Çfarë është sinteza biologjike? Jep shembuj.

Sinteza biologjike është procesi i formimit të makromolekulave biologjike, struktura e të cilave përcaktohet nga sekuenca nukleotide në molekulën e ADN-së (sinteza e proteinave). Sinteza e biopolimerëve joproteinikë ndodh si më poshtë: së pari, sintetizohet një proteinë-enzimë dhe me ndihmën e saj formohen molekula të karbohidrateve, lipideve, hormoneve dhe vitaminave.

Përcaktoni asimilimin.

Asimilimi (anabolizmi ose metabolizmi plastik) është një grup reaksionesh të sintezës biologjike, gjatë të cilave substanca të ngjashme me substancat qelizore formohen nga substanca të thjeshta që hyjnë në qelizë nga jashtë.

Cili është kodi gjenetik?

Kodi gjenetik është një sistem i unifikuar për regjistrimin e informacionit trashëgues në molekulat DNE dhe ARN në formën e një sekuence nukleotidesh në to. Mban informacion për rendin e aminoacideve në zinxhirin polipeptid.

Formuloni vetitë kryesore të kodit gjenetik.

1. Specifikimi. E njëjta treshe gjithmonë korrespondon me vetëm një aminoacid.

2. Tepricë. Ekzistojnë 64 kombinime të mundshme të katër bazave azotike (3 për treshe), dhe ato kodojnë për 20 aminoacide. Si rezultat, disa aminoacide kodohen nga disa treshe, gjë që rrit besueshmërinë e transmetimit të informacionit trashëgues.

Z. Shkathtësi. Kodi gjenetik është universal për të gjithë organizmat e gjallë. Për shembull, është e njëjta gjë te Escherichia coli dhe te njerëzit.

4. Jo mbivendosje. Trinjakët që kodojnë aminoacidet nuk mbivendosen kurrë, por gjithmonë lexohen dhe transmetohen si një e tërë. Nuk është e mundur të përdoret baza azotike e një treshe në kombinim me bazat azotike të një treshe tjetër.

Ku sintetizohen acidet ribonukleike?

Informacioni për strukturën e të gjitha llojeve të ARN-së përmbahet në sekuencën e nukleotideve të ADN-së dhe realizohet në një hap nga sinteza plotësuese e një molekule ARN në një nga zinxhirët e molekulave të ADN-së, d.m.th., si rezultat i transkriptimit.

Ku ndodh sinteza e proteinave?

Asambleja e drejtpërdrejtë e një molekule proteine ​​ndodh në citoplazmë, në ribozome.

Përshkruani se si sintetizohet proteina.

Procesi i sintezës së proteinave kryhet në dy faza:

Faza e parë është transkriptimi - përkthimi i informacionit nga një sekuencë e trefishave të ADN-së në një sekuencë të trefishave të ARN-së. Ajo kryhet nga sinteza plotësuese e ARN-së mesazhere në një nga zinxhirët e molekulës së ADN-së.

Faza e dytë është përkthimi - transferimi i informacionit nga sekuenca e trefishave të ARN-së të dërguar në sekuencën e aminoacideve të zinxhirit polipeptid. Ajo kryhet duke përzgjedhur antikodonet e ARN-së transferuese në kodonet (trinjakët) e ARN-së mesazhere sipas parimit të komplementaritetit. Nëse antikodoni i ARN-së transferuese është plotësues i kodonit të ARN-së së dërguar, atëherë ndodh një lidhje midis tyre dhe aminoacidi përfshihet në zinxhirin polipeptid. Ky proces zhvillohet në citoplazmë, në ribozome, të cilat, si të thuash, janë të lidhura në një nga skajet e ARN-së lajmëtare dhe lëvizin përgjatë saj trefish pas treshe.

Çfarë është disimilimi? Përshkruani fazat e disimilimit.

Disimilimi (katabolizmi, metabolizmi i energjisë) është një proces i kundërt me reaksionet e asimilimit. Biopolimerët komplekse shpërbëhen për të formuar substanca të thjeshta. Në këtë rast, lirohet energjia e nevojshme për reaksionet e biosintezës.

Ekzistojnë tre faza të metabolizmit të energjisë.

1. Përgatitore. Në këtë fazë, molekulat e polisaharideve, proteinave, yndyrave zbërthehen në molekula më të vogla të glukozës, aminoacideve, acideve yndyrore, glicerinës. E gjithë energjia e çliruar shpërndahet në formën e nxehtësisë.

2. Anoksike (frymëmarrja anaerobe, ose glikoliza). Kjo fazë e oksidimit jo të plotë quhet edhe fermentim. Oksidimi anaerobik i 1 molekule glukoze prodhon 2 molekula ATP. ATP ruan 40% të energjisë së çliruar, pjesa tjetër shpërndahet si nxehtësi.

3. Ndarja e oksigjenit (frymëmarrja aerobike). Në këtë fazë komponimet organike oksidohet në produktet përfundimtare CO2 dhe H20. Ndarja e oksigjenit shoqërohet me çlirimin e një sasie të madhe energjie dhe ruajtjen e 60% të saj në 36 molekula ATP.

Cili është roli i ATP në metabolizmin e qelizave?

Energjia e çliruar gjatë oksidimit të lëndëve ushqyese në qelizë ruhet në lidhjet fosfatike të molekulës ATP. ATP siguron energji për të gjitha funksionet qelizore - biosintezën, ndarjen e qelizave, tkurrjen e muskujve, transportin e substancave nëpër membranë, ruajtjen e potencialit të membranës dhe përcjelljen e një impulsi nervor.

Molekula ATP përbëhet nga adenina bazë azotike, riboza e sheqerit dhe tre mbetje të acidit fosforik.

Na tregoni për shkëmbimin e energjisë në qelizë duke përdorur si shembull zbërthimin e glukozës.

1. Faza përgatitore. Zbërthimi i glikogjenit ose niseshtës në molekula të glukozës:

(C6H10O5)n + nH2O > C6H12O6

2. Oksidimi anaerobik. Nga një molekulë glukoze, formohen 2 molekula acid piruvik, 2 molekula ATP dhe 2 molekula uji. Molekulat e acidit piruvik reduktohen më pas në acid laktik:

C 6H 12O 6 + 2H 3PO 4 + 2ADP > 2C 3H 6O 3 + 2ATP + 2H 2O

3. Oksidimi i oksigjenit. Molekulat e acidit laktik që rezultojnë dhe prania e oksigjenit oksidohen në dioksid karboni dhe ujë me formimin e 36 molekulave ATP:

2SZNb03 + 60236ADF + 36NZRO.1 -

E 6C02 + 42H20 + 36ATF.

Cilat lloje të organizmave ushqimorë njihni?

Sipas llojit të të ushqyerit, të gjithë organizmat ndahen në autotrofik dhe heterotrofik.

Cilët organizma quhen autotrofe?

Autotrofe - organizma që jetojnë në kurriz të një burimi inorganik të karbonit - dioksidit të karbonit, duke përdorur energjinë e dritës së diellit - fototrofet ose energjinë e lidhjeve kimike - kimiotrofet për zbatimin e proceseve të sintezës.

Përshkruani fazat e lehta dhe të errëta të fotosintezës.

Fotosinteza është procesi i formimit të përbërjeve organike nga komponimet inorganike për shkak të energjisë së dritës së diellit. Ka faza të lehta dhe të errëta të fotosintezës.

Faza e lehtë e fotosintezës. Ekziston një thithje e kuanteve të vlerësimit nga klorofilet dhe fotoliza (dekompozimi) i ujit. Si rezultat, formohen molekulat ATP, hidrogjeni atomik H”, të cilat përdoren më tej në fazën e errët për sintezën e glukozës dhe oksigjenit molekular (si nënprodukt) i lëshuar në mjedis.

Faza e errët e fotosintezës. Glukoza formohet nga dioksidi i karbonit i përthithur nga jashtë, hidrogjeni H i marrë gjatë fazës së dritës, me shpenzimin e energjisë ATP, i sintetizuar edhe në fazën e dritës.

Pse fotosinteza në bimët e gjelbra lëshon oksigjen të lirë në atmosferë?

Gjatë reaksioneve të fazës së dritës të fotosintezës, nën veprimin e kuanteve të dritës dhe në bashkëveprimin me klorofilin, uji zbërthehet (fotoliza) në hidrogjen atomik dhe radikale të lira He. Këto të fundit ndërveprojnë me njëri-tjetrin, duke formuar oksigjen dhe ujë të lirë.

