СанктПетербург тесса 2009
 Скачать 7.63 Mb.
|
|
3.2. Обмен веществ и превращение энергии в клетке о по и В просы для вторен я и обсуждения 3. Какова роль дыхания в подготовке энергии к использованию? 4. Какова природа биологической энергетической валюты? 5. Что вы знаете о про 1. Какова роль обмена веществ и энергии в жизни живых существ? 2. Применимы ли к живым организмам законы термодинамики? исхождении разных типов метаболизма? я Контрольные задани 1. Клеточный метаболизм включает реакции пластического (анаболизм) и энергетического обмена (катаболизм). Объясните, в чем проявляются взаимосвязи этих реакций. Заполните схему (рис. 3.26). Рис. 3.26. Метаболизм 2. Многие процессы жизнедеятельности в клетке (поступление веществ, рост, движение) связаны с расходованием энергии. Рассмотрите схему (рис. 3.27). Объясните, почему молекулы АТФ считают универсальным энергетическим веществом, единственным источником энергии в клетках? ис. в 3.27. АТФ – универсальный источник энергии живых организмо Р 84 3. Обмен веществ – основной признак жизни. Докажите, что о ен и бм веществ и превращения энергии – источники роста, развития ф к ун ционирования клетки. 4. Познакомьтесь с основными процессами энергетического обмена при участии митохондрий (рис. 3.28). Рис. 3.28. Схема основных процес , происходящих в митохондрии сов Сначала находящиеся в цитоплазме клетки высокомолекулярные органические соединения расщепляются до низкомолекулярных, часть которых поступает в митохондрии. В митохондриях они вступают в совоку о евр пн сть химических пр ащений, образующих цикл Кребса (цикл лимонной кислоты). В ходе реакций цикла Кребса химические соединения 85 окисляются до СО2, что сопровождается отщеплением от них ионов водорода и богатых энергией электронов. Специальные белковые комплексы, расположенные во внутренней мембране митохондрий, передают друг другу возбужденные электроны, энергия которых идет на перемещение ионов водорода из матрикса в межмембранное пространство митохондрий, ионы водорода, возвращаясь обратно в матрикс через АТФ-синтетазный белковый комплекс, расположенный во внутренней мембране, обеспечивает работу фермента АТФ-синтетазы, в результате чего синтезируются молекулы АТФ. Кислород, соединяясь с ионами водорода, образует воду. 5. В обмене веществ важную роль играют клеточные мембраны. Почему мембраны сравнивают с конвейером, на котором происходят химические реакции? 6. Физиологи установили, что первоначальное образование небольшого количества молочной кислоты в мышцах стимулирует их сокращение (например, при разминке бегом), а накопление большого количества молочной кислоты тормозит сокращение мышц и вызывает их быстрое утомление. Кроме того, при бескислородном расщеплении расходуется много глюкозы, а АТФ образуется мало. Объясните, что произойдет с человеком, у которого слабое сердце, если во время бега или физической работы из-за недостатка обеспечения мышц кислородом в них будет преобладать бескислородное расщепление глюкозы. Дайте научное объяснение принятым выражениям «устал», «сил не хватило». 7. Изучите упро- щенную схему преобра- зования химических сое- динений и энергии в митохондриях (рис. 3.29 и 3.30). Какие процессы и химические соединения обозначены цифрами? 8. Большинство клеток в процессе биологического окисле- Рис. 3.29. ния (клеточного дыхания) используют в первую очередь углеводы. Клетки головного мозга млекопитающих вообще не способны использовать в процессе дыхания ничего, кроме глюкозы. Почему? Объясните эти факты. 