БИОЛОГИЯ · 11 КЛАСС
Проект «Педагагічная скарбонка»
Молекулы, наследственность и эволюция

§ 20. Обмен веществ и преобразование энергии

Метаболизм объединяет все химические превращения клетки. Его реакции образуют согласованную сеть, а не набор независимых процессов.

Интерактивное исследование6 выводов2 интересных факта
20
Главный вопрос

Как клетка согласует расщепление веществ с построением собственных структур?

Биологическая лаборатория

Исследуйте ключевые связи темы

Выберите смысловой раздел карты. Пояснение и связанные понятия помогут разобраться в теме до чтения конспекта.

Исследуйте изменения и читайте объяснения. Учебные схемы и числовые модели упрощены.

Разбираемся в теме

Четыре смысловых раздела
01

Обмен как единая сеть

Метаболизм объединяет все химические превращения клетки. Его реакции образуют согласованную сеть, а не набор независимых процессов. Вещества поступают, преобразуются, включаются в структуры или выводятся, а энергия переходит между доступными формами. Многие промежуточные продукты используются сразу в нескольких путях. Поэтому нарушение одного фермента способно повлиять на процессы, которые внешне кажутся не связанными с ним.

Выделяем главное

Метаболизм
Совокупность химических реакций живой системы
Метаболический путь
Связанная последовательность реакций превращения вещества
Метаболит
Вещество, участвующее в обмене как исходный компонент, промежуточный или конечный продукт
Выделяем главное
02

Построение и расщепление

Анаболизм обеспечивает синтез сложных соединений из более простых. Катаболизм расщепляет вещества и может обеспечивать образование доступных переносчиков энергии.

Для биосинтеза нужны не только строительные компоненты, но и энергетическое обеспечение. Продукты катаболизма становятся исходным материалом анаболических путей. Эти направления нельзя разнести по разным периодам жизни клетки: обычно они идут одновременно и регулируются в соответствии с потребностями.

Два направления единого обмена

Катаболизм

Сложные вещества расщепляются
Продукты и энергия доступны другим путям

Анаболизм

Из компонентов строятся структуры
Требуются энергия и восстановительные ресурсы
Анаболизм
Совокупность процессов синтеза веществ с затратой энергии
Катаболизм
Совокупность процессов расщепления и преобразования веществ с высвобождением доступной энергии
Пластический обмен
Учебное название анаболических процессов построения клеточных веществ
От схемы — к объяснению

Строение митохондрии

Mariana Ruiz Villarreal LadyofHats · Public domain
Wikimedia Commons · источник

Клетки листа мха с зелёными хлоропластами

Des_Callaghan · CC BY-SA 4.0
Wikimedia Commons · источник

Клетки дрожжей

Mogana Das Murtey and Patchamuthu Ramasamy · CC BY 3.0
Wikimedia Commons · источник

03

Энергия передаётся через посредников

Энергия выделяющихся реакций частично используется для синтеза АТФ и восстановления переносчиков. Эти посредники затем обеспечивают затратные процессы клетки. Часть энергии рассеивается как теплота, поэтому превращение никогда не следует представлять как стопроцентный перенос в полезную работу. Окисление связано с отдачей электронов, восстановление — с их получением. Перенос электронов и протонов связывает химические реакции с работой мембранных энергетических систем.

Структура и её функция

Окисление
Процесс отдачи электронов веществом
Восстановление
Процесс присоединения электронов веществом
Энергетическое сопряжение
Использование выгодного энергетического перехода для обеспечения затратного процесса
Структура и её функция
04

Источники углерода и энергии

Что классифицируем: углерод или энергию?
Что классифицируем: углерод или энергию?

Источник углерода

Неорганический или готовый органический

Автотрофия / гетеротрофия

Источник энергии

Свет или химические превращения

Фототрофия / хемотрофия

Автотрофы используют неорганический углерод для синтеза органических соединений. Гетеротрофам необходимы готовые органические источники углерода.

Источник энергии классифицируют отдельно: фототрофы используют свет, хемотрофы — химические реакции. Растение не получает «энергию из почвы» в том же смысле, что минеральные элементы и воду. Для описания питания нужно независимо спросить, откуда поступают углерод, электроны и энергия.

Автотроф
Организм, способный образовывать органические вещества из неорганического источника углерода
Гетеротроф
Организм, использующий готовые органические вещества как источник углерода
Фототроф
Организм, использующий свет как источник энергии
От схемы — к объяснению
Думаем как биологи

Разберите ситуацию

Растение получило воду и минеральные соли, но долго находится без света. Почему это не заменяет энергетический источник?

Сверить рассуждение

Вода и соли обеспечивают вещества, но не световую энергию. Растение может временно расходовать органические запасы на дыхание, однако они ограничены.

Собираем главное

Шесть опорных выводов

01

Метаболизм объединяет все химические превращения клетки. Его реакции образуют согласованную сеть, а не набор независимых процессов.

02

Анаболизм обеспечивает синтез сложных соединений из более простых. Катаболизм расщепляет вещества и может обеспечивать образование доступных переносчиков энергии.

03

Энергия выделяющихся реакций частично используется для синтеза АТФ и восстановления переносчиков. Эти посредники затем обеспечивают затратные процессы клетки.

04

Автотрофы используют неорганический углерод для синтеза органических соединений. Гетеротрофам необходимы готовые органические источники углерода.

05

Анаболизм и катаболизм связаны общими продуктами и переносчиками. Работу клетки объясняют через их согласование.

06

Источник вещества не тождествен источнику энергии. Эти стороны обмена следует анализировать отдельно.

Проверьте себя10 вопросов · проверяем понимание темы
1. Какое понятие соответствует описанию? «Совокупность химических реакций живой системы»
2. Какое понятие соответствует описанию? «Связанная последовательность реакций превращения вещества»
3. Какое понятие соответствует описанию? «Совокупность процессов синтеза веществ с затратой энергии»
4. Какое понятие соответствует описанию? «Совокупность процессов расщепления и преобразования веществ с высвобождением доступной энергии»
5. Какое понятие соответствует описанию? «Процесс отдачи электронов веществом»
6. Какое понятие соответствует описанию? «Процесс присоединения электронов веществом»
7. Какое понятие соответствует описанию? «Организм, способный образовывать органические вещества из неорганического источника углерода»
8. Какое понятие соответствует описанию? «Организм, использующий готовые органические вещества как источник углерода»
9. Какое понятие соответствует описанию? «Вещество, участвующее в обмене как исходный компонент, промежуточный или конечный продукт»
10. Какое понятие соответствует описанию? «Использование выгодного энергетического перехода для обеспечения затратного процесса»

Источники и иллюстрации

Основа: предоставленный параграф учебника «Биология. 11 класс», § 20 «Обмен веществ и преобразование энергии», издательство «Народная асвета». Материал переработан в учебный конспект по структуре и терминологии курса. Подписи, авторы и лицензии изображений приведены рядом с ними.

Конспект, схемы и задания работают без подключения к сети. Для внешних изображений требуется интернет.

↑

Загрузка прогресса…