Задания 2, 5-8, 23. Энергетический обмен

***

краткая и понятная таблица по метаболизму :)

Приятного изучения статьи! Если хочешь подготовиться на 80+, то обязательно посмотри вот этот способ подготовки (жми, чтобы перейти на сайт и почитать подробнее) 💚

Метаболизм — это процесс обмена веществ в организме.

Обмен веществ бывает 2 типов: энергетический (катаболизм) и пластический (анаболизм). Энергетический обмен подразумевает окисление (расщепление) веществ с выделением АТФ (энергии), а пластический, наоборот, — синтез веществ c затратой энергии АТФ. Так, к анаболизму относят: все матричные процессы, синтез жиров, углеводов. Исключение: Синтез АТФ — это катаболизм (!), потому что в результате их синтеза организм как бы получает потенциальную энергию.

***

Энергетический обмен глюкозы включает в себя 3 этапа: подготовительный, анаэробный и аэробный этапы. Разберём каждый по порядку.

Подготовительный этап = пищеварение

Где происходит? В желудочно-кишечном тракте и лизосомах (внутриклеточное пищеварение). В обоих случаях участвуют ферменты. Смысл этого этапа — расщепление сложных органических веществ. При этом выделяется энергия в виде тепла.

• Белки расщепляются до аминокислот
• Жиры расщепляются до глицерина и жирных (карбоновых) кислот
• Нуклеиновые кислоты расщепляются до нуклеотидов
• Полисахариды расщепляются до моносахаридов.

Далее оба этапа будут справедливы относительно глюкозы. Распад белков, жиров и нуклеиновых кислот в ЕГЭ не рассматривают.

Анаэробный этап = бескислородный этап = гликолиз или брожение

гликолиз

Гликолиз — расщепление глюкозы. 1 молекула глюкозы распадается на 2 молекулы пирувата, или пировиноградной кислоты (ПВК). В результате данного процесса (в котором тоже участвуют ферменты) образуется 2 АТФ. Гликолиз происходит в цитоплазме без участия кислорода.

Если кислород в клетке имеется, то пируват расходуется в следующем этапе (аэробном). Если кислорода нет или он находится в дефиците, то превращение глюкозы происходит в процессах брожения. Брожение тоже протекает с помощью ферментов в цитоплазме.

брожение

Существует 4 вида брожения, о которых нужно помнить:

• Молочнокислое брожение: образуется молочная кислота и 2 АТФ;
• Спиртовое брожение: образуется этанол и 2 АТФ;
• Маслянокислое брожение: образуется масляная кислота и 2 АТФ;
• Уксуснокислое брожение: образуется уксусная кислота и 2 АТФ.

Аэробный этап = кислородный этап = дыхание

аэробный этап

Происходит с участием ферментов и кислорода. У эукариот происходит в митохондриях, у прокариот (например, у аэробных бактерий) — на мембране клетки. Происходит в 3 этапа:

1. Окислительное декарбоксилирование (происходит в матриксе митохондрий; ПВК превращается в ацетил-кофермент А, или, по-другому, ацетил-коэнзим А).
2. Цикл Кребса (происходит тоже в матриксе митохондрий, включает циклические ферментативные реакции окисления ацетил-кофермента А, промежуточными продуктами являются органические кислоты, например, лимонная, яблочная и др.; конечный продукт — углекислый газ).
3. Окислительное фосфорилирование (происходит на кристах митохондрий, белки-переносчики передают электроны на кислород (электрон-транспортная, или дыхательная цепь); выделяется энергия, которая идет на синтез АТФ с участием фермента АТФ-синтазы; конечный продукт — вода).

Таким образом, те 2 ПВК, которые выделились в результате гликолиза, вступают в аэробный этап, в результате которого выделяется углекислый газ, вода и 36 АТФ.

Суммарный энергетический выход трех этапов энергетического обмена составляет 38 АТФ в расчете на 1 глюкозу: 2 АТФ - в гликолизе; 36 АТФ — на аэробном этапе.

Суммарная схема энергетического обмена глюкозы:

Суммарное уравнение энергетического обмена глюкозы:

Решение типовых задач

Текст задачи:

«В про­цес­се гли­ко­ли­за об­ра­зо­ва­лись 112 мо­ле­кул пи­ро­ви­но­град­ной кис­ло­ты (ПВК). Какое ко­ли­че­ство мо­ле­кул глю­ко­зы под­верг­лось рас­щеп­ле­нию и сколь­ко мо­ле­кул АТФ об­ра­зу­ет­ся при пол­ном окис­ле­нии глю­ко­зы в клет­ках эукариот? Ответ поясните».

Решение:

1) Мы знаем, что из 1 молекулы глюкозы получается 2 молекулы ПВК. В задаче сказано, что образовались 112 молекул ПВК. Значит глюкозы в начале было в 2 раза меньше: 56 молекул. Именно столько молекул глюкозы подверглось гликолизу.

2) По суммарному уравнению энергетического пути мы знаем, что при полном окислении 1 молекулы глюкозы в клетках эукариот образуется 38 АТФ. Зная количество глюкозы, найдём количество образующегося АТФ. 56 молекул глюкозы умножаем на 38 АТФ, получаем 2128 АТФ — столько АТФ мы получим, полностью окислив 56 молекул глюкозы.

***

Поздравляю с успешным освоением новой темы!

Статьи — круто, но для сотки этого недостаточно. Жми сюда, чтобы узнать подробности о самом эффективном курсе подготовки к ЕГЭ по биологии 🫶