Биология_с_основами_экологии. Уч. пос. Верхошенцева, 2013

Практическая часть

Самостоятельная работа

Задание 1

Зарисуйте и проанализируйте рисунок 17 и пояснения к нему [4].

Рисунок 17 – Синтез АТФ в митохондриях клетки

51

Пояснения к рисунку 17

Превращение веществ и энергии в процессе диссимиляции проходит в

три этапа (энергетический обмен).

1Подготовительный: сложные органические вещества под действием пищеварительных ферментов распадаются на простые, при этом выделяется только тепловая энергия. Белки расщепляются до аминокислот, жиры до глицерина и жирных кислот, крахмал до глюкозы.

2Гликолиз (бескислородный): происходит в цитоплазме, ферменты в нем не участвуют. Глюкоза расщепляется до молочной кислоты, при этом

40% выделившейся энергии идет на синтез АТФ.

3 Гидролиз (кислородный): осуществляется в митохондриях,

называется дыханием. Процесс происходит в матриксе и на внутренних мембранах. Процесс ферментативный. Расщеплению подвергается молочная кислота. Диоксид углерода выделяется из митохондрии в окружающую среду. Атом водорода (Н) включается в цепь ферментативных реакций в результате которых синтезируется АТФ.

Реакции протекают в следующей последовательности:

1 Атом водорода с помощью ферментов переносчиков поступает во внутреннюю мембрану митохондрий, образующую кристы, где и окисляется.

2 Протон водорода выносится переносчиками на наружную поверхность мембраны крист. Для протонов эта мембрана непроницаема,

поэтому она накапливаются в межмембранном пространстве, образуя протонный резервуар.

3 Электроны водорода переносятся на внутреннюю поверхность мембраны крист и тут же присоединяются к кислороду с помощью фермента оксидазы, образуя отрицательно заряженный активный кислород.

4 Разноименно заряженные ионы по обе стороны мембраны создают электрическое поле, и когда разность потенциалов достигает 200 мВ,

начинает действовать протонный канал. Он возникает в молекулах

52

ферментов АТФ-синтетазы, которые встроены во внутреннюю мембрану,

образующую кристы.

5 Через протонный канал протоны водорода устремляются внутрь митохондрии, воздавая высокий уровень энергии, большая часть которой идет на синтез АТФ, а протоны, взаимодействуя с активным кислородом,

образуют воду и молекулярный кислород. Таким образом, кислород,

поступающий в митохондрии в процессе дыхания, необходим для присоединения протонов водорода. При его отсутствии весь процесс в митохондриях прекращается, так как перестает функционировать электронно-транспортная цепь. Общая формула (2) реакций третьего этапа:

2 С3Н6О3+ 6О2 + 36 АДФ + 36Ф → 6СО2 + 36 АТФ + 42 Н2О (2)

Всего в процессе расщепления молекулы глюкозы образуется 38

молекул АТФ: на II этапе – 2 АТФ и на III этапе – 36 АТФ. Образовавшиеся молекулы АТФ выходят за пределы митохондрий и участвуют во всех процессах клетки, где необходима энергия. Расщепляясь АТФ отдает энергию и в виде АДФ и Ф (фосфата) возвращается в митохондрии [4].

Задание 2

Рассмотрите и зарисуйте схему фотосинтеза (рисунок 18)

Рисунок 18 – Схема фотосинтеза

53

Задание 3

Внимательно рассмотрите схему биосинтеза белка (рисунок 19), зарисуйте ее и запишите пояснения к ней.

Рисунок 19 – Схема биосинтеза белка

54

Пояснения к схеме 19

Синтез белка состоит из двух этапов — транскрипции и трансляции. I - Транскрипция (переписывание) — биосинтез молекул РНК,

осуществляется в хромосомах на молекулах ДНК по принципу матричного синтеза. При помощи ферментов на соответствующих участках молекулы ДНК (генах) синтезируются все виды РНК (и-РНК, р-РНК, т-РНК).

Синтезируется 20 разновидностей т-РНК, так как в биосинтезе белка принимают участие 20 аминокислот. Затем и-РНК и т-РНК выходят в цитоплазму, р-РНК встраивается в субъединицы рибосом, которые также выходят в цитоплазму.

II. Трансляция (передача) — синтез полипептидных цепей белков,

осуществляется на рибосомах. Она сопровождается следующими событиями: 1 Образование функционального центра рибосомы — ФЦР, со-

стоящего из и-РНК и двух субъединиц рибосом. В ФЦР всегда находятся два триплета (шесть нуклеотидов) и-РНК, образующих два активных центра: А (аминокислотный, или аминоацильный) — центр узнавания аминокислоты и П (пептидный, или пептидильный) — центр присоединения аминокислоты к пептидной цепочке.

2 Транспортировка аминокислот, присоединение к т-РНК, из цитоплазмы в ФЦР. В активном центре А осуществляется считывание антикодона т-РНК с кодоном и-РНК, в случае комплементарности возникает связь, которая служит сигналом для продвижения (скачка) рибосомы вдоль и-РНК на один триплет. В результате этого комплекс «кодон и-РНК и т-РНК с аминокислотой» перемещается в активный центр П, где и происходит присоединение аминокислоты к пептидной цепочке (белковой молекуле).

После чего т-РНК покидает рибосому.

