Брожение это в биологии егэ - Exhelper.top

1. Могут ли фото- и хемосинтезирующие организмы получать энергию благодаря окислению органики? Конечно, могут. Для растений и хемосинтетиков характерно окисление, им ведь нужна энергия! Однако автотрофы будут окислять те вещества, которые они сами синтезировали.

2. Зачем аэробным организмам кислород? Какова роль биологического окисления? Кислород явялется конечным акцептором электронов, которые приходят с более высоких энергетических уровней окисляемых веществ. В ходе этого процесса электроны высвобождают значительное количество энергии, и роль окисления именно в этом! Окисление — это потеря электронов или атома водорода, восстановление — их присоединение.

3. В чем разница горения и биологического окисления? В результате горения вся энергия полностью выделяется в виде тепла. Но при окислении всё сложнее: только 45 процентов энергии тоже выделяется в виде тепла и расходуется для поддержания нормальной температуры тела. Но 55 процентов — в виде энергии АТФ
и прочих биологических аккумуляторов. Следовательно, большая часть энергии все же идет на создание высокоэнергетических связей.

Этапы энергетического обмена

1. Подготовительный этап характеризуется расщеплением полимеров до мономеров (полисахариды превращаются в глюкозу, белки в аминокислоты), жиров до глицерина и жирных кислот. На данном этапе выделяется некоторое количество энергии в виде тепла. Процесс протекает в клетке в лизосомах, на уровне организма — в пищеварительной системе. Вот почему после начала процесса пищеварения температура тела повышается.

2. Гликолиз, или бескислородный этап
— происходит неполное окисление глюкозы.

3. Кислородный этап — окончательное расщепление глюкозы.

Гликолиз

1. Гликолиз идет в цитоплазме. Глюкоза С₆H₁₂О₆ расщепляется до ПВК (пировиноградной кислоты) С₃H₄О₃
— на две трехуглеродные молекулы ПВК. Здесь участвуют 9 разных ферментов.

1) При этом у двух молекул ПВК на 4 атома водорода меньше, чем у глюкозы С₆H₁₂О₆, С₃H₄О₃ — ПВК (2 молекулы — С₆H₈O₆).

2) Куда расходуются 4 атома водорода?
За счет 2 атомов восстанавливаются 2 атома НАД+ в два НАДH. За счет других 2 атомов водорода ПВК сможет превратиться в молочную кислоту С₃H₆О₃.

3) А за счет энергии электронов, перенесенных с высоких энергетических уровней глюкозы на более низкий уровень НАД+, синтезируются 2 молекулы АТФ из АДФ и фосфорной кислоты.

4) Часть энергии растрачивается в виде тепла.

2. Если кислород в клетке отсутствует, или его мало, то 2 молекулы ПВК восстанавливаются за счет двух НАДH до молочной кислоты: 2С₃H₄О₃ + 2НАДH + 2H+ = 2С₃H₆О₃ (молочная кислота) + 2HАД+. Присутствие молочной кислоты является причиной боли в мышцах при нагрузках и недостатке кислорода. После активной нагрузки кислота отправляется в печень, где от нее отщепляется водород, то есть она снова превращается в ПВК. Эта ПВК может уйти в митохондрии для полного расщепления и образования АТФ. Часть АТФ расходуется и на то, чтобы превратить большую часть ПВК снова в глюкозу путем обращения гликолиза. Глюкоза с кровью пойдет в мышцы и будет храниться в виде гликогена.

3. В результате бескислородного окисления глюкозы создается всего 2 молекулы АТФ.

4. Если в клетке уже есть, или начинает в нее поступать кислород, ПВК уже не может восстановиться до молочной кислоты, а отправляется в митохондрии, где идет ее полное окисление до СO₂
и H₂О.

Брожение

1. Брожение — это анаэробный (бескислородный) метаболический распад молекул различных питательных веществ, например, глюкозы.

2. Спиртовое, молочнокислое, маслянокислое, ускуснокислое брожение идет в анаэробных условиях в цитоплазме. По сути, как процесс брожение соответствует гликолизу.

3. Спиртовое брожение специфично для дрожжей, некоторых грибов, растений, бактерий, которые в бескислородных условиях переходят на брожение.

4. Для решения задач важно знать, что в каждом случае при брожении из глюкозы выделяется 2 АТФ, спирт, либо кислоты — масляная, уксусная, молочная. При спиртовом (и маслянокислом) брожении из глюкозы выделяются не только спирт, АТФ, но и углекислый газ.

Кислородный этап энергетического обмена
включает в себя две стадии.

1. Цикл трикарбоновых кислот (цикл Кребса).

2. Окислительное фосфорилирование.

Источник

«Стадии энергетического обмена.
Брожение и дыхание»

Раздел ЕГЭ: 2.5. Обмен веществ и превращения энергии — свойства живых организмов. Энергетический обмен и пластический обмен, их взаимосвязь. Стадии энергетического обмена. Брожение и дыхание. Фотосинтез, его значение, космическая роль. Фазы фотосинтеза. Световые и темновые реакции фотосинтеза, их взаимосвязь. Хемосинтез. Роль хемосинтезирующих бактерий на Земле.

Несмотря на всю сложность реакций энергетического обмена, его условно подразделяют на три этапа: подготовительный, анаэробный (бескислородный) и аэробный (кислородный).

На подготовительном этапе молекулы полисахаридов, липидов, белков, нуклеиновых кислот распадаются на более простые, например глюкозу, глицерин и жирные кислоты, аминокислоты, нуклеотиды и др. Этот этап может протекать непосредственно в клетках либо в кишечнике, откуда расщепленные вещества доставляются с током крови.

Анаэробный этап энергетического обмена сопровождается дальнейшим расщеплением мономеров органических соединений до еще более простых промежуточных продуктов, например пировиноградной кислоты, или пирувата. Он не требует присутствия кислорода, и протекает в цитоплазме.

Бескислородному расщеплению могут подвергаться различные вещества, однако довольно часто субстратом реакций оказывается глюкоза. Процесс ее бескислородного расщепления называется гликолизом. При гликолизе молекула глюкозы теряет четыре атома водорода, то есть окисляется, при этом образуются две молекулы пировиноградной кислоты, две молекулы АТФ и две молекулы восстановленного переносчика водорода НАДН + Н⁺:

Аэробный этап энергетического обмена может происходить только в присутствии кислорода, при этом промежуточные соединения, образовавшиеся в процессе бескислородного расщепления, окисляются до конечных продуктов (углекислого газа и воды) и выделяется большая часть энергии, запасенной в химических связях органических соединений. Она переходит в энергию макроэргических связей 36 молекул АТФ. Этот этап также называется тканевым дыханием. В случае отсутствия кислорода промежуточные соединения превращаются в другие органические вещества, и этот процесс называется брожением.

