Методическое пособие для самостоятельной работы студентов на уроках по предмету Биология



страница63/204
Дата24.10.2018
Размер5.43 Mb.
ТипМетодическое пособие
1   ...   59   60   61   62   63   64   65   66   ...   204
Гликолиз (бескислородный этап энергетического обмена) — неполное окисление глюкозы. Это многоступенчатый ферментативный процесс превращения шестиуглеродной глюкозы в две трёхуглеродные молекулы пировиноградной кислоты (пирувата, ПВК) С3Н4О3.

В ходе реакции гликолиза выделяется большое количество энергии — 200 кДж/моль. Часть этой энергии (60%) рассеивается в виде теплоты, остальная (40%) используется на синтез АТФ. В результате гликолиза одной молекулы глюкозы образуется две молекулы ПВК, 2АТФ и вода, а также атомы водорода, которые запасаются клеткой в форме НАД∙Н, т.е. в составе специфического переносчика — никотинамид- адениндинуклеотида.

Все реакции этого этапа идут в цитоплазме клеток.

Суммарная формула гликолиза имеет следующий вид:



140492

Анаэробные процессы — окисление одних веществ (глюкозы) и восстановление НАД+.

Аэробное дыхание представляет собой цепь реакций, контролируемых ферментами внутренней мембраны и матрикса митохондрии, и протекает при обязательном участии кислорода. Здесь происходит полное окисление пировиноградной кислоты до СО2 и Н2О. Этот процесс состоит из трёх основных стадий.

1. Окислительное декарбоксилирование пировиноградной кислоты. На первой стадии пировиноградная кислота взаимодействует с веществом, которое называют коэнзимом А (его обозначают КоА), в результате чего образуется ацетилкоэнзим А с высокоэнергетической связью. При этом от молекул пировиноградной кислоты отщепляется молекула СО2 (первая) и атомы водорода, которые запасаются в форме НАД.Н. Восстановленная молекула НАД.Н доставляет атомы водорода в дыхательную цепь крист и превращается вновь в НАД+.



7948

  2. Вторая стадия — цикл Кребса (цикл трикарбоновых кислот). В цикл Кребса вступает ацетил КоА, образованный на предыдущей стадии, который взаимодействует со щавелевоуксусной кислотой (четырёхуглеродное соединение). Далее превращение идёт через образование ряда органических кислот, в результате чего щавелевоуксусная кислота регенерируется в прежнем виде. В процессе цикла используется три молекулы воды, выделяется две молекулы СО2 и четыре пары атомов водорода, которые восстанавливают соответствующие коферменты (ФАД — флавинадениндинуклеотид и НАД).



c:\documents and settings\уваров\рабочий стол\attach\140486.gif

  3. Заключительная стадия окисления — электронно-транспортная цепь.

Пары водородных атомов, отщепляемые от промежуточных продуктов в реакциях дегидрирования при гликолизе и в цикле Кребса, отдают электроны и окисляются до Н+. Дыхательная цепь состоит из комплекса белков, встроенных в кристы. Перемещаясь от одного белка к другому, электроны теряют энергию. Эта энергия идёт на синтез АТФ из АДФ (реакция окислительного фосфорилирования). В результате кислородного этапа при окислении 2ПВК образуется 36 АТФ. В конце дыхательной цепи электроны соединяются с молекулярным кислородом, поступившим в клетку из внешней среды, превращая его атомы в анионы. Анионы кислорода и протоны водорода, соединяясь, образуют воду.

7951 134257

Рис. 8. Синтез АТФ Рис. 9. Синтез АТФ


Общая схема энергетического обмена клетки с окружающей средой представлена на этой схеме.

Рис. 10. Схема энергетического обмена клетки с окружающей средойc:\documents and settings\уваров\рабочий стол\attach\138986.jpg

Результат аэробного дыхания может быть выражен суммарным уравнением:

7953

Что такое брожение? Какие типы брожения имеют практическое значение? Брожение — анаэробный ферментативный окислительно-восстановительный процесс превращения органических веществ, посредством которого многие организмы получают энергию, необходимую для их жизнедеятельности.