Meqenëse oksigjeni nuk përfshihet në kaskadën e mëtejshme të reaksioneve të fotosintezës, ai lëshohet në mjedisin e jashtëm.

Çfarë është kemosinteza?

kemosinteza - procesi i sintetizimit të përbërjeve organike duke përdorur karbonin nga dioksidi i karbonit për shkak të energjisë së lidhjeve kimike jo çështje organike.

Cilët organizma quhen heterotrofë? Jep shembuj.

Heterotrofët janë organizma që përdorin një burim organik të karbonit. Këto përfshijnë të gjitha kafshët, kërpudhat, shumicën e bimëve.

(Etiketat: molekulat, sinteza, fotosinteza, ndodh, acidi, procesi, sinteza, organizmat, energjia, oksigjeni, dioksidi i karbonit, si rezultat, sekuenca, Oksigjeni, drita, aminoacidet, të cilat, nga, kryhen, formohen treshe, karboni, energji, qelizë, aminoacide, komplementare, nukleotide, duke përdorur, organizma, diellore, errësirë, të realizuara, organike, lidhje, kuante, dekompozim, anaerobe, nxehtësi, sillni, citoplazmë, tregoj, shkëmbejmë, gjithashtu, transport, fotolizë, dritë, falas , substanca, shpërndahet, C6H12O6, i oksiduar, azotik, sekuencë, atomike, gjithmonë, energji, treshe, kombinime, ndarje, formim, i trashëgueshëm, polipeptid, inorganik, disimilues, shpërbë, fazë, fazë, ndriçues, treshe, ndërmjet, ruajtur, kthyer në, nga jashtë, piruvik, oksidim, quhet, hidrogjen, mjedis, ushqyerje, frymëmarrje, qeliza, oksidim, përbërje, formuar, kimike, kimiosintezë, Përshkruani, bimët, për shkrim, për shembull, njerëzor, hyrës, jo proteinik, jo mbivendosje, gjenetik, i unifikuar, karbohidrate, transferta, arinj)

ADN - bartësi i të gjithë informacionit gjenetik në qelizë - nuk është i përfshirë drejtpërdrejt në sintezën e proteinave (zbatimi i këtij informacioni trashëgues). Në qelizat shtazore dhe bimore, molekulat e ADN-së ndahen nga një membranë bërthamore nga citoplazma, ku sintetizohen proteinat. Një ndërmjetës dërgohet nga bërthama në ribozomet - vendet e grumbullimit të proteinave - i cili mbart informacionin e kopjuar dhe është në gjendje të kalojë nëpër poret e membranës bërthamore. ARN-ja e dërguar, e cila është e përfshirë në reaksionet e matricës, është një ndërmjetës i tillë.

Reaksionet e matricës janë reaksione për sintezën e përbërjeve të reja të bazuara në makromolekulat "të vjetra" që veprojnë si një matricë, domethënë një formë, një model për kopjimin e molekulave të reja. Reaksionet matricore për realizimin e informacionit trashëgues, në të cilat marrin pjesë ADN dhe ARN janë:

1. Replikimi i ADN-së- dyfishimi i molekulave të ADN-së, për shkak të së cilës transferimi i informacionit gjenetik kryhet nga brezi në brez. ADN-ja e nënës është shabllon.

2. Transkriptimi(lat. transkriptimi- rishkrimi) është sinteza e molekulave të ARN-së sipas parimit të komplementaritetit në shabllonin e njërit prej vargjeve të ADN-së. Ndodh në bërthamë nën veprimin e enzimës ARN polimerazë e varur nga ADN. ARN-ja e dërguar është një molekulë me një zinxhir dhe gjeni kopjohet nga një varg i një molekule të ADN-së me dy zinxhirë. Gjuha e trinjakëve të ADN-së përkthehet në gjuhën e kodoneve dhe ARN-së. Si rezultat i transkriptimit të gjeneve të ndryshme, sintetizohen të gjitha llojet e ARN-së. Pastaj i-ARN, t-ARN, r-ARN përmes poreve në mbështjellësin bërthamor hyjnë në citoplazmën e qelizës për të kryer funksionet e tyre.

3. Transmetimi (lat. përkthimi- transferimi, përkthimi) është sinteza e zinxhirëve polipeptidikë të proteinave në një matricë të pjekur të mRNA, e kryer nga ribozomet. Ka disa faza në këtë proces:

Faza e parë - fillimin(fillimi i sintezës). Në citoplazmë, një nga skajet e mRNA (pikërisht ai nga i cili filloi sinteza e molekulës në bërthamë) hyn në ribozom dhe fillon sintezën e polipeptidit. Molekula t-ARN që transporton aminoacidin glutamine (t-ARN GLN) lidhet me ribozomin dhe ngjitet në fillim të zinxhirit m-ARN (kodi UAG). Pranë t-ARN-së së parë (që nuk ka të bëjë fare me proteinën sintetizuese), është ngjitur një t-ARN e dytë me një aminoacid. Nëse antikodoni është tARN, atëherë midis aminoacideve lind një lidhje peptide, e cila formohet nga një enzimë e caktuar. Pas kësaj, tRNA largohet nga ribozomi (shkon në citoplazmë për një aminoacid të ri), dhe mARN lëviz një kodon.

Faza e dyte - zgjatim(zgjatja e zinxhirit). Ribozomi lëviz përgjatë molekulës mARN jo pa probleme, por me ndërprerje, trefish pas treshe. TARN-ja e tretë me aminoacidin lidhet me antikodonin e tij me kodonin e mARN-së. Kur krijohet komplementariteti i lidhjes, ribozomi bën një hap tjetër, një "kodon", dhe enzima specifike "lidh" aminoacidet e dyta dhe të treta me një lidhje peptide - formohet një zinxhir peptid. Aminoacidet në zinxhirin polipeptid në rritje janë të lidhur në sekuencën në të cilën ndodhen kodonet e i-ARN që i kodojnë ato (Fig. 14).

Faza e tretë - përfundimin zinxhir (fundi i sintezës). Ndodh kur ribozomi përkthen një nga tre "kodonet e pakuptimta" (UAA, UAG, UGA). Ribozomet kërcejnë nga mRNA, sinteza e proteinave është e plotë.

Kështu, duke ditur rendin e renditjes së aminoacideve në një molekulë proteine, është e mundur të përcaktohet renditja e nukleotideve (trinjakëve) në zinxhirin e mRNA, dhe prej tij, renditja e çifteve të nukleotideve në seksionin e ADN-së dhe anasjelltas, duke marrë duke pasur parasysh parimin e komplementaritetit të nukleotideve.

Por në procesin e reaksioneve të matricës, mund të ndodhin ndryshime - mutacione. Këto janë mutacione gjenetike në nivel molekular - rezultat i dëmtimeve të ndryshme në molekulat e ADN-së - që prekin një ose më shumë nukleotide. Të gjitha format e mutacioneve të gjeneve mund të ndahen në dy grupe të mëdha.

Grupi i parë- zhvendosja e kornizës - është futja ose fshirja e një ose më shumë nukleotideve të dhuruara. Në varësi të vendit të shkeljes, ndryshon një ose një numër tjetër i kodoneve. Ky është dëmtimi më i rëndë i gjenit, pasi aminoacide krejtësisht të ndryshme do të përfshihen në proteinë. Fshirje dhe futje të tilla përbëjnë 80% të të gjitha mutacioneve spontane të gjeneve.

Efektin më të madh dëmtues e kanë marrëzitë - mutacionet që shoqërohen me shfaqjen e kodoneve terminatorë që shkaktojnë ndalimin e sintezës së proteinave. Kjo mund të çojë në ndërprerjen e parakohshme të sintezës së proteinave, e cila degradohet me shpejtësi. Rezultati është vdekja e qelizave ose një ndryshim në natyrën e zhvillimit individual.

Mutacionet e lidhura me zëvendësimin, fshirjen ose futjen në pjesën koduese të një gjeni në mënyrë fenotipike shfaqen si një zëvendësim i aminoacideve në një proteinë. Në varësi të natyrës së aminoacideve dhe rëndësisë funksionale të zonës së dëmtuar, ka një humbje të plotë ose të pjesshme të aktivitetit funksional të proteinës. Kjo shprehet në një ulje të qëndrueshmërisë, një ndryshim në karakteristikat e organizmave, etj.