86 9. Сравните фотосинтез и клеточное дыхание. Укажите черты сходства и различия между этими процессами в отношении исходных соединений и конечных продуктов, промежуточных продуктов и прочих необходимых веществ, потока энергии и т.д. 10. Почему фотосинтезирующее растение нуждается в клеточном дыхании? Все ли его клетки дышат? 11. Амигдалин в свое время усиленно рекомендовали в качестве противоопухолевого средства. Под действием пищеварительных фе- рментов амигдалин распадается с выделением цианида, который ин- активирует определенные компонен- ты цепи переноса электронов. Известны случаи, когда больные, принимавшие слишком большие дозы амигдалина, умирали. Как вы объясните токсическое действие этого препарата? 12. Изучите рисунок 3.31, иллюстрирующий работу электрон- транспортной цепи (цепь переноса электронов) и АТФ-синтетазного комплекса. Какими цифрами обо- значены: электрон-транспортная Ри .30. с. 3 цепь, АТФ-с Ф, внутрен- интетаза, АТ няя мембрана митохондрии, вода, НАДН+Н+, фосфолипиды, матрикс, межмембранное пространство? 13. Изучите строение АТФ-синтетазного комплекса митохондрии (рис. 3.32). Какими цифрами обозначены: АТФ- синтетаза, ион водорода, , фосфолипиды, внутренняя матрикс мембрана, межмембранное пространство? Какие будут отличия в обозначениях для АТФ-синтетазы хлоропласта? 14. Назовите основной источник энергии на Земле (рис. 3.27). Как аккумулируется эта энергия? На какие группы делятся все живые организмы по характеру используемой энергии и источнику углерода? Заполните таблицу 3.4. 87 ектр ов Рис. 3.31. Цепь переноса эл он Рис. 3.32. ТФ-синтетазный комплекс измов в соо етствии с источником да и энергии А Таблица 3.4. Классификация живых орган тв углеро Источник углерода неорганический органический солнечный свет ? все зеленые рас зеленые бактер пурпурные сер м и у тения, сине- и, зеленые и обактерии ? не ног е организмы, например, некоторые п рпурные несерные бактерии и Ис точ химических связей железобактерии, нитрифицирующие бактерии, водородные бакт большинство бактерий, ник энергии энерг ? ерии некоторые паразитические ни ия серобактерии, ? все животные, грибы, расте я 15. ассм трите по ок электронов через три главных ферментативных комплекса: Р о т (I – НАДН к кислороду (рис. 3.33). Что обозначено цифрами 1-7? НАДН-дегидрогеназный комплекс; II – с1-комплекс; III – цитохромоксидазный комплекс) при переносе электронов от Рис. 3.33. Главные ферментативные комплексы электрон-транспортной цепи 88 Рис. 3.34. Общая схема 16. Рассмотрите схему фотосинтеза (рис. 3.34). Что является источником энергии (Е)? Назовите химические соединения, обозначен- ные цифрами 1-5. Как иначе называются световая и темновая фаза фотосинтеза. Охарактеризуйте про- цессы, протекающие в этих фазах. 17. Изучите последова- тельность ований хими- оединений и энергии при 3.36). фотосинтеза ческих с преобраз отосинтезу растений (рис. 3.35 и ф Ри дов с а ще- ой интеза, в ходе которой про антов света хло- лом, фотолиз ванием о кислоро перенос в к НАДФ. П ектронов осуществляется специал ыми тран- бел ми, ым ко- и гран. Энергия э перен стромы в тилакоидное пространство и на присоединение вод к НАДФ. Возвращаясь обратно в строму чере АТФ-синтетазный комплекс, ионы водор об з ь этому ферментативному комплексу Рис. 3.36. Схема процессов ф осинтеза . 