Дыхание

Аэробное дыхание происходит в митохондриях, при этом пировиноградная кислота сначала утрачивает один атом углерода, что сопровождается синтезом одного восстановительного эквивалента НАДН + Н⁺ и молекулы ацетилкофермента А (ацетил-КоА):

Ацетил-КоА в матриксе митохондрий вовлекается в цепь химических реакций, совокупность которых называется циклом Кребса. В ходе этих превращений образуется две молекулы АТФ, ацетил-КоА полностью окисляется до углекислого газа, а его ионы водорода и электроны присоединяются к переносчикам водорода НАДН + Н⁺ и ФАДН₂. Переносчики транспортируют протоны водорода и электроны к внутренним мембранам митохондрий, образующим кристы. При помощи белков-переносчиков протоны водорода нагнетаются в межмембранное пространство, а электроны передаются по так называемой дыхательной цепи ферментов, расположенной на внутренней мембране митохондрий, и сбрасываются на атомы кислорода:

Следует отметить, что некоторые белки дыхательной цепи содержат железо и серу.

Из межмембранного пространства протоны водорода транспортируются обратно в матрикс митохондрий с помощью специальных ферментов — АТФ-синтаз, а выделяющаяся при этом энергия расходуется на синтез 34 молекул АТФ из каждой молекулы глюкозы. Этот процесс называется окислительным фосфорилированием. В матриксе митохондрий протоны водорода реагируют с радикалами кислорода с образованием воды:

Совокупность реакций кислородного этапа дыхания может быть выражена следующим образом:

Суммарное уравнение дыхания выглядит таким образом:

Брожение

В отсутствие кислорода или при его недостатке происходит брожение. Брожение является эволюционно более ранним способом получения энергии, чем дыхание, однако оно энергетически менее выгодно, поскольку в результате брожения образуются все еще богатые энергией органические вещества. Различают несколько основных видов брожения: молочнокислое, спиртовое, уксуснокислое и др. Так, в скелетных мышцах в отсутствие кислорода в ходе брожения пировиноградная кислота восстанавливается до молочной кислоты, при этом образовавшиеся ранее восстановительные эквиваленты расходуются и остается всего две молекулы АТФ:

При брожении с помощью дрожжевых грибов пировиноградная кислота в присутствии кислорода превращается в этиловый спирт и оксид углерода (IV):

При брожении с помощью микроорганизмов из пировиноградной кислоты могут образоваться также уксусная, масляная, муравьиная кислоты и др.

Это конспект для 10-11 классов по теме «Стадии энергетического обмена. Брожение и дыхание».
Читайте также другие конспекты, относящиеся к разделу ЕГЭ 2.5:

Обмен веществ и превращения энергии — свойства живых организмов. Энергетический обмен и пластический обмен, их взаимосвязь.
Фотосинтез, его значение, космическая роль. Фазы фотосинтеза. Световые и темновые реакции фотосинтеза, их взаимосвязь. Хемосинтез. Роль хемосинтезирующих бактерий на Земле.

Источник

Обмен веществ

Обмен веществ (метаболизм) складывается из процессов расщепления и синтеза — диссимиляции и ассимиляции, постоянно
протекающих в организме. Чтобы жизнь продолжалась, количество поступающей энергии должно превышать (или как минимум равняться)
количеству расходуемой энергии, поэтому диссимиляция и ассимиляция поддерживают определенный баланс друг с другом.

Энергетический обмен

Энергетический обмен (диссимиляция — от лат. dissimilis ‒ несходный) — обратная ассимиляции сторона обмена веществ, совокупность реакций, которые приводят к высвобождению энергии химических связей. Это реакции расщепления жиров,
белков, углеводов, нуклеиновых кислот до простых веществ.

Возможно три этапа диссимиляции: подготовительный, анаэробный и аэробный. Среда обитания определяет количество
этапов диссимиляции. Их может быть три, если организм обитает в кислородной среде, и два, если речь идет об
организме, обитающем в бескислородной среде (к примеру, в кишечнике).

Обсудим этапы энергетического обмена более подробно:

Подготовительный этап

Подготовительный этап осуществляется ферментами в ЖКТ. В результате действия ферментов сложные вещества превращаются в более простые: полимеры распадаются на мономеры. Это сопровождается разрывом химических связей и выделением энергии, большая часть
которой рассеивается в виде тепла.

Под действием ферментов белки расщепляются на аминокислоты, жиры — на глицерин и жирные кислоты, сложные углеводы — до простых сахаров.

Бескислородный этап (анаэробный) — гликолиз

Этот этап является последним для организмов-анаэробов, обитающих в условиях, где кислород отсутствует. На этапе гликолиза
происходит расщепление молекулы глюкозы: образуется 2 молекулы АТФ и 2 молекулы пировиноградной кислоты (ПВК).
Происходит данный этап в цитоплазме клеток.

Кислородный этап (аэробный)

Этот этап доступен только для аэробов — организмов, живущих в кислородной среде. Из каждой молекулы ПВК, образовавшейся на
этапе гликолиза, синтезируется 18 молекул АТФ — в сумме с двух ПВК выход составляет 36 молекул АТФ.

Таким образом, суммарно с одной молекулы глюкозы можно получить 38 АТФ (гликолиз + кислородный этап).

Кислородный этап протекает на кристах митохондрий (складках, выпячиваниях внутренней мембраны), где наибольшая концентрация окислительных ферментов. Главную роль в этом процессе играет так называемый цикл Кребса, который подробно изучает биохимия.

АТФ — аденозинтрифосфорная кислота

Трудно переоценить роль в клетке АТФ — универсального источника энергии. Молекула АТФ состоит из азотистого основания —
аденина, углевода — рибозы и трех остатков фосфорной кислоты.

Между остатками фосфорной кислоты находятся макроэргические связи — ковалентные связи, которые гидролизуются с выделением
большого количества энергии. Их принято обозначать типографическим знаком тильда «∽».

АТФ гидролизуется до АДФ (аденозиндифосфорная кислота), а затем и до АМФ (аденозинмонофосфорная кислота).
Гидролиз АТФ сопровождается выделением энергии (E) на каждом этапе и может быть представлен такой схемой:

АТФ + H₂O = АДФ + H₃PO₄ + E
АДФ + H₂O = АМФ + H₃PO₄ + E
АМФ + H₂O = аденин + рибоза + H₃PO₄ + E

Пластический обмен

АТФ является универсальным источником энергии в клетке: энергия макроэргических связей АТФ используется для реакций
пластического обмена (ассимиляции), протекающих с затратой энергии: синтеза белка на рибосоме (трансляции),
удвоению ДНК (репликации) и т.д.

В результате пластического обмена в нашем организме происходит синтез белков, жиров и углеводов.

Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение
(в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов
без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования,
обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.

Источник

Обмен веществ и превращения энергии — свойства живых организмов. Энергетический
и пластический обмен, их взаимосвязь. Стадии энергетического обмена. Брожение
и дыхание. Фотосинтез, его значение, космическая роль. Фазы фотосинтеза. Световые
и темновые реакции фотосинтеза, их взаимосвязь. Хемосинтез. Роль хемосинтезирующих
бактерий на Земле

Обмен веществ и превращения энергии — свойства живых организмов

Клетку можно уподобить миниатюрной химической фабрике, на которой происходят сотни и тысячи химических реакций.

Обмен веществ — совокупность химических превращений, направленных на сохранение и самовоспроизведение биологических систем.

Он включает в себя поступление веществ в организм в процессе питания и дыхания, внутриклеточный обмен веществ, или метаболизм, а также выделение конечных продуктов обмена.