Grupi i dytë janë mutacione gjenetike me zëvendësimin e çifteve bazë të nukleotideve. Ekzistojnë dy lloje të zëvendësimeve të bazës:

1. Tranzicioni - zëvendësimi i një purine me një bazë tjetër purine (A për G ose G për A) ose një pirimidine për një pirimidinë tjetër (C për T ose T për C).

2. Transversion - zëvendësimi i një baze purine me një bazë pirimidine ose anasjelltas (A për C, ose G për T, ose A për Y). Një shembull i një transversioni është anemia drapërocitare, e cila ndodh për shkak të një çrregullimi të trashëguar në strukturën e hemoglobinës. Në gjenin mutant që kodon një nga zinxhirët e hemoglobinës, vetëm një nukleotid është i shqetësuar dhe adenina zëvendësohet nga uracil (GAAna GUA) në mARN. Si rezultat, ka një ndryshim në fenotipin biokimik, në zinxhirin β të hemoglobinës, acidi glutamik zëvendësohet nga valina. Ky zëvendësim ndryshon sipërfaqen e molekulës së hemoglobinës: në vend të një disku bikonkav, qelizat e kuqe të gjakut bëhen si drapër dhe ose bllokojnë enët e vogla ose hiqen shpejt nga qarkullimi, gjë që çon shpejt në anemi. .

Kështu, rëndësia e mutacioneve të gjeneve për jetën e një organizmi nuk është e njëjtë:

Disa "mutacione të heshtura" nuk ndikojnë në strukturën dhe funksionin e proteinës (për shembull, një zëvendësim i nukleotideve që nuk çon në një zëvendësim të aminoacideve);

Disa mutacione çojnë në humbje të plotë të funksionit të proteinave dhe vdekje të qelizave (për shembull, mutacione të pakuptimta);

mutacione të tjera - me një ndryshim cilësor në i-ARN dhe aminoacide, ato çojnë në një ndryshim në karakteristikat e organizmit;

Disa mutacione që ndryshojnë vetitë e molekulave të proteinave kanë një efekt të dëmshëm në aktivitetin jetësor të qelizave - mutacione të tilla shkaktojnë një rrjedhë të rëndë sëmundjesh (për shembull, transversione).

Zgjidhje e detajuar faqe fq.135 në biologji niveli i avancuar për nxënësit e klasës së 10-të, autorët Zakharov V.B., Mamontov S.G. Niveli i avancuar 2015

• Gdz fletore pune në Biologji për klasën e 10 mund të gjendet

PYETJE DHE DETYRA PËR SHQYRTIM

Pyetja 1. Çfarë është disimilimi? Përshkruani hapat në këtë proces.

Tërësia e reaksionit të ndarjes quhet shkëmbimi i energjisë i qelizës ose disimilimi. Disimilimi është drejtpërdrejt i kundërt me asimilimin: si rezultat i ndarjes, substancat humbasin ngjashmërinë e tyre me substancat e qelizës.

Metabolizmi i energjisë zakonisht ndahet në 3 faza. Faza e parë është përgatitore. Në këtë fazë, molekulat e di- dhe polisaharideve, yndyrave, proteinave zbërthehen në molekula të vogla - glukozë, glicerinë dhe acide yndyrore, aminoacide, molekula të mëdha të acideve nukleike - në baza azotike - nukleotide. Në këtë fazë lirohet një sasi e vogël energjie, e cila shpërndahet në formën e energjisë termike.

Faza e dytë është anoksike, ose jo e plotë. Quhet gjithashtu frymëmarrje anaerobe ose fermentim. Termi "fermentim" zakonisht përdoret në lidhje me proceset që ndodhin në qelizën e mikroorganizmave ose bimëve. Substancat e formuara në këtë fazë, me pjesëmarrjen e enzimave, hyjnë në rrugën e ndarjes së mëtejshme. Në muskuj, për shembull, si rezultat i frymëmarrjes anaerobe, një molekulë glukoze zbërthehet në 2 molekula të acidit laktik (glikolizë). Acidi fosforik dhe ADP janë të përfshirë në zbërthimin e glukozës.

Faza e tretë e metabolizmit të energjisë është faza e frymëmarrjes aerobike, ose ndarjes së oksigjenit. Reaksionet e kësaj faze të metabolizmit të energjisë katalizohen gjithashtu nga enzimat. Kur O hyn në qelizë, substancat e formuara gjatë fazës së mëparshme oksidohen në produktet përfundimtare - H2O dhe CO2. Frymëmarrja e oksigjenit shoqërohet me çlirimin e një sasie të madhe energjie dhe akumulimin e saj në molekulat e ATP.

Pyetja 2. Cili është roli i ATP në metabolizmin e qelizave?

Organizmat e gjallë mund të përdorin vetëm energji të lidhur kimikisht. Çdo substancë ka një sasi të caktuar të energjisë potenciale. Transportuesit kryesorë të tij materiale janë lidhjet kimike, thyerja ose transformimi i të cilave çon në çlirimin e energjisë. Niveli i energjisë i disa lidhjeve ka një vlerë prej 8-10 kJ - këto lidhje quhen normale. Lidhjet e tjera përmbajnë shumë më tepër energji - 25-40 kJ - këto janë të ashtuquajturat lidhje makroergjike. Pothuajse të gjitha përbërjet e njohura me lidhje të tilla kanë në përbërjen e tyre atome fosfori ose squfuri, në vendin e të cilave këto lidhje janë të lokalizuara në molekulë. Acidi adenozin trifosforik (ATP) është një nga përbërësit që luan një rol të rëndësishëm në jetën e qelizave.

Acidi trifosforik i adenozinës (ATP) përbëhet nga një bazë organike adenine (I), një karbohidrat ribozë (II) dhe tre mbetje të acidit fosforik (III). Kombinimi i adeninës dhe ribozës quhet adenozinë. Grupet e pirofosfatit kanë lidhje makroergjike, të treguara me ~. Zbërthimi i një molekule ATP me pjesëmarrjen e ujit shoqërohet me eliminimin e një molekule të acidit fosforik dhe çlirimin e energji e lirë, e cila është e barabartë me 33-42 kJ / mol. Të gjitha reaksionet që përfshijnë ATP rregullohen nga sistemet enzimatike.

Pyetja 3. Na tregoni për metabolizmin e energjisë në qelizë duke përdorur si shembull zbërthimin e glukozës.

Pyetja 4. Cilat lloje të organizmave ushqimorë njihni?

Sipas llojit të të ushqyerit, të gjithë organizmat ndahen në autotrofik, heterotrofik dhe mikotrofik.

Pyetja 5. Cilët organizma quhen autotrofe?

Autotrofe - organizma që jetojnë në kurriz të një burimi inorganik të karbonit - dioksidit të karbonit, duke përdorur energjinë e dritës së diellit - fototrofet ose energjinë e lidhjeve kimike - kimiotrofet për zbatimin e proceseve të sintezës.

Pyetja 6. Përshkruani fazat e lehta dhe të errëta të fotosintezës.

Fotosinteza është procesi i formimit të përbërjeve organike nga komponimet inorganike në gjethet e bimëve të gjelbra në rrezet e diellit. Ka faza të lehta dhe të errëta të fotosintezës.

Në hyrje të fazës së lehtë të fotosintezës, kuantet përthithen nga klorofilet dhe ndodh fotoliza (dekompozimi) i ujit. Si rezultat, formohen molekulat ATP, hidrogjeni atomik H”, të cilat përdoren më tej në fazën e errët për sintezën e glukozës dhe oksigjenit molekular (si nënprodukt) i lëshuar në mjedis.

Faza e errët e fotosintezës. Glukoza formohet nga dioksidi i karbonit i përthithur nga jashtë, hidrogjeni H i marrë gjatë fazës së dritës, me shpenzimin e energjisë ATP, i sintetizuar edhe në fazën e dritës.

Pyetja 7. Pse oksigjeni i lirë lirohet në atmosferë si rezultat i fotosintezës në bimët e gjelbra?

Oksigjeni është një nënprodukt i fotosintezës. Gjatë reaksioneve të fazës së dritës të fotosintezës, nën veprimin e kuanteve të dritës dhe në bashkëveprimin me klorofilin, ndodh dekompozimi (fotoliza) e ujit në hidrogjen atomik dhe radikale të lira he-. Këto të fundit ndërveprojnë me njëri-tjetrin, duke formuar oksigjen dhe ujë të lirë.

Meqenëse oksigjeni nuk përfshihet në kaskadën e mëtejshme të reaksioneve të fotosintezës, ai lëshohet në mjedisin e jashtëm.