Брожение — эволюционно более ранняя и энергетически менее рациональная форма получения энергии из питательных веществ по сравнению с кислородным дыханием. К брожению способны бактерии, многие микроскопические грибы и простейшие. Также этот процесс может наблюдаться в клетках растений и животных в условиях дефицита кислорода.

Сбраживанию подвергаются различные вещества, к которым относятся углеводы, органические кислоты, спирты, аминокислоты и другие. Продуктами брожения являются различные органические кислоты (молочная, масляная, уксусная, муравьиная), спирты (этиловый, бутиловый, амяловый), ацетон, а также углекислый газ и вода. Широкое распространение в природе имеет молочнокислое, маслянокислое, уксуснокислое, спиртовое и другие типы брожения.

В основе молочнокислого брожения лежит гликолиз, т.е. ферментативное расщепление глюкозы:

При этом образуется пировиноградная кислота, атомы водорода в форме НАД•H+H+ и 2 молекулы АТФ.

Далее происходит восстановление пировиноградной кислоты атомами водорода, связанными с НАД, и образуется молочная кислота. Суммарно процесс молочнокислого брожения можно выразить следующим уравнением:

Процесс молочнокислого брожения осуществляют молочнокислые бактерии (кокки из родов Streptococcus, Рediococcus, длинные и короткие палочки из рода Lactobacillus). Образование молочной кислоты по типу молочнокислого брожения осуществляется также в животных клетках в условиях дефицита кислорода. Молочная кислота, образованная в животных клетках, постепенно с током крови из них выводится и поступает в печень. При наличии кислорода молочная кислота в клетках печени превращается в пировиноградную кислоту. Последняя далее может поступать в цикл Кребса либо превращаться в глюкозу, которая хранится в клетках печени и мышц в форме гликогена; все эти превращения требуют дополнительных затрат энергии.

Процесс спиртового брожения, который осуществляют дрожжи, ведёт к молочнокислому брожению, но последние реакции приводят к образованию этилового спирта. Сначала пировиноградная кислота декарбоксилируется до уксусного альдегида:

Образовавшийся уксусный альдегид восстанавливается до этилового спирта:

Процесс спиртового брожения суммарно можно выразить следующим уравнением:

Спиртовое брожение, кроме дрожжей, осуществляют некоторые анаэробные бактерии. Этот тип брожения наблюдается и в растительных клетках при отсутствии кислорода.

Процесс брожения находит большое практическое применение. Молочнокислое брожение используется для получения различных кисломолочных продуктов, при солении и квашении овощей, силосовании кормов и т.д. Кефир — продукт совместной деятельности молочнокислых бактерий и дрожжей. Известно много национальных кисломолочных продуктов (кумыс, йогурт и др.), для приготовления которых используют кобылье, верблюжье, овечье, козье молоко, а в качестве закваски — естественно возникшие и сохраняемые комплексы молочнокислых бактерий и дрожжей. Молочнокислые бактерии играют также большую роль в процессе приготовления сыров. Первый этап производства сыров (створаживание белков молока) осуществляется молочнокислыми бактериями. После молочнокислого брожения, когда лактоза превращена в молочную кислоту, начинают размножаться пропионовые бактерии, которые сбраживают молочную кислоту с образованием уксусной и пропионовой кислот. Эти кислоты придают сырам специфический острый вкус.

Скисание сливок, необходимое для получения сливочного масла, также вызывают бактерии рода Streptococcus. Помимо молочной кислоты, некоторые из них преобразуют ацетон в диацетил, придающий сливочному маслу характерный запах и вкус. Субстратом при этом служит лимонная кислота, содержание которой в молоке достигает 1 г/л.

