1. Во всех листьях есть жилки. Из каких структур они образованы? Какова их роль в транспорте веществ по растению?
Жилки образованы сосудисто-волокнистыми пучками, которые пронизывают всё растение, соединяя его части - побеги, корни, цветки и плоды. Их основу составляют проводящие ткани, которые осуществляют активное перемещение веществ, и механические. Вода и растворённые в ней минеральные вещества передвигаются в растении от корней к надземным частям по сосудам древесины, а органические вещества - по ситовидным трубкам луба из листьев в другие части растения.
Кроме проводящей ткани в состав жилки входит механическая ткань: волокна, придающие листовой пластине прочность и упругость.
2. Какова роль кровеносной системы?
Кровь разносит по организму питательные вещества и кислород, выносит углекислый газ и другие продукты распада. Таким образом, кровь выполняет дыхательную функцию. Белые кровяные клетки выполняют защитную функцию: они уничтожают попавшие в организм болезнетворные микроорганизмы.
3. Из чего состоит кровь?
Кровь состоит из бесцветной жидкости - плазмы и клеток крови. Различают красные и белые кровяные клетки. Красные кровяные клетки придают крови красный цвет, так как в их состав входит особое вещество - пигмент гемоглобин.
4. Предложите простые схемы замкнутой и незамкнутой кровеносных систем. Укажите на них сердце, сосуды и полость тела.
Схема незамкнутой кровеносной системы
5. Предложите опыт, доказывающий движение веществ по организму.
Докажем, что вещества движутся по организму на примере растения. Поставим в воду, подкрашенную красными чернилами, молодой побег какого-либо дерева. Через 2-4 суток вытащим побег из воды, смоем с него чернила и отрежем кусочек нижней части. Рассмотрим сначала поперечный срез побега. На срезе видно, что древесина окрасилась в красный цвет.
Затем разрежем вдоль оставшуюся часть побега. Красные полоски появились в местах окрасившихся сосудов, которые входят в состав древесины.
6. Садоводы размножают некоторые растения срезанными веточками. Они сажают веточки в землю и накрывают банкой до полного укоренения. Объясните значение банки.
Под банкой формируется за счет испарения высокая постоянная влажность. Поэтому растение меньше испаряет влаги и не завянет.
7. Почему срезанные цветы рано или поздно вянут? Как можно предотвратить их скорое увядание? Составьте схему транспорта веществ в срезанных цветах.
Срезанные цветы не являются полноценным растением, т. к. у них удалена коневая система, которая обеспечивала адекватное (задуманное природой) всасывание воды и минеральных веществ, а также и часть листьев, которые обеспечивали фотосинтез.
Увядает цветок главным образом потому, что в срезанном растении, цветке в связи с усиленным испарением не хватает влаги. Начинается это с момента срезки и особенно когда цветок и листья долго находятся без воды, имеют большую поверхность испарения (срезанная сирень, срезанная гортензия). Многим срезанным оранжерейным цветам трудно переносить разницу температур и влажности того места, где они выращивались, с сухостью и теплом жилых комнат.
Но цветок может отцветать, или стареть, процесс этот естественный и необратимый.
Чтобы избежать увядания и продлить срок жизни цветов, букет цветов должен быть в особой упаковке, служащей для предохранения от сминания, проникновения солнечных лучей, тепла рук. На улице букет желательно нести цветками вниз (влага всегда на время переноса цветов будет поступать непосредственно к бутонам).
Одна из основных причин увядания цветов в вазе - уменьшение содержания сахаров в тканях и обезвоживание растения. Происходит это чаще всего из-за закупорки сосудов пузырьками воздуха. Чтобы избежать этого, конец стебля опускают в воду и делают косой срез острым ножом или секатором. После этого цветок уже не вынимают из воды. Если же такая потребность возникает, то операцию повторяют снова.
Перед тем как поставить срезанные цветы в воду, удаляют со стеблей все нижние листья, а у роз - еще и шипы. Это уменьшит испарение влаги и предотвратит бурное развитие бактерий в воде.
