Параграф 21 ГДЗ Пасечник 10 класс (Биология)

Вспомните:
1. Почему биологические системы называют открытыми?
Биологические системы называют открытыми, потому что между ними и окружающей средой постоянно происходит обмен веществ и энергией.
Все живые организмы являются открытыми биологическими системами.
2. Какие вещества обеспечивают процессы жизнедеятельности клетки энергией? Какие из них можно назвать универсальными источниками?
Процессы жизнедеятельности клетки энергией обеспечивают органические вещества, получаемые с пищей. Универсальными источниками энергии можно считать углеводы и жиры.
ПОДУМАЙТЕ
Почему молекулы НАД и ФАД называют универсальными акцепторами водорода?
НАД и ФАД выполняют функцию переносчиков электронов и водорода, которые принимают от окисляемых веществ. Входящий в состав остатка амида никотиновой кислоты атом азота четырехвалентен и несет положительный заряд (НАД+). Это азотистое основание легко присоединяет два электрона и один протон (т.е. восстанавливается) в тех реакциях, в которых при участии ферментов дегидрогеназ от субстрата отрываются два атома водорода (второй протон уходит в раствор). ФАД присоединяет два протона и два электрона. Поэтому НАД и ФАД называют универсальными акцепторами водорода.
Моя лаборатория
Тренируемся
1. Почему эукариоты представляют собой открытые системы?
Потому что эукариоты, как и все живые организмы, имеют клеточное строение и постоянно обмениваются веществом и энергией с окружающей средой.
2. Для чего клеткам нужна энергия? Откуда они её берут?
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.
3. Какие процессы называют энергетическим обменом, а какие – пластическим обменом?
Энергетическим обменом называют совокупность биохимических реакций разложения сложных веществ на более простые, сопровождающихся выделением энергии, а также запасанием её в форме химических связей универсального соединения-энергоносителя АТФ.
Пластическим обменом называют совокупность биохимических процессов, протекающих в живых организмах с затратой энергии.
4. Чем аэробы отличаются от анаэробов?
Аэробы для осуществления реакций энергетического обмена нуждаются в окислителе, в качестве которого используют кислород.
Анаэробам кислород не нужен, даже вреден и для кого-то из них является смертельным ядом.
5. Можно ли окисление веществ в живом организме назвать горением? Почему?
Хотя горение происходит при высокой температуре, а в живом организме окисление — при низкой и значительно медленнее, всё же окисление органических веществ можно назвать горением. Потому что химический процесс окисления органического вещества приводит к освобождению энергии из химических связей в виде тепла. Исходные и конечные продукты при окислении и горении одни и те же (в печке, например, сгорает топливо, для организма топливом служит пища; и в организме, и в печке углеродистые вещества сгорают, превращаясь в углекислоту и в воду).
Совершенствуемся
1. Прочитайте статью в рубрике «Это интересно», предложите схему, отражающую биологическое окисление в клетке.
2. Используя ключевые слова параграфа, постройте основу схемы (ментальной карты), показывающей суть обмена веществ в клетке.
3. Установите соответствие между признаками обмена веществ у человека и его этапами.
ПРИЗНАКИ ОБМЕНА ВЕЩЕСТВ ЭТАПЫ ОБМЕНА
A) вещества окисляются
Б) вещества синтезируются
B) энергия запасается в молекулах АТФ
Г) энергия расходуется
Д) в процессе участвуют рибосомы
Е) в процессе участвуют митохондрии 1) пластический обмен
2) энергетический обмен
Ответ: А – 2, Б – 1, В – 2, Г – 1, Д – 1, Е – 2.
Обсуждаем
Обсудите в классе, возможны ли случаи переноса протонов водорода через плазматическую мембрану против градиента концентрации. Аргументируйте свой ответ.
Возможно. При клеточном дыхании «отбираемые» от НАДН электроны передаются в дыхательной цепи от переносчика к переносчику, теряя при этом свой восстановительный потенциал. Часть выделяемой при этом энергии рассеивается в виде тепла, но, кроме того, часть энергии тратится на создание на внутренней мембране митохондрий разности концентраций протонов (электрохимического потенциала) за счёт их переноса в нескольких пунктах дыхательной цепи (так называемых пунктах сопряжения) из матрикса в межмембранное пространство.
Эта разность концентраций протонов возникает в результате того, что перенос электронов от НАДН к кислороду сопровождается «перекачиванием» протонов из матрикса митохондрий в межмембранное пространство против градиента концентрации.

Вспомните

1. Биологические системы называют открытыми, потому что между ними и окружающей средой постоянно происходит обмен веществ и энергии.

2. Процессы жизнедеятельности клетки энергией обеспечивают органические вещества, получаемые с пищей. Универсальными источниками энергии можно считать углеводы и жиры.

Подумаем

Молекулы НАД и ФАД называют универсальными акцепторами водорода, потому что они принимают от окисляемых веществ атомы водорода, а затем переносят их в дыхательной цепи. НАД присоединяет два электрона и один протон, ФАД — два электрона и два протона.

Тренируемся

1. Эукариоты представляют собой открытые системы, потому что постоянно обмениваются веществом и энергией с окружающей средой.

2. Энергия нужна клеткам для синтеза сложных органических веществ и выполнения работы: движения, транспорта веществ, выведения продуктов обмена и других процессов. Получают её при расщеплении и окислении органических веществ.

3. Энергетический обмен — это совокупность реакций распада сложных веществ на более простые с выделением энергии и запасанием её в молекулах АТФ. Пластический обмен — это совокупность процессов синтеза органических веществ с затратой энергии.

4. Аэробы для энергетического обмена используют кислород, а анаэробы обходятся без кислорода; для некоторых из них он даже ядовит.

5. Да, окисление веществ в живом организме можно назвать горением, потому что в обоих случаях происходит окисление органических веществ с выделением энергии и образованием углекислого газа и воды. Разница в том, что в организме этот процесс идёт медленно и при низкой температуре.

Совершенствуемся

1. Схема биологического окисления в клетке:

Органические вещества + O₂ → отщепление атомов водорода → НАД⁺ и ФАД восстанавливаются до НАДН и ФАДН₂ → перенос электронов по дыхательной цепи → синтез АТФ, выделение тепла → CO₂ и H₂O.

2. Основа схемы (ментальной карты) обмена веществ в клетке:

Питание → поступление веществ в клетку → пластический обмен (биосинтез) ↔ энергетический обмен (распад, окисление веществ) → выделение энергии, синтез АТФ, образование CO₂, H₂O и других продуктов обмена.

3.

Ответ: А – 2, Б – 1, В – 2, Г – 1, Д – 1, Е – 2.

Обсуждаем

Да, это возможно. При клеточном дыхании электроны, отнятые от НАДН, передаются по дыхательной цепи, и часть энергии используется для переноса протонов через внутреннюю мембрану митохондрий против градиента концентрации. В результате создаётся электрохимический потенциал, необходимый для синтеза АТФ.