ГДЗ до підручника «Біологія і екологія» В.І. Соболь. 10 клас
§ 27. Енергетичне забезпечення процесів метаболізму
Пригадайте!
Що таке метаболізм?
Метаболізм — це набір хімічних реакцій, які відбуваються в організмі для розщеплення та обробки їжі з метою виробництва енергії. Ці реакції включають розщеплення цукрів, жирів і білків і перетворення цих молекул в енергію, а також синтез інших молекул, таких як жирні кислоти, білки, гормони та інші життєво важливі молекули. Метаболізм необхідний організму для виживання, оскільки він забезпечує енергією та необхідними компонентами для багатьох процесів, таких як ріст і відновлення.
Поміркуйте!
Для організмів нашої планети основним джерелом енергії є сонячне світло. Незначною мірою в процесах метаболізму може використовуватися теплота вулканічного походження, енергія з надр земної кори та ін. Енергія потрібна організмам для синтезу власних органічних речовин з неорганічних (автотрофи) або з готових органічних (гетеротрофи). А що відбувається з енергією після її надходження в клітину?
Після того, як енергія надходить у клітину, вона використовується в різноманітних метаболічних процесах, таких як синтез органічних молекул (автотрофи) або розпад органічних молекул (гетеротрофи). Це може відбуватися різними шляхами, такими як цикл Кальвіна, гліколіз або цикл Кребса. Під час цих шляхів енергія перетворюється на АТФ, який потім може використовуватися клітиною для різних процесів, таких як синтез білка, ріст клітини або рух. Крім того, енергія також може зберігатися в інших формах, наприклад у формі глікогену або жиру.
ДІЯЛЬНІСТЬ
Розгляньте схему фотосинтезу та дайте визначення основних складових процесів. У робочому зошиті заповніть таблицю.
Схема фотосинтезу включає кілька основних компонентів процесів, включаючи поглинання світла, світлові реакції, цикл Кальвіна та виробництво кисню. Поглинання світла: світлова енергія поглинається молекулами хлорофілу та інших пігментів у тилакоїдній мембрані, яка є частиною хлоропласту. Світлові реакції: ця світлова енергія потім використовується для виробництва АТФ і НАДФН, молекул, які накопичують і передають енергію відповідно. АТФ і НАДФН використовуються в циклі Кальвіна для створення глюкози. Цикл Кальвіна: Цикл Кальвіна включає серію хімічних реакцій, які використовують АТФ і НАДФН, що утворюються в реакціях світла, для створення молекул глюкози. Виробництво кисню: як побічний продукт циклу Кальвіна, кисень виділяється з клітин. Саме цей кисень виділяється в атмосферу і використовується тваринами для дихання.
«То блакитний промінь сапфіра, то опаловий промінь топаза, то обидва кольори змішувались і засліплювали розкішним сяйвом, що оточувало вночі молюска, і він здавався одним із найчудовіших творінь природи». Так французький натураліст Ж. Б. Верані описує біолюмінесценцію одного з глибоководних кальмарів. Як відбуваються енергетичні перетворення під час біолюмінесценції?
Під час біолюмінесценції відбувається перетворення енергії через процес, відомий як окиснення-відновлення. Окислення-відновлення — це хімічна реакція, під час якої електрони переносяться між двома молекулами, що призводить до утворення світла. У випадку біолюмінесцентних організмів електрони переносяться між молекулою люциферину та ферментом під назвою люцифераза. Молекула люциферину окислюється, вивільняючи енергію у вигляді світла. Цей процес є високоефективним, оскільки до 95% вивільненої енергії припадає на видиме світло. Потім ця енергія може бути використана для різних цілей, таких як спілкування, захист і залучення здобичі.
СТАВЛЕННЯ
Золотистий ретрівер (Голден ретрівер) – порода псів, яка сьогодні стала універсальною. Поліцейські собаки й рятувальники, мисливці й лікарі, няньки і компаньйони – ось далеко не повний перелік того, на що здатні ці пси. Слухняний, розумний, з природними здібностями до роботи, добродушний і впевнений собака. Не багато існує інших порід, представники яких виявляють таку саму доброзичливу, м'яку і люблячу натуру, як золотистий ретрівер. Як відбувається енергетичне забезпечення метаболічних процесів у цієї породи псів?
Відомо, що золотисті ретривери мають високу активність і потребують багато вправ, щоб залишатися здоровими. Ця порода також відома як дуже мотивована їжею, що призводить до сильного апетиту. Кількість і тип їжі, яку вони повинні споживати, залежить від їх розміру, віку та рівня активності. З точки зору енергії для метаболічних процесів, золотистим ретриверам необхідно споживати дієту, багату складними вуглеводами, такими як овес і цільні зерна. Ці складні вуглеводи забезпечують постійне постачання організму енергією та сприяють активізації метаболічних процесів. Крім того, білки та жири важливі для розвитку м’язів і забезпечення енергією для щоденної діяльності. Жири також допомагають зберегти шерсть і шкіру здоровими і забезпечують незамінними жирними кислотами. І останнє, але не менш важливе: вітаміни та мінерали важливі для підтримки загального здоров’я та допомагають забезпечити енергією метаболічні процеси.
РЕЗУЛЬТАТ
1. Що таке обмін енергії?