8. В чём заключается роль корневых волосков? Что такое корневое давление?
Вода поступает в растение через корневые волоски. Покрытые слизью, тесно соприкасаясь с почвой, они всасывают воду с растворёнными в ней минеральными веществами.
Корневое давление - это сила, вызывающая одностороннее движение воды от корней к побегам.
9. Каково значение испарения воды листьями?
Попав в листья, вода испаряется с поверхности клеток и в виде пара через устьица выходит в атмосферу. Этот процесс обеспечивает непрерывный восходящий ток воды по растению: отдав воду, клетки мякоти листа, подобно насосу, начинают интенсивно поглощать её из окружающих их сосудов, куда вода поступает по стеблю из корня.
10. Весной садовод обнаружил два повреждённых дерева. У одного мыши повредили кору частично, у другого зайцы обгрызли ствол кольцом. Какое дерево может погибнуть?
Может погибнуть дерево, у которого зайцы обгрызли ствол кольцом. В результате этого будет уничтожен внутренний слой коры, который называют лубом. По нему перемещаются растворы органических веществ. Без их притока клетки, находящиеся ниже повреждения погибнут.
Между корой и древесиной залегает камбий. Весной и летом камбий энергично делится, и в результате в сторону коры откладываются новые клетки луба, а в сторону древесины - новые клетки древесины. Поэтому жизнь дерева будет зависеть от того, поврежден ли камбий.
Дыхание - важный процесс газообмена между организмом человека и окружающей средой. Кровь является переносчиком газов. В ней находится специальный пигмент - гемоглобин, с помощью которого переносятся кислород и углекислый газ.
В клетке кисло род участвует в процессах обмена веществ, в ходе которых освобождается энергия, образуется вода и продукты распада. Это совокупность процессов газообмена, происходящих в организме. Организм человека «берет» из воздуха кислород, который поступает в органы и клетки, а взамен «отдает» образовавшийся углекислый газ.
В состоянии покоя человек каждый раз вдыхает и выдыхает 0,5 литра воздуха. В среднем за минуту производится 16 вдохов. При выполнении физической работы воздуха используется больше.
Дыхательные процессы
Дыхание - это физико-химический процесс, состоящий из сложнейших этапов. Немного упростив все эти этапы, дыхание можно разделить на внешнее, внутреннее и клеточное.
Внешнее дыхание - это вдыхание и выдыхание воздуха. Через дыхательные пути (нос, глотку, трахею, бронхи) воздух попадает в легкие. Проходя через дыхательные пути, он очищается, согревается и увлажняется.
Дыхательный процесс регулируется дыхательным центром, который находится в продолговатом мозге: при вдохе в легкие поступает воздух, при этом ребра и диафрагма поднимаются. Затем сразу же следует выдох. При выдохе ребра и диафрагма опускаются.
При выдохе в первую очередь задействуются мышцы живота. После выдоха дыхание на очень короткое время прекращается. В этот момент в альвеолах и кровеносных сосудах легких происходит газообмен. Эритроциты , поступившие в капилляры, отдают углекислый газ, а затем забирают кислород, который они снова разносят по всему телу.
Газообмен (как и все остальные дыхательные процессы в организме человека), происходящий в легких, обуславливается разной концентрацией газов. Сначала в мелких кровеносных сосудах легких содержание углекислого газа высокое, поэтому он попадает в альвеолы легких, где его концентрация незначительна. Содержание кислорода в альвеолах легких намного выше, чем в крови, поэтому оттуда он поступает в кровь.
С внешним дыханием тесно связано внутреннее (тканевое) дыхание. Кровь, насыщенная кислородом, по артериям поступает в ткани, откуда кислород попадает в тканевую жидкость. Одновременно в кровь поступает углекислота (растворенный углекислый газ), которая по венам движется обратно в легкие.
Из тканевой жидкости кислород попадает в клетки организма. Кислород нужен для «сжигания» питательных веществ, поступивших в клетки вместе с кровью. В этом биологическом процессе «сжигания» (оксидации) принимают участие так называемые энзимы (ферменты) - следующие один за другим белки, «передающие» кислород друг другу до полного «сгорания» питательных веществ.
