Обмен веществ и энергии

Обмен веществ – это совокупность процессов поступления веществ в организм из окружающей среды, их превращения в клетках тела и выделения из организма ненужных веществ в окружающую среду

Обмен веществ (метаболизм (от греч. «метаболе» – превращение)) – совокупность биохимических реакций, протекающих в клетке и обеспечивающих процессы ее жизнедеятельности. Анаболизм (от греч. «анаболе» – подъем) – совокупность химических процессов, направленных на образование и обновление структурных частей клетки. Ассимиляция (от лат. «ассимиляцио» - слияние, усвоение) = анаболизм = пластический обмен. Катаболизм ( от греч. «катаболе» – сбрасывание, разрушение) – совокупность реакций расщепления сложных органических веществ до простых соединений с высвобождением энергии. Диссимиляция (от лат. «дис» – отрицание, «ассимиляцио» - слияние, усвоение) = катаболизм = энергетический обмен. Словарь

Реакции превращения молекулы АТФ

Пластический обмен К реакциям пластического обмена относят: биосинтез белка фотосинтез

Биосинтез (от греч. «биос» – жизнь и «синтезис» – соединение) – образование органических веществ, происходящее в живых клетках с помощью ферментов и внутриклеточных структур. Матричный синтез (от лат. «матер» – основа, мать) – способ воспроизводства молекул ДНК и синтеза молекул РНК, при котором одна нить ДНК служит матрицей (образцом) для построения дочерней молекулы. Ген – участок молекулы ДНК, кодирующий структуру одной молекулы белка. Генетический код – система записи генетической информации в ДНК (и-РНК) в виде определенной последовательности нуклеотидов. Триплет – комбинация из трех нуклеотидов, несущая информацию об одной аминокислоте. Кодон – триплет и-РНК. Словарь

Генетический код Свойства генетического кода триплетность универсальность избыточность специфичность неперекрываемость однонаправленность без разделительных знаков

ДНК и-РНК белок Схема синтеза белка Этапы биосинтеза белка 1.Транскрипция 2.Трансляция

Транскрипция Транскрипция (от лат. «транскрипцио» - переписывание) – перенос генетической информации с ДНК на молекулу и-РНК. Реакция матричного синтеза. Осуществляется согласно принципу комплементарности. Происходит в ядре клетки. Участники процесса: ферменты, нуклеотиды, АТФ.

Трансляция Трансляция (от лат. «трансляцио» - передача) – синтез белка по матрице и- РНК в соответствии с ее генетическим кодом. Реакция матричного синтеза. Происходит в цитоплазме клетки. Участники процесса: рибосомы, т-РНК, аминокислоты, ферменты, АТФ.

Рибосома По мере сборки белковой молекулы рибосома ползет по и- РНК. Как только первая рибосома продвинется вперед, с того же конца на и-РНК входит вторая рибосома, которая, как и первая, начинает сборку и движется вслед за первой, затем вступает третья и т.д. (образуется полирибосома). Все рибосомы выполняют одну и ту же работу: каждая синтезирует один и тот же белок, запрограммированный на данной и-РНК. Когда рибосома достигает противоположного конца и-РНК, синтез окончен.

т-РНК 20 т-РНК. Сложная петлистая структура, похожая на цветок клевера. У его верхушки расположен триплет нуклеотидов, комплементарных нуклеотидам кодона и-РНК, их называют антикодонами. У ножки «листа клевера» находится участок, связывающий аминокислоту. Нуклеотидный состав кодовых триплетов т-РНК комплементарен нуклеотидному составу триплетов и-РНК.

Скорость передвижения рибосомы по и-РНК 5-6 триплетов в секунду, на синтез белка уходит несколько минут.

автотрофыгетеротрофы фотосинтез Типы питания живых организмов хемосинтез

Автотрофы (от греч. «автос» – сам и «трофе» – пища) – организмы, которые синтезируют компоненты своих клеток, используя в качестве единственного или главного источника углерода СО 2. Гетеротрофы (от греч. «»гетрос» – иной, другой и «трофе» – пища) – организмы, которые используют готовые органические вещества Фотосинтез (от греч. «фотос» – свет и «синтезис» – соединение) – совокупность реакций синтеза органических веществ с использованием энергии солнечного света. Хемосинтез (от греч. «хемеа» - химия и «синтезис» – соединение) – совокупность реакций синтеза органических веществ с использованием энергии, получаемой при окислении неорганических соединений. Словарь

Фотосинтез Происходит в зеленых частях растений и некоторых бактерий. Осуществляется в хлоропластах. Участники процесса: хлорофилл, солнечный свет, углекислый газ, вода, ферменты, молекулы-переносчики.

Хлоропласт Хлоропласты (от греч. «хлорос» – зеленоватый и «пластос» – вылепленный») – органоиды растительной клетки, в которых происходит фотосинтез. В клетке обычно 15 – 50 хлоропластов.

Хлорофилл Хлорофилл (от греч. «хлорос» – зеленоватый и «филлон» – лист) – зеленый пигмент растений, способный улавливать солнечную энергию. Различают несколько типов хлорофиллов.

Фазы фотосинтеза Суммарное уравнение фотосинтеза: 6СО 2 + 6Н 2 О = С 6 Н 12 О 6 + 6О 2 Фазы фотосинтеза 1. Световая – протекает только на свету на мембранах тиллакоидов граны. поглощение кванта света образование АТФ фотолиз воды образование О 2 образование атомов Н 2. Темновая – протекает на свету и в темноте в строме (матриксе) хлоропласта образование углеводов в цикле Кальвина

Космическая роль фотосинтеза К.А. Тимирязев (1843 – 1920) Внес большой вклад в изучение роли света и хлорофилла в процессе усвоения углекислого газа при фотосинтезе. Космическая роль фотосинтеза: «Это процесс, от которого в конечной инстанции зависят все проявления жизни на нашей планете».

