За първи път американският учен Стенли Милър успява да получи органични молекули - аминокиселини - в лабораторни условия, симулиращи тези, които са били на примитивната Земя през 1952 г. Тогава тези експерименти станаха сензация, а авторът им спечели световна слава. Понастоящем той продължава изследванията си в областта на пребиотичната (предживотна) химия в Калифорнийския университет. Инсталацията, върху която беше проведен първият експеримент, беше система от колби, в една от които беше възможно да се получи мощен електрически разряд при напрежение 100 000 V. Милър напълни тази колба с природни газове - метан, водород и амоняк, които са присъствали в атмосферата на примитивната Земя. Колбата отдолу съдържаше малко количество вода, която имитира океана. Електрическият разряд по силата си беше близо до мълния и Милър очакваше, че под неговото действие се образуват химични съединения, които, след като попаднат във вода, ще реагират помежду си и ще образуват по-сложни молекули. Резултатът надмина всички очаквания. Изключвайки инсталацията вечерта и връщайки се на следващата сутрин, Милър установява, че водата в колбата е придобила жълтеникав цвят. Образуваното се оказа бульон от аминокиселини - градивните елементи на протеините. Така този експеримент показа колко лесно могат да се образуват основните съставки на живите същества. Всичко, от което се нуждаеха, беше смес от газове, малък океан и малка мълния.
Други учени са склонни да вярват, че древната атмосфера на Земята е различна от тази, която Милър е моделирал, и най-вероятно се състои от въглероден диоксид и азот. Използвайки тази газова смес и експерименталната настройка на Милър, химиците се опитаха да произведат органични съединения. Въпреки това концентрацията им във водата беше толкова незначителна, сякаш капка хранителна боя беше разтворена в плувен басейн. Естествено, трудно е да си представим как животът е могъл да възникне в толкова разредено решение. Ако приносът на земните процеси за създаването на резерви от първична органична материя наистина е бил толкова незначителен, тогава откъде изобщо се е появил? Може би от космоса? Астероиди, комети, метеорити и дори частици междупланетен прах могат да носят органични съединения, включително аминокиселини. Тези извънземни обекти биха могли да осигурят достатъчно органични съединения, за да влязат в първичния океан или малко водно тяло. Последователността и интервалът от време на събитията, започвайки от образуването на първична органична материя и завършвайки с появата на живота като такъв, остават и вероятно ще останат завинаги загадка, която тревожи много изследователи, както и въпросът какво, в всъщност се счита за живот.
Процесът на образуване на първите органични съединения на Земята се нарича химическа еволюция. Той предшества биологичната еволюция. Етапите на химическата еволюция са идентифицирани от A.I. Oparin.
Етап I- небиологичен, или абиогенен (от гръцки u, un - отрицателна частица, bios - живот, genesis - произход). На този етап протичат химични реакции в атмосферата на Земята и във водите на първичния океан, наситени с различни неорганични вещества, при условия на интензивна слънчева радиация. В хода на тези реакции от неорганични вещества могат да се образуват прости органични вещества - аминокиселини, прости въглехидрати, алкохоли, мастни киселини, азотни основи.
Възможността за синтезиране на органични вещества от неорганични във водите на първичния океан беше потвърдена в експериментите на американския учен С. Милър и местните учени A.G. Pasynsky и T.E. Pavlovskaya.
Милър проектира инсталация, която съдържа смес от газове - метан, амоняк, водород, водна пара. Тези газове биха могли да са част от първичната атмосфера. В другата част на апарата имаше вода, която беше доведена до кипене. Газовете и водните пари, които циркулираха в апарата с високо налягане, бяха изложени на електрически разряди в продължение на една седмица. В резултат на това в сместа се образуват около 150 аминокиселини, някои от които са част от протеините.
Впоследствие възможността за синтез на други органични вещества, включително азотни основи, беше експериментално потвърдена.
II етап- синтез на протеини - полипептиди, които биха могли да се образуват от аминокиселини във водите на първичния океан.
III етап- появата на коацервати (от лат. coacervus - съсирек, купчина). Протеиновите молекули с амфотерност при определени условия могат спонтанно да се концентрират и образуват колоидни комплекси, които се наричат коацервати.
Коацерватните капчици се образуват чрез смесване на два различни протеина. Разтвор на един протеин във вода е бистър. При смесване на различни протеини разтворът става мътен, под микроскоп в него се виждат капки, плаващи във вода. Такива капки - коацервати могат да се появят във водите на 1000 първични океана, където са разположени различни протеини.
Някои от свойствата на коацерватите са външно подобни на свойствата на живите организми. Например, те "абсорбират" от околната среда и избирателно натрупват определени вещества, увеличават размера си. Може да се предположи, че веществата вътре в коацерватите са влезли в химични реакции.
Тъй като химическият състав на "бульона" в различните части на първичния океан е различен, химическият състав и свойствата на коацерватите не са еднакви. Между коацерватите могат да се образуват конкурентни отношения за веществата, разтворени в "бульона". Коацерватите обаче не могат да се считат за живи организми, тъй като им липсва способността да възпроизвеждат собствения си вид.
Етап IV- появата на молекули нуклеинова киселина, способни да се самовъзпроизвеждат.
Проучванията показват, че късите вериги от нуклеинови киселини са способни да се удвояват без никаква връзка с живите организми - в епруветка. Възниква въпросът: как се е появил генетичният код на Земята?
Американският учен Дж. Бернал (1901-1971) доказва, че минералите играят важна роля в синтеза на органични полимери. Показано е, че редица скали и минерали - базалт, глини, пясък - имат информационни свойства, например върху глини могат да се синтезират полипептиди.
Очевидно първоначално от само себе си възниква "минералогичен код", в който ролята на "букви" играеха катиони на алуминий, желязо, магнезий, редуващи се в различни минерали в определена последователност. В минералите се появява три-, четири- и петбуквен код. Този код определя последователността на свързване на аминокиселините в протеинова верига. Тогава ролята на информационната матрица премина от минерали към РНК, а след това към ДНК, която се оказа по-надеждна за предаването на наследствени белези.
Процесите на химическа еволюция обаче не обясняват как са възникнали живите организми. Процесите, довели до прехода от неживо към живо, Дж. Бернал нарече биопоеза. Биопоезата включва етапи, които е трябвало да предхождат появата на първите живи организми: поява на мембрани в коацервати, метаболизъм, способност за саморазмножаване, фотосинтеза, кислородно дишане.
