Foreversport.ru

Спорт, красота и Здоровье
15 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Каковы конечные продукты реакции атф h2o

Тест. Молекулярная биология. Процессы происходящие в клетке

Список вопросов теста

Вопрос 1

Кислород, выделяемый в процессе фотосинтеза, образуется из

Варианты ответов
  • углекислого газа
  • воды
  • глюкозы
  • хлорофилла
Вопрос 2

Окислителньое фосфорилирование проихсодит

Варианты ответов
  • ядро
  • лисосомы
  • рибосомы
  • митохондрии
Вопрос 3

Каковы конечные проукты реакции АТФ+H2O =.

Варианты ответов
Вопрос 4

В результате какого процесса из одной молекулы глюкозы образуется 36 молекул АТФ?

Варианты ответов
  • фотосинтеза
  • гликолиза
  • клеточного дыхания
  • полного окисления глюкозы
Вопрос 5

Сколько нуклеотидов содержит м-РНК, если синтезированные по ней белок состоит из 120 аминокислотных остатков?

Варианты ответов
  • 40
  • 120
  • 240
  • 360
Вопрос 6

На какаой из процессов расходуется энергия, запасенная в молекулах АТФ?

Варианты ответов
  • гликолиз
  • брожение
  • реакции темнового фотосинтеза
  • фосфорилирование
Вопрос 7

Если кодовый триплет т-РНК состоит из ААУ, токак будет выглядеть триплет ДНК

Варианты ответов
  • ААТ
  • ТТА
  • ААУ
  • ААЦ
Вопрос 8

Белок имеет относителньую молекулярную массу 12000. Определите количество аминокислот в молекуле белка, если относителньая молеулярная масса одного аминокислотного остатка 120

Варианты ответов
  • 100
  • 120
  • 1000
  • 12000
Вопрос 9

Сколько нуклеотидов содержит участок молекулы ДНК (обе цепи), если они коидруют 250 аминокислот?

Варианты ответов
  • 750
  • 250
  • 1500
  • 500
Вопрос 10

Какое вещество является субстратом для процесса дыхания

Варианты ответов
  • глюкоза
  • белок
  • АТФ
  • ДНК или РНК
Вопрос 11

Сколько нуклеотидов с аденином и его антогонистом вместе содержит молекула ДНК, если количество нуклеотидов с гуанином составляет 15% от общего числа

Варианты ответов
  • 30%
  • 15%
  • 70%
  • 35%
Вопрос 12

Как называется процесс образования простых веществ в результате распада сложных?

Варианты ответов
  • диссимиляция
  • ассимиляция
  • анаболизм
  • метаболизм
Вопрос 13

Верны ли следующие суждения о клеточной теории?

А) Клетки всех одноклеточных и многоклеточных организмов сходны по строению, химическому составу и основным проявлениям жизнедеятельности

Б) В многоклеточных организмах клетки специализированы по выполняемым им функциям и образуют ткани

Варианты ответов
  • верно только А
  • верно только Б
  • верны оба суждения
  • оба суждения неверны
Вопрос 14

Верны ли следующие суждения о проявлении в клетке такого свойства как саморегуляция?

А)постоянство кислотно-щелочных свойств цитоплазмы необходимо для нормального протекания процессов жизнедеятелньости

Б) Одним из механизмов поддержания постоянства pH рпствора в меняющихся условиях является работа специфических ферментов

Варианты ответов
  • верно только А
  • верно только Б
  • верны оба суждения
  • оба суждения неверны
Вопрос 15

Верны ли следующие суждения ореакциях ,протекающих при фотосинтезе ?

А) благодаря солнечной энергии происходит фиксация углекислого газа, его восстановление водородом и синтез глюкозы за счет энергии солнечного света

Б) фотолиз воды, выделение кислорода и синтез АТФ проиходят вовторой фазе фотосинтеза в строме хлропласта

Варианты ответов
  • верно только А
  • верно только Б
  • верны оба суждения
  • оба суждения неверны
Вопрос 16

Верны ли следующие суждения?

А) генетический код вырожден: аминокислоты одируются более чем одним кодоном, чаще аминоксилты кодируются двумя-тремя кодонами

Б) генетический код вырожден: каждой аминокислоте сотвествкеь сочетание из трех нукотидов, всего тких сочетании 64 из них 61 кодон смысловой и 3кодона — стоп — сигнала

Варианты ответов
  • верно только А
  • верно только Б
  • верно Аи Б
  • все неверны
Вопрос 17

какие из перечисленных веществ явялются органическии?

Варианты ответов
  • глюкоза
  • углекислый газ
  • вода
  • крахмал
  • карбонат кальция
  • глицин
Вопрос 18

К биополимерам относятся

Варианты ответов
  • белки
  • жиры
  • полисахариды
  • АТФ
  • нуклеиновые кислоты
  • полиэтилен
Вопрос 19

какие фукции в клетке выполняют минеральные соли?

