Најважније из лекције
План-резиме
-
Ћелијско дисање
- Дефиниција и улога: Низ биохемијских реакција у којима се разградњом органских молекула (првенствено глукозе) ослобађа енергија неопходна за све животне процесе ћелије.
- Аеробно дисање (у присуству кисеоника):
- Цитоплазма: Почетна разградња молекула глукозе (хексозе) на мање молекуле (триозе).
- Митохондрије: Потпуна разградња органских молекула уз помоћ ензима и кисеоника до угљен-диоксида ($\text{CO}_2$) и воде ($\text{H}_2\text{O}$).
- Енергетски принос: По једном молекулу глукозе ослобађа се до 38 молекула АТП (аденозин-трифосфат).
- Грађа митохондрија: Двомембранске органеле са сопственом ДНК и рибозомима; на наборима унутрашње мембране (кристама) синтетише се АТП, док се у матриксу налазе ензими. Ћелије са већом потрошњом енергије (нпр. срчани и скелетни мишићи) садрже знатно више митохондрија, док их еритроцити немају.
- Анаеробни процеси (без присуства кисеоника):
- Стварање млечне киселине: Јавља се у мишићним ћелијама при интензивном напору услед недостатка кисеоника, што изазива замор и бол.
- Врење (ферментација): Метаболички процес карактеристичан за поједине гљиве (нпр. квасце) и бактерије (млечно-киселинско врење).
- Фактори који утичу на ћелијско дисање: Температура (растом температуре брзина расте до оптимума, а изнад $45^\circ\text{C}$ нагло опада услед оштећења ензима), доступност воде и концентрација кисеоника.
-
Фотосинтеза
- Дефиниција и улога: Метаболички процес у коме се светлосна енергија претвара у хемијску енергију (органска једињења / шећер), при чему се троше $\text{CO}_2$ и $\text{H}_2\text{O}$, а као споредни производ ослобађа кисеоник ($\text{O}_2$).
- Фотосинтетски организми: Фотоаутотрофи - цијанобактерије, алге, маховине и васкуларне биљке.
- Еколошки и глобални значај:
- Око 99,9% живог света директно или индиректно зависи од фотосинтезе као извора хране и кисеоника.
- Морске алге и цијанобактерије у саставу фитопланктона производе највећи део кисеоника на Земљи (око 75% укупног кисеоника настаје у воденим екосистемима).
- Примена алги: Пречишћавање отпадних вода, уклањање вишка $\text{CO}_2$, производња биогорива, сточне хране и ђубрива.
- Фотосинтетички пигменти:
- Хлорофил: Основни зелени пигмент смештен у тилакоидима хлоропласта који апсорбује светлост.
- Помоћни пигменти: Апсорбују друге делове светлосног спектра и преносе енергију на хлорофил.
- Фактори који утичу на фотосинтезу:
- Светлост: Интензитет повећава брзину фотосинтезе до тачке засићења.
- Угљен-диоксид: Већа концентрација $\text{CO}_2$ убрзава процес.
- Температура: Има дефинисан оптимум; на екстремно високим температурама долази до затварања стома и инактивације ензима.
-
Транспирација
- Дефиниција и механизам: Физиолошки процес испаравања воде са надземних делова биљке, првенствено кроз отворе на листу (стоме).
- Значај транспирације:
- Транспортни механизам: Ствара усисавајућу силу која, уз коренов притисак, потискује воду и минералне соли кроз проводне судове (ксилем) од корена до листова.
- Терморегулација: Спречава прегревање биљке путем евапоративног хлађења.
- Тургор: Омогућава одржавање унутрашњег притиска воде и усправног положаја биљке.
- Регулација преко стоминог апарата:
- Отварањем и затварањем стома биљка контролише водни биланс и размену гасова ($\text{CO}_2$ и $\text{O}_2$).
- Стоме су већином отворене дању ради потреба фотосинтезе, а затварају се током ноћи или у условима суше ради спречавања дехидратације.
- Фактори који утичу на транспирацију:
- Температура ваздуха: Повишена температура убрзава испаравање воде.
- Влажност ваздуха: Већа влажност успорава или зауставља транспирацију.
- Струјање ваздуха (ветар): Повећава одавање водене паре са површине листа.
- Интензитет светлости и површина листа: Већа површина и јаче осветљење стимулишу отварање већег процента стома и јачу транспирацију.
Ћелијско дисање је метаболички процес у коме ћелије разграђују органске молекуле (пре свега глукозу) ради ослобађања хемијске енергије неопходне за животне процесе.
\[ \text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6 + 6\text{O}_2 \longrightarrow 6\text{CO}_2 + 6\text{H}_2\text{O} + 38\,\text{АТП} \]
глукоза + кисеоник \(\longrightarrow\) угљен-диоксид + вода + хемијска енергија (АТП)
АТП (аденозин-трифосфат) – основни облик хемијске енергије коју ћелија директно користи за свој рад. По једном молекулу глукозе потпуном разградњом настаје до \(38\) молекула АТП-а.
Ток процеса у ћелији
- Цитоплазма: Глукоза (\(\text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6\)) се делимично разлаже на мање органске молекуле (триозе). За овај почетни корак није потребан кисеоник.
- Митохондрије: Уз присуство кисеоника и дејство ензима, мањи молекули се потпуно оксидују до угљен-диоксида (\(\text{CO}_2\)) и воде (\(\text{H}_2\text{O}\)), при чему се ослобађа највећа количина енергије у виду АТП-а.
Митохондрија има две мембране. Унутрашња мембрана гради наборе - кристе, које повећавају површину за одвијање реакција синтезе АТП-а. Унутрашњост чини матрикс (садржи ензиме, сопствену ДНК и рибозоме). Број митохондрија зависи од енергетских потреба ћелије (нпр. ћелије скелетних мишића их имају око \(4000\), док их зрели еритроцити немају).
