Запрос «Метаболизм» перенаправляется сюда; об архитектурной концепции см. Метаболизм (архитектура).
Метаболи́зм, или обме́н веще́ств, — это химические реакции, поддерживающие жизнь в живом организме. Эти процессы позволяют организмам расти и размножаться, сохранять свои структуры и отвечать на воздействия окружающей среды.
Упрощенная схема клеточного метаболизма
Метаболизм обычно делят на 2 стадии: катаболизм и анаболизм. В ходе катаболизма сложные органические вещества деградируют до более простых, обычно выделяя энергию, а в процессах анаболизма — более сложные вещества синтезируются из более простых с затратами энергии.
Серии химических реакций обмена веществ называют метаболическими путями. В них, при участии ферментов, одни биологически значимые молекулы последовательно превращаются в другие.
Ферменты играют важную роль в метаболических процессах, потому что:
Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 11 февраля 2020 года; проверки требуют 16 правок.
Примерами катаболизма являются:
Интенсивность катаболических процессов и преобладание тех или иных катаболических процессов в качестве источников энергии в клетках регулируется гормонами. Например:
(точнее, увеличивая её анаболизм, индуцируя накопление глюкозы в виде гликогена в печени и мышечной ткани, уменьшая тем самым концентрацию глюкозы в крови и лимфе, опосредуя гипогликемию),
Катаболизм является противоположностью анаболизма — процесса синтеза или ресинтеза новых, более сложных, соединений из более простых, протекающему с расходованием, затратой энергии АТФ. Соотношение катаболических и анаболических процессов в клетке регулируется гормонами. Например, адреналин или глюкокортикоиды сдвигают баланс обмена веществ в клетке в сторону преобладания катаболизма, а инсулин, соматотропин, тестостерон — в сторону преобладания анаболизма.
Т05.02 Тестирование по теме «Обмен веществ и превращение энергии в клетке»
Выберите один верный ответ:
1. Совокупность реакций синтеза органических веществ клетки, участвующих в её построении и обновлении состава:
А) пластический обмен Б) гликолиз
В) энергетический обмен Г) катаболизм
2. Синтез углеводов происходит в растительной клетке:
А) в течение всего процесса фотосинтеза
Б) в световой фазе В) в темновой фазе Г) не происходит.
3. Конечные продукты подготовительного этапа энергетического обмена в клетке:
А) углекислый газ и вода Б) глюкоза и аминокислоты
В) белки и жиры Г) АДФ, АТФ.
4. В процессе энергетического обмена: А) более сложные углеводы синтезируются из менее сложных.
Б) жиры превращаются в глицерин и жирные кислоты. В) белки окисляются с образованием углекислого газа, воды и аммиака
Г) происходит синтез АТФ и освобождение энергии.
5. На каком из этапов энергетического обмена синтезируются 2 молекулы АТФ?
А) гликолиза Б) подготовительного этапа
В) кислородного этапа Г) поступления веществ в клетку.
6. Совокупность реакций синтеза органических веществ из неорганических с использованием энергии света называют:
А) хемосинтезом Б) брожением В) гликолизом Г) фотосинтезом.
7. Установите последовательность этапов энергетического обмена. (ответ напишите в виде последовательности букв)
А. расщепление биополимеров до мономеров.
Б. Поступление органических веществ в клетку.
В. Окисление пировиноградной кислоты до углекислого газа и воды.
Г. Расщепление глюкозы до пировиноградной кислоты.
Д. Синтез двух молекул АТФ.
Е. синтез 36 молекул АТФ.
8. Установите соответствие между фазой фотосинтеза и полученными в результате неё продуктами:
1. Световая фаза А) глюкоза
2. Темновая фаза Б) молекулярный кислород
Д) атомы водорода
Тестирование по теме «Обмен веществ и превращение энергии»
А) пластический обмен Б) энергетический обмен В) анаболизм Г) транскрипция
2. В результате кислородного этапа энергетического обмена в клетке синтезируются молекулы:
А) белков Б) глюкозы В) АТФ Г) ферментов
3. Организмы, для которых характерны только 2 этапа энергетического обмена:
А) аэробы Б) анаэробы В) гетеротрофы Г) автотрофы
4.Универсальным источником энергии в клетке является:
А) урацил Б) АТФ В) аминокислота Г) РНК д) ДНК е) аденин
5. Расщепление высокомолекулярных веществ в клетке на подготовительном этапе энергетического обмена происходит в: А) лизосомах Б) цитоплазме
В) эндоплазматической сети Г) митохондриях.
6. На каком из этапов энергетического обмена синтезируется 36 молекул АТФ?
7. Установите правильную последовательность процессов фотосинтеза.
А. возбуждение хлорофилла.
Б. синтез глюкозы.
В. соединение электронов с молекулой-переносчиком
Г. фиксация углекислого газа
Д. фотолиз воды.
8. Установите соответствие между признаками обмена веществ и его этапами.
1.Вещества окисляются. А. пластический обмен
2.Вещества синтезируются. Б. энергетический обмен
3.энергия запасается в молекулах АТФ.
5.в процессе участвуют рибосомы.
6.в процессе участвуют митохондрии.