3.35. Схем фотосинт процессов еза спортными расположенн лектронов идет на В гранах хлоропластов осу ствляются реакции светозависим стадии фотос исходит захват кв рофил молекулярног воды с образо д и а электронов хлорофилло фотосистем от молекул воды и реакционных центров двух еренос эл ьн ковыми комплекса и в мембранах тила ос протонов водорода из орода з ода еспечивают во можност синтезировать АТФ. от 89 Реакции светонезависимой стад тос строме. При этом сначала происх осуществляется много-этапный фер в глюкозу. При этом в качестве и качестве донора водорода – НАДФ Укажите, что обозначено цифрами на рисунке 3.36 фотосистема I, фотосистема вну анс в комплекс 18. Если обработать хло способным повысить прониц хлоропласты перестают синтезировать АТФ. Объясните причину этого. * Тес 1. Органоид, в котором происхо органических соединений до неорган ек к ьн восстановительные реакции, сопровож АТФ: 1) лизосома; 2) хлоропласт; 3) к 5) 2. и си свободнож от: 1) рибос т м составе мембран. у эукариот протекают в митохондриях: 1) гликолиз; 2) синтез АТФ; 3) клеточное дыхание; 4) редупликация; 5) трансляция; 6) транскрипция. 5. Процесс, который у эукариот протекает только в митохондриях: 1) гликолиз; 2 синтез АТФ; 3) клеточное дыхание; 4) редупликация; 5) трансляция; 6) транскрипция. 6. Место расположения фермента Н+АТФ-синтетаза в митохондрии: 1) межмебранное пространство; 2) матрикс; 3) внутренняя мембрана; 4) наружная мембрана. 7. В ходе гликолиза при расщеплении одной молекулы глюкозы синтезируется молекул АТФ: 1) 1; 2) 2; 3) 4; 4) 34; 5) 36; 6) 38. 8. Моносахарид в составе молекулы АТФ: 1) дезоксирибоза; 2) рибоза; 3) глюкоза; 4 фруктоза. ии фо интеза осуществляются в одит фиксация углекислого газа, а затем ментативный процесс преобразования его сточника энергии выступает АТФ, а в Н. цифрами 1-5 на рисунке 3.35. Какими обозначены: мембрана тилакоида, II, b/f-ко ква мплекс, нт света, о, катион водорода, АТФ-синтетазный ропласты каким-нибудь детергентом, аемость мембран для ионов, то тритилакоидное простр , АТФ, НАДФН? т Тестовые задания товые задания с несколькими правильными ответами дит полное окисление низкомолекулярных ических, перенос эл тронов в о ислител о- дающиеся образованием большого количества омплекс Гольджи; 4) эндоплазматическая сеть; мбиогенеза – происхождения митохондрий от омы 70S; 2) кольцевая ДНК; 3) способность к ез белков; 6) единый план строения мембраны; митохондрия. *Доказательства в пользу теори ивущих прокари делению; 4) рибосомы 80S; 5) биосин 7) сходство в химическом составе мембран. 3. *Доказательства в пользу теории симбиогенеза – происхождения хлоропластов от синезеленых прокариот: 1) рибосомы 70S; 2) кольцевая ДНК; 3) способность к делению; 4) рибосомы 80S; 5) биосинтез белков; 6) единый план строения мембраны; 7) сходство в химическо 4. *Процессы, которые ) ) 90 9. Ферм АТФ-с л д Кребса 6 н оцесс анаэробного ферментативного расщепления глюкозы до пировиноградной кислоты: 1) гликолиз; 2) цикл Кребса; 3) клеточное дыхание; 4) трансляция; 5) окислительное фосфорилирование. 16. Азотистое соединение в составе АТФ: 1) тимин; 2) гуани цитозин. я овительный этап энергетического обмена сопровождается: 1) выделением тепловой энергии и синтезом 2АТФ; 2) выделением тепловой энергии и распадом ентативный процесс поэтапного окисления глюкозы до пировиноградной кислоты: 1) гликолиз; 2) клеточное дыхание; 3) брожение; 4) окислительное фосфорилирование. 