Наконец, кислород соединяется с атомами водорода, образовавшимися в процессе «сжигания», в результате чего образуется вода. Кроме того, во время оксидации выделяется энергия (тепло) и окончательный продукт расщепления - углекислый газ, который в виде углекислоты покидает клетки и с кровью опять поступает в легкие, откуда выдыхается.
Дыхательный центр находится в продолговатом мозге. Он действует в месте с промежуточными структурами мозга, обеспечивая выполнение дыхательных движений и собственно процесса дыхания. При выполнении тяжелой физической работы концентрация углекислого газа возрастает, поэтому для восстановления равновесия увеличивается потребность в кислороде, и учащается дыхание. Несмотря на то, что дыхание является непроизвольным процессом, его можно подчинить своей воле. Однако если дыхание становится слишком частым, то углекислый газ удаляется из крови слишком быстро, что может привести к остановке дыхания.
Вентиляция легких может нарушиться из-за сужения дыхательных путей; уменьшения количества слизи дыхательной поверхности легких; нарушения кровообращения легких. Дыхание может нарушиться и вследствие изменения состава вдыхаемого воздуха или при наличии в воздухе вредных веществ.
Выведение вредных веществ из организма происходит при дыхании, с потом, с мочой, калом, при помощи рвоты, слабительных средств и ряда лечебных процедур. Чрезмерная задержка вредных веществ в организме и их накопление вызывают потерю аппетита и являются причиной закупорок.
Так, при жажде появляются сухость во рту, головокружение, боль в сердце, потеря памяти. При нарушении отделения слюны и мокроты возникают болезни, исчезают силы, пропадает аппетит. При задержке чихания притупляется чувствительность, появляются головные боли, судороги в мышцах конечностей и затылка, при этом кривится рот, отвисает челюсть. При подавлении зевоты возникают такие же последствия, как и при задержке чихания. Голод вызывает головокружение и слабость. Избыток молочной кислоты ведет к усталости организма. Скопление газов вызывает запоры, опухоли, кишечную колику, ухудшает зрение, вызывает зябкость, различные сердечные заболевания. При задержке кала могут возникать головные боли и судорожные сокращения рук и ног. При задержке мочи образуются камни. При задержке спермы затрудняется мочеиспускание, развиваются простатит и импотенция. Недосыпание приводит к частой зевоте, слабости, тяжести в голове, несварению желудка, темноте в глазах.
При появлении этих нарушений необходимо голодать, вдыхать через рот дым алоэ и полоскать отваром алоэ рот. Очищать организм можно также рвотой и слабительными, но эти средства противопоказаны "людям с ослабленными мягкими тканями нижней части живота. Гиппократ рекомендовал вызывать рвоту не чаще двух раз подряд в течение месяца. Рвота извергает слизь и желчь, устраняет
несварение, очищает желудок (ведь у желудка нет такого очищающего фактора, каким является желчь для кишок), а также освобождает от тяжести в голове, проясняет зрение, укрепляет тело, помогает при язвах, образующихся в почках и мочевом пузыре. Это сильное лечебное средство при проказе, плохом цвете лица и желудочной эпилепсии, желтухе, паркинсонизме и параличе. Оно же является прекрасным средством лечения больных лишаями. К рвоте прибегают раз в месяц при наполнении желудка без соблюдения определенной периодичности. После рвоты необходимо промыть рот и лицо уксусом, разведенным водой, чтобы избавиться от тяжести в голове.
Слабительные средства нельзя принимать, если в кишечнике находятся сухие излишки (как бывает при запоре), сначала надо вывести твердые массы при помощи клизм или разжижающих средств.
