklejają się do nich nieostrożne owady, zwabione blaskiem lepkich kropelek słodkiego soku. Utykają w nim, włosy mocno dociskają ofiarę do blaszki liściowej, która pochylając się, chwyta zdobycz. Sok jest uwalniany, przypominający sok trawienny zwierząt, a owad jest trawiony, a składniki odżywcze są wchłaniane przez liść. Inna drapieżna roślina, pęcherzyca, również rośnie na bagnach. Poluje na małe skorupiaki przy pomocy specjalnych sakiewek. Ale muchołapka Wenus może schwytać nawet młodą żabę za pomocą swoich liści-szczęk. Amerykańska roślina Darlingtonia wabi owady w prawdziwe pułapki - łapiąc liście, które wyglądają jak kolorowy dzban. Są one wyposażone w gruczoły nektarowe, które wydzielają pachnący, słodki sok, bardzo atrakcyjny dla przyszłych ofiar.
12. Podaj przykłady wszystkożernych zwierząt.
Przykładami wszystkożernych zwierząt są naczelne, świnie, szczury itp.
13. Co to jest enzym?
Enzym to specjalna substancja chemiczna, która zapewnia trawienie pokarmu.
14. Jakie przystosowania do wchłaniania pokarmu znajdują się u zwierząt?
Małe zwierzęta roślinożerne, które żywią się gruboziarnistymi pokarmami roślinnymi, mają silne narządy do żucia. U owadów żywiących się płynnym pokarmem - muchami, pszczołami, motylami - narządy gębowe zamieniają się w ssącą trąbkę.
Wiele zwierząt ma urządzenia do przecedzenia pokarmu. Na przykład małże, żołędzie morskie odcedzają pokarm (drobnoustroje mikroskopijne) za pomocą czułek przypominających rzęski lub włosie. U niektórych wielorybów funkcję tę pełni nasadka gębowa - fiszbin. Po napełnieniu ust wodą wieloryb filtruje ją przez talerze, a następnie połyka utknięte między nimi małe skorupiaki.
Ssaki (króliki, owce, koty, psy) mają dobrze rozwinięte zęby, którymi odgryzają i rozdrabniają pokarm. Kształt, wielkość i ilość zębów uzależnione są od sposobu żywienia zwierzęcia,