Б. 1, 3, 6
Вид контроля: текущий
Форма контроля: фронтальная
Метод контроля: тестирование
Время: 15 минут
“Энергетический обмен”
1. Совокупность реакций синтеза органических веществ, идущих с затратами энергии: а) пластический обмен + б) катаболизм в) метаболизм
2. Второй этап энергетического обмена: а) расщепление полимеров до мономеров б) неполное окисление веществ в цитоплазме клеток + в) образование крахмала из молекул глюкозы
3. В результате какого этапа энергетического обмена из одной молекулы глюкозы образуются 2 молекулы пировиноградной кислоты и 2 молекулы АТФ: а) хемосинтеза б) подготовительного в) бескислородного +
4. Третий этап энергетического обмена происходит в: а) митохондриях + б) рибосомах в) аппарате Гольджи
5. На третьем этапе энергетического обмена образуются: а) 26 молекул АТФ б) 38 молекул АТФ в) 36 молекул АТФ +
6. Анаэробный (бескислородный) окислительно-восстановительный процесс превращения органических веществ с получением энергии называется: а) выделение б) брожение + в) дыхание
7. Пластический обмен в клетках животных не может происходить без энергетического, так как энергетический обмен обеспечивает клетку: а) молекулами белка б) ферментами в) молекулами АТФ +
8. Сходство процесса обмена веществ в клетках растений и животных состоит в том, что в них происходит: а) биосинтез белка + б) образование гемоглобина в) хемосинтез
9. В чем проявляется взаимосвязь пластического и энергетического обмена: а) пластический обмен поставляет молекулы АТФ для энергетического б) пластический обмен поставляет минеральные вещества для энергетического в) пластический обмен поставляет органические вещества для энергетического +
10. Окисление органических веществ с освобождением энергии в клетке происходит в процессе: а) фотосинтеза б) дыхания + в) питания
11. Реакции расщепления органических веществ в клетке происходит с: а) освобождением энергии + б) восстановлением углекислого газа до углеводов в) образованием биополимеров
12. На каком из этапов энергетического обмена синтезируются 2 молекулы АТФ: а) кислородного этапа б) гликолиза + в) подготовительного этапа
13. Реакции энергетического обмена у аэробов завершаются образованием: а) углекислого газа и воды + б) углеводов и белков в) аминокислот и глюкозы
14. В клетках дрожжей при брожении синтезируются молекулы АТФ и при этом образуется: а) крахмал и глюкоза б) кислород и вода в) этиловый спирт и углекислый газ +
15. В аэробных условиях при полном окислении глюкозы в клетке образуется: а) углекислый газ + б) молочная кислота в) гликоген
16. Наибольшее количество энергии освобождается при расщеплении: а) белков до аминокислот б) АТФ и превращении её в АДФ + в) полисахаридов до моносахаридов
17. Кластеры: а) разветвленнная сеть ЭПС б) сеть диктиосом в) сеть митохондрий в клетке +
18. Кислородное окисление аминокислот и жирных кислот при энергетическом обмене происходит в: а) хромосомах б) митохондриях + в) рибосомах
19. Энергия, используемая человеком в процессе жизнедеятельности, освобождается в клетках при: а) переносе питательных веществ кровью б) образовании органических веществ из неорганических в) окислении органических веществ +
20. Один из конечных продуктов подготовительного этапа энергетического обмена в клетке: а) молочная кислота б) аминокислота + в) вода
21. Один из конечных продуктов подготовительного этапа энергетического обмена в клетке: а) глицерин + б) молочная кислота в) углекислый газ
22. Строгая последовательность множества химических реакций бескислородного этапа энергетического обмена обеспечивается: а) молекулами АТФ б) совокупностью ферментов + в) молекулами РНК
23. Окисление органических веществ, которое приводит к освобождению энергии, происходит в: а) протоках печени б) полости желудка в) клетках тела +
24. Ламелярными кристами называют: а) кристы в виде тубул б) кристы в виде пластин + в) кристы в виде аморфных тел
25. Особый сложный жир, содержащего сразу четыре жирные кислоты и делающего мембрану абсолютно непроницаемой для протонов, характерен для: а) наружной мембраны митохондрий б) лизосом в) внутренней мембраны митохондрий +
26. Расщепление липидов до глицерина и жирных кислот происходит в: а) кислородную стадию энергетического обмена б) подготовительную стадию энергетического обмена + в) процессе гликолиза
27. С прекращением энергетического обмена клетка перестаёт снабжаться: а) молекулами АТФ + б) липидами в) углеводами
28. В подготовительной стадии энергетического обмена происходит: а) синтез белков из аминокислот б) расщепление глюкозы до молочной кислоты в) расщепление сложных веществ до простых +
29. Расщепление сложных углеводов до глюкозы в клетке происходит при участии ферментов: а) лизосом + б) эндоплазматической сети в) рибосом
30. Благодаря энергетическому обмену клетка обеспечивается: а) белками б) молекулами АТФ + в) липидами
1. Всю совокупность
химических реакций в клетке называют
2. Окисление
органических веществ с освобождением
энергии в клетке происходит в процессе
3. Обмен веществ
между клеткой и окружающей средой
регулируется
3) ядерной оболочкой
4. В процессе
энергетического обмена, в отличие от
пластического, происходит
5. Реакции синтеза
и расщепления органических веществ в
клетках не могут происходить без участия
6. Чем характеризуются
процессы биологического окисления?
7. В результате
какого процесса окисляются липиды?