Обмен веществ неразрывно связан с процессами превращения одних видов энергии в другие. Например, в процессе фотосинтеза световая энергия запасается в виде энергии химических связей сложных органических молекул, а в процессе дыхания она высвобождается и расходуется на синтез новых молекул, механическую и осмотическую работу, рассеивается в виде тепла и т. д.

Протекание химических реакций в живых организмах обеспечивается благодаря биологическим катализаторам белковой природы — ферментам, или энзимам. Как и другие катализаторы, ферменты ускоряют протекание химических реакций в клетке в десятки и сотни тысяч раз, а иногда и вообще делают их возможными, но не изменяют при этом ни природы, ни свойств конечного продукта (продуктов) реакции и не изменяются сами. Ферменты могут быть как простыми, так и сложными белками, в состав которых, кроме белковой части, входит и небелковая — кофактор (кофермент). Примерами ферментов являются амилаза слюны, расщепляющая полисахариды при длительном пережевывании, и пепсин, обеспечивающий переваривание белков в желудке.

Ферменты отличаются от катализаторов небелковой природы высокой специфичностью действия, значительным увеличением с их помощью скорости реакции, а также возможностью регуляции действия за счет изменения условий протекания реакции либо взаимодействия с ними различных веществ. К тому же и условия, в которых протекает ферментный катализ, существенно отличаются от тех, при которых идет неферментный: оптимальной для функционирования ферментов в организме человека является температура $37°С$, давление должно быть близким к атмосферному, а $рН$ среды может существенно колебаться. Так, для амилазы необходима щелочная среда, а для пепсина — кислая.

Механизм действия ферментов заключается в снижении энергии активации веществ (субстратов), вступающих в реакцию, за счет образования промежуточных фермент-субстратных комплексов.

Энергетический и пластический обмен, их взаимосвязь

Метаболизм складывается из двух одновременно протекающих в клетке процессов: пластического и энергетического обменов.

Пластический обмен (анаболизм, ассимиляция) представляет собой совокупность реакций синтеза, которые идут с затратой энергии АТФ. В процессе пластического обмена синтезируются органические вещества, необходимые клетке. Примером реакций пластического обмена являются фотосинтез, биосинтез белка и репликация (самоудвоение) ДНК.

Энергетический обмен (катаболизм, диссимиляция) — это совокупность реакций расщепления сложных веществ до более простых. В результате энергетического обмена выделяется энергия, запасаемая в виде АТФ. Наиболее важными процессами энергетического обмена являются дыхание и брожение.

Пластический и энергетический обмены неразрывно связаны, поскольку в процессе пластического обмена синтезируются органические вещества и для этого необходима энергия АТФ, а в процессе энергетического обмена органические вещества расщепляются и высвобождается энергия, которая затем будет израсходована на процессы синтеза.

Энергию организмы получают в процессе питания, а высвобождают ее и переводят в доступную форму в основном в процессе дыхания. По способу питания все организмы делятся на автотрофов и гетеротрофов. Автотрофы способны самостоятельно синтезировать органические вещества из неорганических, а гетеротрофы используют исключительно готовые органические вещества.

Стадии энергетического обмена

Несмотря на всю сложность реакций энергетического обмена, его условно подразделяют на три этапа: подготовительный, анаэробный (бескислородный) и аэробный (кислородный).

На подготовительном этапе молекулы полисахаридов, липидов, белков, нуклеиновых кислот распадаются на более простые, например, глюкозу, глицерин и жирные кислоты, аминокислоты, нуклеотиды и др. Этот этап может протекать непосредственно в клетках либо в кишечнике, откуда расщепленные вещества доставляются с током крови.

Анаэробный этап энергетического обмена сопровождается дальнейшим расщеплением мономеров органических соединений до еще более простых промежуточных продуктов, например, пировиноградной кислоты, или пирувата. Он не требует присутствия кислорода, и для многих организмов, обитающих в иле болот или в кишечнике человека, является единственным способом получения энергии. Анаэробный этап энергетического обмена протекает в цитоплазме.

Бескислородному расщеплению могут подвергаться различные вещества, однако довольно часто субстратом реакций оказывается глюкоза. Процесс ее бескислородного расщепления называется гликолизом. При гликолизе молекула глюкозы теряет четыре атома водорода, т. е. окисляется, при этом образуются две молекулы пировиноградной кислоты, две молекулы АТФ и две молекулы восстановленного переносчика водорода $НАДН + Н^{+}$:

$С_6Н_{12}О_6 + 2Н_3РО_4 + 2АДФ + 2НАД → 2С_3Н_4О_3 + 2АТФ + 2НАДН + Н^{+} + 2Н_2О$.

Образование АТФ из АДФ происходит вследствие прямого переноса фосфат-аниона с предварительно фосфорилированного сахара и называется субстратным фосфорилированием.

Аэробный этап энергетического обмена может происходить только в присутствии кислорода, при этом промежуточные соединения, образовавшиеся в процессе бескислородного расщепления, окисляются до конечных продуктов (углекислого газа и воды) и выделяется большая часть энергии, запасенной в химических связях органических соединений. Она переходит в энергию макроэргических связей 36 молекул АТФ. Этот этап также называется тканевым дыханием. В случае отсутствия кислорода промежуточные соединения превращаются в другие органические вещества, и этот процесс называется брожением.

Дыхание

Механизм клеточного дыхания схематически изображен на рис.

Аэробное дыхание происходит в митохондриях, при этом пировиноградная кислота сначала утрачивает один атом углерода, что сопровождается синтезом одного восстановительного эквивалента $НАДН + Н^{+}$ и молекулы ацетилкофермента А (ацетил-КоА):

$С_3Н_4О_3 + НАД + Н~КоА → СН_3СО~КоА + НАДН + Н^{+} + СО_2↑$.

Ацетил-КоА в матриксе митохондрий вовлекается в цепь химических реакций, совокупность которых называется циклом Кребса (циклом трикарбоновых кислот, циклом лимонной кислоты). В ходе этих превращений образуется две молекулы АТФ, ацетил-КоА полностью окисляется до углекислого газа, а его ионы водорода и электроны присоединяются к переносчикам водорода $НАДН + Н^{+}$ и $ФАДН_2$. Переносчики транспортируют протоны водорода и электроны к внутренним мембранам митохондрий, образующим кристы. При помощи белков-переносчиков протоны водорода нагнетаются в межмембранное пространство, а электроны передаются по так называемой дыхательной цепи ферментов, расположенной на внутренней мембране митохондрий, и сбрасываются на атомы кислорода:

$O_2+2e^{-}→O_2^-$.

Следует отметить, что некоторые белки дыхательной цепи содержат железо и серу.

Из межмембранного пространства протоны водорода транспортируются обратно в матрикс митохондрий с помощью специальных ферментов — АТФ-синтаз, а выделяющаяся при этом энергия расходуется на синтез 34 молекул АТФ из каждой молекулы глюкозы. Этот процесс называется окислительным фосфорилированием. В матриксе митохондрий протоны водорода реагируют с радикалами кислорода с образованием воды:

$4H^{+}+O_2^-→2H_2O$.

