Деннис Тейлор – Биология. В 3-х томах. Т. 1 (страница 84)
6.7. 1) Все они являются белками и синтезируются живыми организмами.
2) Они катализируют химические реакции, понижая энергию активации, необходимую для того, чтобы реакция началась.
3) Для протекания ферментативной реакции требуется очень небольшое количество фермента.
4) В конце реакции фермент остается неизмененным.
5) Каждый фермент специфичен и имеет активный центр, в котором фермент и субстрат, временно объединяясь, образуют фермент-субстратный комплекс. В результате диссоциации этого комплекса продукт высвобождается.
6) Ферменты работают лучше всего при оптимальных значениях рН и оптимальных температурах.
7) Будучи белками, ферменты денатурируют при экстремальных значениях рН и температуры.
8) Показатель Q10 ферментов в пределах температуры от 0 до 40°С приблизительно равен 2.
9) Некоторые ферменты активны в присутствии кофакторов.
10) Определенные химические вещества так же, как и конечные продукты метаболических путей, ингибируют активность ферментов.
Глава 7
7.1. Эндоплазматический ретикулум, рибосомы, микротрубочки, микрофиламенты, микроворсинки (видимые в световом микроскопе в виде "щеточной каемки").
Кроме того, мелкие структуры, такие, как лизосомы и митохондрии, которые с трудом идентифицируются с помощью светового микроскопа, но легко различаются с помощью электронного.
7.2. а) Клеточная стенка со срединной пластинкой и плазмодесмой, хлоропласты (обычно пластиды), крупная центральная вакуоль (клетки животных содержат мелкие вакуоли, например пищевые и сократительныевакуоли).
б) Центриоли, микроворсинки, пиноцитозные пузырьки наиболее характерны для животных клеток.
7.3. а) А: полярная (гидрофильная) голова фосфолипида.
В: неполярные (гидрофобные) углеводородные хвосты фосфолипида.
С: фосфолипид.
D: слой липида.
б) Холестерол (наиболее распространенный стерол).
7.4. a) Na+, К+ — насос действует таким образом, что выход ионов Na+ сопряжен с поступлением в клетку ионов К+. В отсутствие К+ не происходит выхода Na+ и Na+ накапливается внутри клеток за счет диффузии, а К+ покидает клетки также в результате диффузии. б) АТФ служит источником энергии для активного переноса ионов Na+.
7.5. Неполярные аминокислоты гидрофобны (не смешиваются с водой). Следовательно, сигнальная последовательность белка отталкивается от водной фазы клетки, в которой находятся рибосомы, до тех пор, пока она не найдет белковый рецептор в ЭР.
Глава 9
9.1. Фотоавтотрофное питание — это процесс, в котором световая энергия Солнца служит источником энергии для синтеза органических соединений из неорганических веществ с использованием СО2 как источника углерода. Хемогетеротрофное питание — это процесс, в котором органические соединения синтезируются из уже существующих органических источников углерода за счет энергии химических реакций.
9.2. а) Автотрофный тип питания; б) Гетеротрофный тип питания.
9.3. 75·1012 кг углерода в год [(40·1012)+(35·1012)].
9.4. Энергия солнца доступна; сырье — вода — имеется в большом количестве; продуктом горения также является вода, которая не токсична и не загрязняет окружающую среду (атомная энергия небезопасна и является источником загрязнения среды).
9.5. Общая форма и положение
Большое отношение площади поверхности к объему для максимального улавливания света и эффективного газообмена. Листовая пластинка, как правило, располагается под прямым углом к падающему свету, особенно у двудольных растений.
Устьица
Отверстия в листьях, обеспечивающие газообмен. При фотосинтезе поглощается двуокись углерода и как побочный продукт выделяется кислород. У двудольных растений устьица расположены в основном на нижней, теневой, стороне листа, таким образом обеспечивается минимальная потеря воды в результате транспирации.
Замыкающие клетки
Регулируют открывание устьиц (обеспечивают открывание устьиц только на свету, когда идет фотосинтез).
Мезофилл
Содержит специальные органеллы для фотосинтеза-хлоропласта, в которых находится хлорофилл. У двудольных растений палисадные клетки мезофилла, содержащие наибольшее число хлоропластов, расположены непосредственно под верхней поверхностью листа, что обеспечивает максимальное улавливание света. Палисадные клетки вытянуты, что увеличивает вероятность поглощения ими света. Хлоропласты расположены по периферии клеток, что облегчает газообмен с межклеточным пространством. Хлоропласты могут обладать фототаксисом (т. е. перемещаться внутри клетки по направлению к свету). У двудольных растений губчатый мезофилл содержит крупные межклеточные пространства, что обеспечивает эффективность газообмена. (Листья однодольных растений также содержат крупные межклеточные пространства.)