8. Энергия,
используемая человеком в процессе
жизнедеятельности, освобождается в
клетках
9. Энергетический
обмен представляет собой совокупность
реакций
1) синтеза белков
на рибосоме
2) поступления
веществ в клетку
3) расщепления
органических веществ и синтеза АТФ
4) образования
глюкозы из углекислого газа и воды
10. Значение
энергетического обмена в клеточном
метаболизме состоит в том, что он
обеспечивает реакции синтеза
1) энергией,
заключенной в молекулах АТФ
11. Энергия,
заключенная в макроэргических связях
молекул АТФ, используется в процессе
1) биосинтеза белка
2) подготовительного
этапа энергетического обмена
3) кислородного
этапа энергетического обмена
4) синтеза из АДФ
молекул АТФ
12. Наибольшее
количество энергии освобождается при
расщеплении молекул
1) белков до
аминокислот
2) полисахаридов
до моносахаридов
3) жиров до глицерина
и жирных кислот
4) глюкозы до
углекислого газа и воды
13. Синтез молекул
АТФ происходит
1) в процессе
биосинтеза белка
2) в процессе синтеза
крахмала из глюкозы
3) на подготовительном
этапе энергетического обмена
4) на кислородном
этапе энергетического обмена
14. Гидролитическое
расщепление высокомолекулярных веществ
в клетке на подготовительном этапе
энергетического обмена происходит в
15. Процесс
энергетического обмена начинается с
16. На подготовительном
этапе энергетического обмена
1) из аминокислот
синтезируются белки
2) биополимеры
расщепляются до мономеров
3) глюкоза
расщепляется до пировиноградной кислоты
4) из глицерина и
жирных кислот синтезируются липиды
17. Расщепление
липидов до глицерина и жирных кислот
происходит в
18. Конечные продукты
подготовительного этапа энергетического
обмена
1) углекислый газ
и вода
2) глюкоза и
аминокислоты
3) белки, жиры
4) АДФ, АТФ
19. Ферментативное
расщепление глюкозы без участия
кислорода – это
20. На каком из
этапов энергетического обмена
синтезируются 2 молекулы АТФ?
4) поступление
веществ в клетку
21. Сколько молекул
АТФ запасается в процессе гликолиза?
22. Анаэробный
этап гликолиза протекает в
23. В процессе
гликолиза в мышцах человека при больших
нагрузках накапливается
24. В процессе
дыхания энергия может переходить из
25. При дыхании
организм человека получает энергию за
счет
26. На кислородном
этапе энергетического обмена окисляются
молекулы
27. В результате
кислородного этапа энергетического
обмена в клетках синтезируются молекулы
28. В митохондрии
атомы водорода отдают электроны, при
этом энергия используется на синтез
29. Синтез 36 молекул
АТФ происходит в процессе
2) биосинтеза белка
3) подготовительного
этапа энергетического обмена
4) кислородного
этапа энергетического обмена
30. 38 молекул АТФ
синтезируются в клетке в процессе
31. В каких органоидах
клеток человека происходит окисление
пировиноградной кислоты с освобождением
энергии?
32. Окислительное
фосфорилирование происходит на
33. В результате
реакций энергетического обмена
образуются конечные продукты
1) углеводы и
кислород
2) углекислый газ
и вода
34. Растительная
клетка, как и животная, получает энергию
в процессе
1) окисления
органических веществ
3) синтеза липидов
4) синтеза нуклеиновых
кислот
35. Совокупность
реакций синтеза органических веществ
с использованием энергии, заключенной
в молекулах АТФ, называют
36. Пластический
обмен в клетке характеризуется
1) распадом
органических веществ с освобождением
энергии
2) образованием
органических веществ с накоплением в
них энергии
3) всасыванием
питательных веществ в кровь
4) перевариванием
пищи с образованием растворимых веществ
37. Какие молекулы
синтезируются в клетках в процессе
пластического обмена?
38. Значение
пластического обмена состоит в
обеспечении организма
39. Особенности
обмена веществ у растений по сравнению
с животными состоит в том, что в их
клетках происходит
4) биосинтез белка
40. Общим между
процессами фотосинтеза и дыхания
является
41. Фотосинтез, в
отличие от биосинтеза белка, происходит
в клетках
1) любого организма
42. Все живые
организмы в процессе жизнедеятельности
используют энергию, которая запасается
в органических веществах, созданных
из неорганических
43. Фотосинтез
следует рассматривать как важнейшее
звено круговорота углерода в биосфере,
так как в ходе его
44. Космическая
роль растений на Земле состоит в
45. Посредником
между Солнцем и живыми организмами на
Земле являются растения, так как в их
клетках есть
46. Какие процессы
происходят при фотосинтезе?
1) синтез углеводов
и выделение кислорода
2) испарение воды
и поглощение кислорода
3) газообмен и
синтез липидов
4) выделение
углекислого газа и синтез белков
47. В процессе
фотосинтеза растения
1) обеспечивают
себя органическими веществами
2) окисляют сложные
органические вещества до простых
3) поглощают
минеральные вещества корнями из почвы
4) расходуют энергию
органических веществ
48. Хлорофилл в
хлоропластах растительных клеток
1) осуществляет
связь между органоидами
2) ускоряет реакции
энергетического обмена
3) поглощает энергию
света в процессе фотосинтеза
4) осуществляет
окисление органических веществ в
процессе дыхания
49. Под воздействием
энергии солнечного света электрон
переходит на более высокий энергетический
уровень в молекуле
50. Какой из названных
процессов происходит в световую фазу
фотосинтеза?