Совокупность реакций кислородного дыхания может быть выражена следующим образом:

$2С_3Н_4О_3 + 6О_2 + 36Н_3РО_4 + 36АДФ → 6СО_2↑ + 38Н_2О + 36АТФ.$

Суммарное уравнение дыхания выглядит таким образом:

$С_6Н_{12}О_6 + 6О_2 + 38Н_3РО_4 + 38АДФ → 6СО_2↑ + 40Н_2О + 38АТФ.$

Брожение

В отсутствие кислорода или при его недостатке происходит брожение. Брожение является эволюционно более ранним способом получения энергии, чем дыхание, однако оно энергетически менее выгодно, поскольку в результате брожения образуются органические вещества, все еще богатые энергией. Различают несколько основных видов брожения: молочнокислое, спиртовое, уксуснокислое и др. Так, в скелетных мышцах в отсутствие кислорода в ходе брожения пировиноградная кислота восстанавливается до молочной кислоты, при этом образовавшиеся ранее восстановительные эквиваленты расходуются, и остаются всего две молекулы АТФ:

$2С_3Н_4О_3 + 2НАДН + Н^{+} → 2С_3Н_6О_3 + 2НАД$.

$С_3Н_4О_3 + НАДН + Н^{+} → С_2Н_5ОН + СО_2↑ + НАД^{+}$.

АТФ, полученная в результате энергетического обмена, расходуется в клетке на различные виды работы: химическую, осмотическую, электрическую, механическую и регуляторную. Химическая работа заключается в биосинтезе белков, липидов, углеводов, нуклеиновых кислот и других жизненно важных соединений. К осмотической работе относят процессы поглощения клеткой и выведения из нее веществ, которые во внеклеточном пространстве находятся в концентрациях, больших, чем в самой клетке. Электрическая работа тесно взаимосвязана с осмотической, поскольку именно в результате перемещения заряженных частиц через мембраны формируется заряд мембраны и приобретаются свойства возбудимости и проводимости. Механическая работа сопряжена с движением веществ и структур внутри клетки, а также клетки в целом. К регуляторной работе относят все процессы, направленные на координацию процессов в клетке.

Источник

Разбор варианта 12092 ЕГЭ биология 2021. Ответы.

Материал по биологии

Вопрос 1.

Брожение. Сравнение брожение и дыхания

Брожение – это метод получения энергии чаще всего без затрат кислорода. Процесс является древним и наиболее примитивным типом окисления веществ, при котором они разрушаются неполностью, а до определенных продуктов (например, при спиртовом брожении глюкоза разрушается не до углекислого газа и воды, а до этанола и углекислого газа). Продуктивность такого окисления очень низкая, сравним его с аэробным окислением глюкозы:

Разбор варианта 12092 ЕГЭ биология 2021. Ответы.

Сравнение брожения и дыхания

По приведенной таблице можно сделать вывод о том, что продуктивность аэробного окисления веществ (дыхания) почти в пятнадцать раз выше продуктивности анаэробного типа питания.

Существует множество типов брожения, рассмотрим наиболее популярные из них:

Спиртовое – осуществляется анаэробно дрожжами и некоторыми бактериями, при этом образуется этанол и углекислый газ. Процесс используется в пищевой промышленности для получения алкоголя и хлебопечении.
Молочнокислое – осуществляется анаэробно молочнокислыми бактериями (в производстве кефира, помимо бактерий, участвуют грибы). Процесс имеет большое биологическое и хозяйственное значение: используется при получении молочнокислой продукции, квашении овощей, является одним из процессов происходящем при производстве сливочного масла, кроме того, это процесс вызывает кариес на зубах, происходит в мышцах при интенсивных нагрузках.
Пропионовокислое – осуществляется аэротолерантными бактериями (как и молочнокислое брожение), не использующими кислород, но способными жить в кислородсодержащей среде. Основной продукт – пропановая (пропионовая) и уксусная кислота. Используется при дозревании сыров, содержится в кишечнике травоядных млекопитающих, в том числе и человека, пропионовокислые бактерии участвуют в образовании витамина B₁₂.
Уксуснокислое – осуществляется аэробными бактериями и уксусным грибом. Основной субстрат – спирт (скисание вина) и углеводы. Используются в производстве уксусной кислоты.

Обобщим изученные тип брожения в виде таблицы:

Вопрос 2.

Какие биологические науки нужно знать на ЕГЭ по биологии?

Наиболее распространенные биологические науки, встречающиеся в задании № 2 ЕГЭ:

Науки, изучающие растения, лишайники и грибы:

Альгология – наука, изучающая низшие растения – водоросли.
Биогеография – изучает распространение живых организмов.
Ботаника – наука о растениях в целом.
Бриология – изучает мхи.
Лихенология – наука, изучающая лишайники.
Микология – наука, изучающая грибы.

Науки, изучающие животных:

Зоология – наука, изучающая животных в целом.
Ихтиология – наука, занимающаяся изучением рыб.
Морфология – наука, изучающая чаще всего внешнее строение (существует и морфология растений).
Орнитология – наука, изучающая птиц.
Палеонтология – наука, изучающая ископаемые остатки животных.
Териология – наука, изучающая млекопитающих.
Энтомология – наука о насекомых.
Этология – наука, изучающая инстинктивное поведение животных.

Науки, изучающие человека и его здоровье:

Анатомия – наука, изучающая строение (существует не только анатомия человека, но и анатомия животных и растений).
Антропология – наука о происхождении и развитии человека.
Гистология – наука о тканях (не только человека, но и животных).
Иммунология – наука, изучающая реакцию организма на чужеродные белки и организмы.
Физиология – наука о процессах в живых организмах (является не только частью наук о человеке, но и о животных, растениях, грибах).

Науки, используемые в аграрной промышленности и в производстве различных веществ:

Агробиология – изучает повышение продуктивности культурных растений.
Биотехнология – использование живых организмов в производстве лекарств и другой продукции, выведение микроорганизмов с необходимыми свойствами.
Микробиология – наука изучающая микроскопические организмы.

Науки, изучающие закономерности наследственности и изменчивости человека и других живых организмов, селекцию организмов.

Генеалогия – изучение родословной.
Генетика – наука, изучающая закономерности наследственности организмов.
Селекция – наука, изучающая способы получения новых пород животных, сортов растений и штаммов микроорганизмов.

Науки, изучающие молекулярный и клеточный уровни жизни

Биохимия – наука о веществах, входящий в состав живых организмов, их превращениях и значении.
Цитология – наука о строении и жизнедеятельности клетки.

Вопрос 3

Наборы хромосом в клетках растений

Заросток – половое поколение папоротниковидных растений (гаметофит), содержит гаплоидный (половинный) набор хромосом в клетках, образуется при прорастании спор. Представлен пластинкой, похожей на слоевище водорослей, имеет только половые органы – антеридии и архегонии.

Листья являются частью спорофита – бесполого поколения. Они содержат диплоидный набор хромосом, спорофит образуется при оплодотворении яйцеклетки сперматозоидом.

Таким образом, листья содержат в два раза больше хромосом, чем клетки заростка.

Для других заданий данной темы Вам подойдет следующая таблица:

Вопрос 4

Некоторые свойства ДНК

Основные понятия, используемые в задании:

Репликация – процесс самоудвоения ДНК, при котором образуются двухроматидные хромосомы, необходим для того, чтобы дочерние клетки после деления получили одинаковое количество ДНК.

Антипараллельность – соединение нуклеотидов разных цепей в противоположенном направлении. Две цепи ДНК противонаправлены: одна имеет направление 3’ – 5’, а другая 5’ – 3’.