Варианты ответов
  • гормональную
  • каталитическую
  • подержание кислотно-щелочного равновесия
  • структурную
  • участие в создании мембранных потенциалов клетки
  • энергетическую
Вопрос 20

Каковы особенности строения эндоплазматической цепи

Варианты ответов
  • изолируют клетку от внешней среды
  • имеют разветленную сеть каналов и полостей
  • осуществляет транспортную функцию
  • участвуют в синтезе жиров, углеводов и белков
  • представляют собой стопку плоских цистерн, от которых ответвляются трубочки и отделяются пузырьки
  • участвуют в выработке секретов
Вопрос 21

В чем отличие катаболизма от анаболизма?

Варианты ответов
  • синтезируются органические вещества
  • органические вещества распадаются
  • АТФ расходуется
  • энергия запасается в виде АТФ
  • происходит клеточное дыхание (энергетический обмен в клетке)
  • биосинтез белка, фотосинтез ,хемосинтез
Вопрос 22

Установите соотвествие между способом переноса вещества через плазмотическую мембрануи егоособенностями

Варианты ответов
  • против градиента концентрации
  • без затрат энергии
  • перенос углекислого газа
  • перенос глюкозы в почках
  • путем диффузии
  • калий-натриевый насос
Вопрос 23

Установите соотвествие между особенностями процессов и этапов энергетического обмена

Варианты ответов
  • происходит в цитоплазме
  • гликолиз
  • происходит в пищеварительной системе
  • происходит в митохондриях
  • выделяется энергия,которая рассеивается в виде тепла
  • образуются две молекулы АТФ
Вопрос 24

Каждая из аминокислот кодируется последовательно тремя нуклеотидами — триплетом

Варианты ответов
  • Каждая из аминокислот кодируется последовательно тремя нуклеотидами — триплетом
  • существуют 64 комбинации 20 аминокислот, входящих в состав природных белков
  • считывание информации при синтезе белка осуществляется триплет за триплетом
  • каждому триплету соответствует только одна определенная кислота
  • каждая аминокислота кодируется более чем одной комбинацией нуклеотидов
  • ни один нуклеотид предыдущего триплета при синтезе белка не включается в состав следующего трриплета
Вопрос 25

Установите последователньость процессов, в котором участвуют тРНК

Варианты ответов
  • присоединение аминокислоты к тРНК
  • перемещение тРНК с амнокислотой к рибосоме , сидящей на иРНК
  • образование водороных связей между комплиментарными нуклеотидами иРНК и тРНК
  • отрыв аминокислоты от тРНК
Вопрос 26

Установите последвательность процессов ,происходящих в интерфазе клеточного цикла

Варианты ответов
  • участок молекулы ДНК под воздействием ферментов расщепляется на две цепи
  • на одной из цепей ДНК синтезируется иРНК
  • иРНК перемещается в цитоплазму
  • на иРНК,служащей матрицей, происходит синтез белка
Вопрос 27

Определите последователньость оседания частей и органоидов клетки, в процессе центрифугирования, с учетом их плотности и массы

Варианты ответов
  • ядро
  • митохондрии
  • лизосомы
  • рибосомы
Вопрос 28

Установите последовательность этапов окисления молекул крахмала в ходе энергетического обмена

Варианты ответов
  • расщепление молекулы крахмала до дисахаридов
  • образование молекулы глюкозы
  • образование молекул ПВК (пировиноградной кислоты )
  • образование углекислого газа и воды
Вопрос 29

Установите соотвествие между группой йорганизмов и процессом превращения веществ, который для нее характерен

Варианты ответов
  • папоротникообразные
  • железобактерии
  • бурые водоросли
  • цианобактерии
  • зеленые бактерии
  • нитрофицирующие бактерии
Вопрос 30

Установите соотвествие между процессом и органоидом клетки, в которм он протекает

§ 38. Энергетика живой клетки

Преизобильное ращение тучных дерев,
которые на бесплодном песку корень
свой утвердили, ясно изъявляет, что
жирными листами жирный тук из воздуха
впитывают.
М. В. Ломоносов

Как энергия запасается в клетке? Что такое метаболизм? В чем суть процессов гликолиза, брожения и клеточного дыхания? Какие процессы проходят на световой и темновой фазах фотосинтеза? Как связаны процессы энергетического и пластического обмена? Что представляет собой хемосинтез?

Урок-лекция

Способность преобразовывать одни виды энергии в другие (энергию излучения в энергию химических связей, химическую энергию в механическую и т. п.) относится к числу фундаментальных свойств живого. Здесь мы подробно рассмотрим, каким образом реализуются эти процессы у живых организмов.

АТФ — ГЛАВНЫЙ ПЕРЕНОСЧИК ЭНЕРГИИ В КЛЕТКЕ. Для осуществления любых проявлений жизнедеятельности клеток необходима энергия. Автотрофные организмы получают исходную энергию от Солнца в ходе реакций фотосинтеза, гетеротрофные же в качестве источника энергии используют органические соединения, поступающие с пищей. Энергия запасается клетками в химических связях молекул АТФ (аденозинтрифосфат), которые представляют собой нуклеотид, состоящий из трех фосфатных групп, остатка сахара (рибозы) и остатка азотистого основания (аденина) (рис. 52).

