Готуємось до ЗНО - 2020 з біології. Тема 3. Клітинний рівень організації життя

Клітинний рівень організації життя

 Цитологія — наука про будову і функції клітини

Клітина — структурно-функціональна одиниця живого організму Це елементарна жива система, яка здатна до самовідновлення. Клітина лежить в основі будови і розвитку всіх організмів, це найдрібніша частина організму, наділена його ознаками. Клітини живих організмів відрізняються за формою, розміром, особливостями організації та функціями . Більшість клітин мають розміри від 10 до 100 мкм . Клітини, з яких складається новий організм, не є ідентичними, однак всі вони побудовані за єдиним принципом, що свідчить про спільність походження живих організмів.

Історія вивчення клітини

Рік	Учений	Внесок у розвиток науки
1665	Р. Гук	Виявлено клітинну структуру пробкової тканини, введено поняття «клітина»
1702	А . Левенгук	Відкриті бактерії і найпростіші, описані пластиди (хроматофори), еритроцити, сперматозоїди та різноманітні мікроструктури рослин і тварин
1827	К . Бер	Відкрито яйцеклітини ссавців
1831	Р Броун	Відкрите клітинне ядро . Описане ядро рослинної клітини
1839	Т. Шванн, М . Шлейден	Сформульовані основи клитинної теорії
1858	Р Вірхов	Сформульоване положення «кожна клітина — з клітини»
1868	І . Ф . Мішер	Відкриті нуклеїнові кислоти
1871	М . М . Любавін	Установлено, що білки складаються з амінокислот
1878	В . Флемінг	Відкрито мітотичний поділ тваринних клітин
1892	Д . І . Івановський	Відкриті віруси
1898	В . І . Бєляєв	Описаний механізм мейозу і мітозу в рослин
1944	О. Евері	Доведена роль ДНК як носія спадкової інформації
1953	Дж . Уотсон, Ф . Крик	Створена модель просторової структури ДНК, схема реплікації ДНК

Основні положення клітинної теорії

Клітинна теорія — вчення про клітини як утворення, що становлять основу будови рослинних і тваринних організмів, тобто загальність клітинної будови в живій природі.

Німецький біолог Т. Шванн у 1839 р . сформулював основні положення клітинної теорії: —    усі живі організми складаються з клітин; —    клітини тварин і рослин подібні за будовою та хімічним складом

У 1858 р . німецький патолог Р. Вірхов довів: —    кожна клітина бере походження від клітини; —    поза клітинами немає життя

Естонський учений К . Бер у 1827 р . відкрив яйцеклітину ссавців і довів, що багатоклітинні організми починають свій розвиток з однієї клітини — заплідненої яйцеклітини (зиготи): — клітина — не тільки одиниця будови, але й одиниця розвитку живих організмів

Положення сучасної клітинної теорії: —    клітина — елементарна одиниця будови і розвитку всіх живих організмів; —    клітини всіх одноклітинних і багатоклітинних організмів подібні за походженням (гомологічні), будовою, хімічним складом, основними проявами життєдіяльності; —    кожна нова клітина утворюється виключно внаслідок розмноження материнської шляхом поділу; —    у багатоклітинних організмів, які розвиваються з однієї клітини — зиготи, спори — різні типи клітин формуються завдяки їхній спеціалізації протягом індивідуального розвитку особини та утворюють тканини; —    із тканин складаються органи, які тісно пов’язані між собою й підпорядковані нервово-гуморальним та імунним системам регуляції

