Гіпермаркет Знань>>Біологія>>Біологія 10 клас>> Біологія: Енергетичний обмін та його етапи.

Енергетичний обмін та його етапи.

Пригадайте

Що таке енергія з точки зору фізики?

Яка роль енергетичного обміну у забезпеченні життєдіяльності організмів?

Що таке ферменти, складні та прості білки, лізосоми?

Яка роль жовчі в процесах перетравлення їжі?

Ми вже згадували, що функціонування біологічної системи можливе лише за умови, коли витрачена енергія постійно поновлюється в ході енергетичного обміну. Виділяють три послідовні етапи енергетичного обміну: підготовчий, безкисневий і кисневий.

Що відбувається на підготовчому етапі енергетичного обміну?

Початковий етап енергетичного обміну - підготовчий. У більшості багатоклітинних тварин, у тому числі й людини, цей етап відбувається в шлунково-кишковому тракті, а також у цитоплазмі клітин. На підготовчому етапі органічні макромолекули під дією ферментів розщеплюються до мономерів: білки - до амінокислот, жири - до гліцерину і жирних кислот, полісахариди - до моносахаридів, нуклеїнові кислоти - до нуклеотидів. Ці процеси відбуваються з вивільненням енергії, але її кількість незначна і вона розсіюється у вигляді тепла. Проте це тепло може використовуватись організмами для підтримання температури власного тіла.

Розглянемо детальніше ці процеси.

Внаслідок послідовної дії певних ферментів складні білки спочатку розщеплюються до простих, а прості - на окремі складові (поліпептидні ланцюги). Останні, у свою чергу, розпадаються до амінокислот. Внутрішньоклітинне перетравлення білків забезпечує комплекс ферментів, які містяться в лізосомах, а також у цитоплазмі та на клітинних мембранах. Полісахариди, також під дією відповідних ферментів, розщеплюються до дисахаридів і моносахаридів.

Існують певні особливості розщеплення деяких полісахаридів.

Так, целюлозу, яка міститься в харчових продуктах рослинного походження, розщеплює фермент целюлаза, який не синтезується в організмі людини і більшості тварин. Але в їхньому шлунково-кишковому тракті мешкають мікроорганізми (бактерії або одноклітинні тварини), здатні утворювати цей фермент і цим забезпечують процеси перетравлення рослинної їжі.

Розщепленню ліпідів під дією відповідних ферментів часто передує їхнє подрібнення (емульгація). Емульгаторами жирів є жовчні кислоти, які виробляються у печінці та входять до складу жовчі. Нуклеїнові кислоти під дією ферментів спочатку розщеплюються до нуклеотидів, а ті - до вільних нітратних основ, моносахарида та фосфатної кислоти.

За підготовчим етапом настає безкисневий.

Що відбувається на безкисневому етапі енергетичного обміну?

Безкисневий етап енергетичного обміну відбувається в клітинах. Його ще називають анаеробним (від грец. ан - частинка, що означає заперечення, та аер - повітря), оскільки мономери, які утворилися на попередньому етапі, зазнають подальшого багатоступеневого розщеплення без участі кисню.

Схема енергетичного обміну

Анаеробне розщеплення, або анаеробне дихання, - це найпростіша форма утворення та запасання енергії у високоенергетичних зв'язках молекул АТФ. Деякі мікроорганізми і безхребетні тварини (здебільшого паразити) не можуть використовувати кисень у процесах енергетичного обміну. Тому необхідну енергію вони можуть одержати лише у результаті анаеробного розщеплення органічних сполук (анаеробного дихання). Більшість організмів у процесах енергетичного обміну здатна використовувати кисень. Але в них кисневому (аеробному) етапу енергетичного обміну завжди передує безкисневий (анаеробний).

Найважливішим на безкисневому етапі енергетичного обміну в клітинах є розщеплення молекул глюкози за допомогою гліколізу (від грец. глікіс -солодкий та лізіс - розчинення). Під час гліколізу молекула глюкози (С₆Н₁₂0₆) розщеплюється на дві молекули піровиноградної (С₃Н₄0₃) або (наприклад, у клітинах м'язів) молочної (С₃Н₆0₃) кислот. Сумарне рівняння гліколізу мас такий вигляд:

С₆Н₁₂0₆ + 2АДФ + 2Н₃Р0₄ ⇒ 2С₃Н₆0₃ + 2АТФ + 2Н₂0

Під час гліколізу виділяється близько 200 кДж енергії. Частина її (майже 84 кДж) витрачається на синтез двох молекул АТФ, а інша - розсіюється у вигляді тепла. Отже, процес гліколізу енергетично малоефективний: лише 35-40% енергії запасається в зв'язках молекул АТФ. Це пояснюється тим, що кінцеві продукти гліколізу все ще містять багато зв'язаної енергії.

Гліколіз має важливе фізіологічне значення.

Завдяки йому організми можуть діставати енергію в умовах дефіциту кисню, а його кінцеві продукти (піровиноградна і молочна кислоти) зазнають подальшого ферментативного перетворення за наявності кисню. Проміжні продукти гліколізу використовуються для біосинтезу різних сполук.

Глюкоза також розщеплюється у результаті спиртового бродіння, до якого здатні деякі види дріжджів і бактерій. Унаслідок цього процесу молекула глюкози розпадається на дві молекули етилового спирту (С₂Н₅ОН) та дві молекули вуглекислого газу (С0₂). Реакції спиртового бродіння подібні до реакцій гліколізу, за винятком кінцевого етапу.

Існують й інші види безкисневого бродіння, наприклад маслянокисле (з утворенням масляної кислоти), молочнокисле (молочної кислоти) тощо.

Схема розщеплення глюкози

Контрольні запитання

1. У скільки етапів відбувається енергетичний обмін? Назвіть їх.
2. Що відбувається на підготовчому етапі енергетичного обміну?
3. Які процеси відбуваються під час безкисневого етапу енергетичного обміну?
4. Що таке гліколіз?
5. Що таке бродіння? Які види бродіння вам відомі?

Поміркуйте

Яке біологічне значення процесів підготовчого етапу енергетичного обміну?
Яке значення гліколізу для забезпечення життєдіяльності різних організмів?

М.Є. Кучеренко, Ю.Г. Первес, П.Г. Балан, В.М. Войціцький, Загальна біологія, 10 клас
Вислано читачами інтернет-сайту.

_{Повний перелік тем по класам, календарний план згідно шкільної програми з біології, курси та завдання біології для 10 класу}

Зміст уроку
 конспект уроку і опорний каркас                      
 презентація уроку 
 акселеративні методи та інтерактивні технології
 закриті вправи (тільки для використання вчителями)
 оцінювання 

Практика
 задачі та вправи,самоперевірка 
 практикуми, лабораторні, кейси
 рівень складності задач: звичайний, високий, олімпійський
 домашнє завдання 

Ілюстрації
 ілюстрації: відеокліпи, аудіо, фотографії, графіки, таблиці, комікси, мультимедіа
 реферати
 фішки для допитливих
 шпаргалки
 гумор, притчі, приколи, приказки, кросворди, цитати

Доповнення
 зовнішнє незалежне тестування (ЗНТ)
 підручники основні і допоміжні 
 тематичні свята, девізи 
 статті 
 національні особливості
 словник термінів                          
 інше 

Тільки для вчителів
 ідеальні уроки 
 календарний план на рік 
 методичні рекомендації 
 програми
 обговорення

Если у вас есть исправления или предложения к данному уроку, напишите нам.

Если вы хотите увидеть другие корректировки и пожелания к урокам, смотрите здесь - Образовательный форум.