1) восстановление
углекислого газа водородом до глюкозы
2) синтез молекул
АТФ
3) окисление
органических веществ
4) расщепление
молекул АТФ до АМФ с освобождением
энергии
51. Какое из
перечисленных условий необходимо для
синтеза АТФ и восстановления НАДФ в
процессе фотосинтеза?
52. В результате
какого процесса при фотосинтезе
образуется кислород?
1) фотолиз воды
2) разложение
углекислого газа
3) восстановление
углекислого газа до глюкозы
4) синтез АТФ
53. Фотолиз воды
происходит в клетке в
54. Фотолиз воды
инициируется при фотосинтезе энергией
55. Какой процесс
НЕ происходит в световую фазу фотосинтеза?
1) синтез АТФ
2) синтез НАДФ-Н2
3) фотолиз воды
4) синтез глюкозы
56. В реакциях
темновой фазы фотосинтеза участвуют
57. Какие процессы
происходят в темновую фазу фотосинтеза?
1) фотолиз молекул
воды
3) восстановление
углекислого газа водородом до глюкозы
4) возбуждение
электронов в молекуле хлорофилла
58. Сходство
хемосинтеза и фотосинтеза состоит в
том, что в обоих процессах
59. Сходство
хемосинтеза и фотосинтеза состоит в
том, что в обоих процессах
60. В процессе
хемосинтеза, в отличие от фотосинтеза,
1) образуются
органические вещества из неорганических
2) используется
энергия окисления неорганических
веществ
3) органические
вещества расщепляются до неорганических
4) источником
углерода служит углекислый газ
61. Какое вещество
является источником водорода для
восстановления углекислого газа в
процессе фотосинтеза?
1) соляная кислота
2) угольная кислота
62. Фотосинтез
впервые возник у
63. В жизни каких
организмов большую роль играют
хлоропласты?
64. Из приведенных
ниже организмов к фотосинтезу способна
Обмен веществ и превращение энергии в клетке
Ответом к заданиям 1-25 является одна цифра, которая соответствует номеру правильного ответа
1. Совокупность реакций биосинтеза, протекающих в организме:
2. Совокупность реакций распада и окисления, протекающих в организме:
3. Образуют органические вещества из неорганических, используя неорганический источник углерода и энергию света:
4. Какие организмы синтезируют органические вещества, используя энергию окисления органических веществ и органический источник углерода?
5. Энергия каких лучей в большем количестве необходима для световой фазы фотосинтеза?
6. Где располагаются фотосинтетические пигменты?
7. Где накапливаются протоны в световую фазу фотосинтеза?
8. Где происходят реакции темновой фазы фотосинтеза?
9. Что происходит в темновую фазу фотосинтеза?
10. При фотосинтезе происходит выделение О, откуда он?
11. Где происходят реакции световой и темновой фазы фотосинтеза?
12. Какие ферменты обеспечивают гликолиз?
Окислительным фосфорилированием называется процесс:
1. расщепления глюкозы
2. синтеза АТФ из АДФ и Ф в митохондриях
3. анаэробный гликолиз
4. присоединения фосфорной кислоты к глюкозе
14. Каковы конечные продукты подготовительного этапа энергетического обмена:
1. углекислый газ и вода
2. мочевина и молочная кислота
3. триглицериды и аммиак
4. аминокислоты и глюкоза
15. На каком этапе энергетического обмена глюкоза расщепляется до ПВК?
16. В каких органоидах клеток человека происходит окисление ПВК с освобождением энергии?
17. Обмен веществ и превращение энергии, происходящие в клетках всех живых организмов, свидетельствуют о том, что клетка-единица
2. жизнедеятельности организмов
3. размножения организмов
4. генетической информации
18. Сходство митохондрий и хлоропластов состоит в том, что в них происходит
1. клеточное дыхание
2. окисление ПВК
3. синтез молекул АТФ
4. восстановление углекислого газа до углеводов
19. У каких первых организмов появилась фотосистема II?
1. пурпурные бактерии
2. зелёные бактерии
20. В результате какого процесса окисляются липиды?
1. энергетического обмена
2. пластического обмена
21. К автотрофным организмам относят:
1. плесневые грибы
2. шляпочные грибы
3. клубеньковые бактерии
22. Хемосинтезирующие бактерии могут использовать для синтеза органических вешеств энергию, выделяемую при окислении:
23. Расщепляется ли молекула СОпри синтезе углеводов?
2. не всегда расщепляется
3. не расщепляется
4. частично расщепляется
24. На каком этапе диссимиляции углеводов синтезируются 2 молекулы АТФ?
1. на I
2. на II
4. на IV
25 . Верны ли следующие суждения об обмене веществ?
Пластический обмен представляет собой совокупность реакций расщепления органических веществ в клетке, сопровождающихся выделением энергии в клетке
Хлорофилл растительных клеток улавливает солнечную энергию, которая аккумулируетеся в молекулах АТФ
1. верно только А
2. верно только Б
3. верны оба суждения
4. оба суждения неверны
В заданиях 26-28 выберите три верных ответа из шести.