Pyetja 8. Çfarë është kemosinteza?

Kemosinteza është procesi i sintetizimit të komponimeve organike duke përdorur karbonin nga dioksidi i karbonit për shkak të energjisë së lidhjeve kimike. substancave inorganike.

Pyetja 9. Cilët organizma quhen heterotrofikë? Jep shembuj.

Heterotrofët janë organizma që nuk janë në gjendje të sintetizojnë substanca organike nga substanca inorganike me fotosintezë ose kemosintezë. Për sintezën e substancave organike të nevojshme për aktivitetin e tyre jetësor, ato kërkojnë substanca organike ekzogjene, domethënë të prodhuara nga organizma të tjerë. Gjatë tretjes, enzimat tretëse zbërthejnë polimeret e lëndës organike në monomere. Pothuajse të gjitha kafshët dhe kërpudhat janë heterotrofe.

PYETJE DHE DETYRA PËR DISKUTIM

Pyetja 1. Cilët organizma quhen autotrofe? Në cilat grupe ndahen autotrofët?

Organizmat autotrofikë janë organizma të aftë të sintetizojnë komponimet organike nga komponimet inorganike (dioksidi i karbonit, uji dhe komponimet inorganike të azotit dhe squfurit). Në varësi të burimit të energjisë së konsumuar, autotrofet ndahen në organizma fotosintetikë dhe kemosintetikë. Të parët përdorin energjinë e dritës, ndërsa të dytat energji ekzotermike. reaksionet kimike(gjatë transformimit të përbërjeve inorganike), d.m.th., energjia e krijuar gjatë oksidimit të përbërjeve të ndryshme inorganike (hidrogjen, sulfur hidrogjeni, amoniak, etj.).

Pyetja 2. Cili është mekanizmi i formimit të oksigjenit të lirë si rezultat i fotosintezës në bimët e gjelbra? Zgjeroni rëndësinë biologjike dhe ekologjike të këtij procesi.

Në përgjithësi, bilanci kimik i fotosintezës mund të përfaqësohet si një ekuacion i thjeshtë:

Hidrogjeni i nevojshëm për të reduktuar dioksidin e karbonit në glukozë merret nga uji dhe oksigjeni i çliruar gjatë fotosintezës është një nënprodukt. Procesi ka nevojë për energji drite, pasi vetëm uji nuk është në gjendje të reduktojë dioksidin e karbonit.

Fotosinteza është procesi nga i cili varet e gjithë jeta në Tokë. Ndodh vetëm në bimë. Gjatë fotosintezës, bima prodhon substanca organike të nevojshme për të gjitha gjallesat nga substancat inorganike. Dioksidi i karbonit që gjendet në ajër hyn në gjethe përmes vrimave të veçanta në epidermën e gjethes, të cilat quhen stomata; Uji dhe mineralet lëvizin nga toka në rrënjë dhe prej andej transportohen në gjethe përmes sistemit përcjellës të bimës. Energjia e nevojshme për sintezën e substancave organike nga ato inorganike furnizohet nga Dielli; kjo energji përthithet nga pigmentet bimore, kryesisht klorofili. Në qelizë, sinteza e substancave organike ndodh në kloroplastet, të cilat përmbajnë klorofil. Oksigjeni i lirë, i prodhuar gjithashtu gjatë fotosintezës, lëshohet në atmosferë.

Pyetja 3. Ku, si rezultat i çfarë transformimesh të molekulave dhe në çfarë sasie formohet ATP në organizmat e gjallë?

Sinteza e ATP-së ndodh në membranat mitokondriale gjatë frymëmarrjes, prandaj të gjitha enzimat dhe kofaktorët e zinxhirit të frymëmarrjes, të gjitha enzimat e fosforilimit oksidativ lokalizohen në këto organele.

FUSHAT PROBLEME

Pyetja 1. Si realizohet informacioni trashëgues për veçoritë dhe vetitë e viruseve ADN dhe ARN?

Në natyrë, acidet nukleike janë bartës të informacionit gjenetik. Ekzistojnë dy lloje kryesore të acideve nukleike: ADN (acidi deoksiribonukleik) dhe ARN (acidi ribonukleik). Në shumicën e organizmave të gjallë, acidet nukleike gjenden në bërthamë dhe në citoplazmë (lëng qelizor). Viruset, megjithëse janë struktura joqelizore, përmbajnë gjithashtu acide nukleike. Sipas llojit të acidit nukleik që përmban, viruset ndahen në dy klasa: që përmbajnë ADN dhe që përmbajnë ARN. Viruset që përmbajnë ADN përfshijnë viruset e hepatitit B, herpesin dhe të tjerë. Mikroorganizmat që përmbajnë ARN përfaqësohen nga gripi dhe parainfluenza, virusi i mungesës së imunitetit të njeriut (HIV), hepatiti A, etj. Në këta mikroorganizma, si dhe në organizmat e tjerë të gjallë, nukleike acidet luajnë rolin e bartësit të informacionit gjenetik. Informacion rreth strukturës së proteinave të ndryshme ( informacion gjenetik) është i koduar në strukturën e acideve nukleike në formën e sekuencave specifike nukleotide ( pjesë përbërëse ADN dhe ARN). Gjenet e acidit nukleik viral kodojnë një sërë enzimash dhe proteinash strukturore. ADN-ja dhe ARN-ja e viruseve janë substrati material i trashëgimisë dhe ndryshueshmërisë së këtyre mikroorganizmave - dy komponentët kryesorë në evolucionin e viruseve në veçanti dhe të gjithë kafshëve të egra në përgjithësi.

Pyetja 2. Cili është kuptimi biologjik i tepricës së kodit gjenetik?

Teprica e kodit është pasojë e natyrës së tij treshe dhe do të thotë që një aminoacid mund të kodohet nga disa treshe (pasi ka 20 aminoacide dhe 64 treshe). Përjashtim bëjnë metionina dhe triptofani, të cilat janë të koduara nga vetëm një treshe. Përveç kësaj, disa treshe kryejnë funksione specifike. Pra, në një molekulë mRNA, tre prej tyre - UAA, UAG, UGA - janë kodone fundore, d.m.th., sinjale ndaluese që ndalojnë sintezën e zinxhirit polipeptid. Tripleti që korrespondon me metioninën (AUG), që qëndron në fillim të zinxhirit të ADN-së, nuk kodon një aminoacid, por kryen funksionin e fillimit të leximit (ngacmues).

Teprica e sekuencave koduese është vetia më e vlefshme kur, pasi rrit rezistencën e rrjedhës së informacionit ndaj efekteve negative të mjedisit të jashtëm dhe të brendshëm. Në përcaktimin e natyrës së një aminoacidi që do të përfshihet në një proteinë, nukleotidi i tretë në një kodon nuk është aq i rëndësishëm sa dy të parët. Për shumë aminoacide, zëvendësimi i nukleotidit në pozicionin e tretë të kodonit nuk ndikon në kuptimin e tij.

Pyetja 3. Si realizohet informacioni trashëgues për strukturën dhe funksionet e molekulave joproteinike të sintetizuara në qelizë?

Informacioni gjenetik është i koduar në ADN dhe ARN.

Pyetja 4. A mendoni se është e mundur të rritet efikasiteti i fotosintezës?

Pajtueshmëria me regjimin e ujitjes,

ASPEKTET E APLIKUARA

Pyetja 1. Si mendoni, si mund të rrisni efikasitetin e fotosintezës në bimët e gjelbra?

Bazuar në mekanizmat e ndikimit të brendshëm dhe faktorët e jashtëm, duke vepruar në treguesit e aktivitetit fotosintetik të bimëve, në praktikën e bujqësisë përdoren një sërë teknikash për të rritur intensitetin e fotosintezës dhe për të rritur rendimentin e të korrave, këto përfshijnë:

Pajtueshmëria me regjimin e ujitjes,

Pajtueshmëria me regjimin e të ushqyerit mineral,

Përdorimi i veshjes së nevojshme të sipërme me gjethe me mikroelemente,

Rritja e përqendrimit të dioksidit të karbonit në tokën e mbrojtur për shkak të përdorimit të plehrave organike (aplikimi i plehut organik), përdorimi i akullit të thatë dhe tymosja e kornizave të serrave. Në të njëjtën kohë, kastravecat jo vetëm që rrisin intensitetin e fotosintezës, por gjithashtu rrisin numrin e luleve femërore.