Образуването на клетъчни мембрани чрез подреждане на липидни молекули върху повърхността на коацерватите може да доведе до появата на първите живи организми. Това гарантира стабилността на формата им. Включването на молекули нуклеинова киселина в коацерватите осигурява способността им да се възпроизвеждат. В процеса на самовъзпроизвеждане на молекули нуклеинова киселина се появяват мутации, които послужиха като материал за естествен подбор.
И така, въз основа на коацервати биха могли да възникнат първите живи същества. Те, очевидно, са били хетеротрофи и са се хранели с богатата на енергия комплексна органична материя, съдържаща се във водите на първичния океан.
С увеличаването на броя на организмите конкуренцията между тях се засили, тъй като доставката на хранителни вещества в океанските води намалява. Някои организми са придобили способността да синтезират органични вещества от неорганични, използвайки слънчева енергия или енергията на химичните реакции. Така възникват автотрофите, способни на фотосинтеза или хемосинтеза.
Първите организми са били анаеробни и са получавали енергия чрез реакции на окисление без кислород, като например ферментация. Въпреки това, появата на фотосинтезата доведе до натрупване на кислород в атмосферата. В резултат на това е възникнало дишането - кислороден, аеробен окислителен път, който е около 20 пъти по-ефективен от гликолизата.
Първоначално животът се е развил във водите на океана, тъй като силното ултравиолетово лъчение е имало пагубен ефект върху организмите на сушата. Появата на озоновия слой в резултат на натрупването на кислород в атмосферата е създала предпоставките за появата на живи организми на сушата.
В момента има няколко научни дефиниции на живота, но всички те са неточни. Някои от тях са толкова широки, че под тях попадат неодушевени предмети като огън или кристали от минерали. Други са твърде тесни и според тях мулета, които не дават потомство, не се признават за живи.
Един от най-успешните определя живота като самоподдържаща се химическа система, способна да се държи в съответствие със законите на дарвиновата еволюция. Това означава, че първо, група от живи индивиди трябва да произведе потомство, подобно на себе си, което наследява чертите на своите родители. Второ, в поколенията потомци трябва да се проявят последствията от мутациите - генетични промени, които се наследяват от следващите поколения и причиняват вариабилност на популацията. И трето, необходимо е да действа система на естествен подбор, в резултат на което някои индивиди получават предимство пред други и оцеляват при променени условия, давайки потомство.
Какви елементи на системата са били необходими, за да има характеристиките на жив организъм? Голям брой биохимици и молекулярни биолози смятат, че молекулите на РНК притежават необходимите свойства. Рибонуклеиновите киселини са специални молекули. Някои от тях могат да се възпроизвеждат, мутират, като по този начин предават информация и следователно могат да участват в естествения подбор. Вярно е, че те не са в състояние сами да катализират процеса на репликация, въпреки че учените се надяват, че в близко бъдеще ще бъде намерен фрагмент от РНК с такава функция. Други молекули РНК участват в "четенето" на генетична информация и пренасянето й в рибозомите, където се синтезират протеинови молекули, в които участват РНК молекули от третия тип.
По този начин най-примитивната жива система може да бъде представена от удвояващи се молекули на РНК, подложени на мутации и подложени на естествен подбор. В хода на еволюцията на базата на РНК възникват специализирани ДНК молекули - пазители на генетичната информация - и не по-малко специализирани протеинови молекули, които поеха функциите на катализатори за синтеза на всички известни в момента биологични молекули.
В някакъв момент от време „жива система“ от ДНК, РНК и протеин намери подслон в торбичка, образувана от липидна мембрана, и тази структура, по-защитена от външни влияния, послужи като прототип на първите клетки, които пораждат. към трите основни клона на живота, които са представени в съвременния свят от бактерии, археи и еукариоти. Що се отнася до датата и последователността на появата на такива първични клетки, тя остава загадка. Освен това, според прости вероятностни оценки, няма достатъчно време за еволюционния преход от органични молекули към първите организми - първите протозои се появиха твърде внезапно.
Дълги години учените вярваха, че животът едва ли би могъл да възникне и да се развие през периода, когато Земята е била постоянно подложена на сблъсъци с големи комети и метеорити, и този период е приключил преди около 3,8 милиарда години. Наскоро обаче в най-старите седиментни скали на Земята, открити в югозападната част на Гренландия, са открити следи от сложни клетъчни структури, които са на възраст най-малко 3,86 милиарда години. Това означава, че първите форми на живот биха могли да възникнат милиони години преди да спре бомбардирането на нашата планета от големи космически тела. Но тогава е възможен и съвсем различен сценарий (фиг. 4). Органичната материя дойде на Земята от космоса заедно с метеорити и други извънземни обекти, които бомбардираха планетата в продължение на стотици милиони години от нейното образуване. В днешно време сблъсъкът с метеорит е доста рядко събитие, но дори и сега от космоса, заедно с междупланетния материал, към Земята продължават да текат точно същите съединения, както в зората на живота.
Космическите обекти, падащи на Земята, биха могли да играят централна роля в появата на живот на нашата планета, тъй като според редица изследователи клетки като бактерии могат да възникнат на друга планета и след това да стигнат до Земята заедно с астероидите. Едно доказателство в подкрепа на теорията за извънземен произход на живота е открито в метеорит с форма на картофи, наречен ALH84001. Първоначално този метеорит беше парче от марсианската кора, което след това беше изхвърлено в космоса чрез експлозия, когато огромен астероид се сблъска с повърхността на Марс, което се случи преди около 16 милиона години. И преди 13 хиляди години, след дълго пътуване в рамките на Слънчевата система, този фрагмент от марсианска скала под формата на метеорит кацна в Антарктида, където наскоро беше открит. Подробно проучване на метеорита вътре в него разкри пръчковидни структури, наподобяващи вкаменени бактерии, което породи разгорещен научен дебат за възможността за живот дълбоко в марсианската кора. Тези спорове ще бъдат разрешени не по-рано от 2005 г., когато Националната администрация по аеронавтика и космос на Съединените американски щати ще извърши мисия на междупланетен космически кораб до Марс, за да вземе проби от марсианската кора и да достави проби на Земята. И ако учените успеят да докажат, че микроорганизмите някога са обитавали Марс, тогава ще може да се говори с по-голяма степен на увереност за извънземния произход на живота и възможността за внасяне на живот от Космоса.