26. Для реакций световой фазы фотосинтеза характерно:
27. Реакции подготовительного этапа энергетического обмена происходят в:
28. Какие процессы происходят в клетках бактерий хемосинтетиков и фотосинтетиков:
В заданиях 29-32 к каждому элементу первого столбца подберите соответствующий элемент второго
Установите соответствие между процессами, протекающими в световую и темновую фазу фотосинтеза.
ПРОЦЕСС ФАЗА
Фиксируется углекислый газ.
Происходит в строме.
Энергия протонов используется для синтеза АТФ.
30. Установите соответствие между процессами, происходящими во время гликолиза и кислородного окисления.
ПРОЦЕСС ФАЗА
А. Происходит в цитоплазме.
Б.Разрушается молекула глюкозы с образованием . Кислородное окисление
2 молекул ПВК.
В.Энергия 24 протонов используется для
синтеза 34 молекул АТФ.
Характерны реакции цикла Кребса.
Д. При недостатке кислорода конечные продукты – молочная кислота.
Е. Происходит с участием АТФ-синтетаз.
становите соответствие между характеристикой и типом обмена веществ в клетке, к которому её относят.
ХАРАКТЕРИСТИКА ТИП ОБМЕНА ВЕЩЕСТВ
А) существляется в рибосомах 1. пластический
Б) обеспечивает синтез органических веществ 2. энергетический
В) осуществляется в митохондриях
Г) связан с расщеплением органических веществ
Д) используется энергия, запасённая в молекулах АТФ
Е) освобождается энергия и запасается в молекулах АТФ
становите соответствие между характеристикой и процессом, к которому её относят.
ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОЦЕСС ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ
А) происходит в хлоропластах 1) фотосинтез
Б) состоит из темновой и световой фазы 2) дыхание
В) органические вещества осуществляются под воздействием О
Г) органические вещества образуются
Д) конечный продукт НО и СО
Е) конечный продукт глюкоза
33. Установите правильную последовательность этапов энергетического обмена
А) расщепление биополимеров до мономеров
Б) синтез двух молекул АТФ
В) окисление пировиноградной кислоты до СО
Г) синтез 36 молей АТФ
Д) поступление органических веществ в клетку
Е) расщепление глюкозы до пировиноградной кислоты
Какие организмы относятся к автотрофам? На какие группы по
способу использования энергии делятся автотрофы? Приведите примеры организмов каждой группы.
Какие фазы различают в фотосинтезе? Какие процессы происходят в эти фазы? Запишите общую формулу фотосинтеза.
Объясните, какие процессы световой фазы фотосинтеза приводят к образованию НАДФ·Н, АТФ и выделению кислорода.
Найдите ошибки в приведённом тексте:
1. Растения являются фотосинтезирующими гетеротрофами. 2. Автотрофные организмы не способны синтезировать органические вещества из неорганических соединений. 3. Фотосинтез протекает в хлоропластах растений. 4. В световой фазе фотосинтеза образуются молекулы крахмала. 5. В процессе фотосинтеза энергия света переходит в энергию химических связей неорганических соединений.
В листьях растений интенсивно протекает процесс фотосинтеза. Происходит ли он в зрелых и незрелых плодах? Ответ поясните.
Какова роль митохондрий в обмене веществ?. Какая ткань – мышечная или соединительная содержит больше митохондрий? Объясните, почему.
Ответы к теме Обмен веществ. Вариант№1
За верное выполнение заданий части 1 выставляется один балл.
На задание части 2 дайте полный развернутый ответ.
34. Какие организмы относятся к автотрофам? На какие группы по способу использования энергии делятся автотрофы? Приведите примеры организмов каждой группы.
35. Какие фазы различают в фотосинтезе? Какие процессы происходят в эти фазы? Запишите общую формулу фотосинтеза
36. Объясните, какие процессы световой фазы фотосинтеза приводят к образованию НАДФ·Н, АТФ и выделению кислорода.
1. Растения являются фотосинтезирующими автотрофами.
2. Автотрофные организмы способны синтезировать органические вещества из неорганических соединений.
4. В темновой фазе фотосинтеза образуются молекулы крахмала.
5. В процессе фотосинтеза энергия света переходит в энергию химических связей органических соединений.
38. В листьях растений интенсивно протекает процесс фотосинтеза. Происходит ли он в зрелых и незрелых плодах? Ответ поясните
1) Фотосинтез происходит в незрелых плодах(пока они зелёные), т.к. в них имеются хлоропласты.
2) По мере созревания хлоропласты превращаются в хромопласты, в которых фотосинтез не происходит
39. Какова роль митохондрий в обмене веществ?. Какая ткань – мышечная или соединительная содержит больше митохондрий? Объясните, почему.
1) митохондрии – органоиды клетки, в которых происходит внутриклеточное окисление органических веществ (дыхание) с образование НО и СО
2) образуется большое количество молекул АТФ, которые используются в жизнедеятельности клеток и организма в целом
3) мышечная ткань содержит больше митохондрий, т.к. для сокращения мышц требуется большое количество энергии
Термодинамика живых организмов
Подробное рассмотрение темы: Анаболизм
Анаболизм — совокупность метаболических процессов биосинтеза сложных молекул с затратой энергии. Сложные молекулы, входящие в состав клеточных структур, синтезируются последовательно из более простых предшественников. Анаболизм включает три основных этапа, каждый из которых катализируется специализированным ферментом. На первом этапе синтезируются молекулы-предшественники, например аминокислоты, моносахариды, терпеноиды и нуклеотиды. На втором этапе предшественники с затратой энергии АТФ преобразуются в активированные формы. На третьем этапе активированные мономеры объединяются в более сложные молекулы, например белки, полисахариды, липиды и нуклеиновые кислоты.