Некоторые молочнокислые бактерии, сбраживающие мальтозу, участвуют в квашении овощей. В мелко нарезанные овощи добавляют 2 — 3% поваренной соли и создают условия, исключающие свободный доступ кислорода. Начинается спонтанное молочнокислое брожение. Аналогичный процесс протекает при силосовании кормов.

Спиртовое брожение лежит в основе получения различных спиртов, в том числе этилового, а также вин и пива. Сырьём для производства этилового спирта с использованием дрожжей, осуществляющих спиртовое брожение, служат углеводы растительного происхождения (картофеля, злаков), отходы пищевой и целлюлозно-бумажной промышленности, различные сельскохозяйственные отходы, а также продукты гидролиза древесины.

Сбраживание дрожжами виноградного сока, лежит в основе виноделия; сбраживание пивного сусла, приготовленного из проросших семян ячменя, специальными пивными дрожжами — в основе пивоварения.

В обмена при расщеплении одной молекулы глюкозы в клетке синтезируется 38 АТФ (2 АТФ во время гликолиза и 36 АТФ в кислородном этапе).

Энергия света — одно из важнейших условий, наличие которого обеспечивает жизнь организмов на Земле. Те организмы, которые синтезируют все необходимые им органические вещества за счёт энергии света, называются фототрофами. К ним относятся все зелёные растения. Процесс использования энергии света для синтеза органических веществ из неорганических называется фотосинтезом.

   Фотосинтез — основной процесс образования органических веществ на Земле. Всё живое зависит от фотосинтеза либо непосредственно (растения), либо косвенно (животные, бактерии, грибы, человек), так как первичное органическое вещество является клеточным строительным материалом и дыхательным субстратом. Зелёные растения запасают энергию солнца в углеводах — в моносахаридах (глюкоза, фруктоза), которая затем используется для биосинтеза других органических веществ. Побочным веществом фотосинтеза является кислород, который используется для всех аэробных форм жизни. Фотосинтез обеспечивает гетеротрофное питание.

 c:\documents and settings\уваров\рабочий стол\attach\134703.jpg

Рис. 1. Схема взаимосвязи гетеротрофов и автотрофов

Суммарное уравнение фотосинтеза:

134706

Лист — фотосинтезирующий орган высших растений. Рассмотрим структуру его фотосинтезирующего аппарата.



c:\documents and settings\уваров\рабочий стол\attach\112670.jpg


У высших растений хлоропласт — двумембранный органоид двояковыпуклой формы. Это обеспечивает лучшее поглощение хлорофиллом света.

c:\documents and settings\уваров\рабочий стол\attach\7959.jpg


Число хлоропластов в клетках различно. Они видны в световой микроскоп.


c:\documents and settings\уваров\рабочий стол\attach\140017.jpg


Лист приспособлен к поглощению света, потреблению СО2, выделению кислорода и транспортировке углеводов

Процесс фотосинтеза осуществляется в хлоропластах клеток в два этапа. В гранах (тилакоидах) протекают реакции, вызываемые светом, а в строме — реакции фиксации углерода из углекислого газа.

Каталог: uploads -> doc
doc -> История урологии среднего урала
doc -> Общероссийское движение «трезвая россия» международная славянская академия союз борьбы за народную трезвость
doc -> Наркотики и здоровье
doc -> Проектная работа по физике «Магнитные бури: мифы и реальность»
doc -> Наука об отрезвлении общества
doc -> Тесты по теме «Класс Птицы»
doc -> Перечень лекарственных препаратов, отпускаемых населению в соответствии с перечнем групп населения и категорий заболеваний, при амбулаторном лечении которых лекарственные препараты и изделия медицинского назначения отпускаются по рецептам врачей


Поделитесь с Вашими друзьями:
1   ...   59   60   61   62   63   64   65   66   ...   204


База данных защищена авторским правом ©zodorov.ru 2017
обратиться к администрации

    Главная страница