1 of 18

Тема: Енергетичне забезпечення процесів метаболізму. Способи отримання енергії в різних груп автотрофних та гетеротрофних організмів. Роль процесів дихання в забезпеченні організмів енергією.�

2 of 18

  • ОБМІН ЕНЕРГІЇ — це сукупність процесів, що забезпечують надходження, перетворення та видалення енергії у біосистемах.
  • Основним джерелом світлової енергії є Сонце, а хімічної - хімічні зв'язки готових органічних речовин.

​

3 of 18

  • Енергетичні перетворення світлової чи хімічної енергії у клітинах відрізняються від енергетичних процесів неживої природи тим, що:
  • а) основою є окисно-відновні реакції, що відбуваються за участі ферментів;
  • б) мають поступовий (поетапний) характер;
  • в) здійснюються за участі високоспеціалізованих структур — фотомембран, мезосом, мітохондрій та хлоропластів;
  • г) для акумулювання, збереження й внутрішнього перенесення енергії слугує АТФ.

​

4 of 18

  • Аденозинтрифосфатна кислота (АТФ) — органічна сполука, що належить до вільних нуклеотидів і є універсальним хімічним акумулятором енергії у клітині.
  • Молекула АТФ є нуклеотидом, який складається із аденіну, рибози і трьох залишків ортофосфатної

5 of 18

  • Під час відщеплення фосфатної групи від АТФ вивільняється близько 42 кДж енергії та утворюється АДФ (аденозиндифосфатна кислота).
  • Коли ж від молекули АТФ відщеплюються два фосфат-йони, то утворюється АМФ (аденозинмонофосфатна кислота) і звільняється близько 84 кДж енергії. Процеси розщеплення й утворення АТФ відбуваються постійно відповідно до схеми:

​

6 of 18

  • Енергія макроергічних зв'язків АТФ вивільняється в реакціях гідролізу і використовується для виконання будь-якої роботи клітини.
  • Синтез АТФ відбувається завдяки реакціям фосфорилювання, що можуть здійснюватися
  • в цитоплазмі (субстратне фосфорилювання),
  • в мітохондріях (окиснювальне фосфорилювання)
  • в хлоропластах (фотофосфорилювання).

​

7 of 18

  • У живій природі розрізняють три основні способи отримання енергії.
  • Перший із них властивий автотрофним організмам,
  • другий — гетеротрофним,
  • третій властивий авто- й гетеротрофам:

​

8 of 18

  • 1. У автотрофних організмів зовнішня енергія поглинається хлорофілом (бактеріохлорофілом) й перетворюється в хімічну енергію АТФ. Далі з вуглекислого газу й води в темновій фазі синтезується глюкоза.

9 of 18

  • В живій природі цей спосіб властивий фотоавтотрофам, у яких спостерігається
  • кисневий фотосинтез (ціанобактерії, рослини)
  • бактеріальний фотосинтез, що на відміну від кисневого фотосинтезу відбувається в анаеробних умовах без виділення кисню (пурпурні й зелені сіркобактерії).

10 of 18

  • Поряд з фотосинтезом зв'язування вуглекислого газу в природі здійснюється в процесі хемосинтезу з використанням хімічної енергії окиснення неорганічних сполук (сірко-, залізо- та нітрифікуючі бактерії).

​

11 of 18

  • 2. У гетеротрофних організмів хімічна енергія поживних речовин перетворюється в процесах клітинного дихання в енергію макроергічних зв'язків АТФ .
  • Ці енергетичні перетворення відбуваються в мітохондріях як процеси гліколізу, бродіння, субстратного та окиснювального фосфорилювання.

​

12 of 18

  • 3. У автотрофних й гетеротрофних організмів внутрішньоклітинні перетворення енергії АТФ в різні форми енергії (електричну, світлову, теплову, механічну) сприяють виконанню клітиною процесів життєдіяльності. Частина цієї енергії втрачається у вигляді теплоти.

​

13 of 18

  • КЛІТИННЕ ДИХАННЯ — це сукупність процесів біологічного окиснення поживних речовин з вивільненням хімічної енергії, що акумулюється в АТФ.
  • Процеси дихання в клітинах організмів різних царств живої природи подібні за багатьма ознаками.

14 of 18

  • Ознаками подібності є утворення таких універсальних речовин, як
  • піровиноградна кислота й АТФ,
  • використання кисню як акцептора електронів й Гідрогену,
  • розщеплення до кінцевих продуктів Н2О і СО2,
  • використання подібних ферментів тощо.

​

​

15 of 18

  • Виокремлюють два основні типи клітинного дихання:
  • анаеробний
  • аеробний.

​

  • Клітинне дихання є частиною енергетичних перетворень, завдяки яким поетапно вивільняється енергія власних органічних речовин

16 of 18

ЕТАПИ ЕНЕРГЕТИЧНОГО ОБМІНУ�

Назва етапу

Характеристика

І. Підготовчий (у травних вакуолях, лізосомах чи травному каналі; вивільняється всього 0,2—0,8 % енергії)

Під дією травних ферментів складні органічні сполуки розщеплюються до сполук, що їх може засвоювати організм. Енергетичний ефект цього етапу незначний, і вся енергія розсіюється у вигляді теплоти

ІІ. Безкисневий (анаеробний) (у гіалоплазмі клітин; вивільняється лише 5—7 % енергії)

Прості органічні сполуки розщеплюються без участі кисню: розщеплення глюкози — гліколіз, жирних кислот — ліполіз, амінокислот — протеоліз. Енергетичний ефект гліколізу — 200 кДж (116 кДж — на теплоту, 84 кДж — на АТФ):

С6Н12О6 + 2АДФ + 2Н3РО4 —> 2С3Н4О3 + 2Н2О + 2АТФ

ІІІ. Кисневий (аеробний) (у матриксі й на кристах мітохондрій за участі кисню; вивільняється основна кількість енергії (понад 90 %)

Аеробне перетворення вуглеводів продовжується завдяки розщепленню піровиноградної кислоти до води і вуглекислого газу. Енергетичний ефект: 2600 кДж (1088 кДж — на теплоту, 1512 кДж — на АТФ):

2С3Н4О3 + 6О2 + 36Н3РО4 + 36АДФ —> 6СО2 + 42Н2О + 36АТФ

Сумарним енергетичним результатом розщеплення 1 моль глюкози є 2800 кДж енергії (200 кДж + 2600 кДж), з якої в 38 молекулах АТФ акумулюється 55 % (42 кДж х 38 = 1596 кДж), а 45 % (1204 кДж) — розсіюється у вигляді теплоти. Рівняння повного розщеплення глюкози:

С6Н12О6 + 6О2 + 38АДФ + З8Н3РО4 —> 6СО2 + 44Н2О + 38АТФ

17 of 18

  • Розгляньте схему фотосинтезу та дайте визначення основних складових процесів. У робочому зошиті заповніть таблицю:

18 of 18

ФАЗИ Й ПРОЦЕСИ ФОТОСИНТЕЗУ

Назва

Визначення

І. Світлова фаза

​

• Фотоліз води

​

• Відновлення НАДФ

​

• Фотофосфорилювання

​

ІІ. Темнова фаза

​

• Цикл Кальвіна�

​