Методи цитологічних досліджень

Метод	Сутність методу
Світлова мікроскопія	Проходження променів світла крізь об’єкт досліджень . Збільшення у 2—3 тис . разів . Вивчення загального плану будови клітини та її органел, розміри яких не менш ніж 200 нм . Застосування барвників, які вибірково забарвлюють окремі органели або їх компоненти Метод прижиттєвого вивчення клітин дозволяє під світловим мікроскопом вивчити певні процеси життєдіяльності клітин
Електронна мікроскопія	Проходження потоку електронів крізь об’єкт. Вивчення будови клітини та її органел під збільшенням від 500 тис разів і більше Метод растрової (скануючої) електронної мікроскопії дозволяє провести вивчення структури поверхні клітин, окремих органел Потік електронів при цьому не проходить крізь об’єкт дослідження, а відбивається від його поверхні
Метод мічених атомів	Уведення в клітину речовин з радіоактивними ізотопами . Метод дозволяє прослідкувати за міграцією речовин у клітині, їхніми перетвореннями, виявити локалізацію і характер біохімічних процесів

Порівняння еукаріотичних та прокаріотичних клітин

Структура	Еукаріотична клітина	Прокаріотична клітина
Клітинна стінка	+ (у рослин)	+
Клітинна мембрана	+	+
Ядро	+ (оточене мембраною)	нуклеоїд, мембраною не оточений
Ендоплазматична сітка	+	-
Рибосоми	+	+
Комплекс Гольджі	+	-
Лізосоми	+ (у багатьох)	-
Мітохондрії	+	-
Вакуолі	Обов’язкові у рослин, є у деяких тварин	відсутні
Війкі, джгутики	+ (у всіх організмів, крім вищих рослин)	+ (у деяких бактерій)

 Мембрана.

Забезпечують зв’язок клітин між собою і навколишнім середовищем

Поділяють внутрішнє середовище клітини на відсіки — компартменти

На поверхні мембран розміщаються клітинні структури: рибосоми, ферменти, пігменти та ін .

У біологічних мембранах відбуваються процеси, пов’язані зі сприйняттям і передачею інформації, формуванням і передачею збудження, перетворенням енергії та ін

Функція	Характеристика
Обмежує цитоплазму, визначає розміри і форму клітини	Міцна та еластична
Ферментативна функція	У мембрані розміщені деякі ферменти
Сигнальна функція	Забезпечує подразливість: білки мембрани під дією подразників із навколишнього середовища можуть змінювати свою просторову структуру й таким чином передають сигнал у клітину
Транспортна функція	Переміщення речовин у клітину або з неї
Забезпечення міжклітинних контактів	Мембрани тваринних клітин здатні утворювати складки або вирости в місцях їхнього сполучення . Це забезпечує виключну міцність Рослинні клітини з’єднуються між собою за допомогою міжклітинних канальців, заповнених цитоплазмою

Будова надмембранного комплексу

Царство органічного світу	Надмембранний комплекс
Рослини	Клітинна стінка, що складається з целюлози . Це каркас клітини
Тварини	Зовнішній шар - глікокалікс - дуже тонкий і еластичний, складається з полісахаридів і білків
Гриби	Клітинна стінка, що складається з хітину, глікогену, білків
Дроб’янки	Тверда клітинна стінка, що складається з муреїну, фосфоліпідів, білків

Підмембранний комплекс

До підмембранних комплексів клітин належать пелікула та білкові утворення (мікротрубочки та мікрофіламенти), які становлять опору клітин (цитоскелет) Елемен-

ти цитоскелета виконують опорну функцію, сприяють закріпленню органел у певному положенні, а також їхньому переміщенню в клітині

Ядро клітини

Ядро - частина еукаріотичних клітин, які містять носії генетичної інформації Деякі клітини бага-

токлітинних еукаріот втратили ядро, наприклад, ерітроцити ссавців .