Комплементарность – свойство молекул, при котором строение их взаимодействующих частей соответствуют друг другу как ключ соответствует замку или рука взаимодействует перчатке. Так, аденин соответствует тимину и урацилу, а цитозин – гуанину. Это свойство отражено во вторичной структуре ДНК, имеет большую роль при самоудвоении этой молекулы и при синтезе всех видов РНК на матрице ДНК.

Однозначность – одно из свойств генетического кода, а не молекул ДНК, проявляется в процессе синтеза белка. Означает, что любой выбранный триплет может кодировать только одну единственную аминокислоту.

Генетический код (иРНК)

Например, триплет УУУ кодирует аминокислоту фенилаланин (фен) и не может кодировать никакие другие аминокислоты.

Избыточность тоже является свойством генетического кода, она проявляется в возможности кодировки одной и той же аминокислоты кодироваться сразу несколькими триплетами, например, фенилаланин (фен) кодируется триплетами УУУ и УУЦ. Это свойство уменьшает вероятность изменения структуры белка из-за генных мутаций.

Полуконсервативность – свойство ДНК, проявляющееся при самоудвоении (репликации). Каждая новая копия ДНК получает одну цепь от исходной молекулы, а вторая цепь является новой, синтезированной на матрице материнской ДНК.

Вопрос 5

Сравнение транскрипции и трансляции

Сравнение транскрипции и трансляции у эукариот

Вопрос 6

Определение количества гамет по формуле

Количество разновидностей гамет можно определить по формуле:

Несколько примеров:

Вопрос 7

Прямое и непрямое развитие. Полный и неполный метаморфоз

Таблица «Животные с полным и неполным превращением»

Вопрос 8

Клетки, образованные митозом и мейозом

Путь образования различных клеток:

Вопрос 9

Сравнение нервной системы позвоночных животных, основные ароморфозы рыб, земноводных, рептилий, птиц, млекопитающих

Таблица «Основные ароморфозы хордовых»

Вопрос 10

Сравнение моховидных и папоротниковидных растений

Таблица «Сравнение мхов и папоротниковидных»

Вопрос 11

Установление верной последовательности систематических групп растений

Для успешного решения данного задания необходимо знать основные систематические таксоны и порядок их соподчинения:

Понятие «высшие растения» не является таксономической единицей, в эту группу объединяют все растения, имеющие органы и ткани.

После установления последовательности групп согласно приведенной схеме (эукариоты → высшие растения → покрытосеменные → двудольные) остаётся три однокоренные группы: фиалка, фиалковые, фиалка душистая.

Бинарное название (название, состоящее из двух слов) всегда относим к видовому названию, то есть к самому маленькому систематическому таксону.

Первое слово в бинарном названии является родовым, этот таксон имеет ранг выше видового (фиалка).

Оставшееся название (фиалковые) является названием семейства – еще более крупного систематического таксона.

Таким образом, верная последовательность будет следующей:

эукариоты → высшие растения → покрытосеменные → двудольные → фиалковые → фиалка → фиалка душистая.

Вопрос 12

Строение нефрона

Схема строения нефрона.

Нефрон – функциональная единица почки. Образован однослойным обменным эпителием, через который происходит фильтрация плазмы крови и образование первичной мочи. Эпителий образует капсулу нефрона и извитой каналец. В капсулу поступает артериальная кровь по приносящей артерии (артериоле), её диаметр больше диаметра выносящей артерии, что способствует нагнетанию давления в капиллярном клубке и стимулирует процесс ультрафильтрации (образования первичной мочи, содержащей полезные вещества). В извитом канальце происходит обратное всасывание большого количества воды и полезных веществ из первичной мочи обратно в кровь, при этом образуется вторичная моча.

Вопрос 13

Сравнение симпатической и парасимпатической нервной системы

Парасимпатический отдел вегетативной нервной системы способствует восстановлению энергии во время отдыха.

Высший центр находится в стволе головного мозга и крестцовой части спинного мозга.

Главным нервом является блуждающий.

Медиатор – ацетилхолин, под его действием уменьшается ритм и сила сердечных сокращений, сужаются бронхи и зрачки, усиливается легочная вентиляция, усиливается секреция желудка и кишечника, поджелудочной железы.

Симпатический отдел вегетативной нервной системы отвечает за активную работу.

Его высшие центры находятся в боковых стволах верхней и средней части спинного мозга, есть дополнительное образование – солнечное сплетение.

Медиатором является норадреналин, под его действием увеличивается ритм и сила сердечных сокращений, происходит сужение сосудов, расширение бронхов и зрачка, снижение секреции желудка и кишечника, расслабление гладкой мускулатуры кишечника.

Таблица «Сравнение симпатической и парасимпатической нервной системы»

Вопрос 14

Обмен белков в организме человека

Пищеварение белков делится на несколько этапов:

1. Пищеварение в желудке

В желудке белки обрабатываются рядом химических веществ:

А) Соляной кислотой, которая способствует набуханию и гидролизу белков, активирует протеазы (ферменты, разрушающие пептидные связи в белках). Кроме того, соляная кислота убивает патогенные микроорганизмы, попавшие в желудок вместе с пищей.

Б) Фермент химозин (реннин) разрушает молочный белок (створаживает) до казеина.

В) Фермент пепсин разрушает казеин и другие белки до пептидов – молекул, состоящих и нескольких аминокислотных остатков.

2. Пищеварение в двенадцатиперстной кишке

Двенадцатиперстная кишка является начальным отделом тонкого кишечника, в ней происходит наибольшее количество реакций разрушения крупных молекул до мономеров. Для нее характерно пристеночное пищеварение.

Основные процессы пищеварения происходят за счет ферментов панкреатического сока, которые поступают в двенадцатиперстную кишку из поджелудочной железы.

Пептиды, поступившие в двенадцатиперстную кишку, разрушаются ферментом трипсином до аминокислот.

3. Всасывание

Полученные мономеры большей частью всасываются следующими за двенадцатиперстной кишкой отделами тонкого кишечника.

Тонкий кишечник имеет множество ворсинок, в которые входят капилляры. Аминокислоты всасываются в венозные капилляры.

4. Дальнейшие превращения аминокислот

Аминокислоты по венам большого круга кровообращения транспортируются от кишечника к печени.

При избыточном потреблении белка образуется избыток аминокислот. Печень может преобразовывать ненужные аминокислоты в углеводы, для этого из аминокислот должен удаляться азот, который превращается в печени в мочевину и направляется на выделение почками.

Те аминокислоты, что прошли через «фильтр» печени направляются по кровеносному руслу в клетки, где из них производятся необходимые белки. Эти белки так же могут разрушаться в процессе жизнедеятельности клетки, при этом выделяется аммиак, который выбрасывается в кровь, достигает печени и тоже превращается в мочевину.

Вопрос 15

Физиологический критерий вида

Физиологический (физиолого-биохимический) критерий вида основан на различии белков и ДНК у разных видов, а также на отличиях в процессах жизнедеятельности.

К этому критерию могут относить:

Разное строение инсулина человека и обезьяны;

Способность накапливать и перерабатывать определенные вещества;

Наличие особенных ферментов;

Способность впадать в анабиоз;

Сроки беременности и количество детёнышей, количество вырабатываемых половых продуктов, гормонов и т. д.

