9 класс. Биология. Обмен веществ и энергии в клетке

Комментарии преподавателя

 Обмен веществ и энергии в клетках

Обя­за­тель­ным усло­ви­ем су­ще­ство­ва­ния лю­бо­го ор­га­низ­ма яв­ля­ет­ся по­сто­ян­ный при­ток пи­та­тель­ных ве­ществ и по­сто­ян­ное вы­де­ле­ние ко­неч­ных про­дук­тов хи­ми­че­ских ре­ак­ций, про­ис­хо­дя­щих в клет­ках. Клет­ка по­сто­ян­но на­хо­дит­ся в дви­же­нии – ци­то­плаз­ма пе­ре­ме­ща­ет­ся, увле­кая за собой ор­га­но­и­ды и вклю­че­ния, ак­тив­но ра­бо­та­ют ри­бо­со­мы и ми­то­хон­дрии, со­вер­ша­ет­ся мно­же­ство хи­ми­че­ских пре­вра­ще­ний. Все живые ор­га­низ­мы, су­ще­ству­ю­щие на Земле, пред­став­ля­ют собой от­кры­тые си­сте­мы, ха­рак­те­ри­зу­ю­щи­е­ся спо­соб­но­стью ак­тив­но об­ме­ни­вать­ся с окру­жа­ю­щей сре­дой ве­ще­ства­ми и энер­ги­ей. Из окру­жа­ю­щей среды в клет­ку по­сту­па­ют раз­лич­ные ве­ще­ства, а из клет­ки в окру­жа­ю­щую среду уда­ля­ют­ся ненуж­ные про­дук­ты об­ме­на – про­ис­хо­дит обмен ве­ществ, или ме­та­бо­лизм (Рис. 1).

Рис. 1. Обмен ве­ществ клет­ки с окру­жа­ю­щей сре­дой (Ис­точ­ник)

Пи­та­тель­ные ве­ще­ства ис­поль­зу­ют­ся ор­га­низ­ма­ми в ка­че­стве ис­точ­ни­ка ато­мов хи­ми­че­ских эле­мен­тов (пре­жде всего ато­мов уг­ле­ро­да), из ко­то­рых стро­ят­ся либо об­нов­ля­ют­ся все струк­ту­ры. В ор­га­низм, кроме пи­та­тель­ных ве­ществ, по­сту­па­ют также вода, кис­ло­род, ми­не­раль­ные соли.

По­сту­пив­шие в клет­ки ор­га­ни­че­ские ве­ще­ства (или син­те­зи­ро­ван­ные в ходе фо­то­син­те­за) рас­щеп­ля­ют­ся на стро­и­тель­ные блоки – мо­но­ме­ры и на­прав­ля­ют­ся во все клет­ки ор­га­низ­ма (Рис. 2). Часть мо­ле­кул этих ве­ществ рас­хо­ду­ет­ся на син­тез спе­ци­фи­че­ских ор­га­ни­че­ских ве­ществ, при­су­щих дан­но­му ор­га­низ­му. В клет­ках син­те­зи­ру­ют­ся белки, ли­пи­ды, уг­ле­во­ды, нук­ле­и­но­вые кис­ло­ты и дру­гие ве­ще­ства, ко­то­рые вы­пол­ня­ют раз­лич­ные функ­ции (стро­и­тель­ную, ка­та­ли­ти­че­скую, ре­гу­ля­тор­ную, за­щит­ную и так далее).

Дру­гая часть низ­ко­мо­ле­ку­ляр­ных ор­га­ни­че­ских со­еди­не­ний, по­сту­пив­ших в клет­ки, идет на об­ра­зо­ва­ние АТФ, в мо­ле­ку­лах ко­то­рой за­клю­че­на энер­гия, пред­на­зна­чен­ная непо­сред­ствен­но для вы­пол­не­ния ра­бо­ты.

Рис. 2. Рас­пре­де­ле­ние ор­га­ни­че­ских ве­ществ (Ис­точ­ник)

Энер­гия необ­хо­ди­ма для син­те­за всех спе­ци­фи­че­ских ве­ществ ор­га­низ­ма, под­дер­жа­ния его вы­со­ко­упо­ря­до­чен­ной ор­га­ни­за­ции, ак­тив­но­го транс­пор­та ве­ществ внут­ри кле­ток, из одних кле­ток в дру­гие, из одной части ор­га­низ­ма в дру­гую, для пе­ре­да­чи нерв­ных им­пуль­сов, пе­ре­дви­же­ния ор­га­низ­мов, под­дер­жа­ния по­сто­ян­ной тем­пе­ра­ту­ры тела (у птиц и мле­ко­пи­та­ю­щих) и для дру­гих целей.

Обмен ве­ществ (ме­та­бо­лизм) – со­во­куп­ность био­хи­ми­че­ских ре­ак­ций, про­те­ка­ю­щих в клет­ке и обес­пе­чи­ва­ю­щих про­цес­сы ее жиз­не­де­я­тель­но­сти.

В ходе пре­вра­ще­ния ве­ществ в клет­ках об­ра­зу­ют­ся ко­неч­ные про­дук­ты об­ме­на, ко­то­рые могут быть ток­сич­ны­ми для ор­га­низ­ма и вы­во­дят­ся из него (на­при­мер, ам­ми­ак). Таким об­ра­зом, все живые ор­га­низ­мы по­сто­ян­но по­треб­ля­ют из окру­жа­ю­щей среды опре­де­лен­ные ве­ще­ства, пре­об­ра­зу­ют их и вы­де­ля­ют в среду ко­неч­ные про­дук­ты.