3 Пептидная цепочка удлиняется до тех пор, пока не закончится трансляция и рибосома не соскочит с и-РНК. На одной и-РНК может умещаться одновременно несколько рибосом (образуется полисома).

55

Полипептидная цепочка погружается в канал эндоплазматической сети и там приобретает вторичную, третичную или четвертичную структуру. Скорость сборки одной молекулы белка, состоящего из 200-300 аминокислот,

составляет 1-2 мин. Формула биосинтеза белка:

ДНК (транскрипция) → РНК (трансляция) → белок

Тесты для самоконтроля

4.1Экзотермический процесс, при котором происходит распад веществ

свысвобождением энергии:

а) анаболизм;

б) катаболизм;

в) метаболизм;

г) ассимиляция.

4.2 Эндотермический процесс уподобления поступающих в клетку соединений веществам самой клетки называется:

а) катаболизм;

б) диссимиляция;

в) метаболизм;

г) анаболизм.

4.3 Вся совокупность химических реакций в клетке называется:

а) энергетическим обменом;

б) фотосинтезом;

в) пластическим обменом;

г) метаболизмом.

4.4 Совокупность реакций синтеза органических веществ, идущих с затратами энергии, - это:

а) метаболизм;

б) пластический обмен;

56

в) энергетический обмен;

г) брожение.

4.5Совокупность реакций окисления органических веществ, идущих с освобождением энергии, запасаемой в молекулах АТФ, - это:

а) энергетический обмен;

б) фотосинтез;

в) пластический обмен;

г) метаболизм.

4.6Совокупность реакций синтеза органических веществ из углекислого газа и воды в клетках растений, идущих с использованием энергии солнечного света, - это:

а) энергетический обмен;

б) фотосинтез;

в) пластический обмен;

г) дыхание.

4.7Обмен веществ и превращения энергии – это:

а) совокупность химических реакций, протекающих в клетке;

б) совокупность реакций окисления органических веществ;

в) совокупность реакций синтеза органических веществ;

г) синтез органических веществ из углекислого газа и воды в

клетках растений.

4.8В ходе пластического обмена клетка получает:

а) минеральные вещества;

б) строительный материал;

в) воду;

г) аминокислоты.

4.9В ходе энергетического обмена клетка получает:

а) углеводы;

б) липиды;

57

в) белки;

г) энергию.

4.10 Организмы, получающие готовые органические вещества с пищей:

а) прокариоты;

б) эукариоты;

в) гетеротрофы;

г) автотрофы.

4.11 Организмы, способные синтезировать органические вещества из неорганических:

а) автотрофы;

б) гетеротрофы;

в) аэробы;

г) анаэробы.

4.12 К автотрофам относят:

а) животных;

б) растения;

в) грибы;

г) человека.

4.13 К гетеротрофам относят:

а) водоросли;

б) папоротники;

в) животных;

г) мхи.

4.14 В клетках автотрофов в отличие от гетеротрофов есть:

а) хромосомы;

б) цитоплазма;

в) ядро;

г) пластиды.

58

4.15 В клетках гетеротрофов в отличие от автотрофов нет:

а) плазматической мембраны;

б) ядра;

в) клеточной оболочки;

г) митохондрий.

4.16 Организмы, обитающие лишь при наличии в окружающей среде кислорода:

а) анаэробы;

б) аэробы;

в) автотрофы;

г) гетеротрофы.

4.17 Организмы, обитающие в бескислородной среде:

а) анаэробы;

б) аэробы;

в) автотрофы;

г) гетеротрофы.

4.18 На конечном этапе энергетического обмена образуются молекулы:

а) АДФ;

б) нуклеиновых кислот;

в) углекислого газа, воды;

г) белков, липидов.

4.19 Все реакции метаболизма осуществляются при участии:

а) гормонов;

б) ферментов;

в) витаминов;

г) нуклеиновых кислот.

59

5 Тканевый уровень организации живого

Основные вопросы темы

1 Ткани растений: образовательные ткани (меристемы), покровные ткани (первичные и вторичные), основные ткани, механические ткани,

проводящие ткани и проводящие пучки, выделительные ткани.

2 Ткани животных: эпителиальные ткани, соединительные ткани,

нервные ткани, мышечные ткани.

Тканью называется группа клеток, структурно и функционально взаимосвязанных друг с другом, сходных по происхождению, строению и выполняющих определенные функции в организме. Ткани возникли у высших растений в связи с выходом на сушу и наибольшей специализации достигли у покрытосеменных, у которых их выделяют до 80 видов.

Важнейшими тканями растений являются образовательные, покровные,

проводящие, механические и основные. Они могут быть простыми и сложными. Простые ткани состоят из одного вида клеток (например,

колленхима, меристема), а сложные — из различных по строению клеток,

выполняющих кроме основных и дополнительные функции (эпидерма,

ксилема, флоэма и др.).

Образовательные ткани, или меристемы, являются эмбриональными тканями. Благодаря долго сохраняющейся способности к делению

(некоторые клетки делятся в течение всей жизни) меристемы участвуют в образовании всех постоянных тканей и тем самым формируют растение, а

также определяют его длительный рост.

Покровные ткани располагаются на поверхности всех органов растения. Они выполняют главным образом защитную функцию — защищают растения от механических повреждений, проникновения

60