2. Сколько моль АТФ синтезировалось?

3. Сколько энергии и в какой форме аккумулировано в образовавшихся молекулах АТФ?

4. Сколько моль кислорода израсходовано на полное окисление глюкозы?

Задача 2. Мышцы руки при выполнении вольных упражнений расходуют за 1 минуту 12 кДж энергии.

Определите: а) сколько всего граммов глюкозы израсходуют мышцы ног за 10 минут, если кислород доставляется кровью к мышцам в достаточном количестве?

6) накопится ли в мышцах молочная кислота?

Задача 3. Определите массу образованной при фотосинтезе глюкозы, если на этот процесс израсходовано 88 г углекислого газа. Молекулярная масса глюкозы равна 180. Молекулярная масса углекислого газа - 44.

3. Проверка конечного уровня знаний по тестам.

4. Коррекция ошибок и подведение итогов.

ОСНОВНЫЕ ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1 Лекция «Клеточный уровень организации живой материи»

2.Учебник «Биология» п/ред. Ярыгина В.Н. -М, 2010

3. Учебник «Биология с общей генетикой» Слюсарев АА, Жукова СВ. Киев 2005

4. Учебник «Цитология» Г. Билич. Москва 2006

5. Учебник «Цитология» Л. В. Цаценко, Ю. С. Бойко Ростов-на-Дону 2009

20

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

ПЕНЗЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

МЕДИЦИНСКИЙ ИНСТИТУТ

КАФЕДРА БИОЛОГИИ

КЛЕТОЧНЫЙ УРОВЕНЬ ОРГАНИЗАЦИИ ЖИВОЙ МАТЕРИИ

Учебно-методические указания предназначены для самостоятельной внеауди­торной и аудиторной работы студентов 1 курса

Составитель: к.м.н. Н. Ю. Стукова, Т. А. Полякова

Пенза 2011

Тема: клеточный уровень организации живой материи

ЦЕЛЬ ЗАНЯТИЯ:

Знать:

1. Основные положения современной клеточной теории.

2. Особенности строения про- и эукариотических клеток.

3. Системы жизнеобеспечения клеток. Потоки веществ, энергии и информации в клетке.

4. Строение и функции основных структурных компонентов эукариотической животной клетки.

ОБОСНОВАНИЕ ТЕМЫ:

Знания особенностей строения и функционирования про- и эукариотических клеток необходимы для понимания общности происхождения живого на Земле.

Знания особенностей строения про- и эукариотических клеток необходимы для понимания строения тканей и органов человека, изучаемых на кафедрах гистологии, патологической анатомии, а также при изучении микробиологии, эпидемиологии и инфекционных болезней.

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ ВНЕАУДИТОРНОЙ РАБОТЫ

1 .Изучите следующую основополагающую информацию:

• Уровни организации живой материи

• Основные положения современной клеточной теории.

• Особенности строения про- и эукариотических клеток.

• Потоки веществ, энергии и информации в клетке.

2. Выполните следующие задания для самоконтроля при самоподготовке к занятию.

Задание 1. Перечислите основные уровни организации живой материи. Ука­жите, какие из них являются доорганизменными, какие надорганизменными.

Задание 2. Перечислите основные положения современной клеточной теории и её авторов.

2

Атомы кислорода на наружной стороне мембраны принимают электроны и заряжаются отрицательно. Положительные ионы водорода соединяются с отрица­тельно заряженным кислородом, и образуются молекулы воды.

Кислород атмосферы образуется в результате фотосинтеза при фотолизе молекул воды, а водород идет на восстановление углекислого газа. В процессе энергетическо­го обмена водород и кислород вновь соединяются и превращаются в воду.

Обобщенная реакция кислородного этапа окисления:

2С₃Н₄О₃+ 4Н + 6О₂ → 6СО₂ + 6Н₂О;

36АДФ → 36АТФ.

Выход молекул АТФ при кислородном окислении в 18 раз больше, чем при бескислородном.

Суммарное уравнение окисления глюкозы на двух этапах:

C₆H₁₂O₆ + 6О₂ → 6СО₂ + 6Н₂О + Е→Q (тепло);

38АДФ→38АТФ

Таким образом, при расщеплении глюкозы на двух этапах образуется суммарно 38 молекул АТФ, причем основная часть — 36 молекул — при кислородном окислении. Такой выигрыш энергии обеспечил преимущественное развитие аэробных организмов по сравнению с анаэробными.

П. Митчелл высказал остроумное предположение, что окислительное фосфори-лирование осуществляется, благодаря возникающей разнице концентраций ионов водорода (протонов) с двух сторон внутренней мембраны митохондрий. Эта разница появляется при работе цепи электронного транспорта. Возникающий при этом протонный градиент является движущей силой в синтезе АТФ.

Протоны преодолевают этот градиент, когда проходят через канал АТФ-азы. В соответствии с законом диффузии они перемешаются по градиенту концентрации. В этот момент электроны и теряют свою энергию, идущую на синтез АТФ.

В 1978 г. Митчеллу была присуждена Нобелевская премия по химии «за внесен­ный им вклад в понимание процесса переноса биологической энергии, сделанный благодаря созданию хемиосмотической теории».

Работа 8. Решите задачи.

Задача 1. В процессе диссимиляции произошло расщепление 12 моль глюко­зы, из которых полному расщеплению подверглась третья часть молекул. Определите:

1. Сколько моль молочной кислоты и углекислого газа при этом образовалось?

19

Глюкоза ПВК этиловый спирт

Третий этап — биологическое окисление, или дыхание. Этот этап протекает только в присутствии кислорода и иначе называется кислородным. Он протекает в митохондриях.

Пировиноградная кислота из цитоплазмы поступает в митохондрии, где теряет молекулу углекислого газа и превращается в уксусную кислоту, соединяясь с активатором и переносчиком коэнзимом-А.

Образующийся ацетил-КоА далее вступает в серию циклических реакций.

Продукты бескислородного расщепления — молочная кислота, этиловый спирт – также далее претерпевают изменения и подвергаются окислению кислородом.

В пировиноградную кислоту превращается молочная кислота, если она образова­лась при недостатке кислорода в тканях животных. Этиловый спирт окисляется до уксусной кислоты и связывается с КоА.

Циклические реакции, в которых происходит преобразование уксусной кисло­ты, носят название цикла ди- и трикарбоновых кислот, или цикла Кребса, по имени ученого, впервые описавшего эти реакции.

В результате ряда последовательных реакций происходит декарбоксилирование — отщепление углекислого газа и окисление — снятие водорода с образующихся веществ.

Углекислый газ, образующийся при декарбоксилировании ПВК и в цикле Кребса, выделяется из митохондрий, а далее из клетки и организма в процессе дыхания.

Таким образом, углекислый газ образуется непосредственно в процессе декар-боксилирования органических веществ.

Весь водород, который снимается с промежуточных веществ, соединяется с переносчиком НАД⁺, и образуется НАД∙2Н. При фотосинтезе углекислый газ соединяется с промежуточными веществами и восстанавливается водородом. Здесь идет обратный процесс.