10. Место окисления низкомолекулярных органических соединений до углекислого газа и ионов водорода в митохондрии: 1) наружная мембрана; 2) внутренняя мембрана; 3) матрикс; 3) межмембранное пространство. 11. Место нахождения ионов водорода, участвующих в синтезе АТФ ферментом интетазой, в митохондрии: 1) наружная мембрана; 2) внутренняя мембрана; 3) матрикс; 4) межмембранное пространство. 12. Расщепление низкомолекулярных органических веществ при к еточном ыхании в митохондриях осуществляют: 1) кислород и ферменты; 2) белки-переносчики электронов; 3) только ферменты; 4) АТФ. 13. *Биохимические процессы, которые осуществляются в митохондриях: 1) цикл ; 2) гликолиз; 3) окислительное фосфорилирование; 4) перенос электронов; 5) редупликация; ) образование НАДФ*Н. 14. Цепь переноса электронов в митохондрии расположена: 1) в межмембранном пространстве; 2) в матриксе; 3) на внутренней мембране; 4) а наружной мембране. 15. Пр н; 3) аденин; 4) урацил; 5) 17. Органическое соединение, являющеес непосредственным источником энергии для большинства клеточных процессов: 1) АТФ; 2) белок; 3) глюкоза; 4) жир. 18. *Пластический обмен включает: 1) гликолиз; 2) клеточное дыхание; 3) биосинтез белка; 4) редупликация ДНК; 5) фотосинтез. 19. Процесс, осуществление которого непосредственно обеспечивает работу Н+АТФ- синтетазного комплекса: 1) перенос ионов водорода из матрикса в межмембранное пространство; 2) перенос электронов транспортными белками; 3) движение ионов водорода из межмембранного пространства в матрикс; 4) отщепление углекислого газа и водорода от низкомолекулярных органических соединений. 20. Ионы водорода из межмембранного пространства возвращаются в матрикс митохондрий через: 1) транспортные белки; 2) протонный канал; 3) Н+АТФ- синтетазный комплекс; 4) пространство между молекулами фосфолипидов мембраны. 21. *Результат гликолиза – образование: 1) АТФ; 2) НАДФ*Н; 3) НАД*Н; 4) пировиноградной кислоты; 5) этилового спирта; 6) воды и углекислого газа. 22. Процесс превращения пировиноградной кислоты в устойчивые конечные продукты без дополнительного высвобождения энергии: 1) цикл Кребса; 2) гликолиз; 3) клеточное дыхание; 4) брожение; 5) окислительное фосфорилирование 23. *Промежуточная фаза клеточного дыхания связана с расщеплением пировиноградной кислоты и образованием: 1) углекислого газа; 2) этилового спирта; НАД 3) *Н; 4) ацетил-КоА; 5) воды; 6) АТФ. 24. *Цикл Кребса представляет собой цикл реакций, в ходе которых образуются: 1) АТФ; 2) НАДН; 3) ФАД*Н; 4) углекислый газ; 5) вода; 6) НАДФ*Н; 7) кислород; 8) ацетил-КоА; 9) пировиноградная кислота. 25. Подгот 91 2АТФ; 3) выделением только тепловой энергии; 4) аккумуляцией всей энергии в энергию АТФ. 26. Образование молочной кислоты из глюкозы происходит на этапе; 1) аэробного асщепляется с поглощением еспечивает: 1) образование глюкозы; 2) екислого газа 4) восстановление НАД 5) я; 3) натрия; 4) водорода; 5) железа. Д а пл накопление протонов водорода в тве. ) синтез фазы фотосинтеза: окисления; 2) окислительного фосфорилирования; 3) биологического окисления; 4) бескислородного окисления. 26. В процессе энергетического обмена глюкоза: 1) р энергии; 2) синтезируется с поглощением энергии; 3) расщепляется с выделением энергии; 4) синтезируется с выделением энергии. 