Фотосинтез

Фотосинтез – процесс создания органических веществ из неорганических с использованием энергии солнечного света. Фотосинтез происходит в клетках растений, содержащих хлоропласты, и в клетках цианобактерий. Фотосинтез включает две стадии: световую и темновую.

Световая стадия.

• Происходит только на свету.

• П роисходит на мембранах тилакоидов образованных внутренней мембраной хлоропластов.

• Происходит фотолиз воды, в результате которого образуется молекулярный кислород, который в данном случае является побочным продуктом и удаляется в окружающую среду. При фотолизе воды образуются также ионы водорода (H⁺), которые связываются с молекулами переносчиками (НАДФ) и в дальнейшем используются в реакциях темновой фазы.

• Образуется АТФ, также необходимый для реакций темновой фазы.

Темновая стадия.

• Происходит в строме хлоропласта.

• Углекислый газ поглощается из окружающей среды и поступает в хлоропласты.

• НАДФ∙Н (образовавшийся в световой стадии) высвобождает водород;

• Энергия АТФ расходуется на процесс: 6СО₂ + 24Н → С₆Н₁₂О₆ + 6Н₂О;

• Образуется глюкоза, которая затем превращается в крахмал.

Хемосинтез

Хемосинтез – процесс образования органических веществ из неорганических с использованием энергии, выделяющейся при окислении неорганических соединений. Хемосинтез открыт отечественным ученым С.Н. Виноградским. Как и все автотрофные организмы, хемосинтезирующие бактерии выполняют в биосфере роль продуцентов.

К хемотрофным организмам относятся ряд бактерий:

1) серобактерии окисляют сероводород до серы или до сульфатов;

2) железобактерии окисляют Fe⁺² до Fe⁺³

3) водородные бактерии окисляют выделяющийся при гниении молекулярный водород до H⁺;

4) нитрифицирующие бактерии окисляют аммиак до нитритов и нитратов.

Наследственная информация

Все организмы отличаются друг от друга различными признаками. Все внешние и внутренние признаки и особенности обмена веществ зависят от наличия в организме определенных белков. Наследственная информация – это информация о белках, которые должны синтезироваться в организме. А если наследственная информация – информация о белках, значит реализация этой информации – процесс синтеза белка. Наследственная информация записана в молекулах ДНК (или РНК у ряда вирусов). Участок ДНК, содержащий информацию о первичной структуре белка, называется геном.

Генетический код.

ДНК (а значит и каждый ген) представляет собой последовательность нуклеотидов, а белок – последовательность аминокислот. Принцип соответствия последовательности нуклеотидов ДНК последовательности аминокислот в белке называется генетическим кодом.

Свойства генетического кода:

1) Триплетность – каждая аминокислота кодируется тремя нуклеотидами. Три нуклеотида – триплет.

2) Специфичность (однозначность) – каждый триплет кодирует только одну кислоту. Например, триплет ААА кодирует только аминокислоту фенилаланин и никакую другую.

3) Избыточность (вырожденность) – аминокислота может кодироваться разными триплетами. Например, аминокислота серин может кодироваться любым из шести триплетов: АГА, АГГ, АГЦ, АГТ, ТЦА, ТЦГ. Благодаря избыточности генетического кода некоторые генные мутации не оказывают влияния на фенотип. Например, замена последнего нуклеотида в триплете АГА на любой другой никак не изменит последовательность аминокислот в белке, потому что получившийся новый триплет всё равно будет кодировать аминокислоту серин.

4) Универсальность – генетический код одинаков у всех живых организмов. Так триплет ААА кодирует фенилаланин у человека, грибов, растений, бактерий и вирусов. Универсальность генетического кода свидетельствует о единстве происхождения органического мира. Благодаря универсальности генетического кода возможна «пересадка» генов из генома одного вида в геном другого, лежащая в основе генной инженерии.

5) Наличие знаков препинания. Существуют триплеты, которые не кодируют аминокислоты. Они являются сигналом окончания синтеза определенной полипептидной последовательности.