включва4 проверки и 1 окончателно тестване:
Проверителна работа по темата
"Произходът на живота на Земята"
Част А Запишете номерата на въпросите, до тях напишете буквите на верните отговори.
1. Живите същества се различават от неживите:
а) състава на неорганичните съединения; б) наличие на катализатори;
в) взаимодействието на молекулите една с друга; г) метаболитни процеси.
2. Първите живи организми на нашата планета са:
а) анаеробни хетеротрофи; б) аеробни хетеротрофи;
в) автотрофи; г) симбионтни организми.
3. Същността на теорията за абиогенезата е:
4. Експериментите на Луи Пастьор се оказаха невъзможни:
а) спонтанно зараждане на живот; б) възникването на живото само от живото; в) внасяне на "семената на живота" от Космоса;
г) биохимична еволюция.
5. От тези състояния най-важното за възникването на живота е:
а) радиоактивност; б) наличие на течна вода; в) наличие на газообразен кислород; г) масата на планетата.
6. Въглеродът е в основата на живота на Земята, т.к той:
а) е най-разпространеният елемент на Земята;
б) първият от химичните елементи започна да взаимодейства с водата;
в) има ниско атомно тегло;
г) е в състояние да образува стабилни съединения с двойни и тройни връзки.
7. Същността на креационизма е:
а) произхода на живото от неживото; б) произхода на живото от живото;
в) сътворението на света от Бога; г) внасяне на живот от Космоса.
8. Когато започва геоложката история на Земята: а) над 6 милиарда; б) 6 милиона; в) преди 3,5 милиарда години?
9. Откъде произлизат първите неорганични съединения: а) в недрата на Земята; б) в първичния океан; в) в първичната атмосфера?
10. Каква беше предпоставката за появата на първичния океан: а) охлаждане на атмосферата; б) потъваща земя; в) появата на подземни източници?
11. Кои са първите органични вещества, появили се в океанските води: а) протеини; б) мазнини; в) въглехидрати; г) нуклеинови киселини?
12. Какви свойства имаха консервантите: а) растеж; б) метаболизъм; в) възпроизвеждане?
13. Какви свойства са присъщи на пробионта: а) метаболизъм; б) растеж; в) възпроизвеждане?
14. Какъв начин на хранене са имали първите живи организми: а) автотрофни; б) хетеротрофни?
15. Каква органична материя се появи с появата на фотосинтезиращи растения : а) протеини; б) мазнини; в) въглехидрати; г) нуклеинови киселини?
16.
Появата на кои организми създава условия за развитие на животинския свят: а) бактерии; б) синьо-зелени водорасли; в) зелени водорасли?
Част Б Допълнете изреченията.
1. Теорията, постулираща създаването на света от Бог (Създател) -….
2. Предядрени организми, които нямат ядро, ограничено от обвивката и органели, способни да се самовъзпроизвеждат -....
3. Система с разделяне на фази, взаимодействаща с външната среда като отворена система -….
4. Съветският учен, който предложи коацерватната теория за произхода на живота -….
Част В Отговорете на въпроса.
Избройте основните положения на теорията на A.I. Опарин.
Защо комбинацията от нуклеинови киселини с коацерватни капки се смята за най-важния етап от възникването на живота?
Проверителна работа по темата "Химическа организация на клетката"
Опция 1
Тествайте себе си тествайте
2. Какви химични елементи се съдържат в клетката
макроелементи: а) кислород; б) въглерод; в) водород; г) азот; д) фосфор; е) сяра; ж) натрий; з) хлор; и) калий; j) калций; л) желязо; м) магнезий; м) цинк?
3. Какъв е средният дял на водата в клетката: а) 80%; б) 20%; в 1%?
Какво жизненоважно съединение съдържа желязото: а) хлорофил; б) хемоглобин; в) ДНК; г) РНК?
Кои съединения са мономери на протеинови молекули:
6. Коя част от молекулите на аминокиселината ги отличава една от друга: а) радикал; б) аминогрупа; в) карбоксилна група?
7. Чрез каква химична връзка са свързани аминокиселините в белтъчната молекула от първичната структура: а) дисулфид; б) пептид; в) водород?
8. Колко енергия се отделя при разграждането на 1 g протеин: а) 17,6 kJ; б) 38,9 kJ?
9. Кои са основните функции на протеините: а) изграждане; б) каталитичен; в) двигател; г) транспорт; д) защитни; е) енергия; ж) всичко по-горе?
10. Кои съединения по отношение на водата включват липидите: а) хидрофилни; б) хидрофобни?
11. Къде се синтезират мазнините в клетките: а) в рибозомите; б) пластиди; в) EPS?
12. Какво значение имат мазнините за растителния организъм: а) структурата на мембраните; б) източник на енергия; в) регулиране на топлината?
13. В резултат на който процес се образуват органични вещества
неорганични: а) протеинова биосинтеза; б)) фотосинтеза; в) Синтез на АТФ?
14. Какви въглехидрати са монозахариди: а) захароза; б) глюкоза; в) фруктоза; г) галактоза; д) рибоза; д) дезоксирибоза; ж) целулоза?
15. Какви полизахариди са характерни за растителните клетки: а) целулоза; б) нишесте; в) гликоген; г) хитин?
Каква е ролята на въглехидратите в животинската клетка:
17. Какво е включено в нуклеотида: а) аминокиселина; б) азотна основа; в) остатъкът от фосфорна киселина; г) въглехидрати?
18. Каква спирала е молекула на ДНК: а) единична; б) двойно?
19. Коя от нуклеиновите киселини има най-голяма дължина и молекулно тегло:
а) ДНК; б) РНК?
Довършете изреченията
Въглехидратите са разделени на групи …………………………….
Мазнините са ……………………………
Връзката между две аминокиселини се нарича ……………
Основните свойства на ензимите са ………… ..
ДНК изпълнява функциите на …………… ..
РНК изпълнява функциите на …………… ..
1. Съдържанието на които четири елемента в клетката е особено високо: а) кислород; б) въглерод; в) водород; г) азот; д) желязо; е) калий; ж) сяра; з) цинк; и) скъпа?