27. *Светозависимая фаза фотосинтеза об синтез АТФ; 3) фотолиз воды; 4) восстановление НАДФ; 5) окисление НАДФ*Н. 28. *Процесс, осуществляемый в светозависимой фазе фотосинтеза 1) образование глюкозы 2) синтез АТФ 3) фиксация угл фотофосфорилирование 29. Ион, который при фотосинтезе и клеточном дыхании проходит через АТФ- синтетазный комплекс: 1) кальция; 2) кали 30. Вещество, участвующее в фотосинтезе и являющееся источником кислорода: 1) глюкоза; 2) углекислый газ; 3) сахароза; 4) вода; 5) крахмал. 31. * ля синтез АТФ в хлоро астах в ходе фотосинтеза необходимы: 1) перенос электронов; 2) перенос АДФ через наружную мембрану; 3) использование молекулярного кислорода; 4) АТФ-синтетаза; 5) матриксе; 6) солнечный свет; 7) накопление протонов водорода в внутритилакоидном пространс 32. *Специфические процессы характерные для светонезависимой фазы фотосинтеза: 1) фотолиз воды; 2) транспорт электронов по электрон-транспортной цепи; 3 АТФ; 4) фиксация углекислого газа; 5) восстановление НАДФ*Н; 6) цикл Кальвина; 7) цикл лимонной кислоты; 8) синтез глюкозы 33. Место расположения белковых комплексов, транспортирующих электроны в процессе фотосинтеза: 1) наружная мембрана хлоропласта; 2) внутренняя мембрана хлоропласта; 3) мембрана тилакоида; 4) кольцевая ДНК; 5) матрикс; 6) строма; 7) рибосома. 34. Участок хлоропласта, где происходят реакции светозависимой 1) наружная мембрана; 2) строма; 3) грана; 4) внутренняя мембрана; 5) межмембранное пространство. 35. В процессе окислительного фосфорилирования синтезируется молекул АТФ: 1) 2; 2) 4; 3) 32; 4) 34; 5) 36; 6) 38. 92 3.3. Воспроизведение клеток опросы для повторения и обсуждения В 1. Что такое жизненный цикл клетки? 2. Дайте определение митотического цикла клетки и сформулируйте его биологическое значение. 3. Как осуществляется движение хромосом в анафазе митоза и что 4. Почему метафазную пластинку ученые называют своеобразным паспортом организма? общего во всех двигательных реакциях живого организма? 4. Каковы фазы митоза и сущность процессов, происходящих в эти фазы? 5. Почему амитоз не может считаться полноценным способом размножения клеток? Контрольные задания 1. Рассмотрите схему клеточного цикла многоклеточных животных (рис. 3.37). Охарактеризуйте процессы, протекающие в фазы G1, S, G2. В какой фазе происходит репликация ДНК? В каждой фазе жизненного цикла (G1, S, G2, M) клетки есть точки а контроля, т.е. клетка проверяет с ма себя на готовность к следующей фазе цикла. Если какие-либо параметры не соответствуют норме, то клетка переходит в состояние покоя. При определенных условиях она может выходить из этого состояния и возвращаться к продолжению цикла. Основные точки контроля показаны на рисунке 3.37. Рис. 3.37. Схема клеточного цикла у клеток многоклеточных животных ( личина сектора указывает на примерную продолжительность периода) ве 93 Определит змеры клетки, е соответствие параметров (1 - ра питательные веще ; 2 - размеры ства, факторы роста, повреждения ДНК клетки, репликация ДНК; 3 - прикрепление хромосом к микротрубочкам веретена) точкам контроля (G1, G2 и M). 2. Изучите схему строения х м ро осомы делящейся клетки (рис. 3.38). Н ов которой аз ите фазу митоза, в н од ах ится изображенная на рисунке х м ро осома. Какие структуры изображены под номерами 1-4? 3. Познакомьтесь со схемой митоза (рис. 3.39). Определите набор хромосом (n) и количество молекул ДНК (c) для этапо цифрами в А-В, что обозначено 1-3? Рис. 3.38. |