Вопрос 16

Сравнение теории Ламарка, Дарвина и Четверикова

Таблица «Сравнение основных эволюционных учений»

Вопрос 17

Какие организмы могут называться консументами?

Продуценты – организмы, образующие первичную продукцию за счет фотосинтеза (растения, цианобакетрии или сине-зеленые водоросли).

Консументы – гетеротрофы, усваивающие органические вещества других живых организмов: травоядные, хищники, паразиты.

Редуценты – гетеротрофы, употребляющие органические вещества трупов или любые органические вещества, на данный момент не принадлежащие живому организму (хлеб, молоко). К таковым относят: почвенные грибы и бактерии, бактерии гниения, непаразитические грибы в целом (сапротрофные организмы).

Вопрос 18

Сравнение степи и тундры

Лишайники – симбиотические организмы, способные жить практически в любых условиях. Они способны жить и в степи, и в условиях тундры, однако в тундре их количество будет значительно выше, так как конкуренция с покрытосеменными в этом биоме значительно ниже.

Степи отличаются сухостью и образуются в зонах с высокими температурами летом, поэтому болота для них не характерны.

В летний период в тундре происходит таяние снега и влажность увеличивается, в степи же наоборот – лето жаркое, испарение сильное, влажность быстро снижается.

Длительный вегетативный период в степи делает её более пригодной для однодольных растений, которые преимущественно являются травами.

Ящерицы и змеи – хладнокровные животные, их обмен веществ эффективнее в теплых зонах.

Олени, песцы и зайцы-беляки – типичные жители холодных климатических зон.

Вопрос 19

Последовательности усложнения растений

Последовательность усложнения (не эволюции, а именно усложнения!)растительных организмов можно выразить следующим списком (начиная с самых простых, заканчивая самыми сложными):

Одноклеточные зеленые водоросли (хламидомонада, хлорелла, хлорококк, плеврококк, зоохлорелла);
Колониальные водоросли (вольвокс, пандорина, эвдорина, гониум).
Многоклеточные зеленые водоросли (спирогира, улотрикс, ульва).
Многоклеточные бурые водоросли (фукус, ламинария или морская капуста, цистозейра).
Вымершие риниофиты (риния, куксония), вымершие псилофиты.
Плауны
Хвощи
Папоротники
Голосеменные (ель, сосна, лиственница, можжевельник).
Двудольные покрытосеменные
Однодольные покрытосеменные

Вопрос 20

Решение задания на типы желез и гормоны

Таблица «Классификация желез»

Таблица «Некоторые гормоны желез эндокринной системы»

Вопрос 21

Анализ таблицы «Число аминокислотных замен в цитохроме с разных организмов по сравнению с цитохромом с человека»

В таблице приведено количество аминокислотных замен в цитохроме с относительно человека. У лягушки и карпа одинаковое количество замен относительно человеческого цитохрома, но это не означает, что сами замененные аминокислоты были одинаковыми у этих животных.

У человека и обезьяны цитохром отличается на одну аминокислоту, значит, они имеют достаточно сходное строение.

Среди представленных в таблице животных цитохром с наиболее отличается от человеческого у шелкопряда (растения и дрожжи не учитываем, это не животные!).

Цитохром с дрожжей отличается от человеческого на 45 аминокислотных замен. Говорит ли это об усложнении? Нет, этот факт отражает только количество замен.

Данная таблица не сравнивает эволюционное сходство, мы не можем данную информацию получить, руководствуясь только материалами этого задания, поэтому данный пункт не подходит.

Вопрос 22

Решение задания о дыхательном центре продолговатого мозга

1) Дыхательный центр контролирует работу диафрагмы.

2) Наружные и внутренние межреберные мышцы.

Вопрос 23

Решение задания с рисунком делящихся клеток

1) Клетки образовательной ткани (меристемы).

2) Клетки мелкие, недифференцированные. Ядро крупное, много маленьких вакуолей. Виден процесс деления.

3) Верхушечная меристема – кончик корня и конус нарастания в почках, камбий.

Вопрос 24

Решение задания с текстом о сосудах

Ошибки допущены в предложениях:

4) Стенку капилляра образует однослойный эпителий, в отличие от артерий и вен, они не имеют мышечного слоя;

5) Газообмен происходит только в капиллярах;

7) Давление в капиллярах выше, чем в венах.

Вопрос 25

Аммиак, его превращение в мочевину. Адаптация к пресной и солёной воде

1) Аммиак – продукт распада белка (аминокислот) и некоторых других соединений, содержащих азот (например, нуклеиновых кислот), для организма это вещество опасно и должно быть выведено;

2) Пресноводные и морские рыбы адаптированы к той среде обитания, в которой живут. Так в организм пресноводной рыбы, из-за низкой солёности среды, постоянно поступает излишек воды, от которого нужно избавляться. Что и происходит, в большей степени, через жабры. Вместе с этой водой выделяется и аммиак (он хорошо растворяется в воде) без затрат энергии на его преобразование в мочевину. Таким образом, воду в пресноводных водоёмах экономить не нужно и образующийся ядовитый аммиак быстро выводится.

3) У морской воды солёность выше, вода из клеток рыбы стремится в окружающую среду по закону осмотического давления. В таких условиях особенно важна экономия воды, поэтому выделение происходит через почки, а не через жабры, вещества крови фильтруются печенью, в ней аммиак превращается в мочевину и задерживается в кровеносном русле для повышения солёности крови и уменьшения разницы концентраций внутренней и окружающей среды.

Вопрос 26

Адаптации многопера к среде обитания

1) В тропических водах большая температура, кислород легче растворяется в холодных водах, чем в тёплых;

2) В теплых пресных водах активно происходит гниение, уменьшающее количество кислорода в воде;

3) В таких условиях, рыба, дышащая только жабрами, страдает от гипоксии, поэтому образуется приспособление к получению дополнительного кислорода из атмосферного воздуха – примитивное лёгкое;

4) Появление у современного вида дыхания, сходного с древними, вымершими рыбами, вероятнее всего является результатом конвергенции.

Вопрос 27

Решение задачи по цитологии

1) Сперматоцит I порядка образуется в фазе роста при самоудвоении ДНК, количество хромосом при этом не изменяется, но они становятся двухроматидными;

2) Набор в фазе роста – 2n4c, в клетке лягушки образуется сперматоцит I порядка с набором 26 хромосом, 52 ДНК;

3) Сперматоцит II порядка образуется в фазе созревания, в результате редукционного деления мейоза, при котором хромосомы из гомологичных пар попадают в разные клетки. Каждый образованный сперматоцит II порядка содержит одну двухроматидную хромосому из гомологичной пары.

4) Набор после первого деления мейоза – n2c, сперматоцит лягушки II порядка содержит 13 хромосом и 26 молекул ДНК.

Вопрос 28

Решение генетической задачи

1) Обе мыши, между которыми проводили скрещивание, дигетерозиготные, так как у черных особей появляется серое потомство, при том, что черная окраска шерсти – доминантный признак; Второй признак имеет промежуточных характер наследования, поэтому BB – длинный хвост, Bb – средней длины хвост, bb – короткий хвост.

Фенотипы F₁:

A_BB – чёрная шерсть, длинный хвост.

