Skontrolujte úroveň. Cieľ hodiny: Zovšeobecniť a systematizovať poznatky o životných procesoch organizmov, zabezpečiť ich integritu a vzťah k životnému prostrediu. Skontrolujte hladinu Čo je výživa trávenie fotosyntéza enzým hemolymfa

Rozpustí sa látka, ktorá má podobnú štruktúru ako hemoglobín, ktorý sa nachádza u vyšších živočíchov. Hemolymfa, ktorá je priesvitná cez priehľadné kryty, dodáva telu hmyzu červenú farbu. (fotka)

Obsah vody v hemolymfe je 75-90% v závislosti od štádia životného cyklu a stavu (aktívneho života) hmyzu. Jeho reakcia je buď mierne kyslá (ako v krvi zvierat) alebo neutrálna, v rozmedzí pH 6-7. Medzitým je osmotický tlak hemolymfy oveľa vyšší ako u teplokrvnej krvi. Ako osmoticky aktívne zlúčeniny pôsobia rôzne aminokyseliny a iné látky prevažne organického pôvodu.

Osmotické vlastnosti hemolymfy sú obzvlášť výrazné u niekoľkých druhov hmyzu obývajúcich brakické a slané vody. Takže aj keď je pobrežná mucha ponorená do koncentrovaného soľného roztoku, jej krv nemení jej vlastnosti a z tela nevyteká žiadna tekutina, čo by sa pri takomto „kúpaní“ dalo očakávať.

Podľa hmotnosti tvorí hemolymfa 5-40% telesnej hmotnosti.

Ako viete, krv zvierat má tendenciu sa zrážať - to ich chráni pred príliš veľkou stratou krvi počas zranení. Medzi hmyzom nie všetci majú zrážanlivosť krvi; ich rany, ak nejaké existujú, sú zvyčajne upchaté plazmatickými bunkami, podocytmi a inými špecializovanými hemolymfovými bunkami.

Odrody hemocytov u hmyzu

Zloženie hemolymfy hmyzu

Hemolymfa pozostáva z dvoch častí: tekutiny (plazmy) a bunkových prvkov reprezentovaných hemocytmi.

V plazme sa rozpúšťajú organické látky a anorganické zlúčeniny v ionizovanej forme: sodík, draslík, vápnik, horčík, chloritany, fosforečnany, uhličitany. V porovnaní so stavovcami obsahuje hemolymfa hmyzu viac draslíka, vápnika, fosforu a horčíka. Napríklad u bylinožravých druhov môže byť koncentrácia horčíka v krvi 50-krát vyššia ako u cicavcov. To isté platí pre draslík.

Živiny, metabolity (kyselina močová), hormóny, enzýmy a pigmentové zlúčeniny sa nachádzajú aj v tekutej časti krvi. V určitom množstve je tam aj rozpustený kyslík a oxid uhličitý, peptidy, bielkoviny, lipidy, aminokyseliny.

Pozrime sa podrobnejšie na živiny hemolymfy. Väčšinu uhľohydrátov, približne 80 %, tvorí trehalóza, ktorá pozostáva z dvoch molekúl glukózy. Tvorí sa v, vstupuje do hemolymfy a potom je v orgánoch štiepený enzýmom trehalázou. Keď teplota klesá, ďalší sacharid – glykogén – tvorí glycerol. Mimochodom, je to glycerín, ktorý má pri mrazoch prvoradý význam: zabraňuje hemolymfe vytvárať ľadové kryštály, ktoré môžu poškodiť tkanivá. Mení sa na rôsolovitú hmotu a hmyz niekedy zostáva životaschopný aj pri mínusových teplotách (napríklad jazdec na Braconcephi znesie mrazy až do -17 stupňov).

Aminokyseliny sú v plazme prítomné v dostatočne veľkom množstve a koncentrácii. Najmä je tu veľa glutamínu a kyseliny glutámovej, ktoré zohrávajú úlohu pri osmoregulácii a slúžia na stavbu. Mnohé aminokyseliny sa v plazme navzájom spájajú a sú tam „uložené“ vo forme jednoduchých bielkovín – peptidov. V hemolymfe samíc hmyzu existuje skupina proteínov - vitellogenínov, ktoré sa používajú pri syntéze žĺtka v. Proteín lyzozým prítomný v krvi oboch pohlaví hrá úlohu pri ochrane tela pred baktériami a vírusmi.

Hmyzové „krvné“ bunky – hemocyty – ako zvieracie erytrocyty, sú mezodermálneho pôvodu. Sú mobilné a nepohyblivé, majú iný tvar, prezentujú sa inou „koncentráciou“. Napríklad v 1 mm 3 hemolymfy lienky je asi 80 000 buniek. Podľa iných zdrojov ich počet môže dosiahnuť 100 000. Cvrček má od 15 do 275 tisíc na 1 mm 3.

Hemocyty sa delia podľa morfológie a funkcie na hlavné odrody: amoebocyty, chromofilné leukocyty, fagocyty s homogénnou plazmou, hemocyty s granulovanou plazmou. Vo všeobecnosti sa medzi všetkými hemocytmi našlo až 9 typov: prohemocyt, plazmocyt, granulocyt, enocyt, cystocyt, sférická bunka, adipohemocyt, podocyt, bunka podobná červu. Čiastočne sú to bunky rôzneho pôvodu, čiastočne rôzne „vek“ toho istého hematopoetického zárodku. Prichádzajú v rôznych veľkostiach, tvaroch a funkciách. (fotka)

Zvyčajne sa hemocyty usadzujú na stenách krvných ciev a prakticky sa nezúčastňujú obehu, a to iba pred nástupom ďalšej fázy transformácie alebo predtým, ako sa začnú pohybovať v krvnom obehu. Tvoria sa v špeciálnych krvotvorných orgánoch. U cvrčkov, múch, motýľov sa tieto orgány nachádzajú v oblasti miechovej cievy.

Funkcie hemolymfy

Sú veľmi rôznorodé.

nutričná funkcia: transport živín v tele.

humorné regulácia: zabezpečenie fungovania endokrinného systému, prenos hormónov a iných biologicky aktívnych látok do orgánov.

Respiračná funkcia: transport kyslíka do buniek (u niektorých druhov hmyzu, ktorých hemocyty majú v blízkosti hemoglobín alebo pigment). Príklad z Hironimus (cvrlikanie komárov, šklbanie komárov) už bol popísaný vyššie. Tento hmyz v štádiu lariev žije vo vode, v bažinatej oblasti, kde je obsah kyslíka minimálny. Tento mechanizmus mu umožňuje využiť zásoby O 2 vo vode na prežitie v takýchto podmienkach. V iných prípadoch krv nevykonáva funkciu dýchania. Aj keď existuje zaujímavá výnimka: po nakŕmení môžu ním prehltnuté ľudské erytrocyty preniknúť stenou čreva do telovej dutiny, kde zostanú nezmenené, v stave plnej životaschopnosti po dlhú dobu. Je pravda, že sú príliš odlišné od hemocytov na to, aby prevzali svoju funkciu.

vylučovacia funkcia: hromadenie produktov látkovej premeny, ktoré sa následne vylučujú z tela vylučovacími orgánmi.

mechanická funkcia: vytvorenie turgoru, vnútorného tlaku na udržanie tvaru tela a stavby orgánov. To je dôležité najmä pri ich mäkkosti

U mnohých druhov hmyzu, napríklad kobyliek alebo kobyliek, sa pozoruje autohemorágia: keď sa špeciálne svaly stiahnu, krv z nich vystrekne na sebaobranu. Zároveň, zdá sa, zmiešaním so vzduchom niekedy tvorí penu, ktorá zväčšuje svoj objem. Miesta výtoku krvi listové chrobáky, Coccinellid a ďalšie sa nachádzajú v oblasti artikulácie, v zóne pripojenia prvého páru k telu a blízko úst.