Функції ядра

1. Зберігає спадкову інформацію і передає її дочірним клітинам під час поділу

2 . Регулює біохімічні, фізіологічні та морфологічні процеси в клітині

Структура	Будова	Функції
Поверхневий апарат	складається з двох мембран Зовнішня ядерна мембрана з’єднується з внутрішньою навколо отворів — ядерних пор, прикритих особливими тільцями	1. Відмежовує ядро від цитоплазми . 2 Здійснює обмін речовинами між ядром і цитоплазмою
Каріоплазма	За складом та властивостями нагадує цитоплазму	Внутрішнє середовище
Ядерця	Щільні структури, які складаються з рибонуклео-протеїдних фібрил	Приймають участь у формуванні рибосом
Хромосоми	Основу складає дволанцюгова молекула ДНК, яка зв’язана з ядерними білками й утворює нуклео-протеїди Кожна хромосома складається з двох поздовжніх частин — хроматид . Обидві хроматиди сполучаються між собою в зоні первинної перетяжки, яка поділяє хромосому на ділянки — плечі Деякі хромосоми мають і вторинні перетяжки	Зберігають спадкову інформацію, яка передається із покоління в покоління

Цитоплазма і її компоненти

Склад цитоплазми

Цитоплазма — внутрішній рідкий вміст клітини, в якому розміщуються і функціонують клітинні органоїди

Будова та функції цитоплазми й органоїдів

Структура	Будова	Функції
Гіалоплазма	Прозорий розчин органічних і неорганічних сполук у воді . Перебуває у станах золю та гелю . Містить 75—78 % води, 10—12 % білків, 4—6 % вуглеводів, 2—3 % ліпідів, 10 % неорганічних речовин	1. Об’єднує всі клітини структури і забезпечує їхню взаємодію . 2 . Виконує транспорту функцію
Включення	Непостійні структури, які виникають та зникають у процесі життєдіяльності клітини . Можуть бути у твердому або рідкому стані, мають вигляд кристалів (солі), зерен (білки, полісахариди) чи краплин (жири)	Запасні речовини

1 Структура	Будова	Функції
Органоїди
1. Одномембранні
Ендоплазматична сітка	Мембранна система порожнин, каналів, цистерн, з’єднаних між собою і з плазматичною мембраною Пронизує всю клітину Незерниста ЕПС (гладенька) складається тільки з мембран Зерниста ЕПС (шершава, гранульована), до мембран прикріплені рибосоми	1.Здійснює реакції, пов’язані із синтезом білків (гранульована), вуглеводів, жирів (гладенька) 2. Сприяє переносу та цир куляції поживних речовин у клітині 3.Знешкоджує токсичні речовини 4.Формує ядерну мембрану
Комплекс Гольджі	Складається з обмежених мембранами порожнин, а також трубочок із пухирцями на кінці	1    Накопичує і виводить речовини, що синтезуються в ендоплазматичній сітці 2. Утворює лізосоми . 3. Синтезує деякі полісаха риди . 4    Бере участь у будівництві плазматичної мембрани та інших клітинних мембран (наприклад, формує скоротливі вакуолі)
Лізосоми	Округлі тільця, що містять комплекс ферментів Первинні лізосоми утворюються за участю комплексу Гольджі . Вторинні лізосо-ми (травні вакуолі) утворюються з первинних Аутолізосоми знищують дефектні органоїди, мертві клітини та ін	1    Травна функція — розщеплюють органічні сполуки . 2    Вилучають відмерлі органоїди, клітини