В за­ви­си­мо­сти от общей на­прав­лен­но­сти про­цес­сов вы­де­ля­ют ка­та­бо­лизм и ана­бо­лизм.

Ана­бо­лизм (ас­си­ми­ля­ция) – со­во­куп­ность хи­ми­че­ских про­цес­сов, на­прав­лен­ных на об­ра­зо­ва­ние и об­нов­ле­ние струк­тур­ных ча­стей кле­ток, этот про­цесс имеет вто­рое на­зва­ние – пла­сти­че­ский обмен.

Фо­то­син­тез: 6Н2О + 6СО2 → С6Н12О6 + 6СО2 ↑

Сюда можно от­не­сти, на­при­мер, фик­са­цию азота и био­син­тез белка, син­тез уг­ле­во­дов из уг­ле­кис­ло­го газа и воды в ходе фо­то­син­те­за, син­тез по­ли­са­ха­ри­дов, ли­пи­дов, нук­лео­ти­дов, ДНК, РНК и дру­гих ве­ществ. Ана­бо­лизм яв­ля­ет­ся со­зи­да­тель­ным эта­пом об­ме­на ве­ществ, он все­гда осу­ществ­ля­ет­ся с по­треб­ле­ни­ем энер­гии и с уча­сти­ем фер­мен­тов.

Ка­та­бо­лизм (дис­си­ми­ля­ция) – со­во­куп­ность ре­ак­ций, в ко­то­рых про­ис­хо­дит рас­пад круп­ных ор­га­ни­че­ских мо­ле­кул до про­стых со­еди­не­ний с од­но­вре­мен­ным вы­сво­бож­де­ни­ем энер­гии.

Ка­та­бо­лизм обес­пе­чи­ва­ет энер­ги­ей все про­цес­сы, про­те­ка­ю­щие в клет­ке, и имеет вто­рое на­зва­ние – энер­ге­ти­че­ский обмен.

Ды­ха­ние: С6Н12О6 + 6СО2 → 6Н2О + 6СО2 + АТФ

При раз­ры­ве хи­ми­че­ских свя­зей мо­ле­кул ор­га­ни­че­ские со­еди­не­ния энер­гии вы­сво­бож­да­ют­ся и за­па­са­ют­ся глав­ным об­ра­зом в виде мо­ле­кул аде­но­з­ин­три­фос­фор­ной кис­ло­ты – АТФ, уни­вер­саль­но­го ис­точ­ни­ка энер­гии у всех живых ор­га­низ­мов (Рис. 3).

Рис. 3. Стро­е­ние мо­ле­ку­лы АТФ (Ис­точ­ник)

По своей хи­ми­че­ской при­ро­де АТФ яв­ля­ет­ся мо­но­нук­лео­ти­дом и со­сто­ит из азо­ти­сто­го ос­но­ва­ния аде­ни­на, уг­ле­во­да ри­бо­зы и трех остат­ков фос­фор­ной кис­ло­ты, со­еди­нен­ных между собой мак­ро­эр­ги­че­ски­ми свя­зя­ми. Вы­де­ле­ние энер­гии в клет­ке про­ис­хо­дит при от­де­ле­нии од­но­го из фос­фор­ных остат­ков от мо­ле­ку­лы АТФ, раз­рыв этой связи вы­сво­бож­да­ет 7,3 ки­ло­ка­ло­рии, тогда как при раз­ры­ве хи­ми­че­ских свя­зей дру­гих со­еди­не­ний энер­гии вы­де­ля­ет­ся в три-че­ты­ре раза мень­ше. При этом об­ра­зу­ет­ся мо­ле­ку­ла аде­но­зин­ди­фос­фа­та – АДФ, с двумя фос­фор­ны­ми остат­ка­ми. Она легко может вос­ста­но­вить­ся до АТФ, при­со­еди­нив один оста­ток фос­фор­ной кис­ло­ты или от­дать еще один фос­фор­ный оста­ток и пре­вра­тить­ся в аде­но­зин­мо­но­фос­фат – АМФ (Рис. 4).

Рис. 4. Вы­ра­бот­ка энер­гии в клет­ке (Ис­точ­ник)

Пе­ре­ход АТФ в АДФ и об­рат­но – это ос­нов­ной ме­ха­низм вы­ра­бот­ки энер­гии в клет­ке. От­щеп­ле­ние от АТФ и АДФ фос­фор­но­го остат­ка при­во­дит к вы­де­ле­нию энер­гии, а при­со­еди­не­ние к АМФ и АДФ фос­фор­но­го остат­ка при­во­дит к на­коп­ле­нию энер­гии.

 Заключение

Мы рас­смот­ре­ли два ос­нов­ных про­цес­са об­ме­на ве­ществ в клет­ке, оба вида об­ме­на со­став­ля­ют ос­но­ву жиз­не­де­я­тель­но­сти любой клет­ки, а сле­до­ва­тель­но, и лю­бо­го ор­га­низ­ма и тесно свя­за­ны между собой.

источник конспекта - http://interneturok.ru/ru/school/biology/9-klass/tema/obmen-veschestv-i-energii-v-kletke?seconds=0&chapter_id=1777

источник видео - http://www.youtube.com/watch?v=l3LLP3DEdz0

источник видео - http://www.youtube.com/watch?v=9Eoau78d_zA

источник видео - http://www.youtube.com/watch?v=W-p3NTLqJoI

источник видео -http://www.youtube.com/watch?v=2NuVoT-7mdk

источник презентации - http://prezentacii.com/biologiya/11511-obmen-veschestv-i-prevraschenie-energii.html

Файлы