Рис. 52. Молекула АТФ

Связь между фосфатными остатками получила название макроэргической, поскольку при ее разрыве выделяется большое количество энергии. Обычно клетка извлекает энергию из АТФ, отщепляя только концевую фосфатную группу. При этом образуется АДФ (аденозиндифосфат), фосфорная кислота и освобождается 40 кДж/моль:

Читать еще:  Низкокалорийные продукты для похудения список скачать

Молекулы АТФ играют роль универсальной энергетической разменной монеты клетки. Они поставляются к месту протекания энергоемкого процесса, будь то ферментативный синтез органических соединений, работа белков — молекулярных моторов или мембранных транспортных белков и др. Обратный синтез молекул АТФ осуществляется путем присоединения фосфатной группы к АДФ с поглощением энергии. Запасание клеткой энергии в виде АТФ осуществляется в ходе реакций энергетического обмена. Он тесно связан с пластическим обменом, в ходе которого клетка производит необходимые для ее функционирования органические соединения.

ОБМЕН ВЕЩЕСТВ И ЭНЕРГИИ В КЛЕТКЕ (МЕТАБОЛИЗМ). Метаболизм — совокупность всех реакций пластического и энергетического обмена, связанных между собой. В клетках постоянно идет синтез углеводов, жиров, белков, нуклеиновых кислот. Синтез соединений всегда идет с затратой энергии, т. е. при непременном участии АТФ. Источниками энергии для образования АТФ служат ферментативные реакции окисления поступающих в клетку белков, жиров и углеводов. В ходе этого процесса высвобождается энергия, которая аккумулируется в АТФ. Особую роль в энергетическом обмене клетки играет окисление глюкозы. Молекулы глюкозы претерпевают при этом ряд последовательных превращений.

Первый этап, получивший название гликолиз, проходит в цитоплазме клеток и не требует кислорода. В результате последовательных реакций с участием ферментов глюкоза распадается на две молекулы пировиноградной кислоты. При этом расходуются две молекулы АТФ, а высвобождающейся при окислении энергии достаточно для образования четырех молекул АТФ. В итоге энергетический выход гликолиза невелик и составляет две молекулы АТФ:

В анаэробных условиях (при отсутствии кислорода) дальнейшие превращения могут быть связаны с различными типами брожений.

Всем известно молочнокислое брожение (скисание молока), которое происходит благодаря деятельности молочнокислых грибков и бактерий. По механизму оно сходно с гликолизом, только окончательным продуктом здесь является молочная кислота. Этот тип окисления глюкозы происходит в клетках при дефиците кислорода, например в интенсивно работающих мышцах. Близко по химизму к молочнокислому и спиртовое брожение. Различие заключается в том, что продуктами спиртового брожения являются этиловый спирт и углекислый газ.

Следующий этап, в ходе которого пировиноградная кислота окисляется , до углекислого газа и воды, получил название клеточное дыхание. Связанные с дыханием реакции проходят в митохондриях растительных и животных клеток, и только при наличии кислорода. Это ряд химических превращений до образования конечного продукта — углекислого газа. На различных этапах такого процесса образуются промежуточные продукты окисления исходного вещества с отщеплением атомов водорода. При этом освобождается энергия, которая «консервируется» в химических связях АТФ, и образуются молекулы воды. Становится понятным, что именно для того, чтобы связать отщепленные атомы водорода, и требуется кислород. Данный ряд химических превращений достаточно сложный и происходит с участием внутренних мембран митохондрий, ферментов, белков-переносчиков.

Клеточное дыхание имеет очень высокую эффективность. Происходит синтез 30 молекул АТФ, еще две молекулы образуются при гликолизе, и шесть молекул АТФ — как результат превращений продуктов гликолиза на мембранах митохондрий. Всего в результате окисления одной молекулы глюкозы образуются 38 молекул АТФ:

В митохондриях происходят конечные этапы окисления не только сахаров, но также белков и липидов. Эти вещества используются клетками, главным образом когда подходит к концу запас углеводов. Вначале расходуется жир, при окислении которого выделяется существенно больше энергии, чем из равного объема углеводов и белков. Поэтому жир у животных представляет собой основной «стратегический резерв» энергетических ресурсов. У растений же роль энергетического резерва играет крахмал. При хранении он занимает значительно больше места, чем энергетически эквивалентное ему количество жира. Для растений это не служит помехой, поскольку они неподвижны и не носят, как животные, запасы на себе. Извлечь же энергию из углеводов можно гораздо быстрее, чем из жиров. Белки выполняют в организме многие важные функции, поэтому вовлекаются в энергетический обмен только при исчерпании ресурсов сахаров и жиров, например при длительном голодании.