Анаеробно дисање и ферментација
Када нема довољно кисеоника (нпр. током интензивног мишићног рада), долази до непотпуне разградње глукозе и ствара се млечна киселина, што изазива умор и бол у мишићима.
Млечнокиселинско врење (ферментација): Процес који врше одређене бактерије и гљиве претварањем шећера у млечну киселину (користи се у индустријској производњи јогурта и сира).
Фотосинтеза је анаболички метаболички процес у коме се светлосна енергија Сунца претвара у хемијску енергију органских једињења (глукозе), уз ослобађање кисеоника.
\[ 6\text{CO}_2 + 6\text{H}_2\text{O} \xrightarrow[\text{хлорофил}]{\text{светлост}} \text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6 + 6\text{O}_2 \]
угљен-диоксид + вода \(\xrightarrow{\text{сунчева светлост}}\) глукоза + кисеоник
Носиоци фотосинтезе: Фотоаутотрофни организми - цијанобактерије (прокариоти), алге (еукариоти), маховине и васкуларне биљке.
Фотосинтетички пигменти
- Хлорофил: Основни зелени пигмент смештен у хлоропластима; апсорбује светлосну енергију (највише плави и црвени део спектра, док зелени рефлектује).
- Помоћни пигменти: Апсорбују таласне дужине светлости које хлорофил не може ефикасно да веже и преносе прикупљену енергију на хлорофил.
Еколошки и глобални значај
- Производња кисеоника и хране: Око \(99{,}9\%\) живог света директно или индиректно зависи од фотосинтезе као примарног извора органске материје и кисеоника.
- Фитопланктон: Микроскопске алге и цијанобактерије у морима и океанима производе више од половине укупног атмосферског кисеоника.
- Примена алги: Користе се за пречишћавање отпадних вода, добијање биогорива, ђубрива и као додатак исхрани.
Фактори који утичу на брзину фотосинтезе
| Фактор | Утицај на фотосинтезу |
|---|---|
| Интензитет светлости | Брзина расте пропорционално интензитету док не достигне тачку засићења (максимум). |
| Концентрација \(\text{CO}_2\) | Већа концентрација угљен-диоксида у ваздуху/води убрзава процес до одређеног нивоа. |
| Температура | Оптимална температура убрзава деловање ензима; на екстремно високим температурама ензими губе активност и стоме се затварају, па процес нагло опада. |
Транспирација је процес одавања воде у облику водене паре кроз површину биљке, углавном кроз стоме на листовима.
Улога транспирације у животу биљке
- Усисавајућа сила: Испарављањем воде са листова ствара се потпритисак који, уз коренов притисак, потискује воду и растворене минерале из корена навише кроз судове ксилема (насупрот сили гравитације).
- Хлађење: Спречава прегревање биљног тела при високим спољашњим температурама.
- Тургор и чврстина: Стални проток воде одржава хидростатички притисак и држи биљку усправном.
Фактори који утичу на брзину транспирације
- Температура ваздуха: Са растом температуре транспирација се повећава ради хлађења биљке.
- Влажност ваздуха: Већа влажност смањује испаравање, па се транспирација успорава; сув ваздух је убрзава.
- Струјање ваздуха (ветар): Ветар одводи влажан ваздух са површине листа и повећава транспирацију.
- Светлост: Стимулише отварање стома током дана за улазак \(\text{CO}_2\), чиме истовремено омогућава транспирацију.
- Површина листа и број стома: Већа површина и већи проценат отворених стома омогућавају интензивније одавање воде.
| Особина | Фотосинтеза | Ћелијско дисање |
|---|---|---|
| Органела / место | Хлоропласти (код еукариота) | Цитоплазма и митохондрије |
| Улазне материје (реактанти) | \(\text{CO}_2\), \(\text{H}_2\text{O}\) и светлосна енергија | Глукоза (\(\text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6\)) и \(\text{O}_2\) |
| Крајњи производи | Глукоза (\(\text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6\)) и \(\text{O}_2\) | \(\text{CO}_2\), \(\text{H}_2\text{O}\) и енергија (\(\text{АТП}\)) |
| Трансформација енергије | Везује светлосну енергију и складишти је као хемијску | Ослобађа хемијску енергију везану у храни и гради АТП |
| Организми | Фотоаутотрофи (биљке, алге, цијанобактерије) | Сви живи организми (аутотрофи и хетеротрофи) |
Ћелијско дисање: Разградњом 1 молекула глукозе уз помоћ кисеоника у митохондријама настаје \(38\) молекула АТП-а, чиме се ћелија снабдева енергијом. У недостатку кисеоника одвија се ферментација (настанак млечне киселине).
Фотосинтеза: Процес у коме биљке, алге и цијанобактерије помоћу хлорофила претварају сунчеву енергију, \(\text{CO}_2\) и воду у глукозу и \(\text{O}_2\). Морски фитопланктон ствара највећи део атмосферског кисеоника.
Транспирација: Одавање водене паре кроз стоме листа ствара усисавајућу силу којом се вода са минералима пење кроз ксилем од корена ка врху биљке и спречава њено прегревање.
Фотосинтеза: Процес у коме биљке, алге и цијанобактерије помоћу хлорофила претварају сунчеву енергију, \(\text{CO}_2\) и воду у глукозу и \(\text{O}_2\). Морски фитопланктон ствара највећи део атмосферског кисеоника.
Транспирација: Одавање водене паре кроз стоме листа ствара усисавајућу силу којом се вода са минералима пење кроз ксилем од корена ка врху биљке и спречава њено прегревање.
