Параграф 22 ГДЗ Пасечник 10 класс (Биология)

Вспомните:
1. Какова химическая природа АТФ?
Аденозинтрифосфат (АТФ) состоит из пуринового основания аденина, моносахарида рибозы и трёх остатков фосфорной кислоты.
2. Какие химические связи называют макроэргическими?
Макроэргическими связями называют ковалентные связи, которые гидролизуются с выделением значительного количества энергии: 40 кДж/моль и более (свободная энергия гидролиза).
3. В каких клетках АТФ больше всего?
АТФ больше всего в клетках печени и поперечнополосатых мышц, т.к. в них расходуется больше всего энергии.
ПОДУМАЙТЕ
Почему при интенсивной физической работе появляется одышка? О чём это свидетельствует? Можно ли с эти бороться?
Одышка возникает в ответ на интенсивную работу мышц, которая сопровождается высоким потреблением кислорода. Она свидетельствует о проявлении дефицита кислорода в тканях тела.
Одышка — это нормальное явление, возникающее у неактивного человека. После короткого отдыха все приходит в норму. Решить эту проблему можно увеличив свою активность, например, начать заниматься спортом.
Иногда одышка может быть симптомом определенной патологии (анемия, болезни легких, заболевания сердца и др.). В этом случае следует бороться с этим заболеванием.
Моя лаборатория
Тренируемся
1. Откуда берётся энергия для синтеза АТФ из АДФ?
В результате работы дыхательной цепи митохондрий концентрация Н+ в межмембранном пространстве существенно превышает их концентрацию в матриксе, что создаёт направленный внутрь митохондрий градиент концентрации протонов. Энергия этого градиента используется ферментом АТФ-синтетазой, которая по градиенту концентрации пропускает в матрикс ионы Н+ и синтезирует АТФ из АДФ и Фн.
2. Какие этапы выделяют в энергетическом обмене?
В энергетическом обмене выделяют три этапа: подготовительный, анаэробный (безкислородный) и аэробный (кислородный).
1) У человека на подготовительном этапе поступающие с пищей олигосахариды (сахароза, лактоза) и полисахариды (гликоген, крахмал) расщепляются пищеварительными ферментами желудочно-кишечного тракта до мономеров (глюкозы, фруктозы, галактозы), которые всасываются в кровь и поступают в клетки.
2) Анаэробный этап сопровождается гликолизом (анаэробным ферментативным путём расщепления глюкозы до молочной кислоты (лактата), сопровождающимся выделением энергии, запасаемой в виде АТФ). У млекопитающих он наиболее интенсивно протекает в скелетных мышцах, печени, сердце, эритроцитах, сперматозоидах, а также в клетках раковых опухолей. Этот процесс идёт в цитоплазме клеток и не требует присутствия кислорода и мембранных структур.
3) Третьим этапом является клеточное дыхание. У растений, животных и большинства аэробных микроорганизмов оно начинается с отщепления СО2 (декарбоксилирования) от молекулы пировиноградной кислоты (пирувата), которая образуется в процессе гликолиза. В результате этой реакции от пирувата отрывается СО2, а образовавшийся двухуглеродный остаток уксусной кислоты (ацетил-радикал) присоединяется к молекуле универсального переносчика углеводородных радикалов — кофермента А — с образованием ацетил-кофермента А (ацетил-КоА). Ацетил-Ко А образуется и при окислении жирных кислот, которые также являются субстратами клеточного дыхания. Данные процессы сопровождаются образованием НАДН.
Дальнейшее окисление ацетил-КоА происходит в матриксе митохондрий в цикле Кребса, а НАДН — в дыхательной цепи митохондрий.
3. В чём различия энергетического обмена аэробов и анаэробов?
Энергетический обмен аэробов происходит с участием кислорода (клеточное дыхание). Энергетический обмен анаэробов происходит без кислорода (гликолиз).
Совершенствуемся
1. Во сколько раз клеточное дыхание эффективнее гликолиза в энергетическом плане?
В результате гликолиза «энергетическая прибыль» клетки составляет 2 молекулы АТФ, а в ходе клеточного дыхания образуется 32 молекулы АТФ.
32:2 = 16.
Таким образом, клеточное дыхание эффективнее гликолиза в энергетическом плане в 16 раз.
2. Сравните процессы аэробного и анаэробного окисления. Ответ предоставьте в виде таблицы.
Характеристики Аэробное окисление Анаэробное окисление
Где происходит В митохондриях В цитоплазме
Участие кислорода Да Нет
Этапы 3 этапа:
гликолиз, цикл Кребса, дыхательная цепь 2 этапа: гликолиз, брожение
Конечные продукты СО2, Н2О Молочная кислота, этиловый спирт и другие конечные продукты
Освобождение энергии 32 молекулы АТФ 2 молекулы АТФ
3. В клетках каких организмов происходит спиртовое брожение?
В большинстве растительных клеток, а также в клетках некоторых грибов (например, дрожжей) вместо гликолиза происходит спиртовое брожение: молекула глюкозы в анаэробных условиях превращается в этиловый спирт и СО2.
4. Установите соответствие между признаком энергетического обмена и его этапом.
ПРИЗНАКИ ОБМЕНА ЭТАПЫ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ОБМЕНА
А) расщепляется пировиноградная кислота до углекислого газа и воды
Б) расщепляется глюкоза до пировиноградной кислоты
В) синтезируются 2 молекулы АТФ
Г) синтезируются 32 молекулы АТФ
Д) происходит в митохондриях
Е) происходит в цитоплазме 1) гликолиз
2) кислородное расщепление
Ответ: А – 2, Б – 1, В – 1, Г – 2, Д – 2, Е – 1.
Обсуждаем
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.
Поскольку ферментативные процессы биологического окисления идут ступенчато, тепловая энергия выделяется не сразу, а постепенно и успевает рассеяться в окружающей среде. По этой причине не повреждаются чувствительные к нагреванию белки и другие вещества клетки.

Вспомните

1. Какова химическая природа АТФ?
Аденозинтрифосфат (АТФ) состоит из пуринового основания аденина, моносахарида рибозы и трёх остатков фосфорной кислоты.

2. Какие химические связи называют макроэргическими?
Макроэргическими называют ковалентные связи, при гидролизе которых выделяется значительное количество энергии: 40 кДж/моль и более.

3. В каких клетках АТФ больше всего?
Больше всего АТФ в клетках печени и поперечнополосатых мышц, так как в них расходуется больше всего энергии.

Подумайте

При интенсивной физической работе появляется одышка, потому что мышцы начинают потреблять больше кислорода, чем организм успевает доставлять. Это свидетельствует о дефиците кислорода в тканях. С этим можно бороться, повышая тренированность организма; если одышка связана с заболеванием, нужно лечить основную причину.

Тренируемся

1. Откуда берётся энергия для синтеза АТФ из АДФ?
Энергия берётся из протонного градиента, создаваемого дыхательной цепью митохондрий. Ионы H⁺ проходят через АТФ-синтетазу по градиенту концентрации, и за счёт этой энергии синтезируется АТФ из АДФ и Фн.

2. Какие этапы выделяют в энергетическом обмене?
Выделяют три этапа: подготовительный, анаэробный (бескислородный) и аэробный (кислородный).

1. На подготовительном этапе сложные органические вещества расщепляются до мономеров.
2. На анаэробном этапе происходит гликолиз — расщепление глюкозы без участия кислорода с образованием 2 молекул АТФ.
3. На аэробном этапе в митохондриях происходит дальнейшее окисление продуктов гликолиза с образованием CO₂, H₂O и большого количества АТФ.

3. В чём различия энергетического обмена аэробов и анаэробов?
У аэробов энергетический обмен идёт с участием кислорода и сопровождается полным окислением органических веществ. У анаэробов он протекает без кислорода и менее эффективен.

Совершенствуемся

1. Во сколько раз клеточное дыхание эффективнее гликолиза в энергетическом плане?
При гликолизе образуется 2 молекулы АТФ, при клеточном дыхании — 32 молекулы АТФ. Следовательно, клеточное дыхание эффективнее в 16 раз.

2. Сравните процессы аэробного и анаэробного окисления.

3. В клетках каких организмов происходит спиртовое брожение?
Спиртовое брожение происходит в клетках большинства растений, а также некоторых грибов, например дрожжей.

4. Установите соответствие между признаком энергетического обмена и его этапом.
А — 2, Б — 1, В — 1, Г — 2, Д — 2, Е — 1.

Обсуждаем

При биологическом окислении энергия выделяется ступенчато, поэтому тепло образуется постепенно и успевает рассеяться. Из-за этого оно не повреждает чувствительные к нагреванию белки и другие вещества клетки.