Структура	Будова	Функції
Вакуолі	Порожнини в гіалоплазмі, відокремлені мембраною й заповнені рідиною	1. Травна функція . 2. Регуляція осмотичного тиску в клітині . 3. Запасаюча функція (за пас рідини, пігментів та ін )
2 . Двомембранні
Мітохондрії	Мають сферичну, ниткоподібну, овальну та інші форми . Від цитоплазми відокремлені подвійною мембраною, крізь яку проникає багато сполук . Внутрішній шар мембрани утворює численні складки — кристи, на яких розміщені ферменти дихального ланцюга	1. Енергетична функція — етапи енергетичного обміну та синтез АТФ . 2 синтез власних білків, РНК і ДНК
ПЛАСТИДИ, Хлоропласти	Мають зелений колір, овальну форму Мембрана подвійна, внутрішній шар мембрани утворює складчасті вчини всередину строми — ламели та тилакоїди . Ламели мають вигляд плоских видовжених складок, тилакоїди — плоских дископодібних мішечків Тилакоїди зібрані у скупчення — грани . Молекули хлорофілу вмонтовані в мембрани тилакоїдів	1    Використання світлової енергії та створення органічних речовин із неорганічних (фотосинтез) 2. Відіграють певну роль (маючи свою ДНК) у передачі спадкових ознак
Хромопласти	Жовті, жовтогарячі, червоні або бурі, містять пігменти каротиноїди	Надання різним частинам рослини червоного та жовтого забарвлення
Лейкопласти	Безколірні пластиди сферичної форми	Відкладання запасних поживних речовин (крохмалю, жирів, білків)

Структура	Будова	Функції
3. Немембранні
	Мають вигляд сферичних або грибоподібних гранул . Складаються з двох неоднакових за розміром частинок	Синтез білкових молекул з амінокислот
Клітинний центр (центросома)	Складається з двох цент-ріолей . Кожна центріоль має вигляд порожнистого циліндра, у стінку якого закладені 9 груп подовжніх мікротрубочок, по 3 мікротрубочки в кожній групі	1. Участь у процесі поділу клітин, формування веретена поділу 2 . За участю центріолей утворюються мікротру-бочки цитоплазми
4. Органели руху
Псевдоніжки	Перехід цитоплазми зі стану золю у стан гелю сприяє руху клітин за допомогою псевдоподій	1. Активний рух . 2 . Живлення засобом фагоцитозу
Джгутики та війки	Тонкі вирости цитоплазми, зовні покриті мембраною Усередині міститься складна структура з мікротрубочок	1 Активний рух 2  Забезпення та доставка клітинам їжі . 3    можуть виконувати захисну функцію

Життєвий цикл клітини (клітинний цикл) — це період життя клітини від одного поділу до наступного Інтерфаза — період між поділамі, в якому відбуваються процеси росту, подвоєння молекул ДНК, синтезу білків та інших органічних сполук, ділення мітохондрій і пластид, розростання ендоплазматичної сітки тощо Інтенсивно акумулюється енергія

Мітоз — поділ, який супроводжується спіралізацією хромосом та утворенням апарату, який забезпечує рівномірний розподіл спадкового матеріалу материнської клітини між двома дочірніми . Мейоз — це особливий спосіб поділу клітин, у результаті якого кількість хромосом зменшується вдвічі й утворюються гаплоїдні клітини .

Клітина як цілісна система, життєвий цикл клітини

Порівняння процесів мітозу та мейозу

Мітоз	Мейоз
Мають однакові фази поділу
Перед поділом відбуваються спіралізація і подвоєння молекул ДНК
Один поділ	Два поділи, що змінюють один одного
У метафазі на екваторі клітини розміщуються подвоєні хромосоми	У метафазі на екваторі клітини розміщуються пари гомологічних хромосом
Кон’югація хромосом і кросинговер відсутні	У профазі І гомологічні хромосоми кон’югують і можуть обмінюватися ділянками (кросинговер)
Між поділами відбувається подвоєння хромосом	Між першим і другим поділами немає подвоєння хромосом
Утворюються дві дочірні клітини з диплоїд-ним набором хромосом (2n)	Утворюються чотири клітини з гаплоїдним набором хромосом (n)

Особливості будови мітотичних хромосом

1. У профазі мітозу хромосоми спіралізуються, скорочуються й потовщуються . Хроматиди відходять одна від одної, залишаючись з’єднаними тільки центромерами

2 . Метафазні хромосоми мають Х-подібну форму, складаються з двох хроматид, кінці яких розійшлися

3 В анафазі кожна хромосома розділяється на окремі хроматиди, які називаються дочірніми хромосомами . Вони мають вигляд паличок, зігнутих у місці первинної перетяжки