2. Коя група химични елементи е 1,9% от мокрото тегло
клетки; а) органогени (въглерод, водород, азот, кислород); в) макроелементи; б) микроелементи?
Кое жизненоважно съединение съдържа магнезий: а) хлорофил; б) хемоглобин; в) ДНК; г) РНК?
Какво е значението на водата за живота на клетката:
5. В какво са разтворими мазнините: а) във вода; б) ацетон; в) въздухът; г) бензин?
6. Какъв е химичният състав на мастната молекула: а) аминокиселини; б) мастни киселини; в) глицерин; г) глюкоза?
7. Какво значение имат мазнините за животинския организъм: а) структурата на мембраните; б) източник на енергия; в) регулиране на топлината; г) водоизточник; д) всичко по-горе?
Колко енергия се отделя при разграждането на 1 g мазнини: а) 17,6 kJ; б) 38,9 kJ?
Какво се образува в резултат на фотосинтезата: а) белтъчини; б) мазнини; в) въглехидрати?
11. Какви полизахариди са характерни за животинската клетка: а) целулоза; б) нишесте; в) гликоген; г) хитин?
12. Каква е ролята на въглехидратите в растителната клетка: а) изграждане; б) енергия; в) транспорт; г) компонент на нуклеотидите?
13. Колко енергия се отделя при разграждането на 1 g въглехидрати: а) 17,6 kJ; б) 38,9 kJ?
Колко от известните аминокиселини участват в протеиновия синтез: а) 20; б) 23; в) 100?
В кои органели на клетъчните белтъци се синтезират: а) в хлоропластите; б) рибозоми; в) в митохондриите; г) в EPS?
17. Какво е мономер на нуклеинова киселина:
а) аминокиселина; б) нуклеотид; в) протеинова молекула?
18. Към какви вещества принадлежи рибозата: а) белтъчини; б) мазнини; в) въглехидрати?
19. Какви вещества влизат в ДНК нуклеотидите: а) аденин; б) гуанин; в) цитозин; г) урацил; д) тимин; е) фосфорна киселина ж) рибоза; з) дезоксирибоза?
II
... Довършете изреченията
1. Въглехидратите се разделят на групи ………………….
2. Мазнините са ……………………………
3. Връзката между две аминокиселини се нарича ……………
4. Основните свойства на ензимите са ………… ..
5. ДНК изпълнява функциите на …………… ..
6. РНК изпълнява функциите на …………… ..
ДЕКОДЕР
Вариант номер 1
I a: 2-d, f, g, h, i, k, l, m; 3-а; 4 ГИГАБАЙТА; 5 д; 6-а; 7-6; 8-а; 9-g; 10-6; 11 инча; 12-а, б; 13-6; 14-b, c, d, e; 15-а, б; 16 век; 17-b, c, d; 18-6; 19-а.
Вариант номер 2
1-а, б, в, г; 2-6; 3-а; 4-г; 5-b, c, d; 6-b, c; 7-г; 8-6; 9 инча; 10-а, б; 11 век; 12-a.b, d; 13-а; 14-а; 15-b; 16-b, c, d; 17-6; 18 инча; 19-a.b.v, d, f, 3.
1.монозахариди, олигозахариди, полизахариди
2.естери на глицерол и висши мастни киселини
3.пептид
4. Специфичността и зависимостта на скоростта на катализа зависи от температурата, pH, субстрата и концентрацията на ензима
5.съхранение и предаване на наследствена информация
6. информационните РНК предават информация за структурата на протеина от РК до мястото на протеиновия синтез, те определят местоположението на аминокиселините в протеиновите молекули. Транспортните РНК доставят аминокиселината до мястото на протеиновия синтез. Рибозомните РНК са част от рибозомите, определящи тяхната структура и функциониране.
Проверителна работа по темата "Структура и жизнена дейност на клетките"
Опция 1
I. Какви характеристики на жива клетка зависят от функционирането на биологичните мембрани:
а) селективна пропускливост; б) поглъщане и задържане на вода; в) йонообмен; г) изолация от околната среда и връзка с нея; д) всичко по-горе?
2. През кои части на мембраната се пренася водата: а) липиден слой; б) протеинови пори?
3. Кои органели на цитоплазмата имат едномембранна структура: а) външна клетъчна мембрана; б) ES; в) митохондрии; г) пластиди; д) рибозоми; е) комплексът Голджи; ж) лизозоми?
4. Какво отделя цитоплазмата на клетката от околната среда: а) мембрани на ES (ендоплазмен ретикулум); б) външната клетъчна мембрана?
От колко субединици се състои рибозомата: а) една; б) две; в) три?
Какво е включено в рибозомата: а) протеини; б) липиди; в) ДНК; г) РНК?
Кои органели са характерни само за растителните клетки: а) ES; б) рибозоми; в) митохондрии; г) пластиди?
Кои пластиди са безцветни: а) левкопласти; б) хлоропласти; в) хромопласти?
11. За кои организми е характерно ядрото: а) прокариоти; б) еукариоти?
12. Коя от ядрените структури участва в сглобяването на рибозомни субединици: а) ядрена обвивка; б) ядрото; в) ядрен сок?
13. Кой от компонентите на мембраната определя свойството на селективна пропускливост: а) протеини; б) липиди?
14. Как преминават през мембраната големи белтъчни молекули и частици: а) фагоцитоза; б) пиноцитоза?
15. Кои органели на цитоплазмата имат немембранна структура: а) ES; б) митохондрии; в) пластиди; г) рибозоми; д) лизозоми?
16. Кой органоид свързва клетката в едно цяло, осъществява транспорта на веществата, участва в синтеза на белтъчини, мазнини, сложни въглехидрати: а) външната клетъчна мембрана; б) ES; в) комплексът Голджи?
17. В коя от ядрените структури е сглобяването на рибозомните субединици: а) в ядрения сок; б) в нуклеола; в) в ядрената обвивка?
18. Каква е функцията на рибозомите: а) фотосинтеза; б) протеинов синтез; в) синтез на мазнини; г) синтез на АТФ; д) транспортна функция?
19. Каква е структурата на молекулата на АТФ: а) биополимер; б) нуклеотид; в) мономер?
20. В кои органели АТФ се синтезира в растителна клетка: а) в рибозоми; б) в митохондриите; в) в хлоропластите?
21. Колко енергия се съдържа в АТФ: а) 40 kJ; б) 80 kJ; в) 0 kJ?