Článok do súťaže "bio/mol/text": Reakcie oxidu uhličitého vo forme CO 2 alebo bikarbonátu (HCO 3 -) v bunke riadi karboanhydráza, najaktívnejší enzým spomedzi všetkých známych, urýchľujúci reverzibilnú reakciu atmosférickej hydratácie CO 2 . V tomto článku sa budeme zaoberať procesom fotosyntézy a úlohou karboanhydrázy v ňom.

Bolo to vypustené
Márne aspoň jeden
Slnečný lúč na zemi?
Alebo sa neobjavil
V ňom premenený
V smaragdových listoch.
N.F. Ščerbina

História poznania procesu, ktorým sa pokazený vzduch opäť mení na dobro

Obrázok 1. Experiment D. Priestleyho

Samotný termín „fotosyntéza“ navrhol v roku 1877 slávny nemecký fyziológ rastlín Wilhelm Pfeffer (1845–1920). Veril, že z oxidu uhličitého a vody tvoria zelené rastliny na svetle organické látky a uvoľňujú kyslík. A energia slnečného žiarenia je absorbovaná a transformovaná pomocou zeleného pigmentu. chlorofyl. Termín „chlorofyl“ navrhli v roku 1818 francúzski chemici P. Pelletier a J. Kavantou. Vzniká z gréckych slov „chloros“ – zelený – a „phyllon“ – list. Vedci neskôr potvrdili, že na výživu rastlín je potrebný oxid uhličitý a voda, z ktorej vzniká väčšina hmoty rastlín.

Fotosyntéza je zložitý viacstupňový proces (obr. 3). V akom štádiu je potrebná svetelná energia? Ukázalo sa, že reakcia syntézy organických látok, zahrnutie oxidu uhličitého do zloženia ich molekúl, nevyžaduje priamo svetelnú energiu. Tieto reakcie sú tzv tmavé, hoci chodia nielen v tme, ale aj vo svetle - len svetlo pre nich nie je potrebné.

Úloha fotosyntézy v živote ľudskej spoločnosti

V posledných rokoch sa ľudstvo potýka s nedostatkom energetických zdrojov. Blížiace sa vyčerpanie zásob ropy a zemného plynu núti vedcov hľadať nové obnoviteľné zdroje energie. Využitie vodíka ako nosiča energie otvára mimoriadne lákavé vyhliadky. Vodík je zdrojom čistej energie. Keď sa spáli, vytvorí sa iba voda: 2H2 + O2 \u003d 2H20. Vodík produkujú vyššie rastliny a mnohé baktérie.

Čo sa týka baktérií, väčšina z nich žije v striktne anaeróbnych podmienkach a nemožno ich použiť na veľkovýrobu tohto plynu. Nedávno bol však v oceáne objavený kmeň aeróbnych cyanobaktérií, ktorý veľmi efektívne produkuje vodík. Cyanobacterium cyanothece 51142 kombinuje dve základné biochemické dráhy naraz - to je ukladanie energie počas denného svetla počas fotosyntézy a fixácia dusíka s uvoľňovaním vodíka a spotrebou energie - v noci. Výťažok vodíka, už aj tak dosť vysoký, sa v laboratórnych podmienkach ešte zvýšil „úpravou“ dĺžky denného svetla. Uvádzaný výťažok 150 mikromólov vodíka na miligram chlorofylu za hodinu je najvyšší pozorovaný pri cyanobaktériách. Ak sa tieto výsledky extrapolujú na trochu väčší reaktor, výťažok bude 900 ml vodíka na liter bakteriálnej kultúry za 48 hodín. Na jednej strane sa to nezdá byť veľa, no ak si predstavíte reaktory s baktériami fungujúcimi na plný výkon rozložené na tisíckach štvorcových kilometrov rovníkových oceánov, tak celkové množstvo plynu môže byť pôsobivé.

Nový proces výroby vodíka je založený na energetickej premene xylózy, najbežnejšieho jednoduchého cukru. Vedci z Virginia Tech vzali súbor enzýmov z množstva mikroorganizmov a vytvorili unikátny syntetický enzým, ktorý v prírode neexistuje a ktorý vám umožní extrahovať veľké množstvo vodíka z akejkoľvek rastliny. Tento enzým už pri 50 °C uvoľňuje s xylózou nevídané množstvo vodíka – asi trikrát viac ako dnešné najlepšie „mikrobiálne“ techniky. Podstatou procesu je, že energia uložená v xylóze a polyfosfátoch rozkladá molekuly vody a umožňuje získať vysoko čistý vodík, ktorý je možné okamžite poslať do palivových článkov, ktoré vyrábajú elektrickú energiu. Ukazuje sa, že je to najefektívnejší proces šetrný k životnému prostrediu, ktorý vyžaduje len málo energie na spustenie reakcie. Vodík z hľadiska energetickej náročnosti nie je horší ako kvalitný benzín. Rastlinný svet je obrovský biochemický komplex, ktorý udivuje rozsahom a rozmanitosťou biochemických syntéz.

Existuje aj iný spôsob, ako môže človek využiť slnečnú energiu asimilovanú rastlinami - priama premena svetelnej energie na elektrickú energiu. Schopnosť chlorofylu dávať a prijímať elektróny pôsobením svetla je základom činnosti generátorov obsahujúcich chlorofyl. M. Calvin v roku 1972 predložil myšlienku vytvorenia fotobunky, v ktorej by chlorofyl slúžil ako zdroj elektrického prúdu, schopný odoberať elektróny z niektorých látok a pri osvetlení ich prenášať na iné. V súčasnosti sa v tomto smere vyvíja veľa. Napríklad vedec Andreas Mershin ( Andreas Mershin) a jeho kolegovia z Massachusettského technologického inštitútu vytvorili batérie založené na komplexe biologických molekúl, ktorý zachytáva svetlo - fotosystém I zo siníc Thermosynecho coccuse sa predĺži(obr. 4). Pri normálnom slnečnom svetle články vykazovali napätie v otvorenom obvode 0,5 V, hustotu výkonu 81 μW/cm 2 a hustotu fotoprúdu 362 μA/cm 2 . A to je podľa vynálezcov 10 000-krát viac ako ktorákoľvek predtým ukázaná biofotovoltaika založená na prírodných fotosystémoch.

Obrázok 4. Priestorová štruktúra fotosystému 1 (PS1). PS sú dôležitými zložkami komplexov zodpovedných za fotosyntézu v rastlinách a riasach. Pozostávajú z niekoľkých variácií chlorofylu a príbuzných molekúl – proteínov, lipidov a kofaktorov. Celkový počet molekúl v takomto súbore je až viac ako dvesto.

Účinnosť výsledných batérií bola len asi 0,1 %. Napriek tomu to tvorcovia kuriozity považujú za dôležitý krok k masovému zavedeniu slnečnej energie do každodenného života. Koniec koncov, potenciálne takéto zariadenia môžu byť vyrobené s extrémne nízkymi nákladmi! Vytvorenie solárnych článkov je len začiatkom priemyselnej výroby alternatívnych druhov energie pre celé ľudstvo.