Pyetja 2. Çfarë shembujsh që karakterizojnë përdorimin e veçorive metabolike të organizmave në mjekësi, bujqësi dhe industri të tjera mund të jepni?

Një shembull i metabolizmit në industrinë e ëmbëlsirave është përdorimi i majave.

DETYRAT

Pyetja 1. Shkruani reaksionet e fazave të lehta dhe të errëta të fotosintezës. Përcaktoni mënyrat e transferimit të elektroneve dhe protoneve.

Pyetja 3. Përshkruani procesin e ndarjes së molekulave organike me pjesëmarrjen e oksigjenit në qelizat aerobike.

Frymëmarrja është një dekompozim oksidativ i lëndëve ushqyese organike me pjesëmarrjen e oksigjenit, i shoqëruar nga formimi i metabolitëve kimikisht aktivë dhe çlirimi i energjisë, të cilat përdoren nga qelizat për proceset e jetës.

Në procesin e frymëmarrjes, gjenerohet një sasi e madhe energjie. Nëse e gjithë kjo do të binte në sy menjëherë, atëherë qeliza do të pushonte së ekzistuari. Por kjo nuk ndodh, sepse energjia nuk çlirohet menjëherë, por hap pas hapi, në pjesë të vogla. Lëshimi i energjisë në doza të vogla është për faktin se frymëmarrja është një proces shumëfazësh, në fazat individuale të të cilit formohen produkte të ndryshme të ndërmjetme (me gjatësi të ndryshme të zinxhirit të karbonit) dhe lirohet energji. Energjia e çliruar nuk konsumohet në formën e nxehtësisë, por ruhet në përbërjen makroergjike universale - ATP. Gjatë ndarjes së ATP-së, energjia mund të përdoret në çdo proces të nevojshëm për ruajtjen e jetës së organizmit: për sintezën e substancave të ndryshme organike, punën mekanike, ruajtjen e presionit osmotik të protoplazmës etj.

Metabolizmi dhe shndërrimi i energjisë janë baza e aktivitetit jetësor të qelizave. Metabolizmi i energjisë në qelizë dhe thelbi i tij. Vlera e ATP në metabolizmin e energjisë.

shkëmbimi i plastikës. Fotosinteza. Mënyrat për të rritur produktivitetin e bimëve bujqësore. Biosinteza e proteinave. Gjeni dhe roli i tij në biosintezë. Kodi i ADN-së. Reaksioni i sintezës së matricës. Marrëdhënia midis proceseve të metabolizmit plastik dhe atij energjetik.

Pyetje për vetë-ekzaminim:

Çfarë është sinteza biologjike? Jep shembuj.

Përcaktoni asimilimin.

Cili është kodi gjenetik? Formuloni vetitë kryesore të kodit gjenetik?

Ku sintetizohen acidet ribonukleike?

Ku ndodh sinteza e proteinave? Na tregoni si kryhet sinteza e 6elkës.

Çfarë është disimilimi? Përshkruani fazat e disimilimit.

Cili është roli i ATP në metabolizmin e qelizave?

Na tregoni për metabolizmin e energjisë në qelizë duke përdorur si shembull ndarjen e glukozës.

Cilat lloje të organizmave ushqimorë njihni? Cilët organizma quhen autotrofe? Në cilat grupe ndahen organizmat autotrofikë?

Përshkruani fazat e lehta dhe të errëta të fotosintezës.

Pse fotosinteza në bimët e gjelbra lëshon oksigjen të lirë në atmosferë?

Çfarë është kemosinteza?

Jepni shembuj të organizmave fotosintetikë.

Cilët organizma quhen heterotrofë? Jep shembuj.

Seksioni 4. Riprodhimi i organizmave të gjallë

Aftësia për të riprodhuar, ose vetë-riprodhimi, është një nga karakteristikat më të rëndësishme të natyrës organike. Riprodhimi është një pronë e natyrshme për të gjithë organizmat e gjallë pa përjashtim - nga bakteret te gjitarët. Ekzistenca e çdo lloji të kafshëve dhe bimëve, baktereve dhe kërpudhave, vazhdimësia midis individëve prindër dhe pasardhësve të tyre ruhet vetëm nëpërmjet riprodhimit.

Kusht i domosdoshëm për riprodhim është trashëgimia, d.m.th. aftësia për të riprodhuar vetitë dhe karakteristikat e prindërve.

Njihen forma të ndryshme riprodhimi, por të gjitha ato mund të grupohen në dy lloje: seksuale dhe aseksuale.

Riprodhimi seksual quhet ndërrimi i brezave dhe zhvillimi i organizmave në bazë të qelizave të specializuara - germinale të formuara në gjëndrat seksuale. Në evolucionin e riprodhimit, më progresive ishte metoda me të cilën zhvillohet një organizëm i ri si rezultat i shkrirjes së dy qelizave germinale të formuara nga prindër të ndryshëm. Sidoqoftë, te jovertebrorët, sperma dhe vezët shpesh formohen në trupin e një organizmi. Një fenomen i tillë - biseksualiteti - quhet hermafroditizëm. Edhe bimët e lulëzuara janë biseksuale. Ka raste kur një organizëm i ri nuk shfaqet domosdoshmërisht si rezultat i shkrirjes së qelizave germinale. Në disa lloje të kafshëve dhe bimëve, zhvillimi vërehet nga një vezë e pafertilizuar. Një riprodhim i tillë quhet i virgjër, ose partenogjenetik.

Riprodhimi aseksual karakterizohet nga fakti se një individ i ri zhvillohet nga aseksual ( somatike) qeliza.

Pyetje për vetë-ekzaminim:

Çfarë metodash riprodhimi dini? Çfarë është riprodhimi seksual?

Cilët organizma riprodhohen në mënyrë aseksuale? Cilat forma të riprodhimit aseksual njihni? Jep shembuj.

Pse në riprodhimi aseksual A janë pasardhësit gjenetikisht të ngjashëm me njëri-tjetrin dhe me prindin?

Si ndryshon riprodhimi seksual nga riprodhimi aseksual? Tregoni ndryshimin midis mejozës dhe mitozës.

Cili është kuptimi biologjik i mejozës? Pse mbartin qelizat germinale të pjekura të një organizmi kombinime të ndryshme gjenet?

A përmban ai avantazhet evolucionare të riprodhimit seksual mbi riprodhimin aseksual?

Antibiotikët janë mbetje të veçanta të mikroorganizmave dhe modifikimeve të tyre që kanë një aktivitet të lartë fiziologjik kundër grupeve të caktuara të mikroorganizmave (viruseve, baktereve, kërpudhave, algave) ose tumoreve malinje. Idetë tradicionale për antibiotikët lidhen me përdorimin e tyre të gjerë në mjekësia moderne dhe mjekësinë veterinare. Disa antibiotikë përdoren si stimulues të rritjes tek kafshët, në luftën kundër sëmundjeve të bimëve, në konservim produkte ushqimore dhe në kërkimin shkencor (në fushën e biokimisë, biologjisë molekulare, gjenetikës, onkologjisë). Në përputhje me klasifikimin, i cili bazohet në strukturën kimike, antibiotikët mund të ndahen në grupet e mëposhtme:

1. Përbërjet aciklike (me përjashtim të acideve yndyrore dhe terpeneve)

2. Përbërjet aliciklike (përfshirë tetraciklinat)

3. Përbërjet aromatike

5. Heterociklet që përmbajnë oksigjen

7. Peptidet

Aktualisht, ekzistojnë tre mënyra për të marrë antibiotikë: biologjike, metoda e marrjes së barnave gjysmë sintetike dhe sinteza e përbërjeve kimike - analoge të antibiotikëve natyrorë.

Antibiotikët sintetikë

Studimi i strukturës kimike të antibiotikëve bëri të mundur marrjen e tyre me sintezë kimike. Një nga antibiotikët e parë të marrë me këtë metodë ishte kloramfenikoli. Përparimet e mëdha në zhvillim dhe kimi kanë çuar në krijimin e antibiotikëve me veti të modifikuara në drejtim, me veprim të zgjatur, aktiv kundër stafilokokut rezistent ndaj penicilinës. Barnat e zgjatura përfshijnë ekmonovocillin, bicilin 1,3,5.