22. Защо дисимилацията се нарича енергиен обмен: а) енергията се усвоява; б) се освобождава енергия?
23. Какво включва процесът на усвояване: а) синтез на органични вещества с усвояване на енергия; б) разпад на органични вещества с отделяне на енергия?
24. Кои процеси протичащи в клетката са асимилативни: а) протеинов синтез; б) фотосинтеза; в) липиден синтез; г) синтез на АТФ; д) дишане?
25. На какъв етап от фотосинтезата се образува кислород: а) тъмно; б) светлина; в) постоянно?
26. Какво се случва с АТФ в светлия стадий на фотосинтезата: а) синтез; б) разделяне?
27. Каква е ролята на ензимите при фотосинтезата: а) неутрализират; б) катализира; в) разцепване?
28. Какъв е начинът на хранене на човек: а) автотрофни; б) хетеротрофни; в) смесен?
29. Каква е функцията на ДНК в протеиновия синтез: а) самоудвояване; б) транскрипция; в) синтез на тРНК и рРНК?
30. На какво отговаря информацията на един ген от ДНК молекулата: а) протеин; б) аминокиселина; в) ген?
31. Какво отговаря на триплета и РНК: а) аминокиселина; б) протеин?
32. Какво се образува в рибозомата в процеса на белтъчна биосинтеза: а) белтък с третична структура; б) белтък с вторична структура; а) полипептидна верига?
Вариант 2
От какви молекули се състои биологичната мембрана: а) протеини; б) липиди; в) въглехидрати; г) вода; д) АТФ?
През кои части на мембраната се пренасят йони: а) липиден слой; б) протеинови пори?
Кои органели на цитоплазмата имат двумембранна структура: а) ES; б) митохондрии; в) пластиди; г) Комплекс Голджи?
а) зеленчук; б) животни?
Където се образуват рибозомни субединици, а) в цитоплазмата; б) в ядрото; в) във вакуоли?
В кои органели се намират рибозомите:
7. Защо митохондриите се наричат енергийни станции на клетките: а) осъществяват протеинов синтез; б) синтез на АТФ; в) синтез на въглехидрати; г) разцепване на АТФ?
8. Какви органели са общи за растителните и животинските клетки: а) ES; б) рибозоми; в) митохондрии; г) пластиди? 9. Кои пластиди имат оранжевочервен цвят: а) левкопласти; б) хлоропласти; в) хромопласти?
10. Кои пластиди съхраняват нишесте: а) левкопласти; б) хлоропласти; в) хромопласти?
11. Каква ядрена структура носи наследствените свойства на организма: а) ядрена обвивка; б) ядрен сок; в) хромозоми; г) ядрото?
12. Какви са функциите на ядрото: а) съхранение и предаване на наследствена информация; б) участие в клетъчното делене; в) участие в биосинтеза на протеини; г) синтез на ДНК; д) синтез на РНК; е) образуването на рибозомни субединици?
13. Как се наричат вътрешните структури на митохондриите: а) гранули; б) кристи; в) матрица?
14. Какви структури образува вътрешната мембрана на хлоропласта: а) гран тилакоиди; б) тилакоиди на стромата; в) строма; г) Криста?
15. Кои пластиди са зелени: а) левкопласти; б) хлоропласти; в) хромопласти?
16. Кои пластиди дават цвят на цветни листенца, плодове, есенни листа:
а) левкопласти; б) хлоропласти; в) хромопласти?
17. С появата на каква структура се отделя ядрото от цитоплазмата: а) хромозоми; б) ядрото; в) ядрен сок; г) ядрена обвивка?
18. Какво представлява ядрената обвивка: а) непрекъсната обвивка; б) пореста обвивка?
19. Какви съединения са част от АТФ: а) азотна основа; б) въглехидрати; в) три молекули фосфорна киселина; г) глицерин; д) аминокиселина?
20. В кои органели АТФ се синтезира в животинска клетка: а) рибозоми; б) митохондрии; в) хлоропласти?
21. В резултат на какъв процес, протичащ в митохондриите, се синтезира АТФ: а) фотосинтеза; б) дишане; в) биосинтеза на протеини?
22. Защо асимилацията се нарича пластичен обмен: а) създават се органични вещества; б) органичната материя се разгражда?
23. Какво включва процесът на дисимилация: а) синтез на органични вещества с поглъщане на енергия; в) разпад на органичните вещества с отделяне на енергия?
24. Каква е разликата между окисляването на органичната материя в митохондриите
от горенето на същите вещества: а) отделяне на топлина; б) отделяне на топлина и синтез на АТФ; в) синтеза на АТФ; г) процесът на окисление протича с участието на ензими; д) без участието на ензими?
25. В кои органели на клетката се осъществява процесът на фотосинтеза: а) в митохондриите; б) рибозоми; в) хлоропласти; г) хромопласти?
26. При разделянето на кое съединение се отделя свободен кислород по време на фотосинтезата:
а) C0 2; б) Н20; в) АТФ?
27. Кои растения създават най-много биомаса и отделят най-много кислород:
а) спорен; б) семена; в) водорасли?
28. Кои компоненти на клетката участват пряко в биосинтеза на протеини: а) рибозоми; б) ядрото; в) ядрена обвивка; г) хромозоми?
29. Каква структура на ядрото съдържа информация за синтеза на един протеин: а) ДНК молекула; б) триплет от нуклеотиди; в) ген?
30. Какви компоненти изграждат тялото на рибозомата: а) мембрани; б) протеини; в) въглехидрати; г) РНК; д) мазнини?
31. Колко аминокиселини участват в биосинтезата на белтъците, а) 100; б) 30; през 20?
32. Къде се образуват сложните структури на белтъчната молекула: а) в рибозомата; б) в цитоплазмения матрикс; в) в каналите на ендоплазмения ретикулум?
Преглед
Опция 1:
1e; 2b; 3a, f, g; 4b; 5 B; 6а, г; 7b; 8 г; 9а; 10b; 11b; 12b; 13b; 14а; 15 г; 16b; 17b; 18b; 19b, c; 20b, c; 21b; 22b; 23а; 24а, б, в, г; 25b; 26 а; 27 а, б, в; 28b; 29b, c; 30а; 31а; 32в.