Не все живые организмы могут синтезировать все биологически активные молекулы. Автотрофы (например растения) могут синтезировать сложные органические молекулы из таких простых неорганических низкомолекулярных веществ, как углекислый газ и вода. Гетеротрофам необходим источник более сложных веществ, таких как моносахариды и аминокислоты, для создания более сложных молекул. Организмы классифицируют по их основным источникам энергии: фотоавтотрофы и фотогетеротрофы получают энергию из солнечного света, в то время как хемоавтотрофы и хемогетеротрофы получают энергию из неорганических реакций окисления.
Углеводы и гликаны
Сложные органические соединения распадаются на простые под действием пищеварительных ферментов, при этом выделяется только тепловая энергия.
II этап, гликолиз (бескислородный)
Осуществляется в цитоплазме, с мембранами не связан. В нём участвуют ферменты; расщеплению подвергается глюкоза и происходит образование двух молекул пировиноградной кислоты CH3COCOOH. 60 % энергии рассеивается в виде тепла, а 40 % — используется для синтеза 2 молекул АТФ. Кислород не участвует.
III этап, клеточное дыхание (кислородный)
Осуществляется в митохондриях, связан с матриксом митохондрий и внутренней мембраной. В нём участвуют ферменты, кислород. Расщеплению подвергается молочная кислота. СО2 выделяется из митохондрий в окружающую среду. Атом водорода включается в цепь реакций, конечный результат которых — синтез 30(в некоторых случаях более) молекул АТФ.
Катаболизм у животных может быть разделён на три основных этапа. Во-первых, крупные органические молекулы, такие как белки, полисахариды и липиды, расщепляются до более мелких компонентов вне клеток. Далее эти небольшие молекулы попадают в клетки и превращается в ещё более мелкие молекулы, например ацетил-КоА. В свою очередь, ацетильная группа кофермента А окисляется до воды и углекислого газа в цикле Кребса и дыхательной цепи, высвобождая при этом энергию, которая запасается в форме АТР.
Такие макромолекулы, как крахмал, целлюлоза или белки, должны расщепляться до более мелких единиц прежде, чем они могут быть использованы клетками. Несколько классов ферментов принимают участие в деградации: протеазы, которые расщепляют белки до пептидов и аминокислот, гликозидазы, которые расщепляют полисахариды до олиго- и моносахаридов.
Жиры на первом этапе катаболизма гидролизуются в свободные жирные кислоты и глицерин. Жирные кислоты расщепляются в процессе бета-окисления с образованием ацетил-КоА, который в свою очередь далее катаболизируется в цикле Кребса, либо идёт на синтез новых жирных кислот. Жирные кислоты выделяют больше энергии, чем углеводы, так как жиры содержат удельно больше атомов водорода в своей структуре.
Обмен веществ и энергии
Питательные вещества — это любое вещество, пригодное для еды и питья живым организмам для пополнения запасов энергии и необходимых ингредиентов для нормального течения химических реакций обмена веществ: белков, жиров, углеводов, витаминов, минералов и микроэлементов.
Метаболизм — это совокупность всех химических реакций, происходящих в организме. Значение метаболизма состоит в создании необходимых организму веществ и обеспечении его энергией. Выделяют две составные части метаболизма — катаболизм и анаболизм.
Катаболизм (энергетический обмен) — процесс метаболического распада, разложения на более простые вещества (дифференциация) или окисления какого-либо вещества, обычно протекающий с высвобождением энергии в виде тепла и в виде АТФ.
Анаболизм (пластический обмен) — совокупность химических процессов, составляющих одну из сторон обмена веществ в организме, направленных на образование клеток и тканей. За счет анаболизма происходит рост, развитие и деление каждой клетки.
Обмен веществ между организмом и окружающей средой — необходимое условие существования живых существ, это один из основных признаков живого. Из внешней среды организм получает кислород, органические вещества, минеральные соли, воду. Во внешнюю среду отдаёт конечные продукты распада: углекислый газ, излишки воды, минеральных солей, мочевину, соли мочевой кислоты и некоторые другие вещества.
У человека в течение жизни почти все клетки организма сменяются несколько раз. Кровь за год полностью обновляется 3 раза, за сутки меняется 450 млрд эритроцитов, до 30 млрд лейкоцитов, 1/75 всех костных клеток скелета, до 50 % эпителиальных клеток желудка и кишечника.
Энергия, высвобождающаяся при распаде органических веществ, не сразу используется клеткой, а запасается ею в виде высокоэнергетических соединений, как правило, в виде АТФ. АТФ — нуклеотид, состоящий из аденина, рибозы и трёх остатков фосфорной кислоты, соединяющихся между собой макроэргическими связями.
В этих связях запасена энергия, которая высвобождается при их разрыве:
где АТФ-аденозинтрифосфорная кислота; АДФ-аденозиндифосфорная кислота; АМФ-аденонмонофосфорная кислота; Q1 = Q2 = 30,6 кДж.
Механизм действия АТФ-синтазы. АТФ показан красным цветом, АДФ и фосфат — розовым, а вращающаяся стеблевая субъединица — чёрным.