Фази	Процеси
Профаза	Відбувається спіралізація хромосом, зникають ядерна оболонка та ядерце, утворюється веретено поділу З’являється сітка мікротрубочок
Метафаза	Завершуються процеси спіралізації хромосом і формування веретена поділу. Кожна хромосома прикріплюється центромерою до мікротрубочки веретена й прямує до центральної частини клітини . Центромери хромосом розміщуються на рівних відстанях від полюсів клітини Хроматиди відокремлюються одна від одної
Анафаза	Відбувається поділ центромер і розходження хроматид до різних полюсів клітини . Біля кожного полюса збирається диплоїдний набір хромосом
Телофаза	Відбувається деспіралізація хромосом, навколо скупчень хроматид утворюється ядерна оболонка, з’являються ядерця; дочірні ядра набувають вигляду інтерфаз-них. Цитоплазма материнської клітини ділиться . Утворюються дві дочірні клітини
Дочірні клітини	Утворюються дві дочірні клітини з диплоїдним набором хромосом

Біологічне значення мітозу в тому, що він забезпечує постійність числа хромосом у всіх клітинах організму, внаслідок чого всі вони мають одну і ту ж генетичну інформацію

Фаза	Процеси
Перший поділ
Профаза 1	Починається спіралізація хромосом, однак хроматиди кожної з них не розділяються Гомологічні хромосоми зближуються, утворюють пари — має місце кон’югація Під час кон’югації може спостерігатися процес кросинговеру, під час якого гомологічні хромосоми обмінюються певними ділянками . Унаслідок кросинговеру утворюються нові комбінації різних станів певних генів Через певний час гомологічні хромосоми починають відходити одна від одної . Зникають ядерця, руйнується ядерна оболонка й починається формування веретена поділу
Метафаза 1	Нитки веретена поділу прикріплюються до центромер гомологічних хромосом, які лежать не в площині екваторіальної пластинки, а по обидва боки від неї
Анафаза 1	Гомологічні хромосоми відділяються одна від одної і рухаються до протилежних полюсів клітини . Центромери окремих хромосом не розділяються, і кожна хромосома складається з двох хроматид Біля кожного з полюсів клітини збирається половинний (гаплоїдний) набір хромосом
Телофаза 1	Формується ядерна оболонка . У тварин і деяких рослин хромосоми деспіралі-зуються, і здійснюється поділ цитоплазми
Інтерфаза	Унаслідок першого поділу виникають клітини або лише ядра з гаплоїдними наборами хромосом . Інтерфаза між першим і другим поділами скорочена, молекули ДНК у цей час не подвоюються

I Фаза	Процеси
Другий поділ
Профаза 2	Спіралізуються хромосоми, кожна з яких складається з двох хроматид, зникають ядерця, руйнується ядерна оболонка, центріолі переміщуються до полюсів клітин, починає формуватися веретено поділу. Хромосоми наближуються до екваторіальної пластинки
Метафаза 2	Завершуються спіралізація хромосом і формування веретена поділу. Центро-мери хромосом розташовуються в один ряд уздовж екваторіальної пластинки, до них приєднуються нитки веретена поділу
Анафаза 2	Діляться центромери хромосом, і хроматиди розходяться до полюсів клітини завдяки вкороченню ниток веретена поділу
Телофаза 2	Хромосоми деспіралізуються, зникає веретено поділу, формуються ядерця та ядерна оболонка Відбувається поділ цитоплазми
Дочірні клітини	Утворюються чотири клітини з гаплоїдним набором хромосом

Біологічне значення мейозу полягає в підтриманні постійності хромосомного набору організмів, які розмножуються статевим шляхом .

Каріотип — сукупність хромосом еукаріотичної клітини, типова для даного виду. Хромосомний набір характеризується кількістю, розміром та формою хромосом .