Хемосинтез С.Н. Виноградский (1856 – 1953) Открыл процесс хемосинтеза. Хемосинтез осуществляется за счет энергии, выделяющейся при химических реакциях окисления различных неорганических соединений: водорода, сероводорода, аммиака, оксида железа (II) и др. Энергия окисления также запасается в виде АТФ

Хемосинтез серобактерии Н 2 S + О 2 = 2 Н 2 О + 2S + Е 2S + 3 O Н 2 О = 2 H 2 SO кДж нитрифицирующие 2 NH O 2 = 2HNO 2 + Н 2 О кДж 2HNO 2 + O 2 = 2 HNO кДж водородоокисляющие 2Н 2 + О 2 = 2 Н 2 О + Е железобактерии О 2 Fe 2+ === Fe 3+ + E

Клеточное дыхание или биологическое окисление – совокупность окислительных процессов в клетке, сопровождающихся расщеплением молекул органических веществ и образованием органических соединений, богатых энергией. Аэробы (от греч. «аэр» – воздух и «биос» – жизнь) – организмы, способные нормально жить и развиваться в кислородной среде. Анаэробы (от греч. «ан» – отрицание, «аэр» – воздух и «биос» – жизнь) – организмы, способные нормально жить и развиваться в бескислородной среде. Гликолиз (от греч. «гликис» – сладкий и «лизис» – разложение, распад) – анаэробный процесс ферментативного расщепления углеводов (глюкозы). Словарь

Этапы энергетического обмена 1.Подготовительный 2.Бескислородный (гликолиз или брожение) 3.Кислородный (дыхание)

Подготовительный этап Протекает в органах пищеварения. сложные вещества более простые вещества + Q (тепло) Условия: ферменты t = 37 0 С, среда: кислая в желудке, слабощелочная в ротовой полости и кишечнике

Бескислородный (анаэробный) этап Гликолиз ( в животных клетках) протекает в цитоплазме клетки. ферменты С 6 Н 12 О 6 2 С 3 Н 6 О кДж глюкоза молочная кислота 2800 кДж 2600 кДж 2 АТФ = 80 кДж 120 кДж на тепло

Бескислородный (анаэробный) этап Брожение ( в клетках растений, грибов и бактерий) дрожжи: глюкоза этиловый спирт + СО 2 + Q бактерии: глюкоза уксусная кислота бактерии: глюкоза ацетон

Кислородный (аэробный) этап Кислородное расщепление (дыхание) Происходит на мембранах митохондрий ферменты 2 С 3 Н 6 О 3 + 6О 2 6Н 2 О + 6 СО кДж 2600 кДж 36 АТФ = 1440 кДж 1160 кДж на тепло

Вывод Появление кислородного этапа было ароморфозом в ходе эволюции. С 6 Н 12 О 6 + 6О 2 6Н 2 О + 6 СО 2 + Q 2800 кДж 38 АТФ 1520 кДж КПД 2800 кДж – 100% 1520 кДж – х% х = 54% Вывод: такой высокий КПД сложился в ходе эволюции, в результате действия естественного отбора.

Используемые ресурсы Обмен веществ, фотосинтез, расщепление глюкозы. Библиотека электронных наглядных пособий. Биология 6-9 класс. ООО «Кирилл и Мефодий», Обмен веществ, источники энергии для автотрофов, гетеротрофы. Электронное учебное издание. Биология. Общие закономерности. 9 класс. Мультимедийное приложение к учебнику С.Г. Мамонтова, В.Б. Захарова, Н.И. Сонина. ООО «Дрофа», Превращения молекулы АТФ, схема биосинтеза белка в клетке, фазы фотосинтеза. Электронное учебное издание. 1С: Школа. Образовательный комплекс «Основы общей биологии» 9 класс. Издательский центр «Вентана-Граф» Генетический код, полирибосома, механизм работы рибосомы, молекула хлорофилла. 1С; Репетитор. Биология + Варианты ЕГЭ Фирма «1С», Транскрипция, трансляция. и-модуль Обмен веществ в клетке: биосинтез белка. т-РНК. Виртуальная школа Кирилла и Мефодия. Уроки биологии Кирилла и Мефодия. Общая биология. 10 класс. ООО «Кирилл и Мефодий», Строение хлоропласта. Полный интерактивный курс «Открытая биология». ООО «Физикон», Архебактерии (серообразующие и метанообразующие). Электронное учебное издание. Биология. Многообразие живых организмов. 7 класс. Мультимедийное приложение к учебнику В.Б. Захарова, Н.И. Сонина, ООО "Дрофа", К.А. Тимирязев, митохондрия, клетка. Учебное электронное издание «Лабораторный практикум. Биология» 6-11 класс. Республиканский мультимедиа центр, С.Н. Виноградский. %81%D0%BA%D0%B8%D0%B9,_%D0%A1%D0%B5%D1%80%D0%B3%D0%B5%D0%B9_%D0%9D%D0 %B8%D0%BA%D0%BE%D0%BB%D0%B0%D0%B5%D0%B2%D0%B8%D1%87 %81%D0%BA%D0%B8%D0%B9,_%D0%A1%D0%B5%D1%80%D0%B3%D0%B5%D0%B9_%D0%9D%D0 %B8%D0%BA%D0%BE%D0%BB%D0%B0%D0%B5%D0%B2%D0%B8%D1%87