Вариант 2:
1а, б; 2a4 3b, c; 4а; 5 B; 6а, в, г, д; 7b; 8а, б, в; 9в; 10а; 11в; 12 всички; 13b; 14а, б; 15b; 16в; 17 г; 18b; 19а, б, в: 20б; 21b; 22а; 23b; 24в, г; 25с; 26b; 26b; 28а, г; 29в; 30б, г; 31в; 32в.
Проверителна работа по темата "Възпроизвеждане и развитие на организмите"
"Размразяване"
Какъв е жизненият цикъл на клетката?
Какви са видовете постембрионално развитие?
Каква е структурата на бластулата?
Какви са функциите на хромозомите?
Какво е митоза?
Какво представлява клетъчната диференциация?
Каква е структурата на гаструлата?
Какви зародишни листове се образуват по време на ембрионалното развитие?
Посочете трима руски учени, които са дали голям принос в развитието на ембриологията.
Избройте етапите на ембрионално развитие при многоклетъчни животни.
Какво е ембрионална индукция?
Какви са предимствата на непрякото развитие пред прякото развитие?
На какви периоди се разделя индивидуалното развитие на организмите?
Какво е онтогенезата?
Какви факти потвърждават, че ембрионът е интегрална система?
Какъв е наборът от хромозоми и ДНК в профаза 1 и профаза 2 на мейозата?
Какъв е репродуктивният период?
Какъв е наборът от хромозоми и ДНК в метафаза 1 и метафаза 2 на мейоза?
Какъв е броят на хромозомите и ДНК по време на анафаза на митоза и анафаза 2 на мейоза?
Избройте видовете безполово размножаване.
Избройте етапите на ембриогенезата.
Колко хромозоми и ДНК ще имат клетките в метафазата на митоза и телофаза на мейоза 2?
Какъв е вегетативният полюс в бластулата?
Назовете видовете хромозоми (по структура).
Какво представляват Blastocel и Gastrocoel?
Формулирайте биогенетичен закон.
Какво е клетъчна специализация?
Какво е мейоза?
Какъв е броят на хромозомите в клетките в началото и в края на митозата?
Какво е стрес?
Избройте фазите на мейозата.
Колко яйцеклетки и сперматозоиди се образуват в резултат на гаметогенезата?
Какво представляват бивалентите?
Кои са първични и вторични кухини?
Какво е неврола?
От какви периоди се състои интерфазата?
Какво е биологичното значение на оплождането?
Как завършва второто деление на мейозата?
Какво е хомеостаза?
Какво е спорообразуване?
Какво е биологичното значение на размножаването?
Какво е значението на размножаването в природата?
Какво е гаструла?
Кои са частите на птиче яйце?
Какви са функциите на зиготата?
Как се изразява регенерацията при високо организирани животни и хора?
Какви зародишни слоеве се образуват при многоклетъчни животни на етап гаструла?
Избройте фазите на мейозата.
През какви етапи преминават животните по време на развитието си с метаморфоза?
Какво е пряко и непряко развитие?
Как се различава разцепването от митотичното делене?
Какви етапи се разграничават в постембрионалното развитие на човек?
Какво е амитоза?
Какви органи се развиват в човешкия ембрион от мезодермата?
Какъв е наборът от хромозоми и ДНК в анафаза 1 и анафаза 2 на мейоза?
Избройте фазите на митозата.
Какво представлява ембрионалното развитие на животните?
Какъв е броят на хромозомите и ДНК в клетките в профаза на митоза и анафаза 2 на мейоза?
Какви са функциите на яйцеклетката и спермата?
Каква е структурата на хромозомата?
Колко хромозоми и ДНК ще има в една клетка в анафаза на митоза и метафаза 1 на мейоза?
Какво се случва с клетката по време на интерфаза?
Избройте основните етапи на образуване на яйца.
Какво е регенерация?
Какъв е наборът от хромозоми и ДНК в телофаза 1 и телофаза 2 на мейоза?
Кой създаде биогенетичния закон?
Какво е спрежение?
Какво представляват кръстосаните хромозоми?
До какво води преминаването?
Как можете да обясните разликите в размера на яйцата на птиците и хората?
Каква е структурата на бластулата?
В коя фаза на мейозата настъпва конюгация и какво представлява тя?
Как се наричат етапите на оогенезата?
В коя фаза на мейозата настъпва кръстосването и какво е то?
Какво е биологичното значение на кръстосването?
От кой зародишен слой се образува човешкото сърце?
Как завършва първото деление на мейозата?
Тествайте себе си тествайте
1. Какъв тип клетъчно деление не е придружено от намаляване на набора от хромозоми: а) амитоза; б) мейоза; в) митоза?
2. Какъв набор от хромозоми се получава при митотично делене на диплоидното ядро: а) хаплоидно; б) диплоиден?
3. Колко хроматиди има в хромозомата до края на митозата: а) две; костен?
4. Кое деление е придружено от намаляване (намаляване) на броя на хромозомите в клетката наполовина: а) митоза; 6) амитоза; в) мейоза? 5. В коя фаза на мейозата настъпва конюгирането на хромозомите: а) в профаза 1; 6) в метафаза 1; в) в профаза 2?
6. Какъв начин на размножаване се характеризира с образуването на гамети: а) вегетативен; б) безполов; в) сексуален?
7. Какъв набор от хромозоми имат сперматозоидите: а) хаплоидни; б) диплоиден?
8. В коя зона по време на гаметогенезата се извършва деленето на мейотичните клетки:
а) в зоната на растеж; 6) в гнездовата зона; в) в зоната на зреене?
9. Каква част от спермата и яйцеклетката е носител на генетична информация: а) черупка; б) цитоплазма; в) рибозоми; г) ядро?
10. С развитието на кой зародишен лист се свързва появата на вторична телесна кухина: а) ектодерма; б) мезодерма; в) ендодерма?
11. Поради какъв зародишен лист се образува хордата: а) ектодерма; б) ендодерма; в) мезодерма?
Опция 2
1. Какво деление е характерно за соматичните клетки: а) амитоза; б) митоза; в) мейоза?
2. Колко хроматиди има в хромозомата до началото на профазата: а) една; б) две?
3. Колко клетки се образуват в резултат на митоза: а) 1; б) 2; в) 3; г) 4?
4. В резултат на какъв тип клетъчно делене се получават четири хаплоидни клетки:
а) митоза; б) мейоза; в) амитоза?