Обмін речовин (метаболізм) — надходження в організм поживних речовин із навколишнього середовища, їх перетворення та виведення з організму продуктів життєдіяльності

Етапи енергетичного обміну

Етап	Місце	Процеси
Підготовчий	Шлунково- кишковий тракт, у цитоплазмі клітин	Органічні макромолекули за участю ферментів розпадаються на дрібні молекули: білки ^ амінокислоти вуглеводи ^ глюкоза жири ^ гліцерин + жирні кислоти Енергія розсіюється у вигляді тепла
Безкисневий (анаеробний, гліколіз, неповне розщеплення)	На внут- рішньоклі- тинних мембранах гіалоплазми
Кисневий (аеробний, тканинне дихання)	У матриксі мітохондрій	Цикл Кребса: суть перетворень полягає у ступінчастому декарбок-силюванні й дегідруванні піровиноградної кислоти, під час яких утворюються АТФ, НАДН і ФАДН2 . У подальшіх реакціях багаті на енергію НАДН і ФАДН2 передають свої електрони в електронно-транспортний ланцюг, що являє собою мультиферментний комплекс внутрішньої поверхні мітохон-дріальних мембран Унаслідок пересування електрона по ланцюгу переносників утворюється АТФ

Цикл Кребса

Піровиноградна (молочна) кислота реагує із щавлевооцтовою (оксалоацетатом), утворюючи лимонну кислоту (цитрат), яка проходить ряд послідовних реакцій, перетворюючись на інші кислоти У результаті цих перетворень виникає щавле-вооцтова кислота (оксалоцетат), яка знову реагує з піровиноградною Вільний водень з’єднується з НАД (ніко-тинамідаденіндинуклеотид), утворюючи сполуку НАДН

Утворення АТФ під час транспорту електронів в електронно-транспортному ланцюгу (хеміосмотична гіпотеза Мітчелла)

Для утворення АТФ ферментна система АТФ-синтетаза використовує різницю електричних потенціалів і концентрації іонів Гідрогену з різних боків мембрани, перерозподіляючи потік H+: із зовнішньої поверхні мембрани переносить іони H+ на внутрішню Під час перенесення електронів від НАДН до O2 виділяється енергія, необхідна для синтезу трьох молекул АТФ .

Властивості генетичного коду і біосинтез білка

Генетичний код - властива всім живим організмам єдина система збереження спадкової інформації в молекулах нуклеїнових кислот у вигляді послідовності нуклеотидів

Генетичний код

1) Триплетний - кожній амінокислоті відповідає трійка нуклеотидів ДНК (РНК) - кодон;

2) однозначний - один триплет кодує лише одну амінокислоту;

3) вироджений - одну амінокислоту можуть кодувати декілька різних триплетів;

4) універсальний - єдиний для всіх організмів, які існують на Землі;

5) не перекривається - кодони зчитуються один за одним, з однієї певної точки в одному напрямку (один нуклеотид не може входити одночасно до складу двох сусідніх триплетів);

6) між генами існують «розділові знаки» - ділянки, які не несуть генетичної інформації, а лише відокремлюють одні гени від інших . їх називають спейсерами .

Стоп-кодони УАА, УАГ, УГА означають припинення синтезу одного поліпептидного ланцюга, триплет

АУГ визначає місце початку синтезу наступного .