ФОТОСИНТЕЗ. Фотосинтез — это процесс, в ходе которого энергия солнечных лучей преобразуется в энергию химических связей органических соединений. В растительных клетках связанные с фотосинтезом процессы протекают в хлоропластах. Внутри этой органеллы находятся системы мембран, в которые встроены пигменты, улавливающие лучистую энергию Солнца. Основной пигмент фотосинтеза — хлорофилл, который поглощает преимущественно синие и фиолетовые, а также красные лучи спектра. Зеленый свет при этом отражается, поэтому сам хлорофилл и содержащие его части растений кажутся зелеными.

В фотосинтезе выделяют две фазы — световую и темновую (рис. 53). Собственно улавливание и преобразование лучистой энергии происходит во время световой фазы. При поглощении квантов света хлорофилл переходит в возбужденное состояние и становится донором электронов. Его электроны передаются от одного белкового комплекса к другому по цепи переноса электронов. Белки этой цепи, как и пигменты, сосредоточены на внутренней мембране хлоропластов. При переходе электрона по цепи переносчиков он теряет энергию, которая используется для синтеза АТФ. Часть возбужденных светом электронов используется для восстановления НДФ (никотинамидадениндинуклеотифосфат), или НАДФ·Н.

Рис. 53. Продукты реакций световой и темновой фаз фотосинтеза

Под действием солнечного света в хлоропластах происходит также расщепление молекул воды — фотолиз; при этом возникают электроны, которые возмещают потери их хлорофиллом; в качестве побочного продукта при этом образуется кислород:

Таким образом, функциональный смысл световой фазы заключается в синтезе АТФ и НАДФ·Н путем преобразования световой энергии в химическую.

Для реализации темновой фазы фотосинтеза свет не нужен. Суть проходящих здесь процессов заключается в том, что полученные в световую фазу молекулы АТФ и НАДФ·Н используются в серии химических реакций, «фиксирующих» СОг в форме углеводов. Все реакции темновой фазы осуществляются внутри хлоропластов, а освобождающиеся при «фиксации» углекислоты АДФ и НАДФ вновь используются в реакциях световой фазы для синтеза АТФ и НАДФ·Н.

Суммарное уравнение фотосинтеза имеет следующий вид:

ВЗАИМОСВЯЗЬ И ЕДИНСТВО ПРОЦЕССОВ ПЛАСТИЧЕСКОГО И ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ОБМЕНА. Процессы синтеза АТФ происходят в цитоплазме (гликолиз), в митохондриях (клеточное дыхание) и в хлоропластах (фотосинтез). Все осуществляющиеся в ходе этих процессов реакции — это реакции энергетического обмена. Запасенная в виде АТФ энергия расходуется в реакциях пластического обмена для производства необходимых для жизнедеятельности клетки белков, жиров, углеводов и нуклеиновых кислот. Заметим, что темновая фаза фотосинтеза — это цепь реакций , пластического обмена, а световая — энергетического.

Взаимосвязь и единство процессов энергетического и пластического обмена хорошо иллюстрирует следующее уравнение:

При чтении этого уравнения слева направо получается процесс окисления глюкозы до углекислого газа и воды в ходе гликолиза и клеточного дыхания, связанный с синтезом АТФ (энергетический обмен). Если же прочесть его справа налево, то получается описание реакций темновой фазы фотосинтеза, когда из воды и углекислоты при участии АТФ синтезируется глюкоза (пластический обмен).

ХЕМОСИНТЕЗ. К синтезу органических веществ из неорганических, кроме фотоавтотрофов, способны и некоторые бактерии (водородные, нитрифицирующие, серобактерии и др.). Они осуществляют этот синтез за счет энергии, выделяющейся при окислении неорганических веществ. Их называют хемоавтотрофами. Эти хемосинтезирующие бактерии играют важную роль в биосфере. Например, нитрифицирующие бактерии переводят недоступные для усвоения растениями соли аммония в соли азотной кислоты, которые хорошо ими усваиваются.

Клеточный метаболизм составляют реакции энергетического и пластического обмена. В ходе энергетического обмена происходит образование органических соединений с макроэргическими химическими связями — АТФ. Необходимая для этого энергия поступает от окисления органических соединений в ходе анаэробных (гликолиз, брожение) и аэробных (клеточное дыхание) реакций; от солнечных лучей, энергия которых усваивается на световой фазе (фотосинтез); от окисления неорганических соединений (хемосинтез). Энергия АТФ расходуется на синтез необходимых клетке органических соединений в ходе реакций пластического обмена, к которым относятся и реакции темновой фазы фотосинтеза.

  • В чем заключаются различия между пластическим и энергетическим обменом?
  • Как преобразуется энергия солнечных лучей в световую фазу фотосинтеза? Какие процессы проходят в темновую фазу фотосинтеза?
  • Почему фотосинтез называют процессом отражения планетно-космического взаимодействия?
Читать еще:  Список безглютеновых продуктов

ЦИКЛ ТРИКАРБОНОВЫХ КИСЛОТ (ЦИКЛ КРЕБСА)

Цикл трикарбоновых кислот впервые был открыт английским биохимиком Г. Кребсом. Он первым постулировал значение данного цикла для полного сгорания пирувата, главным источником которого является гликолитическое превращение углеводов. В дальнейшем было показано, что цикл трикарбо-новых кислот является тем центром, в котором сходятся практически все метаболические пути. Таким образом, цикл Кребса – общий конечный путь окисления ацетильных групп (в виде ацетил-КоА), в которые превращается в процессе катаболизма большая часть органических молекул, играющих роль «клеточного топлива»: углеводов, жирных кислот и аминокислот.

