Решебник по биологии 10 класс Беляев §11

Обмен веществ

Тренируемся

Напишите схему реакции превращения азота в аммиак, затем в соли аммония, а затем в органические соединения (в схемах используйте химические формулы всех упомянутых веществ, кроме органических). Укажите условия протекания первых двух реакций в живых организмах и в промышленности.

Сократить Перефразировать Добавить текст Вернуть оригинал

Схема реакции превращения азота в аммиак:

Сократить Перефразировать Добавить текст Вернуть оригинал

N₂ + 3H₂ → 2NH₃

Схема реакции превращения аммиака в соли аммония:

Сократить Перефразировать Добавить текст Вернуть оригинал

NH₃ + H₂O → NH₄+ + OH-

Первая реакция в живых организмах протекает при участии ферментов, которые называются азотфиксирующими бактериями, способными каталитически превращать азот газа в аммиак. В промышленности такая реакция протекает при условии высокого давления около 150 – 300 атмосфер и температуре около 400 – 500 градусов по Цельсию в присутствии катализатора, например, железа. Такой процесс широко применяется в производстве аммиака и называется процессом Габера-Боша.

Сократить Перефразировать Добавить текст Вернуть оригинал

Вторая реакция в живых организмах протекает в цитоплазме клеток под воздействием фермента аммония, который катализирует реакцию между аммиаком и водой, образуя в результате ион аммония. В промышленности для того, чтобы превратить аммиак в соли аммония, применяется реакция с участием кислоты, которая используется для производства удобрений. В результате реакции образуются ионы аммония и анионы кислоты.

Сократить Перефразировать Добавить текст Вернуть оригинал

Схема реакции превращения солей аммония в органические соединения:

Сократить Перефразировать Добавить текст Вернуть оригинал

NH₄+ + CO² + ATP + H₂O → органические соединения + ADP + Pi

Сократить Перефразировать Добавить текст Вернуть оригинал

Стр. 60

Вопросы и упражнения

№ 1. Какие группы реакций можно выделить в обмене веществ?

Выделяют несколько групп реакций в обмене веществ, которые взаимосвязаны межу собой и обеспечивают нормальную жизнедеятельность клеток и организмов:

Сократить Перефразировать Добавить текст Вернуть оригинал

1. Гликолиз (является первым этапом аэробного и анаэробного дыхания);

Сократить Перефразировать Добавить текст Вернуть оригинал

2. Дыхание (может быть аэробным и анаэробным);

Сократить Перефразировать Добавить текст Вернуть оригинал

3. Фотосинтез (преобразование световой энергии в химическую);

Сократить Перефразировать Добавить текст Вернуть оригинал

4. Катаболизм жиров (расщепление жиров на глицерин и жирные кислоты);

Сократить Перефразировать Добавить текст Вернуть оригинал

5. Аминокислотный обмен (важен для поддержания структуры тканей и синтеза необходимых белков);

Сократить Перефразировать Добавить текст Вернуть оригинал

6. Обмен липидов (синтез или расщепление липидов для использования их в клетке).

Сократить Перефразировать Добавить текст Вернуть оригинал

№ 2. Какие существуют типы обмена веществ?

Существует два основных типа обмена веществ: анаболизм и катаболизм. Анаболизм (ассимиляция или пластический обмен) представляет собой процесс синтеза из простых компонентов более сложных молекул, который требует много энергии. Например, синтез гликогена из глюкозы, синтез жиров из глицина и жирных кислот или синтез белков из аминокислот.

Сократить Перефразировать Добавить текст Вернуть оригинал

Катаболизм (диссимиляция иди энергетический обмен) – это процесс расщепления более сложных молекул на простые компоненты с выделением энергии. Например, расщепление жиров до глицерина и ацильных кислот в результате жирового распада.

Сократить Перефразировать Добавить текст Вернуть оригинал

Также выделяют еще один тип обмена веществ – трансформация, который подразумевает процесс изменения одних химических соединений в другие без синтеза или существенного расщепления. Он является основой для обмена веществ в тканях. Например, изменение одного аминокислотного остатка в белке на другой.

Сократить Перефразировать Добавить текст Вернуть оригинал

№ 3. Как сформировалась кислородная атмосфера Земли?

Первые клетки, которые были способными использовать энергию солнечного света, появились на нашей планете более 3,5 млрд. лет назад, в архейскую эру. Чуть более миллиарда лет потребовалось и на то, чтобы атмосфера достаточно насытилась выделяемым кислородом. Все это произошло благодаря «великому окислительному событию», в ходе которого организмы, например, цианобактерии, способные к фотосинтезу, смогли производить в процессе своей жизнедеятельности кислород.

Сократить Перефразировать Добавить текст Вернуть оригинал

№ 4. В чем заключается планетарная роль фотоавтотрофов?