Енергообмін - це процес обміну енергією між двома або більше об'єктами. Цей обмін енергією може відбуватися різними способами, включаючи світло, тепло, електрику та хімічні реакції. У фізиці обмін енергією описується законом збереження енергії, який стверджує, що енергія не може ні створюватися, ні знищуватися, а може лише переходити з однієї форми в іншу. Під час хімічних реакцій енергія обмінюється у вигляді тепла, коли зв’язки утворюються та розриваються. У біологічних системах енергія обмінюється у вигляді молекул АТФ, які використовуються для живлення метаболічних процесів.
2. Що таке АТФ?
Аденозинтрифосфат (АТФ) є основною енергетичною валютою клітини і використовується для живлення різноманітних метаболічних процесів. Він складається з азотистої основи (аденін), цукру (рибоза) і трьох фосфатних груп. Коли АТФ розщеплюється, вивільняється енергія, яка може використовуватися для живлення метаболічних процесів. АТФ постійно виробляється і розщеплюється в циклі, відомому як цикл АТФ. АТФ важливий для всіх типів клітин, від бактерій до рослин і тварин.
3. Хто такі автотрофи?
Автотрофи - це організми, які можуть самостійно виробляти їжу, використовуючи світло, воду, вуглекислий газ або інші хімічні речовини як джерело енергії та поживних речовин. Прикладами автотрофів є рослини, водорості та деякі бактерії. Автотрофи використовують фотосинтез, хемосинтез або інші процеси для виробництва енергії та їжі. Автотрофи знаходяться в основі харчового ланцюга і забезпечують енергією інші організми.
4. Хто такі гетеротрофи?
Гетеротрофи - це організми, які покладаються на інші організми для отримання енергії та їжі. Вони не в змозі виробляти собі їжу і повинні отримувати її з інших джерел. Прикладами гетеротрофів є тварини, гриби та деякі бактерії. Гетеротрофи отримують енергію та їжу, споживаючи інші організми, прямо чи опосередковано. Деякі гетеротрофи також здатні розщеплювати складні органічні сполуки на простіші молекули, які вони потім можуть поглинати та використовувати для отримання енергії.
5. Що таке клітинне дихання?
Клітинне дихання - це процес, за допомогою якого клітини перетворюють поживні речовини в енергію. Він включає ряд хімічних реакцій, які відбуваються в мітохондріях клітини, які є «електростанціями» клітини. Під час цього процесу молекули глюкози розщеплюються, а кисень використовується для перетворення глюкози в АТФ (аденозинтрифосфат), який є енергетичною валютою клітини. Потім АТФ використовується для живлення різних клітинних процесів. Клітинне дихання має важливе значення для підтримки життя, оскільки це процес, за допомогою якого клітини виробляють енергію для росту, розвитку та повсякденної діяльності.
6. Назвіть етапи енергетичного обміну.
Етапами енергетичного обміну є: фотосинтез, клітинне дихання, утворення АТФ. Під час фотосинтезу рослини перетворюють світлову енергію в хімічну, яка потім зберігається у вигляді молекул глюкози. Під час клітинного дихання молекули глюкози розщеплюються, а кисень використовується для перетворення глюкози в АТФ (аденозинтрифосфат), який є енергетичною валютою клітини. Нарешті, АТФ використовується для живлення різних клітинних процесів.
7. Яка роль АТФ у забезпеченні процесів метаболізму?
Роль АТФ у забезпеченні обмінних процесів полягає в забезпеченні цих процесів енергією. АТФ є енергетичною валютою клітини і використовується для забезпечення різноманітних метаболічних процесів, таких як синтез білка, поділ клітин і скорочення м’язів. Коли АТФ розщеплюється, він виділяє енергію, яка може бути використана для метаболічних процесів. Без АТФ ці метаболічні процеси не могли б відбуватися.
8. Які є способи отримання енергії живими організмами?
Живі організми можуть отримувати енергію двома основними шляхами: автотрофним і гетеротрофним. Автотрофи здатні виробляти власну їжу, використовуючи світло, воду, вуглекислий газ або інші хімічні речовини як джерело енергії та поживних речовин. Прикладами автотрофів є рослини, водорості та деякі бактерії. З іншого боку, гетеротрофи покладаються на інші організми для отримання енергії та їжі. Вони не в змозі виробляти собі їжу і повинні отримувати її з інших джерел. Прикладами гетеротрофів є тварини, гриби та деякі бактерії.
9. Яка роль процесів дихання в забезпеченні організмів енергією?
Роль процесів дихання в забезпеченні організмів енергією полягає в тому, що вони перетворюють поживні речовини в енергію. Процеси дихання включають серію хімічних реакцій, які відбуваються в мітохондріях клітини, які є «електростанціями» клітини. Під час цього процесу молекули глюкози розщеплюються, а кисень використовується для перетворення глюкози в АТФ (аденозинтрифосфат), який є енергетичною валютою клітини. Потім АТФ використовується для живлення різних клітинних процесів. Цей процес забезпечує організми енергією, необхідною для виживання та виконання повсякденної діяльності.
10. На конкретному прикладі живих організмів поясніть, як відбувається його енергетичне забезпечення.
Прикладом живого організму, який отримує енергію, є рослина. Рослини отримують енергію від сонця за допомогою процесу фотосинтезу. Під час фотосинтезу світлова енергія від сонця перетворюється на хімічну енергію, яка зберігається у вигляді молекул глюкози. Потім молекули глюкози розщеплюються під час клітинного дихання з утворенням АТФ (аденозинтрифосфату), енергетичної валюти клітини. Потім цей АТФ використовується для живлення різних клітинних процесів, що дозволяє рослині виживати та рости.