Antibiotikë gjysmë sintetikë

Përgatiten në mënyrë të kombinuar: me metodën e sintezës biologjike fitohet bërthama kryesore e molekulës vendase të antibiotikut dhe me metodën e sintezës kimike me ndryshim të pjesshëm të strukturës kimike fitohen preparate gjysmë sintetike. Një arritje e madhe është zhvillimi i një metode për marrjen e penicilinave gjysmë sintetike. Me metodën e sintezës biologjike u nxorr bërthama e molekulës së penicilinës, acidi 6-aminopenicilanik (6-APA), i cili kishte aktivitet të dobët antimikrobik. Duke bashkuar një grup benzil në molekulën 6-APA, u krijua benzilpenicilina, e cila tani përftohet edhe me sintezë biologjike.

I përdorur gjerësisht në mjekësi me emrin penicilinë, benzil peicilina ka aktivitet të fortë kimioterapeutik, por është aktiv vetëm kundër mikrobeve gram-pozitive dhe nuk ndikon në mikroorganizmat rezistente, veçanërisht stafilokokët, të cilët formojnë enzimën - β-laktamazë. Benzilpenicilina humbet shpejt aktivitetin e saj në mjedise acidike dhe alkaline, ndaj nuk mund të përdoret nga goja, pasi shkatërrohet në traktin gastrointestinal. Në bazë të acidit 7-aminocefalosporik (7-ACA) fitohen edhe preparate gjysmë sintetike. Derivatet e 7-ACC: cefalotina, cefaloridina (ceporia) nuk japin reaksione alergjike tek personat e ndjeshëm ndaj penicilinës. Janë marrë edhe antibiotikë të tjerë gjysmë sintetikë, për shembull, rifampicina, një ilaç efektiv kundër tuberkulozit.

sinteza biologjike

Struktura e plotë kimike është krijuar për një të tretën e antibiotikëve të njohur dhe vetëm gjysma e tyre mund të merret me sintezë kimike. Prandaj, sinteza mikrobiologjike e marrjes së agjentëve antibiotikë është shumë e rëndësishme. Sinteza e antibiotikëve nga mikroorganizmat është një nga manifestimet e antagonizmit; shoqërohet me një natyrë të caktuar të metabolizmit që ka lindur dhe fiksuar në rrjedhën e evolucionit të tij, domethënë është një veçori trashëgimore, e shprehur në formimin e një ose më shumë substancave specifike, rreptësisht specifike për çdo lloj substancash antibiotike.

Prodhimi industrial i antibiotikëve, si rregull, kryhet me biosintezë dhe përfshin fazat e mëposhtme:

përzgjedhja e shtameve prodhuese me performancë të lartë (deri në 45 mijë njësi/ml)

zgjedhja e mediumit ushqyes;

Procesi biosintetik

izolimi i antibiotikut nga lëngu i kulturës;

pastrimi me antibiotikë.

Përzgjedhja e shtameve prodhuese me performancë të lartë. Llojet natyrore janë kryesisht joaktive dhe nuk mund të përdoren për qëllime industriale. Prandaj, pas përzgjedhjes së llojit natyror më aktiv, përdoren mutagjenë të ndryshëm për të rritur produktivitetin e tij, duke shkaktuar ndryshime të vazhdueshme trashëgimore. Mutagjenët efektivë janë mutagjenë të një natyre fizike - rrezet ultravjollcë dhe x-rrezet, neutronet e shpejta ose kimikatet. Përdorimi i mutagjenëve bën të mundur jo vetëm rritjen e produktivitetit të një soji natyral, por edhe marrjen e shtameve me veti të reja të panjohura për një mikroorganizëm natyror.

Me rëndësi të madhe për biosintezën e një antibiotiku është zgjedhja e një përbërje racionale të mediave ushqyese. Koncepti i "mediumit të kulturës" përfshin jo vetëm një përbërje të caktuar cilësore dhe sasiore të përbërësve ose elementëve individualë të nevojshëm për shkëmbimin konstruktiv dhe energjetik të trupit (burimet e azotit, karbonit, fosforit, burimet e një numri elementësh gjurmë, vitamina dhe substancat e rritjes), por edhe faktorët fiziko-kimikë dhe fizikë (aciditeti aktiv, potenciali redoks, temperatura, ajrimi, etj.). Të gjithë këta faktorë janë të ndërlidhur dhe luajnë një rol të rëndësishëm në zhvillimin e mikroorganizmave.

Kur zgjidhni median e përbërjes së dëshiruar, duhet të merren parasysh specifikat e organizmit të kultivuar. Kjo është e nevojshme për të krijuar kushte optimale që do të kontribuonin në rritjen më të mirë të mikrobit dhe biosintezën e mbetjeve të nevojshme. Për shembull, nëse një organizëm nuk mund të sintetizojë disa përbërës thelbësorë për aktivitetin e tij jetësor (si aminoacide ose vitamina) nga substanca të thjeshta të substratit, atëherë aminoacide ose vitamina të gatshme duhet të futen në përbërje për zhvillimin e tij. Organizma të tillë "kërkues" përfshijnë disa lloje bakteresh (acidi laktik, etj.). Aktinomicetet dhe kryesisht kërpudhat e mykut, si rregull, ndërtojnë substancat e trupit të tyre dhe produktet përfundimtare mjaft komplekse të metabolizmit nga komponimet e formuara nga përbërës të thjeshtë të substratit.

Metodat për kultivimin e prodhuesve të antibiotikëve

Në kushtet moderne, metoda më premtuese për rritjen e mikroorganizmave - prodhuesit e antibiotikëve ose të tjerë biologjikisht komponimet aktive Metoda e njohur e kultivimit të thellë. Metoda konsiston në faktin se mikroorganizmi zhvillohet në trashësinë e një mediumi ushqyes të lëngshëm, përmes të cilit kalohet vazhdimisht ajri steril dhe mediumi përzihet.

Ekzistojnë katër modifikime kryesore të metodës së thellë të rritjes së mikroorganizmave.

1. Kultivimi periodik. Me këtë metodë, i gjithë procesi i zhvillimit të mikroorganizmave përfundon plotësisht në një fermentues, pas së cilës fermentuesi lirohet nga lëngu i kulturës, lahet mirë, sterilizohet dhe rimbushet me lëndë ushqyese të freskët. Mjeti inokulohet me mikroorganizmin në studim dhe procesi rifillon.2. Metoda e heqshme. Kultivimi i mikroorganizmave kryhet në fermentues me përzgjedhje periodike të një pjese të vëllimit të lëngut të kulturës (nga 30 në 60% të vëllimit të përgjithshëm). Vëllimi i lëngut të kulturës në ferment më pas sillet në nivelin fillestar me lëndë ushqyese të freskët.

3. Mënyra e baterisë. Zhvillimi i mikroorganizmave ndodh në një seri fermentuesish të lidhur në seri. Lëngu i kulturës në një fazë të caktuar të zhvillimit të mikroorganizmit pompohet nga fermentuesi i parë në të dytin, pastaj nga i dyti në të tretën etj. Fermentuesi i zbrazët mbushet menjëherë me lëndë ushqyese të freskët të inokuluar me mikroorganizmin. Me këtë metodë të rritjes së mikroorganizmave, më shumë përdorim racional kontejnerët.

4. Kultivimi i vazhdueshëm. Metoda është thelbësisht e ndryshme nga modifikimet e treguara të kultivimit të zhytur në ujë të prodhuesve të antibiotikëve. Kjo metodë bazohet në faktin se zhvillimi i një mikroorganizmi ndodh në kushtet e një rrjedhje të vazhdueshme të mediumit ushqyes, gjë që bën të mundur mbështetjen e zhvillimit të mikroorganizmit në një fazë të caktuar të rritjes së tij. Faza e zhvillimit të mikroorganizmit përcaktohet në bazë të antibiotikut më të dobishëm ose përbërësit tjetër biologjikisht aktiv për biosintezën maksimale.

Një metodë tjetër e kultivimit të mikroorganizmave është kultivimi sipërfaqësor. Metoda e kultivimit sipërfaqësor në media të ndryshme agar përdoret gjerësisht në praktikën laboratorike dhe në disa procese industriale, në veçanti, për të ruajtur kulturat e grumbullimit, për të studiuar vetitë fiziologjike dhe biokimike të mikroorganizmave dhe për qëllime analitike. Në shkallë industriale, kjo metodë ka gjetur aplikim në prodhimin e materialit spore për prodhimin e acideve organike duke përdorur mykun e mykut të gjinisë Aspergillus.