Фотоавтотрофы – это организмы, которые способны использовать энергию солнца для синтеза из неорганических веществ – воды и углекислого газа – органические соединения. Их планетарная роль заключается, прежде всего, в том, что они являются главными производителями органических веществ во всех экосистемах Земли. Они поглощают огромное количество углекислого газа из атмосферы и в процессе фотосинтеза преобразуют его в кислород. Благодаря этому уменьшается концентрация углекислого газа.

Сократить Перефразировать Добавить текст Вернуть оригинал

Также фотоавтотрофы являются источником питания для большинства других организмов, включая даже гетеротрофов – потребителей органических соединений, произведенных фотоавтотрофами.

Сократить Перефразировать Добавить текст Вернуть оригинал

Таким образом, планетарная роль фотоавтотрофов в том, что они обеспечивают основу для жизни на Земле, оказывают важное влияние на глобальный климат, поддерживают экосистемы.

Сократить Перефразировать Добавить текст Вернуть оригинал

Стр. 61

Работа с информацией

№ 5. Найдите в Интернете информацию о хемосинтетиках и подготовьте сообщение на тему «Преобразование энергии хемосинтетиками».

Сократить Перефразировать Добавить текст Вернуть оригинал

Преобразование энергии хемосинтетиками

Хемосинтетики – это хемотрофы или хемосинтезирующие бактерии, которые способны получать углерод, как и в случае с фотосинтезом, из углекислого газа, но при этом в качестве энергии могут использовать энергию окисления неорганических веществ и ферментов. Сегодня такие бактерии используют для хемосинтеза соединения серы, азота и железа. Также известен целый ряд микроорганизмов, которые способны окислять марганец. По мнению ученых, благодаря таким химическим реакциям эти микроорганизмы научились получать энергию.

Сократить Перефразировать Добавить текст Вернуть оригинал

Еще один пример хемосинтеза – сероокисляющие бактерии. Они используют сероводород в качестве источника энергии и выделяют серу в виде отходов. Некоторые виды бактерий могут использовать железо в качестве источника энергии и выделять его в виде отходов.

Сократить Перефразировать Добавить текст Вернуть оригинал

В целом хемосинтез имеет большое значение для жизни на нашей планете. Он позволяет организмам выживать в условиях, когда отсутствует доступ света и процесс фотосинтеза невозможен.

Сократить Перефразировать Добавить текст Вернуть оригинал

Стр. 61

Работа с текстом

№ 6. Прочитайте раздел параграфа «Типы обмена веществ» и сформулируйте определение понятия «аэробные организмы».

Аэробные организмы – это организмы, которым для процессов синтеза энергии нужен свободный молекулярный кислород. К ним относится значительная часть микроорганизмов, все растения и подавляющее большинство животных.

Сократить Перефразировать Добавить текст Вернуть оригинал

Стр. 61

К следующему уроку

Как устроены хлоропласты? (параграф 9)

Хлоропласты – это органеллы в растительных клетках, которые выполняют определенный ряд важнейших функций, связанных с фотосинтезом. В хлоропластах есть двойная мембрана, которая окружает их внутреннюю жидкость – строму. В строме расположены тилакоиды – дисковидные структуры, образующие стопки – граны. В гранах находится большое количество молекул хлорофилла и других пигментов, которые используются для преобразования энергии света в химическую энергию. Также в хлоропластах содержится циркулярная ДНК, которая управляет процессами репликации и транскрипции генов, и рибосомы, которые нужны для синтеза белков.

Сократить Перефразировать Добавить текст Вернуть оригинал

Какое строение имеет молекула АТФ?

Молекула АТФ состоит из трех компонентов – рибозы (пятиуглеродного моносахарида), аденина и трех остатков фосфорной кислоты, которые соединены между собой макроэнергетическими связями.

Сократить Перефразировать Добавить текст Вернуть оригинал

Какие функции она выполняет? (параграф 6)

Молекула АТФ является универсальным энергетическим носителем в клетке, а также обеспечивает энергию для большинства биохимических реакций:

Сократить Перефразировать Добавить текст Вернуть оригинал

1) передача энергии в клетке;

2) регуляция метаболизма и контроль активности ферментов и других белковых молекул;

Сократить Перефразировать Добавить текст Вернуть оригинал

3) синтез биологически важных молекул (РНК, ДНК, липиды, углеводы, белки);

Сократить Перефразировать Добавить текст Вернуть оригинал

4) регуляция температуры (контроль метаболизма и уровня активности митохондрий);

Сократить Перефразировать Добавить текст Вернуть оригинал

5) механическая работа (источник энергии для сокращения мышц, движения жгутиков и ресничек).

Сократить Перефразировать Добавить текст Вернуть оригинал

Стр. 64