Например, пользование баней в течение нескольких дней до принятия слабительного оказывает разжижающее действие на излишки, однако необходимо, чтобы между посещением бани и приемом лекарства прошло небольшое время. Слабительный отвар нужно пить в теплом виде, после чего согреть желудок и стопы, немного подвигаться. При этом надо периодически пить небольшими глотками горячую воду в таком количестве, которое не помешало бы действию лекарства. Принявший слабительное не должен есть и пить, пока лекарство не перестанет действовать. В это время нельзя спать. Запах изо рта от принятого лекарства устраняется порошком ячменного толокна. Слабительное полезнее принимать весной или осенью.
Более подробно об очищающих процедурах сказано в разделе «Лечебные процедуры».
Тибетская медицина выделяет ряд общих принципов сохранения здоровья:
Содержи в чистоте тело, часто купайся. Купание усиливает страсть, силу, продлевает жизнь, смывает пот, грязь, запах, снимает усталость, удаляет жажду и жар;
Содержи в чистоте язык и душу, гони от них грехи. Отказывайся от плохих дел, как бы тебя ни подстрекали, совершай хорошие дела, как бы тебе ни препятствовали. Не все услышанное принимай за истину, а проверяй основательно. Все, что услышишь, произнеси про себя и сделай краткий вывод. Женщин не слушай, слова свои подавай им веско;
От любящих и верных не таись, разговаривай открыто. Будь нетороплив, но тверд, мирно и быстро вступай в общение. Врагам спуску не давай, но усмиряй их благородным способом. Храни дружбу, привязанности, не забывай о благодеяний. Уважай учителя, отца, дядю, вообще всех стариков. Живи умом и сердцем в согласии с земляками, родственниками, друзьями;
Неправоту свою и поражение признавай, а если сам победишь - будь сдержанным. Если мудр - не зазнавайся, а если богат-знай меру. Низких не попирай, высоким не завидуй. Дружбы и вражды с негодяями избегай. На чужое не зарься;
Остерегайся ошибок и грехов. Чтобы потом не раскаиваться, дурным людям власть не давай. Силы душевные не трать, но нравом будь широк. Страдающим, больным и бедным помогай чем можешь. Ко всем, начиная с червей, относись, как к себе. Улыбайся честно и искренне, говори прямо.
- Какой газ при дыхании поглощается, а какой выделяется?
- Какой газ поддерживает горение?
- Какой процесс называют фотосинтезом?
Всем живым организмам для жизнедеятельности необходима энергия. Растения и животные получают ее в процессе дыхания.
Вы много раз наблюдали, как горят дрова в костре или печке. При горении выделяется большое количество энергии в виде тепла и света. Откуда она берется? При горении органические вещества взаимодействуют с кислородом. Сложные органические вещества распадаются на более простые. А световая энергия, которая была использована растениями в процессе фотосинтеза для образования органических веществ, освобождается в виде тепла и света.
Горение сходно с дыханием. Но горение протекает очень бурно, с выделением большого количества энергии. При дыхании разложение органических веществ происходит постепенно, в несколько этапов. На каждом этапе выделяется небольшое количество энергии, которую организм использует на различные процессы жизнедеятельности. Таким образом, дыхание - процесс, в ходе которого живые организмы поглощают из окружающей среды кислород и выделяют углекислый газ. Этот процесс протекает с выделением энергии. У разных организмов дыхание осуществляется по-разному.
Дыхание животных . Одноклеточные организмы, примитивные многоклеточные (губки, кишечнополостные), ряд червей дышат, поглощая кислород из воздуха или воды всей поверхностью тела. За счет дыхания через кожу обеспечивается около 50% газообмена у большинства земноводных.
С усложнением строения организма у разных групп животных появляются специальные органы дыхания (рис. 52): жабры (у большинства водных беспозвоночных, рыб, личинок земноводных); трахеи (у насекомых); легкие (у наземных моллюсков, земноводных, пресмыкающихся, птиц и млекопитающих).