Энергия из неорганических соединений
Обязательным условием
существования любого организма является
постоянный приток питательных веществ
и постоянное выделение конечных продуктов
химических реакций, происходящих в
клетках. Питательные вещества используются
организмами в качестве источника атомов
химических элементов (прежде всего
атомов углерода), из которых строятся
либо обновляются все структуры. В
организм, кроме питательных веществ,
поступают также вода, кислород, минеральные
соли.
Поступившие в клетки
органические вещества (или синтезированные
в ходе фотосинтеза) расщепляются на
строительные блоки – мономеры и
направляются во все клетки организма.
Часть молекул этих веществ расходуется
на синтез специфических органических
веществ, присущих данному организму. В
клетках синтезируются белки, липиды,
углеводы, нуклеиновые кислоты и другие
вещества, которые выполняют различные
функции (строительную, каталитическую,
регуляторную, защитную и т.д.).
Другая часть
низкомолекулярных органических
соединений, поступивших в клетки, идет
на образование АТФ, в молекулах которой
заключена энергия, предназначенная
непосредственно для выполнения работы.
Энергия необходима для синтеза всех
специфических веществ организма,
поддержания его высокоупорядоченной
организации, активного транспорта
веществ внутри клеток, из одних клеток
в другие, из одной части организма в
другую, для передачи нервных импульсов,
передвижения организмов, поддержания
постоянной температуры тела (у птиц и
млекопитающих) и для других целей.
В ходе превращения
веществ в клетках образуются конечные
продукты обмена, которые могут быть
токсичными для организма и выводятся
из него (например, аммиак). Таким образом,
все живые организмы постоянно потребляют
из окружающей среды определенные
вещества, преобразуют их и выделяют в
среду конечные продукты.
Совокупность
химических реакций, происходящих в
организме, называется обменом веществ
или метаболизмом. В зависимости от общей
направленности процессов выделяют
катаболизм и анаболизм.
Катаболизм
(диссимиляция) – совокупность реакций,
приводящих к образованию простых
соединений из более сложных. К
катаболическим относят, например,
реакции гидролиза полимеров до мономеров
и расщепление последних до углекислого
газа, воды, аммиака, т.е. реакции
энергетического обмена, в ходе которого
происходит окисление органических
веществ и синтез АТФ.
Анаболизм (ассимиляция)
– совокупность реакций синтеза сложных
органических веществ из более простых.
Сюда можно отнести, например, фиксацию
азота и биосинтез белка, синтез углеводов
из углекислого газа и воды в ходе
фотосинтеза, синтез полисахаридов,
липидов, нуклеотидов, ДНК, РНК и других
веществ.
Синтез веществ в
клетках живых организмов часто обозначают
понятием пластический обмен, а расщепление
веществ и их окисление, сопровождающееся
синтезом АТФ, – энергетическим обменом.
Оба вида обмена составляют основу
жизнедеятельности любой клетки, а
следовательно, и любого организма и
тесно связаны между собой. С одной
стороны, все реакции пластического
обмена нуждаются в затрате энергии. С
другой стороны, для осуществления
реакций энергетического обмена необходим
постоянный синтез ферментов, так как
продолжительность их жизни невелика.
Кроме того, вещества, используемые для
дыхания, образуются в ходе пластического
обмена (например, в процессе фотосинтеза).
Фотоси́нтез
– процесс образования органического
вещества из углекислого
газа и воды
на свету
при участии фотосинтетических
пигментов (хлорофилл
у растений,
бактериохлорофилл
и бактериородопсин
у бактерий). В современной физиологии
растений под фотосинтезом чаще
понимается фотоавтотрофная
функция – совокупность процессов
поглощения,
превращения
и использования
энергии квантов
света в различных эндэргонических
реакциях, в том числе превращения
углекислого газа в органические
вещества.
Фотосинтез является
основным источником биологической
энергии, фотосинтезирующие автотрофы
используют её для синтеза органических
веществ из неорганических, гетеротрофы
существуют за счёт энергии, запасенной
автотрофами в виде химических связей,
высвобождая её в процессах дыхания
и брожения.
Энергия, получаемая человечеством при
сжигании ископаемого топлива (уголь,
нефть,
природный
газ, торф),
также является запасённой в процессе
фотосинтеза.
Фотосинтез является
главным входом неорганического углерода
в биологический цикл. Весь свободный
кислород атмосферы – биогенного
происхождения и является побочным
продуктом фотосинтеза. Формирование
окислительной атмосферы (кислородная
катастрофа) полностью изменило
состояние земной поверхности, сделало
возможным появление дыхания, а в
дальнейшем, после образования озонового
слоя, позволило жизни выйти на сушу.
Хемосинтез – способ
автотрофного
питания,
при котором источником энергии
для синтеза
органических
веществ из CO2
служат реакции окисления неорганических
соединений. Подобный вариант получения
энергии используется только бактериями.
Явление хемосинтеза было открыто в 1887
году русским учёным С.Н.
Виноградским.
Необходимо отметить,
что выделяющаяся в реакциях окисления
неогранических соединений энергия
не может быть непосредственно использована
в процессах ассимилияции.
Сначала эта энергия переводится в
энергию макроэнергетических связей
АТФ
и только затем тратится на синтез
органических соединений.
Железобактерии
(Geobacter,
Gallionella)
окисляют двухвалентное железо до
трёхвалентного.
