← Все статьи

Полезные материалы

Основные темы НМТ по биологии. Тема 9: обмен веществ

Полезные материалы
Тема 1Тема 2Тема 3Тема 4Тема 5Тема 6Тема 7Тема 8Тема 9Тема 10Тема 11Тема 12Тема 13Тема 14Тема 15Тема 16Тема 17Тема 18Тема 19Тема 20Тема 21Тема 22Тема 23Тема 24Тема 25Тема 26Тема 27Тема 28Тема 29Тема 30Тема 31Тема 32Тема 33Тема 34Тема 35Тема 36Тема 37Тема 38Тема 39Тема…

Конспект для НМТ об обмене веществ и превращении энергии. Понятия расположены по последовательности их появления в 43 тренировочных заданиях.

Тема 9. Обмен веществ и превращение энергии

1. Что такое обмен веществ

Метаболизм — совокупность всех химических превращений в клетке. Пластический обмен, или анаболизм, образует сложные вещества из простых и требует энергии. Энергетический обмен, или катаболизм, расщепляет вещества и высвобождает энергию. Оба направления связаны через АТФ.

2. Фотосинтез и дыхание: зависимость от условий

Фотосинтез накапливает энергию в органических веществах, а клеточное дыхание высвобождает её. Интенсивность обоих процессов зависит от температуры, но при слишком высокой температуре фотосинтез прекращается из-за повреждения ферментов, тогда как расщепление запасённых веществ некоторое время продолжается.

Сравнение фотосинтеза и клеточного дыхания
Фотосинтез образует органические вещества и кислород, а дыхание использует их для получения энергии.

3. Дыхательная цепь и внутренняя мембрана

У эукариот белки-переносчики электронов расположены во внутренней мембране митохондрий, на её кристах. Они перекачивают протоны и создают градиент, который использует АТФ-синтаза. У прокариот митохондрий нет, поэтому дыхательная цепь находится в плазматической мембране.

4. Хемосинтез

Хемосинтез — образование органических веществ из углекислого газа за счёт энергии окисления неорганических соединений. Его осуществляют некоторые бактерии: нитрифицирующие, серобактерии, железобактерии и водородные бактерии. Свет для этого процесса не нужен.

5. Автотрофы, гетеротрофы и миксотрофы

  • Фотоавтотрофы используют свет, CO₂ и воду: растения, водоросли, цианобактерии.
  • Хемоавтотрофы получают энергию при окислении неорганических веществ.
  • Гетеротрофы потребляют готовые органические вещества: животные, грибы, большинство бактерий.
  • Миксотрофы совмещают разные способы питания; пример — эвглена зелёная.
Фотоавтотрофное, хемоавтотрофное, гетеротрофное и смешанное питание
Тип питания определяют по источнику углерода и источнику энергии.

6. Органеллы и процессы обмена

  • Рибосомы — синтез белка.
  • Хлоропласты — фотосинтез и фиксация CO₂.
  • Митохондрии — кислородный этап энергетического обмена.
  • Лизосомы — внутриклеточное расщепление полимеров в кислой среде.
  • Комплекс Гольджи — изменение, сортировка и упаковка веществ.

7. Бескислородный этап: гликолиз

Гликолиз происходит в цитоплазме без обязательного участия кислорода. Одна молекула глюкозы превращается в две молекулы пирувата; чистый энергетический выход — 2 АТФ и 2 НАД·Н. При недостатке кислорода в мышцах пируват восстанавливается до молочной кислоты, что позволяет продолжать гликолиз.

8. Кислородный этап клеточного дыхания

Пируват поступает в митохондрию. В матриксе происходят окислительное декарбоксилирование и цикл Кребса, образуются CO₂ и восстановленные переносчики. На кристах работают электронтранспортная цепь и окислительное фосфорилирование; кислород является конечным акцептором электронов, образуется вода.

Гликолиз, цикл Кребса и электронтранспортная цепь
Основные этапы дыхания: гликолиз в цитоплазме, цикл Кребса в матриксе и синтез АТФ на кристах.

9. Брожение

Брожение — анаэробное превращение продуктов гликолиза. Молочнокислое брожение образует лактат, а спиртовое — этанол и CO₂. Общий энергетический выход вместе с гликолизом составляет только 2 АТФ на одну глюкозу.

10. АТФ — универсальный переносчик энергии

АТФ состоит из аденина, рибозы и трёх остатков ортофосфорной кислоты. При отщеплении конечного фосфата АТФ превращается в АДФ и высвобождает энергию. При фосфорилировании АДФ снова присоединяет фосфат и запасает энергию.

Строение АТФ и цикл АТФ–АДФ
АТФ кратковременно переносит энергию от реакций расщепления к процессам, которые в ней нуждаются.

11. Ферменты и факторы их активности

Ферменты — биологические катализаторы, преимущественно белки. Субстрат связывается с активным центром, образуется фермент-субстратный комплекс, после реакции продукты отделяются. Скорость зависит от температуры, pH и концентраций. Высокая температура или крайний pH изменяют пространственную структуру белка — происходит денатурация.

Работа фермента и влияние температуры и pH
Фермент имеет оптимальные условия работы; крайние значения температуры и pH нарушают его структуру.

12. Мембранный транспорт и затраты энергии

Простая и облегчённая диффузия происходят по градиенту концентрации без затрат АТФ. Активный транспорт переносит вещества против градиента и требует энергии. Эндоцитоз и экзоцитоз перемещают крупные частицы или порции вещества в везикулах.

13. Фотосинтез: световая и темновая фазы

Световые реакции происходят на мембранах тилакоидов: поглощается свет, расщепляется вода, выделяется O₂, образуются АТФ и НАДФ·Н. В строме хлоропласта цикл Кальвина использует эти соединения для фиксации CO₂ и синтеза углеводов.

14. Как решать задания об энергетическом обмене

  • Сначала определите процесс: синтез или расщепление, с кислородом или без него.
  • Сопоставьте место: цитоплазма — гликолиз; матрикс — цикл Кребса; кристы — дыхательная цепь; тилакоиды — световая фаза.
  • Для типа питания определите отдельно источник углерода и энергии.
  • В графиках найдите оптимум, точку прекращения процесса и сравните кривые.
  • Помните: фотосинтез запасает энергию, дыхание её высвобождает, а АТФ переносит.

Практические задания по теме на ЗНО.Освіта.UA