Në metodën sipërfaqësore, kultura e prodhuesit të mikroorganizmave rritet në sipërfaqen e një shtrese të hollë të një mediumi të lëngshëm ose të ngurtë. Mjetet ushqyese të lëngëta përdoren kryesisht në prodhimin e acideve organike (citrik, itakonik), të ngurtë - në prodhimin e komplekseve të bazuara në niseshte dhe celulozë që përmbajnë lëndë të para.

Metodat për izolimin e antibiotikëve nga lëngu i kulturës janë shumë të ndryshme dhe përcaktohen nga natyra kimike e antibiotikut. Kryesisht përdoren metodat e mëposhtme:

1. Mbjellja e suspensionit të tokës në ujë në sipërfaqen e një pjate agar. Një kampion i caktuar dheu, i bluar me kujdes në një llaç me një vëllim të vogël uji, transferohet në mënyrë sasiore në një balonë me ujë steril. Përmbajtja e balonës tundet për 5 minuta dhe më pas nga një suspension ujor bëhen një sërë hollimesh të njëpasnjëshme, të cilat mbillen në mjedisin e duhur të këshilluar. Për të marrë kultura të pastra në të ardhmen, kolonitë individuale, pas inkubimit në një termostat në temperaturën e dëshiruar, nënkulturohen në epruveta me agar ushqyes të pjerrët. Çdo kulturë e pastër e një mikroorganizmi nënkulturohet në media me përbërje të ndryshme dhe, pas një zhvillimi mjaft të mirë, testohen vetitë e tij antibiotike.

2. Inokulimi i tokës në agar ushqyes të inokuluar më parë me organizmin testues. Sipërfaqja e agarit ushqyes inokulohet me një provë - një kulturë e organizmit të nevojshëm, pas së cilës në një pjatë agar vendosen kokrra të vogla, jo më shumë se kokrra meli, gunga toke, ose toka aplikohet në formën e pluhurit; duke e shpërndarë në të gjithë sipërfaqen e pllakës. Pastaj kupat vendosen në një termostat dhe pas një periudhe të caktuar kohore (24-48 orë, e ndonjëherë edhe më shumë), ekzaminohen copa dheu ose seksione të veçanta të saj, rreth të cilave janë formuar zona të frenimit të rritjes së organizmit testues. Kulturat e pastra të organizmave janë izoluar nga këto vende dhe i nënshtrohen studimit të mëtejshëm.

3. Mënyra e pasurimit të tokës. Toka nga e cila supozohet të izolohen antagonistët pasurohet me organizma të atyre specieve në lidhje me të cilat ata duan të marrin një antagonist. Për këtë qëllim, një suspension i larë i mikroorganizmave të dëshiruar shtohet sistematikisht në mostrat e dheut të vendosura në enë qelqi. Më pas, në intervale të caktuara, toka e tillë mbillet në formë gunga të veçanta në pllaka agar në enët Petri, të inokuluara më parë me të njëjtin organizëm që përdorej për pasurimin e tokës.

4. Metoda e centrifugimit të pezullimit të tokës. Për izolimin e aktinomiceteve nga tokat, e sidomos nga tokat në pranverë, kur në të zhvillohen një numër i madh kërpudhash dhe bakteresh, përdoret metoda e centrifugimit të suspensionit të tokës. Metoda bazohet në ndryshimin në shkallën e vendosjes së disa llojeve të mikroorganizmave në një fushë centrifugale. Në 3000 rpm për 20 minuta, grimcat që korrespondojnë në madhësi me sporet e mykut ose qelizat bakteriale depozitohen në fund të tubit. Grimcat që korrespondojnë në madhësi me sporet e aktinomiceteve shfaqen me një shpejtësi të caktuar centrifugimi në shtresën sipërfaqësore të lëngut. Duke mbjellë supernatantin, është e mundur në shumicën e rasteve (deri në 92%) të përftohen vetëm koloni të aktinomiceteve në pllakat e agarit ushqyes.

5. Mënyra e ngrirjes - shkrirja e tokës. Dihet se mikroorganizmat në tokë janë në një gjendje të absorbuar në grimcat e tokës. Për të përfunduar desorbimin e mikroorganizmave nga grimcat e tokës përdoren metoda të ndryshme: kimike, në të cilën mostrat e tokës trajtohen me detergjentë të ndryshëm, fizikë, të cilët bazohen në metodën e bluarjes mekanike të mostrave të dheut.

Për desorbimin më të mirë të mikroorganizmave nga grimcat e tokës, rekomandohet përdorimi i metodës ngrirje-shkrirje të tokës. Thelbi i metodës është si më poshtë. Mostra e tokës e përzgjedhur për izolimin e aktinomiceteve vendoset në avulluesin e një frigoriferi shtëpiak në një temperaturë prej 8°C. Pas një ore, kampioni hiqet nga frigoriferi dhe mbahet aty temperatura e dhomës derisa të shkrihet plotësisht. Procedura e ngrirjes-shkrirjes përsëritet dy herë. Pastaj një mostër e tokës vendoset në një steril ujë rubineti, tundeni suspensionin për 15 min në një tundës rrethor me 230 rpm, pas së cilës hollimet e ndryshme të suspensionit mbillen në një pjatë me agar ushqyes në enët Petri.

Metoda e ngrirjes-shkrirjes së mostrave të dheut bën të mundur zbulimin e 1,2-3,6 herë më shumë aktinomiceteve në to sesa në të njëjtat mostra pa ngrirje. Kjo, me sa duket, shoqërohet me një rritje të desorbimit të aktinomiceteve nga sipërfaqja e grimcave të tokës. Pastrimi i antibiotikut kryhet me metoda kromatografike (kromatografia në oksid alumini, celulozë, shkëmbyes jonesh) ose me ekstraktim kundër rrymës. Antibiotikët e pastruar thahen në ngrirje. Pas izolimit të antibiotikut testohet pastërtia e tij. Për ta bërë këtë, përcaktoni përbërjen e tij elementare, konstantet fiziko-kimike (pika e shkrirjes, pesha molekulare, adsorbimi në rajonet e dukshme, spektrale UV dhe IR, rrotullimi specifik). Eksploroni gjithashtu aktivitet antibakterial, sterilitet dhe toksicitet antibiotik.

Toksiciteti i antibiotikëve përcaktohet në kafshët eksperimentale, të cilat administrohen në mënyrë intravenoze, intraperitoneale, intramuskulare ose ndryshe për një periudhë të caktuar kohe me doza të ndryshme të antibiotikut të studiuar. Në mungesë të ndryshimeve të jashtme në sjelljen e kafshëve për 12-15 ditë, konsiderohet se antibiotiku i testuar nuk ka veti toksike të dukshme. Me një studim më të thellë, zbulohet nëse ky antibiotik ka toksicitet latent dhe nëse prek indet dhe organet individuale të kafshëve. Në të njëjtën kohë, studiohet natyra e veprimit biologjik të antibiotikut - bakteriostatik ose baktericid, gjë që bën të mundur parashikimin e mekanizmave të vetive të tij antibakteriale.

Faza tjetër në studimin e një antibiotiku është vlerësimi i vetive të tij terapeutike. Kafshët eksperimentale janë të infektuara me një lloj të caktuar mikrobi patogjen. Sasia minimale e antibiotikut që mbron një kafshë nga një dozë vdekjeprurëse e infeksionit është doza minimale terapeutike. Sa më i madh të jetë raporti i dozës toksike të një antibiotiku me atë terapeutik, aq më i lartë është indeksi terapeutik. Nëse doza terapeutike është e barabartë ose afër dozës toksike (indeks i ulët terapeutik), atëherë mundësia e përdorimit të antibiotikut në praktikën mjekësore është e kufizuar ose plotësisht e pamundur. Në rastin kur një antibiotik hyn në praktikën e gjerë mjekësore, zhvillohen metoda industriale për prodhimin e tij dhe studiohet në detaje struktura e tij kimike.

Standardizimi i antibiotikëve

Një njësi e aktivitetit antibiotik merret si sasia minimale e një antibiotiku që mund të shtypë zhvillimin ose të vonojë rritjen e një lloji standard të një mikrobi testues në një vëllim të caktuar të një mediumi ushqyes. Madhësia e aktivitetit biologjik të antibiotikëve zakonisht shprehet në njësi doze konvencionale (ED) të përmbajtura në 1 ml tretësirë ​​(ED / ml) ose 1 mg të barit (ED / mg). Për shembull, një njësi e aktivitetit antibiotik të penicilinës konsiderohet të jetë sasia minimale e barit që mund të pengojë rritjen e Staphylococcus aureus të llojit standard 209 në 50 ml supë ushqyese. Për streptomicinën, një njësi aktiviteti konsiderohet të jetë sasia minimale e antibiotikut që ngadalëson rritjen e E. coli në 1 ml lëng mishi ushqyes.