Какъв набор от хромозоми има зиготата: а) хаплоидна; б) диплоиден?
Какво се образува в резултат на овогенезата: а) сперматозоиди; б) яйцеклетка; в) зигота?
7. Кой от начините на размножаване на организмите е възникнал по-късно от всички в процеса на еволюция: а) вегетативен; б) безполов; в) сексуален?
9. Защо етапът на двуслоен ембрион се нарича гаструла:
а) прилича на стомах; б) има чревна кухина; в) има стомах?
10.С появата на кой зародиш започва развитието на тъканите и органните системи:
а) ектодерма; б) ендодерма; в) мезодерма?
11. Поради какъв зародишен лист се образува гръбначния мозък: а) ектодерма; б) мезодерма; в) ендодерма?
Преглед
Вариант номер 1
1в ; 2b; 3b; 4в; 5а; 6в; 7а; 8в; 9 г; 10b; 11в
Вариант номер 2
1b; 2b; 3b; 4b; 5 B; 6b; 7в; 8а; 9b; 10в; 11а.
Окончателно тестване
РАБОТА ПО ПРОВЕРКА ЗА КУРСА
"Обща биология" 10 клас
Опция 1.
Инструкции за ученици
Тестът се състои от части A, B, C. Завършването му отнема 60 минути. Прочетете внимателно всяка задача и предложените опции за отговор, ако има такива. Отговорете само след като сте разбрали въпроса и сте анализирали всички варианти за отговор.
Изпълнете задачите в реда, в който са дадени. Ако дадена задача ви създава проблем, пропуснете я и се опитайте да завършите тези в отговорите, в които сте сигурни. Можете да се върнете към пропуснатите задачи, ако имате време.
Една или повече точки се дават за изпълнение на задачи с различна сложност. Получените от вас точки за изпълнени задачи се сумират. Опитайте се да изпълните възможно най-много задачи и да спечелите най-много точки.
Желаем Ви успех!
Образуването на първите органични съединения на Земята се нарича химическа еволюция. Той предшества биологичната еволюция. Етапите на химическата еволюция са идентифицирани от A.I. Oparin.
I етап - небиологичен, или абиогенен (от гръцки u, un - отрицателна частица, bios - живот, genesis - произход). На този етап протичат химични реакции в атмосферата на Земята и във водите на първичния океан, наситени с различни неорганични вещества, при условия на интензивна слънчева радиация. В хода на тези реакции от неорганични вещества могат да се образуват прости органични вещества - аминокиселини, алкохоли, мастни киселини, азотни основи.
Възможността за синтезиране на органични вещества от неорганични във водите на първичния океан беше потвърдена в експериментите на американския учен С. Милър и местните учени A.G. Pasynsky и T.E. Pavlovskaya.
Милър проектира инсталация, която съдържа смес от газове - метан, амоняк, водород, водна пара. Тези газове биха могли да са част от първичната атмосфера. В другата част на апарата имаше вода, която беше доведена до кипене. Газовете и водните пари, които циркулираха в апарата с високо налягане, бяха изложени на електрически разряди в продължение на една седмица. В резултат на това в сместа се образуват около 150 аминокиселини, някои от които са част от протеините.
Впоследствие възможността за синтез на други органични вещества, включително азотни основи, беше експериментално потвърдена.
II етап - синтез на протеини - полипептиди, които могат да се образуват от аминокиселини във водите на първичния океан.
III етап - появата на коацервати (от лат. coacervus - съсирек, купчина). Протеиновите молекули с амфотерност при определени условия могат спонтанно да се концентрират и образуват колоидни комплекси, които се наричат коацервати.
Коацерватните капчици се образуват чрез смесване на два различни протеина. Разтвор на един протеин във вода е бистър. При смесване на различни протеини разтворът става мътен, под микроскоп в него се виждат капки, плаващи във вода. Такива капки - коацервати могат да се появят във водите на 1000 първични океана, където са разположени различни протеини.
Някои от свойствата на коацерватите са външно подобни на свойствата на живите организми. Например, те "абсорбират" от околната среда и избирателно натрупват определени вещества, увеличават размера си. Може да се предположи, че веществата вътре в коацерватите са влезли в химични реакции.
Тъй като химическият състав на "бульона" в различните части на първичния океан е различен, химическият състав и свойствата на коацерватите не са еднакви. Между коацерватите могат да се образуват конкурентни отношения за веществата, разтворени в "бульона". Коацерватите обаче не могат да се считат за живи организми, тъй като им липсва способността да възпроизвеждат собствения си вид.
Етап IV - появата на молекули нуклеинова киселина, способни да се самовъзпроизвеждат.
Проучванията показват, че късите вериги от нуклеинови киселини са способни да се удвояват без никаква връзка с живите организми - в епруветка. Възниква въпросът: как се е появил генетичният код на Земята?
Американският учен Дж. Бернал (1901-1971) доказва, че минералите играят важна роля в синтеза на органични полимери. Показано е, че редица скали и минерали - базалт, глини, пясък - имат информационни свойства, например върху глини могат да се синтезират полипептиди.
Очевидно първоначално от само себе си възниква "минералогичен код", в който ролята на "букви" играеха катиони на алуминий, желязо, магнезий, редуващи се в различни минерали в определена последователност. В минералите се появява три-, четири- и петбуквен код. Този код определя последователността на свързване на аминокиселините в протеинова верига. Тогава ролята на информационната матрица премина от минерали към РНК, а след това към ДНК, която се оказа по-надеждна за предаването на наследствени белези.
Процесите на химическа еволюция обаче не обясняват как са възникнали живите организми. Процесите, довели до прехода от неживо към живо, Дж. Бернал нарече биопоеза. Биопоезата включва етапи, които е трябвало да предхождат появата на първите живи организми: поява на мембрани в коацервати, метаболизъм, способност за саморазмножаване, фотосинтеза, кислородно дишане.
Образуването на клетъчни мембрани чрез подреждане на липидни молекули върху повърхността на коацерватите може да доведе до появата на първите живи организми. Това гарантира стабилността на формата им. Включването на молекули нуклеинова киселина в коацерватите осигурява способността им да се възпроизвеждат. В процеса на самовъзпроизвеждане на молекули нуклеинова киселина се появяват мутации, които служат като материал за.
