§22. Энергетический обмен в клетке. Гликоз и окислительное фосфорилирование
§22. Вспомните.
Задание №1
Какова химическая природа АТФ?
Ответ:
АТФ — аденозинтрифосфорная кислота — важное органическое соединение. По структуре это нуклеотид. В его состав входит азотистое основание аденин, углевод — рибоза и три молекулы фосфорной кислоты.
Задание №2
Какие химические связи называют макроэргическими?
Ответ:
Макроэргические связи — это ковалентные связи, которые гидролизуются с выделением значительного количества энергии: 40 кДж/моль и более (свободная энергия гидролиза).
Задание №3
В каких клетках АТФ больше всего?
Ответ:
Наибольшее количество АТФ содержится в скелетных мышцах 0,2–0,5%.
Подумайте.
Задание №1
Почему при интенсивной физической работе появляется одышка? О чём это свидетельствует? Можно ли с этим бороться?
Ответ:
При интенсивной физической работе (работе мышц) одышка свидетельствует об нехватке кислорода в тканях (гипоксии).
Иногда одышка возникает у физически неактивных людей, так как для их организма не привычна усиленная работа мышечного каракаса. Данная проблема решается увелечением своей активности.
Возможными причинами одышки могут быть также нарушения в работе сердца, органов дыхания и нервной системы. В таком случае лучше обратиться ко врачу.
Тренируемся.
Задание №1
Откуда берётся энергия для синтеза АТФ из АДФ?
Ответ:
Гликолиз — это анаэробный ферментативный путь расщепления глюкозы до молочной кислоты (лактата), сопровождающийся выделением энергии, запасаемой в виде АТФ.
Задание №2
Какие этапы выделяют в энергетическом обмене?
Ответ:
Для аэробов энергетический обмен проходит в три этапа:
• подготовительный;
• бескислородный;
• кислородный.
В организмах, которые обитают в бескислородной среде и не нуждаются в кислороде для энергетического обмена – анаэробах и аэробах, при недостатке кислорода проходят энергетический обмен в два этапа:
• подготовительный;
• бескислородный.
Задание №3
В чём различия энергетического обмена аэробов и анаэробов?
Ответ:
В случае аэробов энергетический обмен (клеточное дыхание) происходит с участием кислорода. А у анаэробов при отсутствии кислорода (гликолиз).
Совершенствуемся.
Задание №1
Во сколько раз клеточное дыхание эффективнее гликолиза в энергетическом плане?
Ответ:
Суммарный энергетический выход гликолиза составляет 2 молекулы АТФ на одну молекулу глюкозы.
В результате полного окисления глюкозы до углекислого газа (клеточное дыхание) и воды образуется большое количество АТФ − 32 молекулы.
Соответственно, клеточное дыхание эффективнее гликолиза в 16 раз.
Задание №2
Сравните процессы аэробного и анаэробного окисления. Ответ представьте в виде таблицы.
Ответ:
| Признаки | Аэробный | Анаэробный |
| Этапы | Гликолиз, цикл Кребса, дыхательная цепь | Гликолиз, брожение |
| Участие кислорода | Присутствует | Отсутствует |
| Ферменты | НАД, НАДФ, ФАД, ФМН, каталаза, цитохромная система | НАД, НАДФ, ФАД, ФМН |
| Продукты окисления | CO2, H2O | Промежуточные |
| Высвобождение энергии | 38 молекул АТФ | 2 молекулы АТФ |
Задание №3
В клетках каких организмов происходит спиртовое брожение?
Ответ:
Спиртовое брожение – это процесс окисления углеводов, в результате которого образуется этиловый спирт, углекислота и выделяется энергия. Пивовары и виноделы использовали способность некоторых видов дрожжей для стимуляции брожения, в результате которого сахара превращаются в спирт. Брожение производят главным образом дрожжи, а также некоторые бактерии и грибы.
Задание №4
Установите соответствие между признаком энергетического обмена и его этапом.
| ПРИЗНАКИ ОБМЕНА | ЭТАПЫ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ОБМЕНА |
| А) расщепляется пировиноградная кислота до углекислого газа и воды | 1) гликолиз 2) кислородное расщепление |
| Б) расщепляется глюкоза до пировиноградной кислоты | 1) гликолиз 2) кислородное расщепление |
| В) синтезируются 2 молекулы АТФ | 1) гликолиз 2) кислородное расщепление |
| Г) синтезируются 32 молекулы АТФ | 1) гликолиз 2) кислородное расщепление |
| Д) происходит в митохондриях | 1) гликолиз 2) кислородное расщепление |
| Е) происходит в цитоплазме | 1) гликолиз 2) кислородное расщепление |
Ответ:
Ответ:
| А | Б | В | Г | Д | Е |
| 2 | 1 | 1 | 2 | 2 | 1 |
Обсуждаем.
Задание №1
Известно, что при биологическом окислении 50% энергии выделяется в виде теплоты. Почему она не повреждает чувствительные к нагреванию белки и другие вещества клетки? Ответ обоснуйте.
Ответ:
Процессы окисления в организме идут стадийно (ступенчато), соответственно, энергия выделяется постепенно, и нагревания белков не происходит.
