Biológia: Fotoszintézis és Anyagcsere

Anyagcsere folyamatok

• Az anyagcsere folyamatok magában foglalják a felvételt, átalakítást és leadást. Anyagot, energiát és információt biztosítanak.
• Sejt szinten: transzportfolyamatok, intermedier anyagcsere (biokémiai folyamatok) zajlanak le a sejtekben.
• Szervszinten: a táplálkozás, a tápanyag és a légzési gázok felvétele, szállítása, leadása, salakanyag-leadás és a kiválasztás, valamint az emésztés enzimek segítségével történik.

Nyílt-zárt-izolált rendszer

• Izolált rendszer: sem anyag, sem energia nem lép ki vagy lép be a rendszerbe.
• Zárt rendszer: csak energia léphet be vagy ki a rendszerből.
• Nyílt rendszer: mind anyag, mind energia szabadon cserélhető a környezettel.

Alapfogalmak

• Nincsenek alapfogalmak, a témában szereplő kifejezés a ppt. címe.

Anyagcsere

• Anyagfelvétel, átalakítás, leadás egysége
• Anyagot, energiát és információt biztosít
• Sejszinten:
  • Anyagfelvétel és leadás: Transzportfolyamatok
  • Átalakítás: Intermedier anyagcsere: biokémiai folyamatok a sejtekben
• Szervezetszinten:
  • Anyagfelvétel és leadás: Táplálkozás, tápanyagok és légzési gázok felvétele, szállítása és leadása a keringéssel, salakanyagok leadása, kiválasztás
  • Átalakítás: emésztés enzimek segítségével

Anyagcsere (metabolizmus)

• Lebontó folyamatok: nagy molekulájú redukált szerves vegyületek lebontása kis molekulájú redukált szerves vegyületekké
• Felépítő folyamatok: kis molekulájú redukált szerves vegyületek felhasználásával nagy molekulájú redukált szerves vegyületek előállítása
• A két folyamat energetikai kapcsolata a heterotrófokban.
• Lebontó anyagcsere: katabolizmus
• Felépítő anyagcsere: anabolizmus
• Energiatermelés/felhasználás (ATP/hőenergia)

Homeosztázis

• Belső környezet szabályozott állandósága
  • Testfolyadék mennyisége
  • Ionösszetétel
  • Ozmotikus nyomás
  • Kémhatás
  • Hőmérséklet

Aktiválási energia

• Exoterm reakció: a reakció előrehaladásával energia szabadul fel (aktiválási energia <0).
• Endoterm reakció: a reakció előrehaladásával energia kell a reakcióhoz (aktiválási energia >0).

Katalizátorok

• Katalizátor: olyan anyag, amely a kémiai reakciók sebességét megnöveli, alacsonyabb energiájú reakcióút létrehozásával.
• Nem befolyásolja a reakcióhőt, hanem az aktiválási energiát.
• Reakciósebesség: egységnyi térfogatban egységnyi idő alatt átalakult anyagmennyiség (V= ∆c/∆t)
• A reakciótól, a reagáló anyagok koncentrációjától és a hőmérséklettől függ.

Anyagcsere típusok

• Metabolismus kettős feladata:
  • Asszimiláció/anabolizmus: saját szerves vegyületek bioszintézisének folyamata (pl. fotoszintézis)
  • Disszimiláció/katabolizmus: energiatermelés a sejt számára (pl. sejtlégzés)
• Fotoszintézis: szervetlen anyagokból (CO₂, H₂O) szerves anyagok (glükóz) előállítása fényenergia felhasználásával.
• Kemoszintézis: szervetlen anyagok oxidációjából nyert energia felhasználásával szerves vegyületek szintézise

Fotoszintézis képlete

• 6H₂O + 6CO₂ → C₆H₁₂O₆ + 6O₂

Szénforrás

• Autotróf: szervetlen szénvegyületek (pl. szén-dioxid) felhasználása a szerves anyagok szintéziséhez.
• Heterotróf: szerves szénvegyületek felhasználása a szerves anyagok szintéziséhez.

A felhasznált elektron donorok természete

• Litotróf: szervetlen vegyületek (víz, kén-hidrogén) felhasználása elektronforrásként.
• Organotróf: szerves molekulák felhasználása elektronforrásként. (csak baktériumoknál értelmezhető)

Az energiaforrás természete

• Fototróf: fényenergia felhasználása a szintézishez (pl.: fotoszintézis)
• Kemotróf: kémiai reakciókból származó energia felhasználása a szintézishez (pl.: kemoszintézis)

Összefoglalás

• Táblázat formátumban van összefoglalva az autotróf és heterotrof organizmusok osztályozása energia és szénforrások alapján.

Fotoszintézis

• Szerves anyagok képződésének folyamata fényenergia felhasználásával, az élővilág szerves anyag és oxigénszükségletét biztosítja.
• Fényre és vízből oxigén képződnek
• Glükóz képződik
• Fényelnyelő pigment szükséges

Kemoszintézis/kemoautotrofia

• Nitrifikáló baktériumok: amóniát oxidálnak nitritté, nitráttá, ebből nyerik az energiát a felépítő folyamatokhoz.
• Kénbaktériumok: kénhidrogén oxidációjából nyernek energiát.
• Vasbaktériumok: vas(II) vas(III)- oxidációjából nyernek energiát.

Kemoheterotrofia

• Glükóz előállítása (glükoneogenezis), glikogén előállítás
• Fehérjeszintézis
• Nukleotidszintézis
• Lipidek szintézise
• Előfordulása: állati és gomba sejtekben

Disszimiláció

• Szerves vegyületek oxidációja, kisebb molekulákká, energiafelszabadulással jár.

Lebontó folyamatok jellemzői

• Célja: szerves vegyületek lebontása kisebb molekulákra, energia felszabadítása
• Energia tárolása, ATP
• H(proton és elektron) szállító, NAD+
• Kisebb molekulák: szervetlenek (CO2, H2O), más szerves vegyületek
• Folyamatok: sejtlégzés, erjedés

Biológiai oxidáció vagy sejtlégzés

• Aerob folyamat (oxigén jelenlétében)
• Végtermékek: szén-dioxid, víz, nagy mennyiségű energia (ATP)
• Glükóz lebontása egy sor reakcióban
• Folyamatai: glikolízis, citromsavciklus, terminális oxidáció

Erjedés

• Anaerob folyamat (oxigén hiányában)
• Végtermékek: szerves vegyületek (pl. tejsav, etanol), kevés energia (ATP)
• Glükóz részleges lebontása
• Folyamatai: alkoholos erjedés, tejsavas erjedés

Ez a kvíz a fotoszintézis folyamatáról és az anyagcsere kapcsolódó aspektusairól szól. Kérdéseket tartalmaz az autotróf és heterotróf folyamatokról, valamint a kémiai reakciókról. Tudd meg, mennyire ismered ezeket a fontos biológiai fogalmakat!