Серобактерии
(Desulfuromonas,
Desulfobacter,
Beggiatoa)
окисляют сероводород
до молекулярной серы
или до солей серной
кислоты.
Нитрифицирующие
бактерии (Nitrobacteraceae,
Nitrosomonas,
Nitrosococcus)
окисляют аммиак,
образующийся в процессе гниения
органических веществ, до азотистой
и азотной
кислот, которые, взаимодействуя с
почвенными минералами,
образуют нитриты
и нитраты.
Тионовые
бактерии (Thiobacillus,
Acidithiobacillus)
способны окислять тиосульфаты,
сульфиты,
сульфиды
и молекулярную серу до серной кислоты
(часто с существенным понижением pH
раствора), процесс окисления отличается
от такового у серобактерий (в частности
тем, что тионовые бактерии не откладывают
внутриклеточной серы). Некоторые
представители тионовых бактерий являются
экстремальными ацидофилами
(способны выживать и размножаться при
понижении pH
раствора вплоть до 2), способны выдерживать
высокие концентрации тяжёлых
металлов и окислять металлическое и
двухвалентное железо
(Acidithiobacillus
ferrooxidans) и выщелачивать тяжёлые металлы
из руд.
Водородные
бактерии (Hydrogenophilus)
способны окислять молекулярный водород,
являются умеренными термофилами
(растут при температуре 50 °C)
Хемосинтезирующие
организмы (например, серобактерии)
могут жить в океанах
на огромной глубине, в тех местах, где
из разломов земной коры в воду выходит
сероводород.
Конечно же, кванты
света не могут проникнуть в воду на
глубину около 3-4 километров (на такой
глубине находится большинство рифтовых
зон океана). Таким образом, хемосинтетики
– единственные организмы на земле, не
зависящие от энергии солнечного света.
С другой стороны,
аммиак, который используется
нитрифицирующими бактериями, выделяется
в почву при гниении остатков растений
или животных. В этом случае жизнедеятельность
хемосинтетиков косвенно зависит от
солнечного света, так как аммиак
образуется при распаде органических
соединений, полученных за счет энергии
Солнца.
Роль хемосинтетиков
для всех живых существ очень велика,
так как они являются непременным звеном
природного круговорота важнейших
элементов: серы, азота, железа и др.
Хемосинтетики важны также в качестве
природных потребителей таких ядовитых
веществ, как аммиак и сероводород.
Огромное значение имеют нитрифицирующие
бактерии, которые обогащают почву
нитритами и нитратами – в основном именно
в форме нитратов растения усваивают
азот.
Некоторые хемосинтетики (в частности,
серобактерии) используются для очистки
сточных вод.
По современным
оценкам, биомасса “подземной бьиосферы”,
которая находится, в частности, под
морским дном и включает хемосинтезирующих
анаэробных метаноокисляющих архебактерий,
может превышать биомассу остальной
биосферы.
Диаграмма, изображающая большой набор метаболических путей человека.
Органические вещества, входящие в состав всех живых существ (животных, растений, грибов и микроорганизмов), представлены в основном аминокислотами, углеводами, липидами (часто называемые жирами) и нуклеиновыми кислотами. Так как эти молекулы имеют важное значение для жизни, метаболические реакции сосредоточены на создании этих молекул при строительстве клеток и тканей или разрушении их с целью использования в качестве источника энергии. Многие важные биохимические реакции объединяются вместе для синтеза ДНК и белков.
Аминокислоты и белки
Основная статья: Белки
Глюкоза может существовать как в форме прямой цепи, так и в форме кольца.
Структура гемоглобина. Белковые субъединицы окрашены красным и синим, а железосодержащий гем — зелёным. Из PDB 1GZX
Неорганические вещества и кофакторы
Из таблицы очевидно, что метаболические возможности прокариот значительно разнообразнее по сравнению с эукариотами, которые характеризуются фотолитоавтотрофным и хемоорганогетеротрофным типом метаболизма.
Следует отметить, что некоторые виды микроорганизмов могут в зависимости от условий среды (освещение, доступность органических веществ и т. д.) и физиологического состояния осуществлять метаболизм разного типа. Такое сочетание нескольких типов метаболизма описывается как миксотрофия.
При применении данной классификации к многоклеточным организмам важно понимать, что в рамках одного организма могут быть клетки, отличающиеся типом обмена веществ. Так клетки надземных, фотосинтезирующих органов многоклеточных растений характеризуются фотолитоавтотрофным типом метаболизма, в то время как клетки подземных органов описываются как хемоорганогетеротрофные. Так же как и в случае с микроорганизмами, при изменении условий среды, стадии развития и физиологического состояния тип метаболизма клеток многоклеточного организма может изменяться. Так, например, в темноте и на стадии прорастания семени клетки высших растений осуществляют метаболизм хемоорганогетеротрофного типа.
Регуляция и контроль
Влияние инсулина на поглощение глюкозы и обмен веществ. Инсулин связывается со своим рецептором (1), который в свою очередь запускает каскад реакций активации множества белков (2). К ним относятся: транслокация переносчика GLUT4 к плазматической мембране и поступление глюкозы в клетку (3), синтез гликогена (4), гликолиз (5) и синтез жирных кислот (6)
Санторио взвешивает сам себя до и после принятия пищи, из Ars de statica medicina, впервые опубликованной в 1614 году