И така, въз основа на коацервати биха могли да възникнат първите живи същества. Те, очевидно, са били хетеротрофи и са се хранели с богатата на енергия комплексна органична материя, съдържаща се във водите на първичния океан.
С увеличаването на броя на организмите конкуренцията между тях се засили, тъй като доставката на хранителни вещества в океанските води намалява. Някои организми са придобили способността да синтезират органични вещества от неорганични, използвайки слънчева енергия или енергията на химичните реакции. Така възникват автотрофите, способни на фотосинтеза или хемосинтеза.
Първите организми са били анаеробни и са получавали енергия чрез реакции на окисление без кислород, като например ферментация. Въпреки това, появата на фотосинтезата доведе до натрупване на кислород в атмосферата. В резултат на това е възникнало дишането - кислороден, аеробен окислителен път, който е около 20 пъти по-ефективен от гликолизата.
Първоначално животът се е развил във водите на океана, тъй като силното ултравиолетово лъчение е имало пагубен ефект върху организмите на сушата. Появата на озоновия слой в резултат на натрупването на кислород в атмосферата е създала предпоставките за появата на живи организми на сушата.
На повърхността на Земята положението беше различно.
Тук първоначално образуваните въглеводороди трябва да са влезли в химическо взаимодействие с веществата около тях, преди всичко с водните пари на земната атмосфера. Въглеводородите са изпълнени с огромен химически потенциал. Многобройни изследвания на редица химици, особено работата на руския академик А. Фаворски и неговата школа, показват изключителната способност на въглеводородите за различни химични трансформации.Особен интерес за нас представлява способността на въглеводородите относително лесно да добавят вода към себе си . Няма съмнение, че тези въглеводороди, които първоначално са се появили на земната повърхност, в основната си маса, е трябвало да се комбинират с вода. В резултат на това в земната атмосфера се образуват различни нови вещества. Преди това въглеводородните молекули бяха изградени само от два елемента: въглерод и водород. Но водата освен водород съдържа и кислород. Следователно молекулите на нововъзникналите вещества вече съдържат атоми на три различни елемента – въглерод, водород и кислород. Скоро към тях се присъедини още един четвърти елемент - азот.
В атмосферата на големите планети (Юпитер и Сатурн), наред с въглеводородите, винаги можем да намерим друг газ - амоняк. Този газ ни е добре познат, тъй като разтворът му във вода образува това, което наричаме амоняк. Амонякът е съединение на азот с водород. Този газ също е открит в значителни количества в земната атмосфера през този период от нейното съществуване, който сега описваме. Следователно въглеводородите влизат в комбинация не само с водна пара, но и с амоняк. В същото време възникват вещества, чиито молекули вече са изградени от четири различни елемента - въглерод, водород, кислород и азот.
Така, по времето, което описваме, Земята беше гола скалиста сфера, обгърната от повърхността от атмосфера от водна пара. В тази атмосфера, под формата на газове, имаше и онези различни вещества, които се получават от въглеводороди. С право можем да наречем тези вещества органични, въпреки че са се появили много преди появата на първите живи същества. По своята структура и състав те са били подобни на някои от химическите съединения, които могат да бъдат изолирани от телата на животните и растенията.
Земята постепенно се охлажда, отдавайки топлината си на студеното междупланетно пространство. Най-накрая температурата на повърхността му се приближи до 100 градуса, а след това водната пара на атмосферата започна да се сгъстява на капки и под формата на дъжд се втурна към горещата пустинна повърхност на Земята. Мощни дъждовни бури се изляха в Земята и я наводниха, образувайки първичния кипящ океан. Органичната материя в атмосферата също беше отнесена от тези душове и премина във водите на този океан.
Какво щеше да се случи с тях след това? Можем ли разумно да отговорим на този въпрос? Да, в момента можем лесно да приготвим тези или подобни вещества, изкуствено да ги получим в нашите лаборатории от най-простите въглеводороди. Да вземем воден разтвор на тези вещества и да го оставим да престои при повече или по-малко висока температура. Дали тогава тези вещества ще останат непроменени или ще претърпят различни видове химични трансформации? Оказва се, че дори в онези кратки периоди, през които можем да провеждаме нашите наблюдения в лаборатории, органичните вещества не остават непроменени, а се превръщат в други химични съединения. Прекият опит ни показва, че в този вид водни разтвори на органични вещества има толкова много и разнообразни трансформации, че дори е трудно да се опишат накратко. Но основната обща посока на тези трансформации се свежда до факта, че относително прости малки молекули на първичните органични вещества се комбинират помежду си по хиляди начини и по този начин образуват все по-големи и по-големи и по-сложни молекули.
За пояснение ще дам само два примера тук. Още през 1861 г. нашият известен сънародник, химик А. Бутлеров, показа, че ако разтворите формалин във варова вода и оставите този разтвор да престои на топло място, след известно време той ще придобие сладък вкус. Оказва се, че при тези условия шест молекули формалин се комбинират, за да образуват една по-голяма, по-сложна захарна молекула.
Най-старият член на нашата Академия на науките, Алексей Николаевич Бах, остави воден разтвор на формалин и цианид калиев да престои дълго време. В този случай се образуваха дори по-сложни вещества от тези на Бутлеров. Те притежават огромни молекули и по своята структура се доближават до протеините, основните съставни вещества на всеки жив организъм.
Има десетки и стотици такива примери. Те несъмнено доказват, че най-простите органични вещества във водната среда могат лесно да се превърнат в много по-сложни съединения като захари, протеини и други вещества, от които са изградени телата на животните и растенията.
Условията, които бяха създадени във водите на първичния горещ океан, не се различаваха много от условията, възпроизведени в нашите лаборатории. Следователно във всяка точка на тогавашния океан, във всяка изсъхваща локва е трябвало да се образуват същите сложни органични вещества, които са получени от Бутлеров, Бах и в експериментите на други учени.
И така, в резултат на взаимодействието между водата и най-простите производни на въглеводородите, чрез поредица от последователни химически трансформации, във водите на първичния океан се образува материалът, от който в момента са изградени всички живи същества. Все пак това беше само строителен материал. За да възникнат живи същества - организми, този материал трябваше да придобие необходимата структура, определена организация. Ако мога така да се изразя, само тухла и цимент можеше да се построи сграда, но все още не е самата сграда.
Ако откриете грешка, моля, изберете част от текст и натиснете Ctrl + Enter.
Зареждане ...