Етап	Місце	Процеси
Транскрипція	Каріоплазма	Фермент РНК-полімераза розщеплює подвійний ланцюг ДНК і на одному з ланцюгів за принципом комплементар-ності синтезує молекулу про-іРНК . За допомогою спеціальних ферментів про-іРНК перетворюється в активну форму іРНК, яка надходить з ядра до цитоплазми клітини
Активація амінокислот	Цитоплазма	Приєднання амінокислот за допомогою ковалентного зв’язку до певної тРНК . тРНК транспортує амінокислоти до місця синтезу білка
Трансляція	Рибосоми	Під час синтезу білка рибосома насувається на ниткоподібну молекулу іРНК таким чином, що іРНК опиняється між її двома субодиницями . У рибосомі є особлива ділянка — функціональний центр . Його розміри відповідають довжині двох триплетів, тому в ньому водночас перебувають два сусідні триплети іРНК . В одній частині функціонального центру антикодон тРНК пізнає кодон іРНК, а в іншій — амінокислота звільнюється від тРНК Коли рибосома досягає стоп-кодону, синтез білкової молекули завершується
Утворення природної структури білка	Ендоплазматична сітка	Білок набуває певної просторової конфігурації . За участю ферментів відбувається відщеплення зайвих амінокислотних залишків, введення фосфатних, карбоксильних та інших груп тощо Після цих процесів білок стає функціонально активним

Структура тРНК

Транспортна РНК має вторинну структуру у формі листка конюшини . У певних ділянках молекули тРНК між комплементарними нуклеотидами виникають водневі зв’язки . Біля верхівки «листка конюшини» міститься триплет нуклеотидів, який за генетичним кодом відповідає певній амінокислоті (антикодон), а біля його основи є ділянка, до якої приєднується амінокислота

Полірибосомальний комплекс (полісома)

На одній молекулі іРНКодночас-но можуть синтезуватися декілька поліпептидів за участю багатьох рибосом . Комплекс, який при цьому утворюється, називається полі-рибосомальним

Фотосинтез

Фотосинтез — процес утворення органічних сполук із неорганічних завдяки перетворенню світлової енергії в енергію хімічних зв’язків Здійснюється в клітинах зелених рослин за участю пігментів хлоропластів — хлорофілів а та b (зелені), каротиноїдів (жовті), фікобілінів (сині та червоні)

Фази	Місце	Процеси
Світлова фаза	На мембранах тилакоїдів хлоропластів	Фотосинтезуючі пігменти поглинають енергію світла, що приводить до «збудження» одного з електронів молекули пігменту, який за допомогою молекул-переносників переміщується на зовнішню поверхню мембрани тилакоїдів
		Електрони через ряд проміжних речовин передають енергію для відновлення НАДФ (нікотинамідаденіндинуклеотидфосфат), який приєднує два атоми Гідрогену й перетворюється на НАДФН . Частина енергії електронів перетворюється на енергію АТФ: АДФ + Ф + Q ^ АТФ
Темно-ва фаза (світло не потрібне)	У стромі хлоропластів	За наявністю CO2, енергії АТФ та сполук, що утворилися у світлових реакціях, відбувається приєднання Гідрогену до CO2, який надходить у хлоропласти із зовнішнього середовища . Через ряд послідовних реакцій за участю специфічних ферментів утворюються різноманітні сполуки, основними з яких є вуглеводи

Світлова фаза фотосинтезу

Під час біохімічних реакцій цикла Кальвіна відбувається фіксація атома Карбону CO₂ для будови глюкози

Темнова фаза фотосинтезу (цикл Кальвіна)

Для синтезу 1 молекули глюкози потрібні 12 молекул НАДФН та 18 молекул АТФ, які утворюються під час фотохімічних реакцій фотосинтезу

Глюкоза, що утворюється в циклі Кальвіна, потім може розщеплюватися до пірувату і надходити до циклу Кребса

Хемосинтез — процес утворення органічних речовин живими організмами з вуглекислого газу та інших неорганічних речовин без участі світла . Здійснюється за рахунок енергії, яка виділяється при окисненні неорганічних речовин . Властивий певним видам бактерій.

Хемосинтезуючі мікроорганізми мають за енергетичні ресурси сірководень, сірку, амоніак, нітритну кислоту тощо Хемосинтез відіграє у природі велику роль, завдяки йому відбуваються такі важливі процеси, як нітрифікація, окиснювання сірководню в морях, перетворення сполук заліза тощо.