Образовавшийся в результате окислительного декарбоксилирования пирувата в митохондриях ацетил-КоА вступает в цикл Кребса. Данный цикл происходит в матриксе митохондрий и состоит из восьми последовательных реакций (рис. 10.9). Начинается цикл с присоединения ацетил-КоА к оксалоацетату и образования лимонной кислоты (цитрата). Затем лимонная кислота (шестиуглеродное соединение) путем ряда дегидрирований (отнятие водорода) и двух декарбоксилирований (отщепление СО2) теряет два углеродных атома и снова в цикле Кребса превращается в оксалоацетат (четырехуглеродное соединение), т.е. в результате полного оборота цикла одна молекула ацетил-КоА сгорает до СО2 и Н2О, а молекула окса-лоацетата регенерируется. Рассмотрим все восемь последовательных реакций (этапов) цикла Кребса.

Первая реакция катализируется ферментом цит-рат-синтазой, при этом ацетильная группа ацетил-КоА конденсируется с оксалоацетатом, в результате чего образуется лимонная кислота:

По-видимому, в данной реакции в качестве промежуточного продукта образуется связанный с ферментом цитрил-КоА. Затем последний самопроизвольно и необратимо гидролизуется с образованием цитрата и HS-KoA.

В результате второй реакции образовавшаяся лимонная кислота подвергается дегидратированию с образованием цис-аконитовой кислоты, которая, присоединяя молекулу воды, переходит в изолимонную кислоту (изоцитрат). Катализирует эти обратимые реакции гидратации–дегидратации фермент аконитатгидратаза (аконитаза). В результате происходит взаимоперемещение Н и ОН в молекуле цитрата:

Третья реакция, по-видимому, лимитирует скорость цикла Кребса. Изолимонная кислота дегидрируется в присутствии НАД-зависимой изо-цитратдегидрогеназы.

В ходе изоцитратдегидрогеназной реакции изолимонная кислота одновременно декарбоксилируется. НАД-зависимая изоцитратдегидрогеназа является аллостерическим ферментом, которому в качестве специфического активатора необходим АДФ. Кроме того, фермент для проявления своей активности нуждается в ионах Mg 2+ или Мn 2+ .

Во время четвертой реакции происходит окислительное декарбокси-лирование α-кетоглутаровой кислоты с образованием высокоэнергетического соединения сукцинил-КоА. Механизм этой реакции сходен с таковым реакции окислительного декарбоксилирования пирувата до ацетил-КоА, α-кетоглутаратдегидрогеназный комплекс напоминает по своей структуре пируватдегидрогеназный комплекс. Как в одном, так и в другом случае в реакции принимают участие 5 коферментов: ТПФ, амид липоевой кислоты, HS-KoA, ФАД и НАД + .

Пятая реакция катализируется ферментом сукцинил-КоА-синтета-зой. В ходе этой реакции сукцинил-КоА при участии ГТФ и неорганического фосфата превращается в янтарную кислоту (сукцинат). Одновременно происходит образование высокоэргической фосфатной связи ГТФ за счет высокоэргической тиоэфирной связи сукцинил-КоА:

В результате шестой реакции сукцинат дегидрируется в фумаровую кислоту. Окисление сукцината катализируется сукцинатдегидрогеназой, в молекуле которой с белком прочно (ковалентно) связан кофермент ФАД. В свою очередь сукцинатдегидрогеназа прочно связана с внутренней ми-тохондриальной мембраной:

Седьмая реакция осуществляется под влиянием фермента фума-ратгидратазы (фумаразы). Образовавшаяся при этом фумаровая кислота гидратируется, продуктом реакции является яблочная кислота (малат). Следует отметить, что фумаратгидратаза обладает стереоспецифичностью (см. главу 4) – в ходе реакции образуется L-яблочная кислота:

Наконец, в ходе восьмой реакции цикла трикарбоновых кислот под влиянием митохондриальной НАД-зависимой малатдегидрогеназы происходит окисление L-малата в оксалоацетат:

Как видно, за один оборот цикла, состоящего из восьми ферментативных реакций, происходит полное окисление («сгорание») одной молекулы ацетил-КоА. Для непрерывной работы цикла необходимо постоянное поступление в систему ацетил-КоА, а коферменты (НАД + и ФАД), перешедшие в восстановленное состояние, должны снова и снова окисляться. Это окисление осуществляется в системе переносчиков электронов в дыхательной цепи (в цепи дыхательных ферментов), локализованной в мембране митохондрий. Образовавшийся ФАДН2 прочно связан с СДГ, поэтому он передает атомы водорода через KoQ. Освобождающаяся в результате окисления ацетил-КоА энергия в значительной мере сосредоточивается в макроэргических фосфатных связях АТФ. Из 4 пар атомов водорода 3 пары переносят НАДН на систему транспорта электронов; при этом в расчете на каждую пару в системе биологического окисления образуется 3 молекулы АТФ (в процессе сопряженного окислительного фосфорилирования), а всего, следовательно, 9 молекул АТФ (см. главу 9). Одна пара атомов от сукцинатдегидрогеназы-ФАДН2 попадает в систему транспорта электронов через KoQ, в результате образуется только 2 молекулы АТФ. В ходе цикла Кребса синтезируется также одна молекула ГТФ (субстратное фосфорилирование), что равносильно одной молекуле АТФ. Итак, при окислении одной молекулы ацетил-КоА в цикле Кребса и системе окислительного фосфорилирования может образоваться 12 молекул АТФ.

Если подсчитать полный энергетический эффект гликолитического расщепления глюкозы и последующего окисления двух образовавшихся молекул пирувата до СО2 и Н2О, то он окажется значительно большим.

Как отмечалось, одна молекула НАДН (3 молекулы АТФ) образуется при окислительном декарбоксилировании пирувата в ацетил-КоА. При расщеплении одной молекулы глюкозы образуется 2 молекулы пирувата, а при окислении их до 2 молекул ацетил-КоА и последующих 2 оборотов цикла трикарбоновых кислот синтезируется 30 молекул АТФ (следовательно, окисление молекулы пирувата до СО2 и Н2О дает 15 молекул АТФ). К этому количеству надо добавить 2 молекулы АТФ, образующиеся при аэробном гликолизе, и 6 молекул АТФ, синтезирующихся за счет окисления 2 молекул внемитохондриального НАДН, которые образуются при окислении 2 молекул глицеральдегид-3-фосфата в дегидрогеназной реакции гликолиза. Следовательно, при расщеплении в тканях одной молекулы глюкозы по уравнению С6Н12О6 + 6О2 —> 6СО2 + 6Н2О синтезируется 38 молекул АТФ. Несомненно, что в энергетическом отношении полное расщепление глюкозы является более эффективным процессом, чем анаэробный гликолиз.

Необходимо отметить, что образовавшиеся в процессе превращения глицеральдегид-3-фосфата 2 молекулы НАДН в дальнейшем при окислении могут давать не 6 молекул АТФ, а только 4. Дело в том, что сами молекулы внемитохондриального НАДН не способны проникать через мембрану внутрь митохондрий. Однако отдаваемые ими электроны могут включаться в митохондриальную цепь биологического окисления с помощью так называемого глицеролфосфатного челночного механизма (рис. 10.10). Ци-топлазматический НАДН сначала реагирует с цитоплазматическим ди-гидроксиацетонфосфатом, образуя глицерол-3-фосфат. Реакция катализи-

Рис. 10.10. Глицеролфосфатный челночный механизм. Объяснение в тексте.

руется НАД-зависимой цитоплазматической глицерол-3-фосфат-дегидроге-назой:

Дигидроксиацетонфосфат + НАДН + Н + Глицерол-3-фосфат + НАД + .

Образовавшийся глицерол-3-фосфат легко проникает через митохонд-риальную мембрану. Внутри митохондрии другая (митохондриальная) глицерол-3-фосфат-дегидрогеназа (флавиновый фермент) снова окисляет глицерол-3-фосфат до диоксиацетонфосфата:

Глицерол-3-фосфат + ФАД Диоксиацетонфосфат + ФАДН2.

Восстановленный флавопротеин (фермент-ФАДН2) вводит на уровне KoQ приобретенные им электроны в цепь биологического окисления и сопряженного с ним окислительного фосфорилирования, а диоксиаце-тонфосфат выходит из митохондрий в цитоплазму и может вновь взаимодействовать с цитоплазматическим НАДН + Н + . Таким образом, пара электронов (из одной молекулы цитоплазматического НАДН + Н + ), вводимая в дыхательную цепь с помощью глицеролфосфатного челночного механизма, дает не 3, а 2 АТФ.

Рис. 10.11. Малат-аспартатная челночная система для переноса восстанавливающих эквивалентов от цитозольного НАДН в митохондриальный матрикс. Объяснение в тексте.

В дальнейшем было показано, что с помощью данного челночного механизма лишь в скелетных мышцах и мозге осуществляется перенос восстановленных эквивалентов от цитозольного НАДН + Н + в митохондрии.

В клетках печени, почек и сердца действует более сложная малат-ас-партатная челночная система. Действие такого челночного механизма становится возможным благодаря присутствию малатдегидрогеназы и ас-партатаминотрансферазы как в цитозоле, так и в митохондриях.