Рис. 52. Органы дыхания животных: а - жабры рыб; б - трахеи насекомых; в - легкие земноводных
Дыхание растений . У растений дыхание также обеспечивает потребности всех тканей и клеток в кислороде. Наиболее интенсивно дышат растущие органы растения, очень слабо - сухие семена. Специальных органов дыхания у растения нет. У высших растений ведущую роль в газообмене играют устьица в кожице листьев и зеленых стеблей и чечевички пробкового слоя коры (рис. 53). У крупных растений между рыхло расположенными клетками имеются воздушные пространства (межклетники), из которых кислород поступает в клетки.
Рис. 53. Устьица (а), чечевичка (б)
Основная часть энергии, образующейся при дыхании, используется растением на процессы жизнедеятельности, а небольшая часть выделяется в виде тепла. Надземная часть растения окружена воздухом. Труднее приходится корням, так как в почве в два раза меньше кислорода. Поэтому в растениеводстве используют различные приемы, улучшающие дыхание корней. Специальными культиваторами почву рыхлят и увеличивают приток воздуха к корням.
Ответьте на вопросы
- Какой процесс называют дыханием?
- В чем состоит значение дыхания?
- Какие органы дыхания животных вы знаете?
- Как можно доказать, что растения дышат?
Новые понятия
Дыхание. Жабры. Трахеи. Легкие. Устьица. Чечевички.
Подумайте!
Почему на свету у растений трудно обнаружить процесс дыхания?
Моя лаборатория
Зимой подо льдом в пресных водоемах часто не хватает кислорода и поэтому происходят заморы рыбы. Чтобы избежать этого, люди во льду делают проруби или закачивают воздух с помощью насосов.
Убедиться в том, что растения дышат, вам помогут несложные опыты.
Опыт 1 . В два одинаковых сосуда налили воду, в которой растворено небольшое количество минеральных веществ, необходимых растению. В каждый сосуд погрузили корнями в раствор проростки фасоли, бобов или гороха и закрепили их. Раствор в одном из сосудов ежедневно насыщали воздухом с помощью пульверизатора. Другой сосуд плотно закрыли крышкой так, чтобы в него не проникал воздух. Растения во втором сосуде через некоторое время погибли. Сделайте вывод о причине гибели растений.
Опыт 2 . На дно банки налейте воду и насыпьте до 1/3 ее высоты прорастающих семян гороха, фасоли или пшеницы. Банку плотно закройте крышкой. В другую банку насыпьте такое же количество сухих семян. Обе банки держите при температуре 20-25 °С.
Через сутки опустите в обе банки горящую лучинку. Объясните, почему в банке с сухими семенами лучинка будет некоторое время гореть, а в банке с прорастающими семенами лучинка сразу погаснет. Сделайте вывод из опыта.
Усложните опыт: поставьте одну банку с прорастающими семенами в холодильник, а другую - в теплое место. Через один-два дня внесите в банки с прорастающими семенами тлеющие лучинки. В какой банке лучинка погаснет и почему? Растения дышат более интенсивно в теплом месте. Но главным условием дыхания является наличие кислорода в воздухе.
Как человек использует знания о дыхании растений в своей деятельности? Чтобы сохранить семена в зернохранилищах (элеваторах), необходимо закладывать на хранение сухие семена. Помещение следует проветривать, чтобы к семенам постоянно поступал свежий воздух. Поэтому в зернохранилищах, помимо естественной вентиляции через окна и дверь, проводят вентилирование с помощью электроприборов, что позволяет сохранить зерно в течение ряда лет.
Дыханию листьев препятствует слой пыли, который оседает на них из воздуха. Твердые мельчайшие частицы закрывают устьица и мешают поступлению воздуха внутрь листа. Поэтому комнатные растения следует периодически очищать от пыли.
Отрицательное воздействие на растения оказывают и вредные примеси в воздухе - результат выбросов промышленных предприятий. Вот почему при озеленении городов и населенных пунктов высаживают растения, устойчивые к вредным веществам и запыленности воздуха (рис. 54). Такими свойствами обладают тополь, липа, желтая акация, дуб и некоторые другие растения.