A_Bb – чёрная шерсть, средний хвост.

aaBb – серая шерсть, средний хвост.

aaBB – серая шерсть, длинный хвост.

2) Так как в потомстве не появляется ожидаемых особей с короткими хвостами, делаем вывод о том, что в гомозиготном рецессивном состоянии (bb) этот ген является летальным.

Так как в потомстве появились мыши с разными сочетаниями генов окраски шерсти и длины хвоста, то можно сделать вывод о том, что данные гены находятся в разных парах гомологичных хромосом и наследуются независимо (соблюдается III закон Менделя или Закон независимого наследования).

3) Второй скрещивание:

Возвратное скрещивание производится между особями первого поколения и родительской особью:

1 AaBB – черная шерсть, длинный хвост.

2 AaBb – черная шерсть, хвост средней длины.

1 aaBB – серая шерсть, длинный хвост.

2 aaBb – серая шерсть, хвост средней длины.

Соотношение по генотипу и фенотипу совпадают.

Источник

в условии
в решении
в тексте к заданию
в атрибутах

Категория:

Атрибут:

Всего: 38 1–20 | 21–38

Добавить в вариант

Наибольшее количество энергии выделяется из молекулы глюкозы в результате

1) молочнокислого брожения

4) спиртового брожения

Совокупность реакций синтеза органических веществ из неорганических с использованием энергии света называют

Дрожжи получают энергию для жизнедеятельности путём:

Почему брожение считают эволюционно более древним типом энергетического обмена, чем дыхание?

Кислородное расщепление глюкозы значительно эффективнее брожения, так как при этом

1) освобождаемая энергия выделяется в виде тепла

2) синтезируется 2 молекулы АТФ

3) происходит использование энергии

4) синтезируется 36 молекул АТФ

Источник: ЕГЭ по биологии 30.05.2013. Основная волна. Центр, Урал. Вариант 2.

Установите соответствие между организмом и трофической группой, к которой его относят: к каждой позиции, данной в первом столбце, подберите соответствующую позицию из второго столбца.

ОРГАНИЗМ

А)  холерный вибрион

Б)  бактерия брожения

В)  туберкулезная палочка

Г)  столбнячная палочка

Д)  сенная палочка

Е)  почвенная бактерия

Запишите в ответ цифры, расположив их в порядке, соответствующем буквам:

A	Б	В	Г	Д	Е

Все перечисленные ниже признаки, кроме двух, используют для описания процесса молочнокислого брожения. Определите два признака, «выпадающих» из общего списка, и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.

1)  является примером пластического обмена

2)  осуществляется лактобациллами

3)  в качестве субстрата для окисления используются сахара

4)  может происходить в мышечной ткани животных в условиях недостатка кислорода

5)  осуществляется в митохондриях

Найдите три ошибки в приведённом тексте «Метаболизм». Укажите номера предложений, в которых допущены ошибки, исправьте их. Дайте правильную формулировку.

Метаболизм

(1)Метаболизм, или обмен веществ, обычно делят на две стадии: катаболизм и анаболизм. (2)В ходе катаболизма сложные органические вещества распадаются до более простых с выделением энергии. (3)Начальный этап катаболизма глюкозы происходит в цитоплазме клетки при аэробных условиях. (4)Дальнейшие этапы приводят к полному окислению глюкозы до кислорода и воды. (5)А в процессах анаболизма – из более простых веществ синтезируются более сложные, и это сопровождается затратами энергии. (6)Примерами анаболизма являются фотосинтез, хемосинтез и брожение. (7)Анаболизм также включает процессы создания аминокислот, жирных кислот и нуклеотидов.

Хемосинтезирующими бактериями являются

3) молочнокислые бактерии

4) сине-зеленые (цианобактерии)

Энергия солнечного света преобразуется в химическую в процессе

38 молекул АТФ синтезируются в клетке в процессе

1) окисления молекулы глюкозы

4) хемосинтеза

Сходство процесса обмена веществ в клетках растений и животных состоит в том, что в них происходит

1) образование гемоглобина

4) брожение

Всю совокупность химических реакций в клетке называют

В желудочно-кишечном тракте животного проходит этап энергетического обмена

Установите соответствие между признаками обмена веществ и его видом.

ПРИЗНАК ОБМЕНА

A)  синтез углеводов в хлоропластах

Б)  гликолиз

B)  синтез 38 молекул АТФ

Г)  спиртовое брожение

Д)  окислительное фосфорилирование

Е)  образование белков из аминокислот на рибосомах

ВИД ОБМЕНА

1)  энергетический

2)  пластический

Запишите в ответ цифры, расположив их в порядке, соответствующем буквам:

A	Б	В	Г	Д	Е

Цианобактерии, в отличие от бактерий сапротрофов, осуществляют

Источник: ЕГЭ по биологии 30.05.2013. Основная волна. Сибирь. Вариант 5.

В тонкой кишке человека происходит

1)  механическая обработка пищи

2)  начало расщепления белков

3)  всасывание растворимых соединений в кровь

4)  брожение клетчатки

Источник: Диагностическая работа по биологии 06.04.2011 Вариант 1.

Какой из процессов обеспечивает эукариотические клетки энергией наиболее эффективно?

1)  фотосинтез

2)  гликолиз

3)  спиртовое брожение

4)  окислительное фосфорилирование

Проанализируйте таблицу «Этапы клеточного дыхания». Заполните пустые ячейки таблицы, используя термины и определения, приведённые в списке. Для каждой ячейки, обозначенной буквой, выберите соответствующий термин из предложенного списка.

Этапы клеточного дыхания

Этап дыхания	Исходные вещества	Продукты процесса
_________(А)	глюкоза	ПВК, АТФ, НАД·Н
цикл Кребса	ПВК	____________(В)
электрон-транспортная цепь	____________ (Б)	Н₂О, АТФ

Этап дыхания

Исходные вещества

Продукты процесса

_________(А)

глюкоза

ПВК, АТФ, НАД·Н

цикл Кребса

ПВК

____________(В)

электрон-транспортная

цепь

____________ (Б)

Н₂О, АТФ

Список терминов и определений:

1)  углекислый газ, вода

2)  НАД·Н, ФАД·Н₂, АТФ

3)  НАД·Н, ФАД·Н₂, кислород

4)  НАД·Н, ФАД·Н₂, углекислый газ, АТФ

5)  молочная кислота

6)  гликолиз

7)  окислительное фосфорилирование

8)  брожение

Запишите в ответ цифры, расположив их в порядке, соответствующем буквам:

Всего: 38 1–20 | 21–38

Источник

Видео YouTube

СТАДИИ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ОБМЕНА

Энергетический обмен (катаболизм, диссимиляция) — это процессы расщепления ве ществ с высвобождением энергии. Высвобожденная энергия преобразуется в энергию АТФ. Наиболее важными процессами энергетического обмена являются дыхание и брожение.

Энергетический обмен – это совокупность химических реакций постепенного распада органических соединений, сопровождающихся высвобождением энергии, часть которой расходуется на синтез АТФ. Синтезированная АТФ становится универсальным источником энергии для жизнедеятельности организмов. Она образуется в результате реакции фосфорилирования – присоединения остатков фосфорной кислоты к молекуле АДФ. На эту реакцию расходуется энергия, которая затем накапливается в макроэргических связях молекулы АТФ, при распаде молекулы АТФ или при ее гидролизе до АДФ клетка получает около 40 кДж энергии.