Читать еще:  Продукты сжигатели жира

Установлено, что от цитозольного НАДН + Н + восстановленные эквиваленты сначала при участии фермента малатдегидрогеназы (рис. 10.11) переносятся на цитозольный оксалоацетат. В результате образуется малат, который с помощью системы, транспортирующей дикарбоновые кислоты, проходит через внутреннюю мембрану митохондрии в матрикс. Здесь малат окисляется в оксалоацетат, а матриксный НАД + восстанавливается в НАДН + Н + , который может теперь передавать свои электроны в цепь дыхательных ферментов, локализованную на внутренней мембране митохондрии. В свою очередь образовавшийся оксалоацетат в присутствии глутамата и фермента АсАТ вступает в реакцию трансаминирования. Образующиеся аспарат и α-кетоглутарат с помощью специальных транспортных систем способны проходить через мембрану митохондрий.

Транспортирование в цитозоле регенерирует оксалоацетат, что вызывает к действию следующий цикл. В целом процесс включает легкообратимые реакции, происходит без потребления энергии, «движущей силой» его является постоянное восстановление НАД + в цитозоле гли-церальдегид-3-фосфатом, образующимся при катаболизме глюкозы.

Итак, если функционирует малат-аспартатный механизм, то в результате полного окисления одной молекулы глюкозы может образоваться не 36, а 38 молекул АТФ (табл. 10.1).

В табл. 10.1 приведены реакции, в которых происходит образование высокоэргических фосфатных связей в ходе катаболизма глюкозы, с указанием эффективности процесса в аэробных и анаэробных условиях.

10 класс Проверочная работа по теме «Энергетический обмен»

Проверочная работа по теме: «Энергетический обмен» 10 класс

(Часть А – выберите один правильный ответ из четырех предложенных)

1.При окислении каких веществ освобождается больше энергии?

1) углеводов 2) липидов 3) белков 4)нуклеиновых кислот

2. Какие вещества ускоряют химические реакции в клетке ?

1)гормоны 2) витамины 3) ферменты 4) ингибиторы

3. Какие вещества являются конечными продуктами подготовительного этапа катаболизма?

3) аминокислоты, глюкоза, глицерин, жирные кислоты

4) белки, жиры, углеводы.

5. Какие вещества являются конечными продуктами гликолиза одной молекулы глюкозы?

1) аминокислоты, глюкоза, глицерин, жирные кислоты

2) СО2, H 2 O , 38 молекул АТФ

3) СО2, H 2 O , 36 молекул АТФ

4) 2 молекулы молочной кислоты, 2 молекулы АТФ

6. Какие вещества являются конечными продуктами гидролиза одной молекулы глюкозы?

1) аминокислоты, глюкоза, глицерин, жирные кислоты

2) СО2, H 2 O , 38 молекул АТФ

3) СО2, H 2 O , 36 молекул АТФ

4) 2 молекулы пировиноградной кислоты, 2 молекулы АТФ

7. При окислении каких веществ образуются соединения, содержащие азот?

1) белков 2) липидов 3) углеводов 4) глюкозы

8. Сколько молекул АТФ синтезируется в результате подготовительного этапа энергетического обмена?

1) 0 2) 2 3) 36 4) 38

9. Сколько молекул АТФ синтезируется в результате бескислородного этапа катаболизма?

1) 0 2) 2 3) 36 4) 38

10. Сколько молекул АТФ синтезируется в результате кислородного этапа энергетического обмена?

1) 0 2) 2 3) 36 4) 38

11. Сколько молекул АТФ синтезируется в результате энергетического обмена (полного расщепления одной молекулы глюкозы)?

1) 0 2) 2 3) 36 4) 38

( Часть В – выберите три верных ответа из шести предложенных)

Как называют составную часть метаболизма, в результате которой синтезируется АТФ?

анаболизм 4) пластический обмен

энергетический обмен 5) диссимиляция

катаболизм 6) ассимиляция

Как называют составную часть метаболизма, в результате которой происходит синтез сложных органических веществ?

анаболизм 4) пластический обмен

энергетический обмен 5) диссимиляция

катаболизм 6) ассимиляция

В чем отличие катаболизма от анаболизма?

синтезируются органические вещества

органические вещества распадаются

энергия запасается в виде АТФ

клеточное дыхание (энергетический обмен в клетке)

биосинтез белка, фотосинтез, хемосинтез

Каковы особенности автотрофов?

источник углерода- углекислый газ

преобладают процессы распада органических веществ

синтезируют органические вещества из неорганических

органические вещества получают с пищей

используют органические источники углерода

преобладают процессы синтеза органических веществ

(Часть В –установите соответствие между содержанием первого и второго столбцов, впишите в таблицу цифры выбранных ответов)

Установите соответствие между процессами и сопоставляющими частями метаболизма.

ПРОЦЕССЫ СОСТАВЛЯЮЩИЕ ЧАСТИ

А) синтез белка МЕТАБОЛИЗМА

В) гликолиз 1) анаболизм

Г) хемосинтез 2) катаболизм

Установите соответствие между процессами и этапами энергетического обмена (катаболизма).