Рис. 54. Озеленение
Дыхание является самой совершенной формой окислительного процесса и наиболее эффективным способом получения энергии. Главное преимущество дыхания состоит в том, что энергия окисляемого вещества - субстрата, на котором микроорганизм растет, используется наиболее полно. Поэтому в процессе дыхания перерабатывается гораздо меньше субстрата для получения определенного количества энергии, чем, например, при брожениях.
Процесс дыхания заключается в том, что углеводы (или белки, жиры и другие запасные вещества клетки) разлагаются, окисляясь кислородом воздуха, до углекислого газа и воды. Выделяющаяся при этом энергия расходуется на поддержание жизнедеятельности организмов, рост и размножение. Бактерии вследствие ничтожно малых размеров своего тела не могут накапливать значительного количества запасных веществ. Поэтому они используют в основном питательные соединения среды.
В общем виде дыхание можно представить следующим уравнением:
За этой простой формулой скрывается сложная цепь химических реакций, каждая из которых катализируется специфическим ферментом.
Ферментативные реакции, происходящие в процессе дыхания, в настоящее время хорошо изучены. Схема реакций оказалась универсальной, т. е. в принципе одинаковой у животных, растений и многих микроорганизмов, в том числе бактерий. Процесс дыхания при окислении глюкозы складывается из следующих основных этапов (рис. 10).
Сначала происходит образование фосфорных эфиров глюкозы - монофосфата, затем дифосфата. Фосфорная кислота переносится определенными ферментами (трансферазами) с аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ) - вещества, имеющего три остатка фосфорной кислоты, соединенных макроэргическими связями. (На присоединение фосфорной кислоты тратится 3,4-10/4 дж энергии на 1 грамм-молекулу. Поэтому образовавшаяся связь называется макроэргической.) Биологический смысл первых реакций фосфорилирования заключается в активировании глюкозы - присоединение фосфора к глюкозе делает ее более реакционноспособной, лабильной, определяет возможность дальнейшего расщепления глюкозы.
Активированная глюкоза в форме дифосфата далее расщепляется на два триозофосфата (трехуглеродные соединения): фосфоглицериновый альдегид и диоксиацетонфосфат, которые могут обратимо превращаться друг в друга.
Далее в обмен вступает фосфоглицериновый альдегид, он окисляется в дифосфоглицериновую кислоту. Назначение этого процесса заключается в отщеплении атомов водорода от окисляемого субстрата и переносе водорода с помощью специфических окислительных ферментов к кислороду воздуха (см. рис. 10, 11).
, 
Водород от фосфоглицеринового альдегида присоединяется к ферменту - никотинамиддинуклеотиду (НАД); при этом альдегид окисляется до кислоты и выделяется энергия. Часть этой энергии тратится на образование АТФ; при этом присоединяется фосфорная кислота к аденозиндифосфату- АДФ. При гидролизе АТФ энергия освобождается и может быть затрачена на различные процессы синтеза белка и другие нужды клетки.
Фосфоглицериновая кислота окисляется до пировиноградной кислоты. При этом также образуется АТФ, т. е. запасается энергия.
На этом завершается первая - анаэробная - стадия процесса дыхания, которая носит название гликолитического пути или пути Эмбдена - Мейергофа - Парнаса . Для осуществления этих реакций кислород не требуется. Образовавшаяся пировиноградная кислота (СН3СОСООН) является интереснейшим и очень важным соединением. Пути расщепления глюкозы в процессе дыхания и многих брожений, вплоть до образования пировиноградной кислоты, идут совершенно одинаково, что впервые было установлено русским биохимиком С. П. Костычевым. Пировиноградная кислота является тем центральным пунктом, от которого расходятся пути дыхания и брожений, откуда начинается специфическая для данного процесса цепь ферментативных превращений - специфическая цепь химических реакций (рис. 11).
В процессе дыхания пировиноградная кислота вступает в цикл трикарбоновых кислот (рис. 12). Это сложный замкнутый круг превращений, в результате которых образуются органические кислоты с 4, 5 и 6 атомами углерода (яблочная, молочная, фумаровая, а-кетоглутаровая и лимонная) и отщепляется углекислота.