Pasi u morën shumë antibiotikë në formë të pastër, për disa prej tyre filluan të shprehin aktivitet biologjik në njësi masive. Për shembull, është gjetur se 1 mg bazë të pastër streptomicine është e barabartë me 1000 IU. Prandaj, 1 njësi e aktivitetit të streptomicinës është e barabartë me 1 μg të bazës së pastër të këtij antibiotiku. Prandaj, aktualisht, në shumicën e rasteve, sasia e streptomicinës shprehet në μg / mg ose μg / ml. Sa më i afërt numri i mikrogramëve/mg në preparatet e streptomicinës në 1000, aq më i pastër është preparati. Është e qartë se njësia e aktivitetit biologjik të një antibiotiku nuk përkon gjithmonë me 1 μg. Për shembull, për benzilpenicilinën, 1 njësi është e barabartë me rreth 0,6 μg, pasi 1 mg antibiotik përmban 1667 njësi.

Metodat për analizën e antibiotikëve

Ndryshe nga disa komponime të tjera natyrore (alkaloide, glikozide), nuk ka reaksione të grupit të përgjithshëm për antibiotikët. Reaksione të tilla mund të përdoren vetëm për antibiotikët e një klase kimike, për shembull, për tetraciklinat ose nitrofenilalkilaminat (levomycetins). Reaksione të ndryshme ngjyrash për grupet funksionale përkatëse mund të përdoren për të identifikuar antibiotikët; karakteristikat spektrale në rajonet e dukshme, UV dhe IR të spektrit; metodat kromatografike. Për përcaktimin sasior të antibiotikëve përdoren metoda biologjike, kimike, fiziko-kimike.

Metodat biologjike bazohen në veprimin e drejtpërdrejtë biologjik të një antibiotiku në organizmin testues të aplikuar që është i ndjeshëm ndaj këtij antibiotiku. Metoda e difuzionit e përdorur bazohet në aftësinë e molekulave të antibiotikëve për t'u shpërndarë në media agar. Vlerësohet madhësia e zonës në të cilën organizmat testues të përdorur nuk zhvillohen. Kjo madhësi varet nga natyra kimike e antibiotikut, përqendrimi i tij, pH dhe përbërja e mediumit dhe temperatura e eksperimentit.

Një lloj tjetër i testimit biologjik bazohet në turbi-dimetrinë - një metodë e analizës sasiore të intensitetit të dritës së përthithur nga grimcat e pezulluara - qelizat e mikroorganizmave. Kur shtohen sasi të caktuara të antibiotikëve, ka një vonesë në rritjen e qelizave të mikroorganizmave (efekt bakteriostatik), dhe më pas vdekja e tyre (efekt baktericid). Kjo ndryshon (zvogëlon) intensitetin e dritës së përthithur. Si një metodë alternative ndaj turbidimetrisë, mund të përdoret metoda nefelometrike e analizës sasiore nga intensiteti i dritës së shpërndarë nga mikroorganizmat.

Për përcaktimin sasior të antibiotikëve, përdoren metoda të ndryshme spektrale - para së gjithash, metoda fotokolorimetrike dhe spektrofotometrike. Për shembull, për të përcaktuar përqendrimin e një solucioni të eritromicinës, mund të përdoret një metodë fotokolorimetrike, bazuar në një ndryshim në përthithjen e një solucioni antibiotiku pas ndërveprimit të tij me acidin sulfurik. Antibiotikët e serisë tetraciklinike mund të përcaktohen me metodën spektrofotometrike me brezin e përthithjes që zhduket pas hidrolizës alkaline të substancës aktive. Është zhvilluar një metodë që kombinon qasjet fiziko-kimike dhe biologjike për vlerësimin e aktivitetit të barnave. Metoda bazohet në difraksionin me lazer në një mjedis që përmban qeliza mikroorganizmash nën veprimin e kimikateve, në veçanti të antibiotikëve.

Ruajtja e shtameve të prodhuesve të antibiotikëve në gjendje aktive

Me rëndësi të madhe për prodhimin industrial të antibiotikëve, si dhe për studimet laboratorike të prodhuesve të substancave antibiotike, janë metodat e ruajtjes së qëndrueshmërisë së organizmave, të cilat bëjnë të mundur ruajtjen e aktivitetit të tyre antibiotik në një nivel konstant. Dihet se mikroorganizmat, dhe në veçanti aktinomicetet, ndryshohen lehtësisht nga metodat konvencionale të ruajtjes. Për më tepër, mjaft shpesh ka një humbje të plotë ose të pjesshme të vetive antibiotike. Humbja e vetive antibiotike me sa duket varet nga fakti se ne nuk jemi në gjendje, në kushte normale kultivimi, të krijojmë kushte që do ta ndihmonin organizmin të ruajë veçoritë e tij themelore fiziologjike. Shumë shpesh, humbja e aktivitetit vërehet gjatë kultivimit të mikroorganizmave në media të pasura në përbërje dhe me transferime të shpeshta.

Në të njëjtën kohë, ndryshimi në vetitë fiziologjike ose biokimike të prodhuesve të substancave antibiotike mund të përcaktohet nga modelet e tyre gjenetike. Dihet, për shembull, se prodhuesi i gramicidinës C gjatë zhvillimit ndahet në një numër variantesh, disa prej të cilave nuk e formojnë këtë antibiotik. Për më tepër, procesi i disociimit të kulturës shkon në drejtim të edukimit në në numër të madh variante biologjikisht joaktive, gjë që përfundimisht çon në një humbje të plotë të aftësisë së kulturës për të formuar gramicidin. Aktualisht, një sërë metodash përdoren për të ruajtur kulturat e prodhuesve të antibiotikëve, duke siguruar qëndrimin e tyre afatgjatë në gjendje aktive. Këto metoda bazohen në parimin e vonimit të zhvillimit të mikroorganizmave, parimin e ruajtjes. Për çdo lloj prodhuesi të substancave antibiotike, duhet të zgjidhet metoda më e përshtatshme e ruajtjes, e cila lejon mbajtjen e kulturave në gjendje aktive për një kohë relativisht të gjatë.

Metodat më të zakonshme për mbajtjen e kulturave të mikroorganizmave që prodhojnë antibiotikë në gjendje aktive janë si më poshtë.

1. Liofilizimi i kulturave.

2. Ruajtja e qelizave vegjetative ose sporeve të organizmave në tokë sterile, rërë sterile ose në farat e disa bimëve (për shembull, meli). Sipas një numri autorësh, kulturat e aktinomiceteve të vendosura në tokë sterile mbeten të qëndrueshme për 30 vjet ose më shumë.

3. Ruajtja e sporeve në formë suspensionesh ujore në ampula të mbyllura.

4. Ruajtja e sporeve në rërë kuarci sterile.

5. Ruajtja e kulturave në një bashkim agar nën vaj mineral.

6. Ruajtja e kulturave në temperatura të ulëta (+4, +5°C).

7. Kohët e fundit për të mbajtur mikroorganizma të ndryshëm në gjendje aktive përdoret azoti i lëngshëm, në të cilin vendoset suspensioni i qelizave të lara nga mediumi. Ndonjëherë kulturat e aktinomiceteve të vendosura në blloqe agar të prera nga një pjatë agar në enët Petri ruhen në fazën e gaztë të azotit të lëngshëm.

Forma më e mirë e ruajtjes së organizmave, në të cilat nuk vërehet humbje e aktivitetit antibiotik, është liofilizimi i tyre - metoda është e përshtatshme si për kulturat spore-formuese dhe jo-sporore të mikroorganizmave. Thelbi i kësaj metode është që një pezullim i qelizave ose sporeve të një mikroorganizmi, i përgatitur në një mjedis të pasur me proteina (shpesh përdoret për këtë qëllim, serumi i gjakut), ngrihet shpejt në një temperaturë prej -40 deri në -60 ° C dhe tharë në vakum në një lagështi të mbetur (0,5-0,7%). Pas një trajtimi të tillë, ampulat me spore ose qeliza të mikrobit të liofilizuar mbyllen. Format e baktereve të thara në ngrirje mund të ruhen për 16-18 vjet, sporet e kërpudhave nuk humbasin vetitë e tyre themelore kur ruhen në një formë të tharë në ngrirje për 10 vjet.