ОСОБЕННОСТИ ПРОЦЕССОВ ЭТАПЫ КАТАБОЛИЗМА

А) протекает в полости кишечника, 1) подготовительный

пищеварительных вакуолях 2) бескислородный

Б) протекает в митохондриях 3) кислородный

В) АТФ не образуется

Г) протекает в цитоплазме

Д) 60% энергии рассеивается в виде

тепла, а 40% идет на образование

Е) образуется 36 молекул АТФ

Установите соответствие между характеристикой и способом питания.

ХАРАКТЕРИСТИКА СПОСОБ ПИТАНИЯ

А) используют готовые органические 1) автотрофный

Б) характерен для растений и животных 2) гетеротрофный

В) характерен для животных, грибов,

бактерий и вирусов

Г) органические вещества синтезируются

Д) источники энергии: солнечный свет и

энергия окисления неорганических

Е) источник энергии- реакции окисления органических

Установите соответствие между характеристикой и видом обмена веществ.

ХАРАКТЕРИСТИКА ВИД ОБМЕНА ВЕЩЕСТВ

А) ассимиляция 1) пластический

Б) диссимиляция 2) энергетический

В) синтез органических веществ

Г) обеспечивает рост организма

Д) распад органических веществ

Е) обеспечивает все виды деятельности организма

5. Установите последовательность стадий энергетического обмена.

А) рассеивание всей энергии в виде тепла

Б) образование 2-х молекул молочной кислоты

В) окисление молочной кислоты до СО2 и H 2 O

Г) расщепление сложных органических веществ под действием ферментов

Д) разложение молекулы глюкозы на 2-молекулы ПВК (пировиноградной кислоты)

Е) образование 2-х молекул АТФ

Ж) образование 36 молекул АТФ

6 Установите последовательность процессов, происходящих при катаболизме.

Б) расщепление сложных органических соединений

В) образование 36 молекул АТФ

Г) образование тепловой энергии

Е) образование 2-х молекул АТФ

7. Установите последовательность процессов, происходящих при катаболизме.

А) под действием ферментов биополимеры расщепляются до мономеров

Б) ПВК И О2 поступают в митохондрии

В) ПВК окисляется до СО2 и H 2 O , синтезируется 36 молекул АТФ

Г) пищевая частица сливается с лизосомой

Д) глюкоза расщепляется до ПВК, происходит синтез 2-х молекул АТФ

Е) образуется пищеварительная вакуоль

(Часть С5 –дайте полный развернутый ответ)

Какое из двух типов брожения – спиртовое или молочнокислое являются энергетически более эффективным? Эффективность рассчитывается по формуле:

Эф = Езап *100%, где Езап-запасенная энергия; Еобщ

Энергия, запасенная в 1 моль АТФ, составляет 30,6 кДж/моль. Энергия общая – 150 кДж/моль (спиртовое брожение); энергия общая- 210 кДж/моль (молочнокислое брожение). Ответ поясните.

В процессе гликолиза образовалось 68 молекул пировиноградной кислоты (ПВК).

Определите, какое количество молекул глюкозы подверглось расщеплению и сколько молекул АТФ образовалось при полном окислении. Ответ поясните.

В процессе гидролиза образовалось 972 молекулы АТФ. Определите, какое количество молекул глюкозы подверглось расщеплению и сколько молекул АТФ образовалось в результате гликолиза и полного окисления. Ответ поясните.

Часть А. 1.2; 2.3; 3.3; 5.4; 6.3; 7.1; 8.1; 9.2; 10.3; 11.4;

Часть В 1-2,3,5 2-1,4,5 3-2,4,5 4-1,3,6

1-1,2,2,1,1,2 2-1,3,1,2,2,3 3-2,1, 2,1,1,2

4- 1,2,1,1,2,2 5-Г,А,Д,Б,Е,Ж 6-Б,Г,А,Е,Д,В 7-Г,Е,А,Д,Б,В

1) при спиртовом и молочнокислом брожении образуется 2 моль АТФ, т.е. 2*30,6 кДж/моль=61,2кДж

2) эффективность спиртового брожения и молочнокислого брожения

Эфспирт.брож = 61,2 *100%=40,8 %

Эфмлочн.брожен = 61.2 *100%, =29,1%

3)энергетически более эффективно спиртовое брожение

2. 1) при гликолизе одна молекула глюкозы расщепляется с образованием 2 молекул ПВК, следовательно гликолизу подверглось 68_2=34 молекулы глюкозы

2) при полном окислении глюкозы образуется 38 молекул АТФ

3) при полном окислении 34 молекул глюкозы образуется 34*38=1292 молекулы АТФ

1) при гидролизе из 1 молекулы глюкозы образуется 36 молекул АТФ, следовательно гидролизу подверглось 972_36=27 молекул глюкозы

2) при гликолизе из 1 молекулы АТФ образуется 2 молекулы АТФ, значит из 27 молекул глюкозы образуется 27*2=54 молекулы АТФ

3) при полном окислении из 1 молекулы глюкозы образуется 38 АТФ, следовательно из 27 молекул 27*38=1026 молекул АТФ

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector