§21. Обмен веществ и превращение энергии в клетке
§21. Вспомните.
Задание №1
Почему биологические системы называют открытыми?
Ответ:
Открытые системы − термодинамические системы, которые обмениваются с окружающей средой веществом (а также энергией и импульсом). Все это присуще биологическим объектам живой природы, так как в организмах происходит обмен веществ, рост, развитие и тд.
Задание №2
Какие вещества обеспечивают процессы жизнедеятельности клетки энергией? Какие из них можно назвать универсальными источниками?
Ответ:
Благодаря органическим веществам клетка получает энергию (при их расщеплении). Универсальными источниками считаются такие органические соединения, как углеводы и жиры.
Подумайте.
Задание №1
Почему молекулы НАД+ и ФАД называют универсальными акцепторами водорода?
Ответ:
В обмене веществ помимо мононуклеотидов очень важны динуклеотиды:
НАД+ (никотинамидадениндинуклеотид),
НАДФ+ (никотинамидадениндинуклеотидфосфат),
ФАД (флавинадениндинуклеотид) и некоторые другие.
В их состав входят производное витамина PP (амид никотиновой кислоты) и витамина B2 (рибофлавин). Если АТФ в клетках являются универсальным источником энергии, то можно сказать, что НАД+, НАДФ+ и ФАД − это универсальные акцепторы, а НАДН, НАДФН и ФАДН2 (их восстановленные формы) − универсальные доноры восстановительных эквивалентов (атомов водорода) в большей части окислительно−восстановительных реакций. Атом азота в составе остатка амида никотиновой кислоты четырехвалентен и имеет положительный заряд (это обозначается значком «+» в аббревиатуре НАД+).
Поэтому к молекуле НАД+, а точнее к ее азотистому основанию, могут легко присоединиться два электрона и протон (восстановление).
Тренируемся.
Задание №1
Почему эукариоты представляют собой открытые системы?
Ответ:
Все эукариоты представляют собой открытые системы, которые постоянно обмениваются веществом и энергией с окружающей средой. Энергия необходима клеткам для синтеза сложных органических веществ и выполнения разных видов работы: движения, выведения продуктов обмена и т. д. Для её получения организмы разлагают и окисляют различные химические соединения — как правило, это органические вещества, получаемые с пищей.
Задание №2
Для чего клеткам нужна энергия? Откуда они её берут?
Ответ:
Энергия необходима клеткам для синтеза сложных органических веществ и выполнения разных видов работы: движения, выведения продуктов обмена и т. д. Для её получения организмы разлагают и окисляют различные химические соединения − как правило, это органические вещества, получаемые с пищей.
Задание №3
Какие процессы называют энергетическим обменом, а какие — пластическим обменом?
Ответ:
Совокупность биохимических реакций разложения сложных веществ на более простые, сопровождающихся выделением энергии, а также запасанием её в форме химических связей универсального соединения−энергоносителя АТФ, получила название энергетического обмена (катаболизма или диссимиляции).
Совокупность биохимических процессов, протекающих в живых организмах с затратой энергии, называют пластическим обменом (анаболизмом или ассимиляцией).
Задание №4
Чем аэробы отличаются от анаэробов?
Ответ:
Те организмы, которые используют кислород, называют аэробами (от греч. aer — воздух и bios — жизнь). А вот среди прокариотов довольно часто встречаются анаэробы (приставка an− означает «противоположный», т. е. анаэробы — это противоположные аэробам существа) — существа, которым кислород не только не нужен, но даже вреден и для кого−то из них является смертельным ядом.
Задание №5
Можно ли окисление веществ в живом организме назвать горением? Почему?
Ответ:
Да, окисление веществ в живом организме назвать горением можно, так как в процессе окисления органических веществ в организме все таки выделяется тепло, хоть и в меньшем количестве, чем во внешней среде.
Совершенствуемся.
Задание №1
Прочитайте статью в рубрике «Это интересно», предложите схему, отражающую биологическое окисление в клетке.
Ответ:
Задание №2
Используя ключевые слова параграфа, постройте основу схемы (ментальной карты), показывающей суть обмена веществ в клетке.
Ответ:
В результате фотосинтеза (энергии света и расщепления молекулы АТФ) происходит ассимиляционный (пластический) обмен с синтезом органического вещества. После накопления органического вещества в какой−то момент оно расщепляется (диссимилирует) до мономеров, с выделением тепла и энергии АТФ.
Задание №3
Установите соответствие между признаками обмена веществ у человека и его этапами.
| ПРИЗНАКИ ОБМЕНА | ВЕЩЕСТВ ЭТАПЫ ОБМЕНА |
| А) вещества окисляются | 1) пластический обмен 2) энергетический обмен |
| Б) вещества синтезируются | 1) пластический обмен 2) энергетический обмен |
| В) энергия запасается в молекулах АТФ | 1) пластический обмен 2) энергетический обмен |
| Г) энергия расходуется | 1) пластический обмен 2) энергетический обмен |
| Д) в процессе участвуют рибосомы | 1) пластический обмен 2) энергетический обмен |
| Е) в процессе участвуют митохондрии | 1) пластический обмен 2) энергетический обмен |
Ответ:
Ответ:
| А | Б | В | Г | Д | Е |
| 2 | 1 | 2 | 1 | 1 | 2 |
Обсуждаем.
Задание №1
Обсудите в классе, возможны ли случаи переноса протонов водорода через плазматическую мембрану против градиента концентрации. Аргументируйте свой ответ.
Ответ:
Случаи переноса протонов водорода через плазматическую мембрану против градиента концентрации возможны, так как есть Н+ − АТФаза, которая переносит протоны водорода против градиента концентрации. Это делается для поддержания нейтрального уровня pH среды, создает на мембране разность потенциалов, во многом определяя электрические свойства клеток высших растений.