Ďalšou dôležitou úlohou fotosyntézy rastlín je poskytnúť ľuďom organické látky. A to nielen pre potraviny, ale aj pre liečivá, priemyselnú výrobu papiera, škrobu atď. Fotosyntéza je hlavným vstupným bodom anorganického uhlíka do biologického cyklu. Všetok voľný kyslík v atmosfére je biogénneho pôvodu a je vedľajším produktom fotosyntézy. Vznik oxidačnej atmosféry (tzv kyslíková katastrofa) úplne zmenil stav zemského povrchu, umožnil objavenie sa dýchania a neskôr, po vytvorení ozónovej vrstvy, umožnil existenciu života na súši. Vzhľadom na dôležitosť procesu fotosyntézy je odhalenie jeho mechanizmu jednou z najdôležitejších a najzaujímavejších úloh, ktorým čelí fyziológia rastlín.

Prejdime k jednému z najzaujímavejších enzýmov pracujúcich „pod kapotou“ fotosyntézy.

Najaktívnejší enzým: Dobrovoľník fotosyntézy

V prirodzených podmienkach je koncentrácia CO 2 pomerne nízka (0,04 % alebo 400 µl/l), takže difúzia CO 2 z atmosféry do vnútorných vzduchových dutín listu je obtiažna. V podmienkach nízkych koncentrácií oxidu uhličitého má podstatnú úlohu v procese jeho asimilácie počas fotosyntézy enzým karboanhydráza(KA). Je pravdepodobné, že CA prispieva k zabezpečeniu ribulózabisfosfátkarboxyláza/oxygenáza(RuBisCO/O, alebo RuBisCO) substrát (CO 2 ) uložený v stróme chloroplastu vo forme bikarbonátového iónu. Rubisco/O je jedným z najdôležitejších enzýmov v prírode, pretože hrá ústrednú úlohu v hlavnom mechanizme vstupu anorganického uhlíka do biologického cyklu a je považovaný za najbežnejší enzým na Zemi.

Karboanhydráza je mimoriadne dôležitý biokatalyzátor a jeden z najaktívnejších enzýmov. CA katalyzuje reverzibilnú reakciu hydratácie CO2 v bunke:

C02 + H20 \u003d H2C03 \u003d H+ + HC03-.

Karboanhydrázová reakcia prebieha v dvoch stupňoch. V prvej fáze vzniká hydrogénuhličitanový ión HCO 3 −. V druhej fáze sa uvoľňuje protón a práve táto fáza proces obmedzuje.

Hypoteticky môže CA rastlinných buniek vykonávať rôzne fyziologické funkcie v závislosti od miesta. Počas fotosyntézy môže okrem rýchlej premeny HCO 3 - na CO 2, ktorá je pre RuBisCO nevyhnutná, urýchliť transport anorganického uhlíka cez membrány, udržiavať stav pH v rôznych častiach buniek, zmierňovať zmeny kyslosti v stresových situáciách. situácie a regulujú transport elektrónov a protónov v chloroplastoch.

Karboanhydráza je prítomná takmer vo všetkých študovaných rastlinných druhoch. Napriek početným experimentálnym skutočnostiam v prospech účasti karboanhydrázy vo fotosyntéze zostáva ešte objasniť konečný mechanizmus účasti enzýmu v tomto procese.

Početná "rodina" karboanhydrázy

Vo vyššej rastline Arabidopsis thaliana Našlo sa 19 génov troch (z piatich doteraz identifikovaných) rodín kódujúcich karboanhydrázy. Vo vyšších rastlinách sa našli CA patriace do α-, β- a γ-rodín. Päť CA z y-rodiny sa našlo v mitochondriách; CA z β-rodiny boli nájdené v chloroplastoch, mitochondriách, cytoplazme a plazmaléme (obr. 6). Z ôsmich α-CA sa v chloroplastoch nachádza iba α-CA1 a α-CA4. Doteraz sa v chloroplastoch vyšších rastlín našli karboanhydrázy α-CA1, α-CA4, β-CA1 a β-CA5. Z týchto štyroch CA je známa lokalizácia len jednej, ktorá sa nachádza v stróme chloroplastu (obr. 6).

CA sú metaloenzýmy, ktoré obsahujú atóm kovu v aktívnom mieste. Obvykle je takýmto kovom, ktorý je spojený s ligandami CA reakčného centra, zinok. CA sú na úrovni svojich terciárnych a kvartérnych štruktúr navzájom úplne odlišné (obr. 7), ale prekvapujúce je najmä to, že aktívne centrá všetkých CA sú podobné.

Obrázok 7. Kvartérna štruktúra zástupcov troch rodín CA. v zelenej farbeα-helixy sú označené, žltá- oblasti β-skladania, Ružová- atómy zinku v aktívnych centrách enzýmov. V štruktúrach α a γ-CA prevláda β-zložená organizácia molekuly proteínu, v štruktúre β-CA prevládajú α-zákruty.

Umiestnenie CA v rastlinných bunkách

Rozmanitosť foriem CA naznačuje množstvo funkcií, ktoré vykonávajú v rôznych častiach bunky. Na určenie intracelulárnej lokalizácie šiestich β-karboanhydráz bol použitý experiment založený na CA značení so zeleným fluorescenčným proteínom (GFP). Karboanhydráza sa umiestnila do rovnakého „čítacieho rámca“ s GFP metódami genetického inžinierstva a expresia takéhoto „zosieťovaného“ génu sa analyzovala pomocou laserovej konfokálnej skenovacej mikroskopie (obr. 8). V mezofilných bunkách transgénnych rastlín, v ktorých sú β-CA1 a β-CA5 „zosieťované“ s GFB, sa signál GFB v priestore zhodoval s fluorescenciou chlorofylu, čo naznačovalo jeho asociáciu (kolokalizáciu) s chloroplastmi.

Obrázok 8. Mikrofotografia buniek s GFP, ktorý je "zosieťovaný" s kódujúcou oblasťou génov p-KA1-6. zelená A červené signály ukazujú fluorescenciu GFP a autofluorescenciu chlorofylu. žltá (napravo) zobrazuje kombinovaný obrázok. Fluorescencia sa zaznamenávala pomocou konfokálneho mikroskopu.

Použitie transgénnych rastlín otvára široké možnosti pre štúdium účasti karboanhydráz vo fotosyntéze.

Aké by mohli byť funkcie CA pri fotosyntéze?

Obrázok 9. Pigmentovo-proteínové komplexy PS1 a PS2 v tylakoidnej membráne. šípky je znázornený transport elektrónov z jedného systému do druhého a reakčné produkty.

Je známe, že hydrogénuhličitanové ióny sú nevyhnutné pre normálny transport elektrónov v oblasti elektrónového transportného reťazca chloroplastov. QA→Fe2+ → QB, kde QA je primárny a QB sú sekundárne chinónové akceptory, pričom QB sa nachádza na akceptorovej strane fotosystému 2 (PS2) (obr. 9). Množstvo faktov naznačuje účasť týchto iónov na oxidačnej reakcii vody aj na donorovej strane PS2. Prítomnosť karboanhydráz v pigmentovo-proteínovom komplexe PS2, ktoré regulujú tok hydrogénuhličitanu na požadované miesto, by mohla zabezpečiť účinný priebeh týchto reakcií. Už bolo navrhnuté, že CA sa podieľa na ochrane PSII pred fotoinhibíciou pri intenzívnom osvetlení väzbou prebytočných protónov za vzniku nenabitej molekuly CO2, ktorá je vysoko rozpustná v lipidovej fáze membrány. Prítomnosť CA v multienzýmovom komplexe, ktorý fixuje CO 2 a viaže ribulózu bis fosfátkarboxyláza/oxygenáza s tylakoidnou membránou. Bola predložená hypotéza, podľa ktorej CA spojená s membránou dehydruje hydrogénuhličitan za vzniku CO2. Nedávno sa ukázalo, že intratylakoidné protóny nahromadené vo svetle sa používajú pri dehydratácii hydrogénuhličitanu pridaného do suspenzie izolovaných tylakoidov a bolo navrhnuté, že táto reakcia môže nastať na stromálnom povrchu membrány, ak CA poskytuje kanál pre únik protónov z lúmenu.

Je prekvapujúce, že toľko závisí od jednej tehly systému. A odhalením jeho umiestnenia a funkcie možno ovládať celý systém.

Záver

Oxid uhličitý pre zvieratá je nevyužitým produktom metabolických reakcií, takpovediac – „splodín“, ktoré sa uvoľňujú pri „spaľovaní“ organických zlúčenín. Prekvapivo, rastliny a iné fotosyntetické organizmy používajú rovnaký oxid uhličitý na biosyntézu takmer všetkej organickej hmoty na Zemi. Život na našej planéte je postavený na uhlíkovej kostre a práve oxid uhličitý je „tehlou“, z ktorej je táto kostra postavená. A práve osud oxidu uhličitého – či už je zahrnutý do zloženia organickej hmoty, alebo sa uvoľňuje pri jej rozklade – je základom obehu látok na planéte (obr. 10).

Literatúra

Timiryazev K.A. Rastlinný život. M.: Selchoziz, 1936;
Artamonov V.I. Zaujímavá fyziológia rastlín. M.: "Agropromizdat", 1991;
Aliev D.A. a Guliev N.M. rastlinná karboanhydráza. M.: "Nauka", 1990;
Černov N.P. Fotosyntéza. Kapitola: Štruktúra a úrovne organizácie bielkovín. Moskva: Drop, 2007;
Baktérie pre vodíkovú energiu;
Barlow Z. (2013). Prelom vo výrobe vodíkového paliva by mohol spôsobiť revolúciu na trhu s alternatívnou energiou. Polytechnický inštitút vo Virgínii a Štátna univerzita;
Andreas Mershin, Kazuya Matsumoto, Liselotte Kaiser, Daoyong Yu, Michael Vaughn atď. kol., (2012). Samozostavený fotosystém-I biofotovoltaika na nanoštruktúrovanom TiO2 a ZnO. sci rep. 2 ;
David N. Silverman, Sven Lindskog. (1988). Katalytický mechanizmus karboanhydrázy: dôsledky rýchlostne obmedzujúcej protolýzy vody. príl. Chem. Res.. 21 , 30-36;
Lehninger A. Základy biochémie. M.: Mir, 1985;
Ivanov B.N., Ignatova L.K., Romanova A.K. (2007). Rozmanitosť foriem a funkcií karboanhydrázy vo vyšších pozemných rastlinách. "Fyziológia rastlín". 54 , 1–21;
Anders Liljas, Martin Laurberg. (2000). Trikrát vynájdené koleso. Informuje EMBO. 1 , 16-17;
Natalia N. Rudenko, Ľudmila K. Ignatová, Boris N. Ivanov. (2007). . Photosynth Res. 91 , 81-89;
NICOLAS FABRE, ILJA M REITER, NOELLE BECUWE-LINKA, BERNARD GENTY, DOMINIQUE RUMEAU. (2007). Charakterizácia a analýza expresie génov kódujúcich ? a? karboanhydrázy v Arabidopsis. Prostredie rastlinných buniek. 30 , 617-629;
Fluorescenčná Nobelova cena za chémiu;
Jack J. S. van Rensen, Chunhe Xu, Govindjee. (1999). Úloha bikarbonátu vo fotosystéme II, voda-plastochinón oxidoreduktáza pri fotosyntéze rastlín. Physiol Plant. 105 , 585-592;
A. Villarejo. (2002). Karboanhydráza spojená s fotosystémom II reguluje účinnosť fotosyntetického vývoja kyslíka. EMBO Journal. 21 , 1930-1938;
Judith A. Jebanathirajah, John R. Coleman. (1998). Asociácia karboanhydrázy s komplexom enzýmov Calvinovho cyklu v Nicotiana tabacum. planta. 204 , 177-182;
Pronina N.A. a Semanenko V.E. (1984). Lokalizácia membránovo viazaných a rozpustných foriem karboanhydrázy v Chlorella bunka. fiziol. Rast. 31 , 241–251;
L. K. Ignatova, N. N. Rudenko, M. S. Khristin, B. N. Ivanov. (2006). Heterogénny pôvod aktivity karboanhydrázy tylakoidných membrán. biochémia (Moskva). 71 , 525-532.

Usova Irina Valerianovna,

Učiteľ biológie, chémie a geografie prvej kategórie

Zovšeobecnenie na tému "Životná činnosť organizmov"

(hodina biológie v 6. ročníku)

Ciele lekcie:

Zovšeobecniť a systematizovať poznatky o životných procesoch organizmov, zabezpečiť ich celistvosť a vzťah k životnému prostrediu.
Preveriť úroveň formovania zručností identifikovať podstatné znaky a vlastnosti javov, aplikovať poznatky v praxi.
Podporovať formovanie predstáv žiakov o rastlinách a živočíchoch ako integrálnych organizmoch.

^ Základné pojmy a pojmy lekcie : výživa, trávenie, fotosyntéza, enzým, krv, studenokrvník, teplokrvník, vonkajšia kostra, vnútorná kostra, nervový systém, reflex, inštinkt, hormóny, spóra, gaméta, semeno, rast, vývoj, rozmnožovanie.

Vybavenie: počítačová prezentácia „Životná činnosť organizmov. Zovšeobecnenie vedomostí“, procesor, videoprojektor, plátno.

Počas tried:

Organizácia času.
Opakovanie a zovšeobecňovanie poznatkov.

Riešenie biologických problémov.

- Na základe akých vlastností a vlastností možno semienko fazule a slepačie vajce klasifikovať ako živé organizmy?

Do akých štádií vývoja organizmov patria tieto objekty?

Odôvodnené odpovede na úlohy "Ktoré tvrdenia sú pravdivé?" (spolu s diaprojekciou s textom výrokov a príslušnými obrázkami a diagramami žiaci komentujú svoju odpoveď – prečo súhlasia alebo nesúhlasia)

Len rastliny môžu priamo absorbovať slnečnú energiu.
Všetky zvieratá sú všežravce.
Všetky živé organizmy dýchajú.
Stomata je dýchací orgán dážďovky.
Pľúca majú iba suchozemské stavovce.
Organické látky v rastlinách sa pohybujú cez sitové trubice.
Dážďovka má uzavretý obehový systém.
Ryby majú trojkomorové srdce.
Metabolizmus sa vyskytuje vo všetkých živých organizmoch.
Ryby sú teplokrvné živočíchy.
Rastliny a huby nemajú špeciálne vylučovacie systémy.
Vylučovacími orgánmi červa sú obličky.
Všetky zvieratá majú vnútornú kostru.
Kostru stavovcov tvorí kostra hlavy, trupu a končatín.
Rastliny sú schopné aktívnych pohybov, môžu sa pohybovať.
Hormóny sú látky vylučované žľazami s vnútornou sekréciou do krvi.
Nervový systém stavovcov pozostáva z mozgu a miechy a nervov.
Na nepohlavnom rozmnožovaní sa zúčastňujú dvaja jedinci.
Pučenie je metóda nepohlavného rozmnožovania.
Kvitnúce rastliny majú dvojité hnojenie.
Hmyz má nepriamy typ vývoja.

Úlohy na reprodukciu definícií hlavných pojmov témy.

(Študenti sa striedajú v definíciách pojmov. Učiteľ kladie otázky k týmto pojmom. Jednotliví študenti tvoria vety s jedným alebo viacerými pojmami a spájajú ich do rozsiahlejšieho konceptu. Zároveň sa na obrazovke zobrazujú snímky s pojmami a obrázkami ).

^ Výživa, trávenie, fotosyntéza, enzým.

Aké druhy výživy sa rozlišujú v rastlinách?

Aký druh rastlinnej potravy je fotosyntéza?

Aké organizmy sa vyznačujú trávením?

Ako súvisia enzýmy s trávením?

^ Hemolymfa, plazma, krvinky, tepna, žila, kapilára.

Pre aké organizmy je vnútorné prostredie hemolymfa? Akú má farbu?

Čo je krvná plazma? Ako to súvisí s krvinkami?

Čo spája tieto pojmy - tepny, žily, kapiláry?

Ako sa tieto plavidlá líšia?

^ 3. Studenokrvné, teplokrvné, obličky, močovod, močový mechúr.

Ako sa líšia teplokrvné živočíchy od studenokrvných?

Ktoré zvieratá sú teplokrvné a ktoré studenokrvné?

Čo spája tieto tri pojmy – obličky, močovody, močový mechúr.

^ 4. Vonkajšia kostra, vnútorná kostra, vztlak krídla.

Ako sa vonkajšia kostra líši od vnútornej?

Ktoré organizmy majú vonkajšiu kostru a ktoré vnútornú?

Čo je zdvih krídla?

^ 5. Retikulovaný nervový systém, nodálny nervový systém, nervový impulz, reflex, inštinkt.

Aké organizmy majú nervový systém sietnice? Aké sú jeho vlastnosti?

Aké sú vlastnosti nodálneho nervového systému?

Čo je to nervový impulz?

Čo je reflex?

Čo je to inštinkt?

^ 6. Pučanie, spóry, vegetatívne orgány.

Čo spája všetky tieto pojmy?

Aké organizmy sa vyznačujú pučaním?

Čo sú vegetatívne orgány?

Ktoré organizmy sa najčastejšie rozmnožujú vegetatívnymi orgánmi?

^ 7. Gameta, hermafrodit, spermie, vajíčko, oplodnenie, zygota.

Čo spája pojmy - gaméta, spermie, vajíčko?

Aké organizmy sa nazývajú hermafrodity?

Vytvorte vetu pomocou posledných štyroch výrazov.

^ 8. Opeľovanie, embryonálny vak, centrálna bunka, dvojité oplodnenie, semenáč.

Čo je opelenie?

Čo spája také pojmy ako embryonálny vak a centrálna bunka?

Aké sú vlastnosti dvojitého hnojenia charakteristické pre kvitnúce rastliny?

Čo je to semiačka?

^ 9. Štiepenie, blastula, gastrula, neurula, mezoderm.

Čo je drvenie?

Čo sa tvorí v dôsledku tohto procesu?

Čo spája také pojmy ako blastula, gastrula a neurula?

Čo je mezoderm?

Zovšeobecnenie materiálu.

Žiaci odpovedajú na otázku:

Ako sa líši bývanie od neživota?

Zhrnutie lekcie:Živé organizmy sa líšia od tiel neživej prírody tým, že sú charakterizované takými procesmi ako výživa, dýchanie, metabolizmus, vylučovanie, pohyb, dráždivosť, rast, vývoj a rozmnožovanie.

Zhrnutie hodiny, hodnotenie študentov za prácu na hodine

Zloženie hemolymfy. U vyšších živočíchov cirkulujú v tele dve tekutiny: krv, ktorá plní funkciu dýchania, a lymfa, ktorá plní najmä funkciu prenášania živín. Vzhľadom na významný rozdiel od krvi vyšších zvierat dostala krv hmyzu špeciálne meno - hemolymfa . Je to jediná tkanivová tekutina v tele hmyzu. Rovnako ako krv stavovcov pozostáva z tekutej medzibunkovej látky - plazma a bunky v ňom hemocyty . Na rozdiel od krvi stavovcov hemolymfa neobsahuje bunky zásobené hemoglobínom alebo iným respiračným pigmentom. Výsledkom je, že hemolymfa nevykonáva dýchaciu funkciu. Všetky orgány, tkanivá a bunky odoberajú z hemolymfy potrebné živiny a ďalšie látky a vylučujú do nej produkty metabolizmu. Hemolymfa transportuje produkty trávenia zo stien črevného kanála do všetkých orgánov a produkty rozkladu prenáša do vylučovacích orgánov.

Množstvo hemolymfy v tele včiel sa mení: u párenej kráľovnej - 2,3 mg; vo vajcovodnej maternici - 3,8; v drone - 10,6; u včely robotnice - 2,7-7,2 mg.

Hemolymfová plazma je vnútorné prostredie, v ktorom žijú a fungujú všetky bunky hmyzieho organizmu. Ide o vodný roztok anorganických a organických látok. Obsah vody v hemolymfe je od 75 do 90 %. Reakcia hemolymfy je väčšinou mierne kyslá alebo neutrálna (pH 6,4 až 6,8). Voľné anorganické látky hemolymfy sú veľmi rôznorodé a sú v plazme vo forme iónov. Ich celkový počet presahuje 3 %. Hmyz ich využíva nielen na udržanie osmotického tlaku hemolymfy, ale aj ako rezervu iónov potrebných pre fungovanie živých buniek.

Medzi hlavné hemolymfatické katióny patria sodík, draslík, vápnik a horčík. U každého druhu hmyzu závisia kvantitatívne pomery medzi týmito iónmi od jeho systematickej polohy, biotopu a potravinového režimu.

Staroveký a relatívne primitívny hmyz (vážky a ortoptera) sa vyznačuje vysokou koncentráciou sodíkových iónov s relatívne nízkou koncentráciou všetkých ostatných katiónov. Avšak v takých radoch ako Hymenoptera a Lepidoptera je obsah sodíka v hemolymfe nízky, a preto sa stávajú dominantnými iné katióny (horčík, draslík a vápnik). U včelích lariev prevládajú v hemolymfe draselné katióny a u dospelých včiel prevládajú sodné katióny.

Medzi hemolymfovými aniónmi je na prvom mieste chlór. U hmyzu vyvíjajúceho sa s neúplnou metamorfózou je 50 až 80 % katiónov hemolymfy vyvážených chloridovými aniónmi. Avšak v hemolymfe hmyzu vyvíjajúceho sa s úplnou metamorfózou je koncentrácia chloridov značne znížená. Takže u Lepidoptera môžu chloridové anióny vyvážiť iba 8-14% katiónov obsiahnutých v hemolymfe. V tejto skupine hmyzu prevládajú anióny organických kyselín.

Okrem chlóru má hemolymfa hmyzu ďalšie anióny anorganických látok, ako sú H2PO4 a HCO3. Koncentrácia týchto aniónov je zvyčajne nízka, ale môžu zohrávať dôležitú úlohu pri udržiavaní acidobázickej rovnováhy v plazme hemolymfy.

Zloženie hemolymfy včelích lariev zahŕňa nasledujúce katióny a anióny anorganických látok, g na 100 g hemolymfy:

sodík - 0,012-0,017 horčík - 0,019-0,022
draslík - 0,095 fosfor - 0,031
vápnik - 0,014 chlór - 0,00117

Hemolymfa vždy obsahuje rozpustné plyny - trochu kyslíka a značné množstvo CO 2 .

Hemolymfová plazma obsahuje rôzne organické látky - sacharidy, bielkoviny, lipidy, aminokyseliny, organické kyseliny, glycerol, dipeptidy, oligopeptidy, pigmenty atď.

Zloženie uhľohydrátov hemolymfy u včiel rôzneho veku nie je stabilné a priamo odráža zloženie cukrov absorbovaných potravou. U mladých včiel (nie starších ako 5-6 dní) je nízky obsah glukózy a fruktózy a u včiel robotníc – zberačov nektáru je hemolymfa bohatá na tieto monosacharidy. Hladina fruktózy v hemolymfe včiel je vždy vyššia ako hladina glukózy. Glukózu obsiahnutú v hemolymfe včela úplne spotrebuje za 24 hodín od hladovania. Zásoby glukózy v hemolymfe stačia na to, aby včela mohla lietať 15 minút. Pri dlhšom lete včely sa objem jej hemolymfy zmenšuje.

V hemolymfe trúdov je menej glukózy ako u včiel robotníc a jej množstvo je celkom konštantné – 1,2 %. U neplodných matiek bol pri páriacich letoch zaznamenaný vysoký obsah glukózy v hemolymfe (1,7 %), ale s prechodom do znášky vajíčok množstvo cukrov klesá a udržiava sa na jednej pomerne konštantnej úrovni bez ohľadu na jej vek. V hemolymfe kráľovien dochádza k výraznému zvýšeniu koncentrácie cukru, keď sú v rodinách, ktoré sa pripravujú na rojenie.

Okrem glukózy a fruktózy obsahuje hemolymfa významné množstvo disacharidu trehalózy. U hmyzu slúži trehalóza ako transportná forma uhľohydrátov. Tukové telesné bunky ju syntetizujú z glukózy a potom ju uvoľňujú do hemolymfy. Syntetizovaný disacharid je prenášaný prúdom hemolymfy do celého tela a absorbovaný tými tkanivami, ktoré potrebujú sacharidy. V tkanivách sa trehalóza štiepi na glukózu pomocou špeciálneho enzýmu, trehalázy. Najmä veľa trehalázy u včiel – zberačov peľu.
Sacharidy sa v tele včiel ukladajú vo forme glykogénu a hromadia sa v tukovom tele a svaloch. V kukle je v hemolymfe obsiahnutý glykogén, ktorý sa do nej uvoľňuje z buniek pri histolýze orgánov tela larvy.

Bielkoviny tvoria podstatnú časť hemolymfy. Celkový obsah bielkovín v hemolymfe hmyzu je pomerne vysoký - od 1 do 5 g na 100 ml plazmy. Metódou diskovej elektroforézy na polyakrylamidovom telese je možné z hemolymfy izolovať 15 až 30 proteínových frakcií. Počet takýchto frakcií sa líši v závislosti od taxonomickej pozície, pohlavia, vývojového štádia hmyzu a stravy.

Hemolymfa včelej larvy obsahuje oveľa viac bielkovín ako hemolymfa lariev iného hmyzu. Podiel albumínu vo včelej larve je 3,46 %, podiel globulínu je 3,10 %. Obsah bielkovín je u dospelých včiel konštantnejší ako u lariev. V hemolymfe maternice a robotnice je o niečo viac bielkovín ako v hemolymfe trubca. Okrem toho u mnohých druhov hmyzu obsahuje hemolymfa zrelých samíc proteínové frakcie, ktoré u samcov chýbajú. Takéto bielkoviny sa nazývajú vitelogeníny , žĺtkový proteín špecifický pre ženy, pretože sa používajú na účely vitelogenézy - tvorby žĺtka vo vyvíjajúcich sa vajíčkach. Vitellogeníny sa syntetizujú v tukovom tele a hemolymfa ich transportuje do zrejúcich oocytov (zárodočných buniek).

Hemolymfa včiel, podobne ako väčšina iného hmyzu, je obzvlášť bohatá na aminokyseliny, ktorých je 50-100-krát viac ako v plazme stavovcov. Zvyčajne sa v hemolymfe nachádza 15-16 voľných aminokyselín, medzi nimi kyselina glutámová a prolín dosahujú maximálny obsah. Doplnenie aminokyselín do hemolymfy pochádza z potravy strávenej v črevách a z tukového tela, ktorého bunky si dokážu syntetizovať neesenciálne aminokyseliny. Ako ich konzument pôsobí aj tukové teleso, ktoré zásobuje hemolymfu aminokyselinami. Absorbuje aminokyseliny z hemolymfy, ktoré sa používajú na syntézu bielkovín.

Lipidy (tuky) sa do hemolymfy dostávajú najmä z čriev a tukového telesa. Najvýznamnejšiu časť lipidovej frakcie hemolymfy tvoria glyceridy, t.j. estery glycerolu a mastných kyselín. Obsah tuku je premenlivý a závisí od potravy hmyzu, v niektorých prípadoch dosahuje 5 % alebo viac. 100 cm 3 hemolymfy lariev včiel robotníc obsahuje od 0,37 do 0,58 g lipidov.

Takmer všetky organické kyseliny možno nájsť v hemolymfe hmyzu. U lariev hmyzu vyvíjajúcich sa s úplnou metamorfózou je v plazme hemolymfy obzvlášť vysoký obsah kyseliny citrónovej.

Z pigmentov obsiahnutých v hemolymfe sa najčastejšie nachádzajú karotenoidy a flavonoidy, ktoré vytvárajú žltú alebo zelenkastú farbu hemolymfy. Hemolymfa včiel medonosných obsahuje bezfarebný chromogén melanínu.

V hemolymfe sú produkty rozpadu vždy prítomné vo forme voľnej kyseliny močovej alebo vo forme jej solí (urátov).

Okrem uvedených organických látok obsahuje hemolymfa včiel vždy oxidačné a redukčné, ako aj tráviace enzýmy.

Hemolymfa včiel obsahuje hemocyty , čo sú bunky vybavené jadrami, ktoré pochádzajú z mezodermu. Väčšina z nich sa zvyčajne usadzuje na povrchu rôznych vnútorných orgánov a len určité množstvo voľne cirkuluje v hemolymfe. Hemocyty susediace s tkanivami a srdcom tvoria fagocytárne orgány. U včiel prenikajú hemocyty aj do srdca a cirkulujú aj v tenkých žilkách krídel.

Celkový počet hemocytov voľne cirkulujúcich v tele hmyzu je 13 miliónov a ich celkový objem dosahuje 10% objemu hemolymfy. Vo svojej forme sú veľmi rozmanité a sú rozdelené do niekoľkých typov. Všetky hemocyty nachádzajúce sa v larvách, kuklách, mladých a starých včelách sú 5-7 typov. B. A. Shishkin (1957) podrobne študoval štruktúru hemocytov u včiel a identifikoval päť hlavných typov: plazmocyty, nymfocyty, sférulocyty, enocytoidy a platocyty (obr. 22). Každý typ je nezávislou skupinou hemocytov, ktoré spolu nesúvisia podľa pôvodu a nemajú morfologické prechody. Opísal tiež štádiá vývoja hemocytov od mladých rastúcich foriem po zrelé a degenerujúce.

Ryža. 22.

A - plazmatické bunky; B - nymfocyty; B - sférulocyty; G - enocytoidy; D - platocyty (v štádiu vývoja a degenerácie); c - cytoplazma; ja som jadro; c - vakuoly; bz - bazofilné zrná; c - guľôčky; xg - zhluky chromatínu; xs - chromatínové zrná

Plazmocyty sú bunkové elementy hemolymfy larvy. Mladé bunky sa často delia mitózou a prechádzajú piatimi vývojovými štádiami. Bunky sa líšia veľkosťou a štruktúrou.

Nymfocyty sú bunkové elementy hemolymfy kukly, ktoré majú polovičnú veľkosť ako plazmatické bunky. Nymfocyty majú svetlo lámajúce granuly a vakuoly.

Sferulocyty sa nachádzajú v kukle a v dospelej včele. Tieto bunky sa vyznačujú prítomnosťou inklúzií v cytoplazme - sférulách.

Enocytoidy sa nachádzajú aj v kuklách a dospelých včelách. Bunky sú okrúhleho tvaru. Cytoplazma enocytoidov obsahuje granulárne alebo kryštalické inklúzie. Všetky bunky tohto typu prechádzajú šiestimi štádiami vývoja.

Platocyty sú malé, tvarovo rôznorodé a najpočetnejšie hemocyty v hemolymfe dospelej včely, tvoria 80 – 90 % všetkých včelích hemocytov. Platocyty prechádzajú siedmimi štádiami vývoja od mladých po zrelé formy.

Vďaka schopnosti a transformáciám môžu bunky hemolymfy v rôznych morfologických stavoch vykonávať rôzne funkcie. Typicky sa každý typ hemocytov akumuluje na maximum v určitých fázach životného cyklu. Zvlášť prudko klesá počet hemocytov v hemolymfe od 10. dňa života včiel. Zrejme ide o zlom v živote včely a súvisí so zmenou jej funkcie.

V letno-jesennom období v hemolymfe včiel zasiahnutých roztočom varroa dochádza k zvýšeniu počtu platocytov zrelého a vysokého veku, ako aj k prítomnosti veľkého počtu mladých foriem buniek. Je to zrejme spôsobené tým, že pri kŕmení kliešťa včelou dochádza k poklesu objemu hemolymfy, čo vedie k poruchám metabolizmu a regenerácii platocytov.

Funkcie hemolymfy. Hemolymfa umýva všetky bunky, tkanivá a orgány hmyzu. Je to vnútorné prostredie, v ktorom žijú a fungujú všetky bunky včelieho tela. Hemolymfa vykonáva sedem hlavných životných funkcií.

Hemolymfa prenáša živiny z črevných stien do všetkých orgánov. Pri vykonávaní tohto trofická funkcia sa zúčastňujú hemocyty a plazmochemické zlúčeniny. Časť živín prichádza z hemolymfy do buniek tukového telesa a tam sa ukladá vo forme rezervných živín, ktoré pri hladovaní včiel opäť prechádzajú do hemolymfy.

Druhou dôležitou funkciou hemolymfy je účasť na odstraňovaní produktov rozkladu . Hemolymfa tečúca v telovej dutine sa postupne nasýti produktmi rozpadu. Potom prichádza do kontaktu s malpighovskými cievami, ktorých bunky si z roztoku vyberajú produkty rozpadu, kyselinu močovú. Hemolymfa teda transportuje kyselinu močovú, uráty a ďalšie látky z buniek tela včely do malpighických ciev, ktoré postupne znižujú koncentráciu produktov rozpadu v hemolymfe. Z malpighických ciev sa kyselina močová dostáva do zadného čreva, odkiaľ sa vylučuje výkalmi.

N. Ya. Kuznetsov (1948) ukázal, že fagocytóza baktérií pozostáva z dvoch procesov. Po prvé, chemické činidlá hemolymfy pôsobia na baktérie a potom sú baktérie absorbované fagocytmi.

OF Grobov (1987) ukázal, že organizmus larvy vždy reaguje na zavlečenie patogénu morského plodu obrannou reakciou - fagocytózou. Fagocyty zachytávajú a ničia bacily lariev, ale to neposkytuje úplnú ochranu tela. Rozmnožovanie bacilov je intenzívnejšie ako ich fagocytóza a larva uhynie. Súčasne sa pozorovala úplná absencia fagocytózy.

Tiež dôležité mechanická funkcia hemolymfa – vytvorenie potrebného vnútorného tlaku, čiže turgoru. Vďaka tomu si larvy zachovávajú určitý tvar tela. Okrem toho môže kontrakciou svalu nastať zvýšený tlak hemolymfy, ktorý sa cez ňu prenesie na iné miesto, aby plnila inú funkciu, napríklad narušila kutikulárnu pokrývku u lariev pri prelínaní alebo roztiahla krídla včiel, ktoré majú práve vyšiel z buniek.

Úloha hemolymfy v udržiavanie konštantnej aktívnej kyslosti . Takmer všetky životne dôležité procesy v tele môžu prebiehať normálne s neustálou reakciou okolia. Udržiavanie konštantnej aktívnej kyslosti (pH) je dosiahnuté vďaka tlmivým vlastnostiam hemolymfy.

MI Reznichenko (1930) ukázal, že hemolymfa včiel sa vyznačuje dobrým pufrovaním. Takže, keď bola hemolymfa zriedená 10-krát, jej aktívna kyslosť sa takmer nezmenila.

Hemolymfa zaberá účasť na výmene plynu , hoci neprenáša kyslík po celom tele včely. CO 2 vznikajúci v bunkách vstupuje priamo do hemolymfy a je s ňou odvádzaný do miest, kde zvýšené prevzdušňovacie schopnosti zabezpečujú jeho odvádzanie cez tracheálny systém.

Niet pochýb o tom, že antibiotiká a niektoré plazmatické bielkoviny môžu vytvárať odolnosť hmyzu voči patogénom (imunita).

Ako je známe, v krvi stavovcov fungujú dva nezávislé imunitné systémy – nešpecifické a špecifické.

Nešpecifická imunita je spôsobená uvoľňovaním antibakteriálnych proteínových produktov do krvi, čím sa vytvára prirodzená alebo získaná odolnosť zvierat voči chorobám. Medzi najviac študované zlúčeniny tohto rodu patrí lyzozým, enzým, ktorý ničí membránu bakteriálnych buniek. Zistilo sa, že u hmyzu nešpecifický imunitný systém zahŕňa aj použitie rovnakého enzýmu.

Špecifická imunita u stavovcov je spojená s tvorbou protilátok. Protilátky patria medzi globulínové proteíny. Ochranný účinok akejkoľvek protilátky je založený na jej schopnosti viazať sa na špecifický antigén. Očkovanie, teda použitie vakcíny s oslabenými alebo usmrtenými patogénmi infekčného ochorenia, stimuluje tvorbu špecifických protilátok a vytvára odolnosť voči tomuto ochoreniu.

Predpokladá sa, že v hemolymfe hmyzu sa protilátky netvoria. Napriek tomu je však známe, že očkovanie účinne chráni hmyz pred množstvom chorôb.

Už v roku 1913 I. L. Serbinov predložil hypotézu o možnosti vytvorenia imunity u včiel pomocou vakcíny zavedenej do tela ústami. Neskôr V. I. Poltev a G. V. Aleksandrova (1953) poznamenali, že keď boli dospelé včely infikované patogénom morského plodu európskeho, vyvinuli si imunitu po 10-12 dňoch.

Hemolymfa umýva všetky orgány a tkanivá včely, spája ich do jedného celku. Do hemolymfy sa dostávajú hormóny, enzýmy a ďalšie látky, ktoré sú prenášané celým telom. Pod vplyvom hormónov dochádza k procesom metamorfózy: premena larvy na kuklu a kukly na dospelú včelu. Hlavné metabolické procesy v tele včely teda priamo súvisia s hemolymfou.

Hemolymfa do určitej miery zabezpečuje termoreguláciu tela. Umývaním miest zvýšeného vývinu tepla (prsné svaly) sa hemolymfa zahrieva a odovzdáva toto teplo miestam s nižšou teplotou.

Nový dizajn úľa umožňuje získať med „z kohútika“ a nerušiť včely

Predchádzajúca strana -

Odpovede do školských učebníc

Výživa je proces získavania látok a energie organizmami. Jedlo obsahuje chemikálie potrebné na vytváranie nových buniek a poskytovanie energie pre procesy v tele.

2. Čo je podstatou trávenia?

Potrava, akonáhle je v tele, vo väčšine prípadov nemôže byť absorbovaná okamžite. Preto prechádza mechanickým a chemickým spracovaním, v dôsledku čoho sa zložité organické látky premieňajú na jednoduchšie; potom sú absorbované do krvi a ňou prenášané do celého tela.

3. Povedzte nám o pôdnej výžive rastlín.

Rastliny pri výžive pôdy prijímajú pomocou koreňa vodu a v nej rozpustené minerály, ktoré sa vodivými pletivami dostávajú do stoniek a listov.

4. Čo je to vzdušná výživa rastlín?

Hlavným orgánom výživy vzduchu sú zelené listy. Vzduch sa do nich dostáva špeciálnymi štrbinovitými bunkovými útvarmi – prieduchmi, z ktorých rastlina využíva na výživu iba oxid uhličitý. Listové chloroplasty obsahujú zelený pigment chlorofyl, ktorý má úžasnú schopnosť zachytávať slnečnú energiu. Pomocou tejto energie rastliny zložitými chemickými premenami z jednoduchých anorganických látok (oxid uhličitý a voda) vytvárajú organické látky, ktoré potrebujú. Tento proces sa nazýva fotosyntéza (z gréckeho „fotky“ – svetlo a „syntéza“ – spojenie). Počas fotosyntézy sa slnečná energia premieňa na chemickú energiu obsiahnutú v organických molekulách. Vzniknuté organické látky z listov sa presúvajú do iných častí rastliny, kde sa vynakladajú na životne dôležité procesy alebo sa ukladajú do rezervy.

5. V ktorých organelách rastlinnej bunky prebieha fotosyntéza?

Proces fotosyntézy prebieha v chloroplastoch rastlinnej bunky.

6. Ako prebieha trávenie u prvokov?

Trávenie prvokov, ako je améba, sa uskutočňuje nasledovne. Po stretnutí s baktériou alebo jednobunkovou riasou na svojej ceste améba pomaly obklopuje korisť pomocou pseudopodov, ktoré po zlúčení tvoria bublinu - tráviacu vakuolu. Z okolitej cytoplazmy sa do nej dostáva tráviaca šťava, pod vplyvom ktorej dochádza k tráveniu obsahu vezikuly. Vzniknuté živiny cez stenu vezikuly vstupujú do cytoplazmy – z nich je vybudované telo živočícha. Nestrávené zvyšky sa presúvajú na povrch tela a sú vytláčané von a tráviaca vakuola zaniká.

7. Aké sú hlavné úseky tráviaceho systému stavovcov?

Tráviaci systém stavovcov sa zvyčajne skladá z úst, hltana, pažeráka, žalúdka, čriev a konečníka, ako aj z mnohých žliaz. Tráviace žľazy vylučujú enzýmy (z latinského „fermentum“ – fermentácia) – látky, ktoré zabezpečujú trávenie potravy. Najväčšie žľazy sú pečeň a pankreas. V ústnej dutine sa jedlo rozdrví a zvlhčí slinami. Tu sa pod vplyvom enzýmov slín začína proces trávenia, ktorý pokračuje v žalúdku. V črevách sa potrava konečne trávi a živiny sa vstrebávajú do krvi. Nestrávené zvyšky sa z tela vylučujú.

8. Aké organizmy sa nazývajú symbionty?

Symbionti (z gréckeho „symbióza“ – žijúci spolu) sú organizmy, ktoré sa spolu živia. V určitých rastlinách rastú napríklad huby - hríby, hríby, hríby a mnohé ďalšie. Mycélium huby opletá korene rastliny a dokonca rastie vo vnútri jej buniek, zatiaľ čo korene stromu prijímajú ďalšiu vodu a minerálne soli z huby a huba z rastliny prijíma organické látky, ktoré bez chlorofylu, nedokáže sám syntetizovať.

10. Čím sa líši tráviaci systém planára od toho dážďovky?

V tráviacom systéme planária, podobne ako hydra, je len jeden ústny otvor. Preto, kým nie je trávenie dokončené, zviera nemôže prehltnúť novú korisť.

Dážďovka má zložitejší a dokonalejší tráviaci systém. Začína sa ústnym otvorom a končí análnym otvorom a potrava ním prechádza len jedným smerom – hltanom, pažerákom, žalúdkom a črevami. Na rozdiel od planárií, výživa dážďoviek nezávisí od procesu trávenia.

11. Aké mäsožravé rastliny poznáte?

Rosička žije na chudobných pôdach a močiaroch. Táto malá rastlina chytá hmyz pomocou lepkavých chĺpkov, ktoré pokrývajú jej listy. Lepí sa na ne neopatrný hmyz, priťahovaný leskom lepkavých kvapiek sladkej šťavy. Zaseknú sa v ňom, chĺpky pevne pritlačia obeť k listovej doske, ktorá sa ohýba a chytí korisť. Uvoľňuje sa šťava pripomínajúca tráviacu šťavu zvierat a hmyz sa trávi a živiny sa vstrebávajú listom. V močiaroch rastie aj ďalšia dravá rastlina pemfigus. Malé kôrovce loví pomocou špeciálnych vrecúšok. Ale mucholapka Venuša dokáže svojimi listami-čeľusťami zachytiť aj mladú žabu. Americká rastlina Darlingtonia láka hmyz do skutočných pascí - pascí na listy, ktoré vyzerajú ako pestrofarebný džbán. Sú vybavené nektárovými žľazami, ktoré vylučujú voňavú sladkú šťavu, veľmi príťažlivú pre budúce obete.

12. Uveďte príklady všežravých živočíchov.

Príkladmi všežravých zvierat sú primáty, ošípané, potkany atď.

13. Čo je to enzým?

Enzým je špeciálna chemická látka, ktorá zabezpečuje trávenie potravy.

14. Aké úpravy na vstrebávanie potravy sa nachádzajú u zvierat?

Malé bylinožravé zvieratá, ktoré sa živia hrubou rastlinnou potravou, majú silné žuvacie orgány. U hmyzu, ktorý sa živí tekutou potravou - muchy, včely, motýle - sú ústne orgány premenené na sajúci proboscis.

Množstvo zvierat má zariadenia na cedenie potravy. Napríklad lastúrniky, morské žalude napínajú potravu (mikroskopické organizmy) pomocou riasiniek alebo štetinovitých tykadiel. U niektorých veľrýb plnia túto funkciu ústne doštičky – veľrybie kostice. Po naplnení úst vodou ju veľryba prefiltruje cez taniere a potom prehltne malé kôrovce uviaznuté medzi nimi.

Cicavce (králiky, ovce, mačky, psy) majú dobre vyvinuté zuby, ktorými si odhryzávajú a melú potravu. Tvar, veľkosť a počet zubov závisí od spôsobu kŕmenia zvieraťa,