Прежде всего от пировиноградной кислоты, содержащей три атома углерода, отщепляется CO2 - образуется уксусная кислота, которая с коферментом А образует активное соединение - ацетилкоэнзим А. Он передает остаток уксусной кислоты (ацетил) на щавелевоуксусную кислоту (4 атома углерода), и образуется лимонная кислота (6 атомов углерода). Лимонная кислота претерпевает несколько превращений, в результате выделяется СО2 и образуется пятиуглеродное соединение - а-кетоглутаровая кислота. От нее тоже отщепляется СО2 (третья молекула углекислого газа), и образуется янтарная кислота (4 атома углерода), которая затем превращается в фумаровую, яблочную и, наконец, щавелевоуксусную кислоту. На этом цикл замыкается. Щавелевоуксусная кислота снова может вступить в цикл.
Таким образом, в цикл вступает трехуглеродная пировиноградная кислота, и по ходу превращений выделяются 3 молекулы С02.
Водород пировиноградной кислоты, освобождающийся при дегидрировании в аэробных условиях, не остается свободным - он поступает в дыхательную цепь (так же, как водород глицеринового альдегида, отнятый при превращении его в глицериновую кислоту). Это - цепь окислительных ферментов.
Ферменты, которые первыми берут на себя водород от окисляемого субстрата, называются первичными дегидрогеназами.
В их состав входят ди- или трипиридин-нуклеотиды: НАД или НАДФ и специфический белок. Механизм присоединения водорода - один и тот же:
Окисляемое вещество - H2 + НАД -> окисленное вещество + НАД-Н2
Водород, полученный дегидрогенаэой, затем присоединяется к следующей ферментной системе - флавиновым ферментам (ФМН или ФАД).
От флавиновых ферментов электроны попадают нацитохромы - железосодержащие протеиды (сложные белки). По цепи цитохромов передается не атом водорода, а только электроны. При этом происходит изменение валентности железа:
Fe++-> е -> Fe+++
Заключительная реакция дыхания - это присоединение протона и электрона к кислороду воздуха и образование воды. Но прежде происходит активирование молекулы кислорода под действием фермента цитохромоксидазы. Активирование сводится к тому, что кислород приобретает отрицательный заряд за счет присоединения электрона окисляемого вещества. К активированному кислороду присоединяется водород (протон), образуя воду.
Кроме упомянутой цепи переносчиков электронов и водорода, известны и другие. Процесс этот гораздо более сложен, чем изложенная схема.
Биологический смысл этих превращений заключается в окислении веществ и образовании энергии. В результате окисления молекулы сахара (глюкозы) в АТФ запасается 12,6- 10/5 дж энергии, в самой молекуле сахара содержится 28,6-10/5 дж, следовательно, полезно используется 44% энергии. Это очень высокий коэффициент полезного действия, если сравнить его с к. п. д. современных машин.
В процессе дыхания образуется огромное количество энергии. Если вся она выделилась бы сразу, то клетка перестала бы существовать. Но этого не происходит, потому что энергия выделяется пе вся сразу, а ступенчато, небольшими порциями. Выделение энергии небольшими дозами обусловлено тем, что дыхание представляет собой многоступенчатый процесс, на отдельных этапах которого образуются различные промежуточные продукты (с разной длиной углеродной цепочки) и выделяется энергия. Выделяющаяся энергия не расходуется в виде тепла, а запасается в универсальном макроэргическом соединении - АТФ. При расщеплении АТФ энергия может использоваться в любых процессах, необходимых для поддержания жизнедеятельности организма: на синтез различных органических веществ, механическую работу, поддержание осмотического давления протоплазмы и т. д.
Дыхание является процессом, дающим энергию, однако его биологическое значение этим не ограничивается. В результате химических реакций, сопровождающих дыхание, образуется большое количество промежуточных соединений. Из этих соединений, имеющих различное количество углеродных атомов, могут синтезироваться самые разнообразные вещества клетки: аминокислоты, жирные кислоты, жиры, белки, витамины.
