Энергетический обмен веществ

1.

БИОЛОГИЯ
(Лечебное дело, Фармация)
Семинар 2.
«Энергетический обмен
веществ»
Вопрос, понятие –
- Ответ, определение

2.

1. Что такое жизнь и смерть
с точки зрения физики и
химии?
- Это обмен веществ и
энергии между организмом
и внешней средой.
- Жизнь –
реакции биосинтеза живой материи из простых веществ с
поглощение внешней энергии и её трансформацией в энергию
химических связей макромолекул =
= увеличение свободной энергии и уменьшение энтропии.
- Смерть –
реакции распада живой материи до простых веществ с
рассеянием (диссипацией) энергии химических связей =
= уменьшение свободной энергии и увеличение энтропии.
2

3.

Объяснить различные формы
(направления) метаболизма
3

4.

1. Анаболизм и катаболизм
- Анаболизм – «восходящий» поток обмена веществ,
направленный на строительство сложного вещества из
простых (биосинтезы).
- Катаболизм – «нисходящий» поток, направленный на
распад сложных веществ до простых.
2. Ассимиляция и диссимиляция
- Ассимиляция – усвоение организмом чужого
органического вещества, его перестройка путем
частичного катаболизма (диссимиляция до мономеров) и
ресинтез в новые биополимеры.
4

5.

3. Пластический и энергетический метаболизм
- Пластический метаболизм – совокупность
химических реакций, направленных на
построение живого тела (=биосинтезы,
=анаболизм, =ассимиляция в узком понимании).
Энергетический метаболизм – химические
реакции распада органических веществ, в ходе
которых энергия запасается в молекулах АТФ
(=полный катаболизм).
5

6.

Реакции энергетического
обмена веществ
6

7.

1. В какой форме запасается и хранится клеточная энергия ?
- В форме химических связей между остатками
фосфорной кислоты в молекулах АТФ
– аденозин-три-фосфорной кислоты.
2. Написать структурную формулу молекулы АТФ,
обозначить ее составные части и показать макроэргические
связи.
7

8.

3. Что происходит с молекулой АТФ, когда она отдает
запасенную энергию для работы?
- Она распадается на АДФ и 1 молекулу Н3РО4:
АТФ + Н2О = АДФ + Ф + 40 кДж
или на АМФ и 2 молекулы Н3РО4:
АТФ + 2Н2О = АМФ + 2Ф + 70 кДж.
4. Что происходит с молекулой АТФ,
когда она запасает внешнюю энергию?
- Она синтезируется из АДФ и 1 молекулы Н3РО4:
АДФ + Ф + 40 кДж = АТФ + Н2О
или из АМФ и 2 молекул Н3РО4:
АМФ + 2Ф + 70 кДж = АТФ + 2Н2О.
8

9.

5. На какие виды клеточной работы расходуется энергия,
запасённая в АТФ?
Биосинтезы разных органических веществ (белков и др.).
Движение (мышечное, ресничное, внутриклеточное).
Транспорт веществ в клетке, между клетками и внешней
средой.
ЦИКЛ АТФ
9

10.

6. Из каких внешних источников запасается энергия в
молекулах АТФ у разных организмов:
у хемо-автотрофов - от реакций неорганических веществ
(хемосинтетические бактерии).
у фото-автотрофов - от солнечного света
(фотосинтетические бактерии, водоросли,
растения).
у гетеротрофов - от реакций распада органических веществ
пищи – гликолиз и дыхание
(гетеротрофные бактерии, грибы, животные
и человек).
10

11.

7. Написать химическую реакцию фотосинтеза.
Объяснить название реакции.
6Н2О + 6СО2 + энергия света = С6Н12О6 + 6О2.
Образование глюкозы (синтез) с участием энергии
света (фото).
8. Какое значение имеет фотосинтез для самого растения?
- Создается первичное органическое вещество –
глюкоза – как основа для дальнейшего синтеза всех
органических веществ (сложных углеводов, липидов,
белков и нуклеиновых кислот) и как запасённый
источник энергии.
9. Какое значение имеет фотосинтез для гетеротрофов?
- Создается органическая пища, которая используется
гетеротрофами как строительный материал (в
пластическом обмене) и как источник энергии (в
энергетическом обмене). Производится О2 для дыхания.
11

12.

10. Написать суммарную реакцию полного расщепления
глюкозы в энергетическом обмене (гликолиз + дыхание)
С6Н12О6 + 6О2 = 6 Н2О + 6СО2 + энергия для синтеза АТФ.
(Реакция, обратная фотосинтезу!)
11. Написать реакции гликолиза и брожения.
Гликолиз [= ПВК + Н2]:
С6Н12О6 = 2(С3Н4О3 + Н2) + энергия для синтеза 2 АТФ.
Брожение молочнокислое [= МК]:
С6Н12О6 = 2С3Н6О3 + энергия для синтеза 2 АТФ.
Брожение спиртовое [=Этанол + СО2]
С6Н12О6 = 2(С2Н5ОН + СО2) + энергия для синтеза 2 АТФ.
Почему эти реакции называют анаэробным процессом?
Реакции идут без участия кислорода (ан-аэробно),
дают малый выход АТФ.
12

13.

12. Написать реакцию дыхания на примере молочной кислоты.
1-я стадия (цикл Кребса) - снятие активного водорода:
2С3Н6О3 + 6Н2О = 6СО2 + 24Н*
2-я стадия - окисление водорода:
24Н* + 6О2 = 12Н2О + энергия для синтеза 36 АТФ
Почему эту реакцию называют аэробным процессом?
Реакция идёт с участием кислорода (аэробно).
Запасается большое количество энергии в форме АТФ.
13. Сколько молекул АТФ синтезируется при полном
расщеплении 1 молекулы глюкозы?
2 АТФ от гликолиза + 36 АТФ от дыхания = 38 АТФ.
13

14.

Трансформация веществ и энергии
в пищевой пирамиде
14

15.

1. Назвать трофические уровни пищевой пирамиды,
группы организмов и их функции в пирамиде
- Продуценты – растения, аутотрофные хемо- и фотобактерии.
Производят первичное органическое вещество.
- Консументы – животные.
Потребляют органическое вещество от продуцентов.
- Редуценты – грибы, гетеротрофные бактерии, некоторые
черви, насекомые.
Разлагают органическое вещество.
15

16.

2. Почему пищевую пирамиду называют также
энергетической, экологической?
- Вместе с пищей с нижнего уровня на следующий уровень
передается энергия.
- Пищевая пирамида представляет собой
экологическую систему – биогеоценоз.
3. Какая доля энергии передается от ступени к ступени в
пищевой пирамиде?
- Около 10 %.
4. Куда девается остальная энергия?
- Тратится на жизнедеятельность,
- рассеивается в окружающей среде,
- консервируется в ископаемых остатках.
16

17.

5. Назвать первичные источники энергии,
поддерживающие экологическую пирамиду.
- Солнечный свет (фотосинтез),
- Химические реакции неорганических веществ (хемосинтез).
17