АТФ – постоянный источник энергии для клетки, она мобильно может доставлять химическую энергию в любую часть клетки. Когда клетке необходима энергия – достаточно гидролизовать молекулу АТФ. Энергия выделяется в результате реакции диссимиляции (расщепления органических веществ), в зависимости от специфики организма и условий его обитания энергетический обмен проходит в два или три этапа. Большинство живых организмов относятся к аэробам, использующим для обмена веществ кислород, который поступает из окружающей среды. Для аэробов энергетический обмен проходит в три этапа:

— подготовительный;

— бескислородный;

— кислородный.

В организмах, которые обитают в бескислородной среде и не нуждаются в кислороде для энергетического обмена – анаэробах и аэробах, при недостатке кислорода проходят энергетический обмен в два этапа:

— подготовительный;

— бескислородный.

Количество энергии, которое выделяется при двухэтапном варианте намного меньше, чем в трехэтапном.

ЭТАПЫ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ОБМЕНА

Подготовительный этап – во время него крупные пищевые полимерные молекулы распадаются на более мелкие фрагменты. В желудочно-кишечном тракте многоклеточных организмов он осуществляется пищеварительными ферментами, у одноклеточных – ферментами лизосом. Полисахариды распадаются на ди- и моносахариды, белки – до аминокислот, жиры – до глицерина и жирных кислот. В ходе этих превращений энергии выделяется мало, она рассеивается в виде тепла, и АТФ не образуется. Образующиеся в ходе подготовительного этапа соединения-мономеры могут участвовать в реакциях пластического обмена (в дальнейшем из них синтезируются вещества, необходимые для клетки) или подвергаться дальнейшему расщеплению с целью получения энергии.

Большинство клеток в первую очередь используют углеводы, жиры остаются в первом резерве и используются по окончания запаса углеводов. Хотя есть и исключения: в клетках скелетных мышц при наличии жирных кислот и глюкозы предпочтение отдается жирным кислотам. Белки расходуются в последнюю очередь, когда запас углеводов и жиров будет исчерпан – при длительном голодании.

Бескислородный этап (гликолиз) – происходит в цитоплазме клеток. Главным источником энергии в клетке является глюкоза. Ее бескислородное расщепление называют анаэробным гликолизом. Он состоит из ряда последовательных реакций по превращению глюкозы в лактат. Его присутствие в мышцах хорошо известно уставшим спортсменам. Этот этап заключается в ферментативном расщеплении органических веществ, полученных в ходе первого этапа. Так как глюкоза является наиболее доступным субстратом для клетки как продукт расщепления полисахаридов, то второй этап можно рассмотреть на примере ее бескислородного расщепления – гликолиза (Рис. 1).

Рис. 1. Бескислородный этап

Гликолиз – многоступенчатый процесс бескислородного расщепления молекулы глюкозы, содержащей шесть атомов углерода, до двух молекул пировиноградной кислоты (пируват). Реакция гликолиза катализируется многими ферментами и протекает в цитоплазме клетки. В ходе гликолиза при расщеплении одного моля глюкозы выделяется около 200 кДж энергии, 60 % ее рассеивается в виде тепла, 40 % – для синтезирования двух молекул АТФ из двух молекул АДФ. При наличии кислорода в среде пировиноградная кислота из цитоплазмы переходит в митохондрии и участвует в третьем этапе энергетического обмена. Если кислорода в клетке нет, то пировиноградная кислота преобразуется в животных клетках или превращается в молочную кислоту.

В микроорганизмах, которые существуют без доступа кислорода – получают энергию в процессе брожения, начальный этап аналогичен гликолизу: распад глюкозы до двух молекул пировиноградной кислоты, и далее она зависит от ферментов, которые находятся в клетке – пировиноградная кислота может преобразовываться в спирт, уксусную кислоту, пропионовую и молочную кислоту. В отличие от того, что происходит в животных тканях, у микроорганизмов этот процесс носит название молочнокислого брожения. Все продукты брожения широко используются в практической деятельности человека: это вино, квас, пиво, спирт, кисломолочные продукты. При брожении, так же как и при гликолизе, выделяется всего две молекулы АТФ.

Кислородный этап стал возможен после накопления в атмосфере достаточного количества молекулярного кислорода, он происходит в митохондриях клеток. Он очень сложен по сравнению с гликолизом, это процесс многостадийный и идет при участии большого количества ферментов. В результате третьего этапа энергетического обмена из двух молекул пировиноградной кислоты формируется углекислый газ, вода и 36 молекул АТФ (Рис. 2).

Рис. 2. Митохондрия

Две молекулы АТФ запасаются в ходе бескислородного расщепления молекулами глюкозы, поэтому суммарный энергетический обмен в клетке в случае распада глюкозы можно представить как:

С6Н12О6 + 6О2 + 38АДФ + 38Н3РО4 = 6СО2 + 44Н2О + 38АТФ

В результате окисления одной молекулы глюкозы шестью молекулами кислорода образуется шесть молекул углекислого газа и выделяется тридцать восемь молекул АТФ.

Мы видим, что в трехэтапном варианте энергетического обмена выделяется гораздо больше энергии, чем в двухэтапном варианте – 38 молекул АТФ против 2.

БРОЖЕНИЕ

В отсутствие кислорода или при его недостатке про исходит брожение. Брожение является эволюционно бо лее ранним способом получения энергии, чем дыхание, однако оно энергетически менее выгодно, поскольку ко нечными продуктами брожения являются органические вещества, богатые энергией. Существует несколько видов брожения, названия которых определяются конечными продуктами: молочнокислое, спиртовое, уксуснокислое и др. Так, в скелетных мышцах в отсутствие кислорода протекает молочнокислое брожение, в ходе которого пировиноградная кислота восстанавли вается до молочной кислоты. При этом восстановленные ранее коферменты НАДН расходу ются на восстановление пирувата:

Энергетическая эффективность молочнокислого брожения составляет две молекулыАТФ, образованные в процессе окисления глюкозы до пирувата.

Для многих микроорганизмов брожение является единственным способом ассимиляции энергии. Большинство таких организмов живет в анаэробных условиях и погибает в присутствии кислорода, но есть и такие, которые нормально существуют и в присутствии кислорода, и без него. Например, дрожжевые грибы при спиртовом брожении окисляют пировиноградную кислоту до этилового спирта и оксида углерода (IV):

ВИДЕО ДОМА

Видео YouTube

Вопросы части с

Источник

«Стадии энергетического обмена. Брожение и дыхание»

Дыхание

Брожение

Обмен веществ

Энергетический обмен

АТФ — аденозинтрифосфорная кислота

Пластический обмен

Обмен веществ и превращения энергии — свойства живых организмов

Энергетический и пластический обмен, их взаимосвязь

Стадии энергетического обмена

Дыхание

Брожение

Разбор варианта 12092 ЕГЭ биология 2021. Ответы.

Материал по биологии

Разбор варианта 12092 ЕГЭ биология 2021. Ответы.

Видео YouTube

Видео YouTube

Новое и интересное на сайте:

«Стадии энергетического обмена.
Брожение и дыхание»