Рассмотрим вариант решения задания из учебника Пасечник, Каменский, Рубцов 10 класс, Просвещение: $21. Обмен веществ и превращение энергии в клетке 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.