Проводящая система
Снабжает водой, участвующей в процессе фотосинтеза, а также минеральными солями. Транспортирует продукты фотосинтеза. Колленхима и склеренхима служат опорой растению.
9.6. Хлорофилл а поглощает красный свет примерно вдвое интенсивнее, чем хлорофилл b, а его максимум поглощения приходится на несколько более длинные волны (волны с меньшей энергией). Поглощение в синем свете идет слабее и смещено к несколько более коротким волнам (волнам с большей энергией). Обратите внимание, что эти различия вызваны очень незначительными изменениями в химической структуре.
9.7. Хлорофилл а имеет более низкую энергию возбуждения. Таким образом хлорофилл b может передать возбужденные электроны (эквивалентно энергии) на хлорофилл я, несмотря на то что при переносе некоторая часть энергии теряется в виде тепла.
9.8. Темно-синий цвет красителя по мере его восстановления должен исчезнуть, оставив зеленый цвет хлоропластов.
9.9. ДХФИФ должен остаться синим в контрольных пробирках 2 и 3. На примере пробирки 2 показано, что одним светом нельзя вызвать изменения цвета и что для осуществления реакции Хилла необходимы хлоропласты. На примере пробирки 3 видно, что для протекания реакции Хилла свет необходим так же, как и хлоропласты.
9.10. Двумя органеллами, наиболее близкими к хлоропластам по размерам, являются ядра (немного больше) и митохондрии (немного меньше). Для того чтобы выделить чистые хлоропласты, необходимо более точное дифференциальное центрифугирование или центрифугирование в градиенте плотности.
9.11. Косвенные данные позволяют предположить, что ядра и митохондрии не участвуют в восстановлении ДХФИФ, так как для этого необходим свет, а эти органеллы не содержат ни хлорофилла, ни любого другого видимого пигмента.
9.12. Для того чтобы уменьшить активность фермента. Во время гомогенизации ферменты, разрушающие химические соединения клетки, могли высвободиться из других частей клетки, например из лизосом или вакуолей.
9.13. Клеточные реакции проходят эффективно только при определенных рН; любое существенное изменение рН, вызванное, например, высвобождением кислот из других частей клетки, может повлиять на активность хлоропластов.
9.14. а) Вода; б) ДХФИФ.
9.15. Только с нециклическим фотофосфорилированием: 1) выделился кислород; 2) электроны были захвачены ДХФИФ, поэтому они не могли вернуться в ФС I.
9.16. а) У хлоропластов отсутствуют оболочка (ограничивающая мембрана) и строма. Осталась только внутренняя система мембран.
б) Среда без сахарозы является гипотонической для хлоропластов. Не имея защитной клеточной стенки, разрушенной во время гомогенизации клеток, хлоропласты осмотически поглощают воду, набухают и лопаются. Строма растворяется, остаются только мембраны.
в) Данные изменения желательны, потому что лопнувшие хлоропласты обеспечивают более эффективный доступ ДХФИФ к мембранам, где протекает реакция Хилла.
9.17. Открытие реакции Хилла послужило поворотным пунктом по нескольким причинам:
1) Она показала, что выделение кислорода может происходить без восстановления двуокиси углерода, доказывая тем самым, что световые и темновые реакции и реакции расщепления воды разобщены.
2) Она показала, что хлоропласты могут осуществлять светозависимое восстановление акцепторов электронов.
3) Она предоставила биохимические данные о том, что световая реакция фотосинтеза полностью сосредоточена в хлоропласте.
9.18. Изотоп с непродолжительным периодом полураспада (например, 11С, 20,5 мин) быстро распадается, так что его уже нельзя обнаружить; следовательно, его пригодность для биологических экспериментов, которые зачастую требуют для своего завершения нескольких часов или дней, существенно ограничивается.
9.19. Биохимические реакции, протекающие в процессе фотосинтеза у Chlorella и у высших растений, сходны; по этой и по ряду приведенных ниже причин при изучении фотосинтеза обычно используется Chlorella:
1) Культура Chlorella фактически является культурой хлоропластов, так как большая часть объема каждой клетки занята отдельным хлоропластом.
2) В культуре удается, получить более однородный рост.
3) Клетки хлореллы очень быстро подвергаются действию радиоактивной двуокиси углерода и столь же быстро погибают, поэтому техника ухода за культурой проста.
9.20. Для максимального освещения водорослей.
9.21.
Схема
Этой схемой подчеркивается циклический перенос углерода; сложность цикла Кальвина обусловлена главным образом трудностью превращения 10·3С в 6·5С.
9.22. Наличие двуокиси углерода, воды, света и хлорофилла.