Поэтому обмен углеводов определяет остальные обмены веществ (белков, жиров). В этом его огромное значение.
С процессом дыхания, его химическими реакциями связано одно из удивительных свойств микробов - способность испускать видимый свет - люминесцировать.
Известно, что ряд живых организмов, в том числе бактерии, могут испускать видимый свет. Люминесценция, вызываемая микроорганизмами, известна уже в течение столетий. Скопление люминесцирующих бактерий, находящихся в симбиозе с мелкими морскими животными, иногда приводит к свечению моря; с люминесценцией встречались также при росте некоторых бактерий на мясе и т. д.
К основным компонентам, взаимодействие между которыми приводит к испусканию света, относятся восстановленные формы ФМН или НАД, молекулярный кислород, фермент люцифераэа и окисляемое соединение - люциферин. Предполагается, что восстановленные НАД или ФМН реагируют с люциферазой, кислородом и люциферином, в результате чего электроны в некоторых молекулах переходят в возбужденное состояние и возвращение этих электронов на основной уровень сопровождается испусканием света. Люминесценцию у микробов рассматривают как «расточительный процесс», так как при этом энергетическая эффективность дыхания снижается.
Жизнь растений: в 6-ти томах. - М.: Просвещение. Под редакцией А. Л. Тахтаджяна, главный редактор чл.-кор. АН СССР, проф. А.А. Федоров . 1974 .
Синонимы :
Смотреть что такое "Дыхание" в других словарях:
ДЫХАНИЕ - ДЫХАНИЕ. Содержание: Сравнительная физиология Д.......... 534 Дыхательный аппарат............. 535 Механизм вентиляции легких......... 537 Регистрация дыхательных движении..... 5 S8 Частота Д., сила дыхат. мышц и глубина Д. 539 Классификация и… … Большая медицинская энциклопедия
Одна из основных жизненных функций, совокупность пропессов, обеспечивающих поступление в организм О2, использование его в окислительно восстановительных процессах, а также удаление из организма СО2 и нек рых др. соединений, являющихся конечными… … Биологический энциклопедический словарь
Испустить дыхание, спирается в зобу дыханье.. Словарь русских синонимов и сходных по смыслу выражений. под. ред. Н. Абрамова, М.: Русские словари, 1999. дыхание респирация, полипноэ, перспирация, чухалка, дух, дуновение, дуновенье, веяние Словарь … Словарь синонимов
Современная энциклопедия
Совокупность процессов, обеспечивающих поступление в организм кислорода и удаление углекислого газа (внешнее дыхание), а также использование кислорода клетками и тканями для окисления органических веществ с освобождением энергии, необходимой для… … Большой Энциклопедический словарь
ДЫХАНИЕ, дыхания, ср. (книжн.). Действие по гл. дышать. Прерывистое дыхание. Искусственное дыхание (приемы, применяемые для возобновления деятельности легких при временном ее прекращении; мед.). || Процесс поглощения кислорода живым организмом… … Толковый словарь Ушакова
ДЫХАНИЕ, совокупность процессов, обеспечивающих поступление в организм кислорода и удаление диоксида углерода (внешнее дыхание), а также использование кислорода клетками и тканями для окисления органических веществ с освобождением энергии,… … Иллюстрированный энциклопедический словарь
ДЫХАНИЕ, процесс, в ходе которого воздух поступает в легкие и выводится из них с целью ГАЗООБМЕНА. При вдохе мыщцы диафрагмы поднимают ребра, увеличивая тем самым объем ГРУДНОЙ КЛЕТКИ, и воздух поступает в ЛЕГКИЕ. При выдохе ребра опускаются, и … Научно-технический энциклопедический словарь
ДЫХАНИЕ, я, ср. 1. Процесс поглощения кислорода и выделения углекислого газа живыми организмами. Органы дыхания. Клеточное д. (спец.). 2. Втягивание и выпускание воздуха лёгкими. Ровное д. Сдерживать д. Д. весны (перен.). Второе дыхание прилив… … Толковый словарь Ожегова
Загрузка...