Решение задач на тему: «Энергетический обмен»
1. Объясните, в чём сходство и в чём различия биологического окисления органических веществ в клетке и процесса их горения в неживой природе.
Пояснение.
Сходство:
1) происходит окисление органических веществ до конечных продуктов углекислого газа и воды;
Различие:
2) биологическое окисление происходит медленно, последовательно в процессе нескольких реакций, а горение – быстрый процесс в виде одной реакции;
3) при горении вся энергия выделяется в виде тепла, а при биологическом окислении часть энергии аккумулируется в молекулах АТФ в виде энергии химических связей.
Как вариант ответа.
Сходство:
1) Процессы биологического окисления (клеточного дыхания) по конечному результату схожи с процессами горения. Получается углекислый газ и вода.
2) Происходит при участии кислорода – окисление органических веществ.
Различие:
3) Но эти процессы существенно различаются по сберегаемой энергии.
При горении вся энергия переходит в световую и тепловую, ничего при этом не запасается. При клеточном дыхании запасается энергия в молекулах АТФ, которая впоследствии расходуется во всех процессах жизнедеятельности: синтезе органических веществ, росте, развитии, движении и др.
2. В процессе гликолиза образовались 112 молекул пировиноградной кислоты (ПВК). Какое количество молекул глюкозы подверглось расщеплению и сколько молекул АТФ образуется при полном окислении глюкозы в клетках эукариот? Ответ поясните.
Пояснение.
1) В процессе гликолиза при расщеплении 1 молекулы глюкозы образуется 2 молекулы пировиноградной кислоты и выделяется энергия, которой хватает на синтез 2 молекул АТФ.
2) Если образовалось 112 молекулы пировиноградной кислоты, то, следовательно расщеплению подверглось 112 : 2 = 56 молекул глюкозы.
3) При полном окислении в расчете на одну молекулу глюкозы образуется 38 молекул АТФ.
Следовательно, при полном окислении 56 молекулы глюкозы образуется 38 х 56 = 2128 молекул АТФ
3. В процессе кислородного этапа катаболизма образовалось 972 молекулы АТФ. Определите, какое количество молекул глюкозы подверглось расщеплению и сколько молекул АТФ образовалось в результате гликолиза и полного окисления? Ответ поясните.
Пояснение.
1) В процессе энергетического обмена, в ходе кислородного этапа из одной молекулы глюкозы образуется 36 молекул АТФ, следовательно, гликолизу, а затем полному окислению подверглось 972 : 36 = 27 молекул глюкозы.
2) При гликолизе одна молекула глюкозы расщепляется до 2-ух молекул ПВК с образованием 2 молекул АТФ. Поэтому количество молекул АТФ, образовавшихся при гликолизе, равно 27 × 2 = 54.
3) При полном окислении одной молекулы глюкозы образуется 38 молекул АТФ, следовательно, при полном окислении 27 молекул глюкозы образуется 38 × 27 = 1026 молекул АТФ.
4. В процессе кислородного этапа катаболизма образовалось 1368 молекулы АТФ. Определите, какое количество молекул глюкозы подверглось расщеплению и сколько молекул АТФ образовалось в результате гликолиза и полного окисления? Ответ поясните.
Пояснение.
1) В процессе кислородного этапа энергетического обмена из одной молекулы глюкозы образуется 36 молекул АТФ, следовательно, гликолизу, а затем полному окислению подверглось 1368 : 36 = 38 молекул глюкозы.
2) При гликолизе одна молекула глюкозы расщепляется до 2-ух молекул ПВК с образованием 2 молекул АТФ. Поэтому количество молекул АТФ, образовавшихся при гликолизе, равно 38 × 2 = 76.
3) При полном окислении одной молекулы глюкозы образуется 38 молекул АТФ, следовательно, при полном окислении 38 молекул глюкозы образуется 38 × 38 = 1444 молекул АТФ.
5. В процессе гликолиза образовалось 84 молекулы пировиноградной кислоты. Какое количество молекул глюкозы подверглось расщеплению и сколько молекул АТФ образуется при её полном окислении? Объясните полученные результаты.
Пояснение.
1) В процессе гликолиза при расщеплении 1 молекулы глюкозы образуется 2 молекулы пировиноградной кислоты и выделяется энергия, которой хватает на синтез 2 молекул АТФ.
2) Если образовалось 84 молекулы пировиноградной кислоты, то, следовательно расщеплению подверглось 84 : 2 = 42 молекул глюкозы.
3) При полном окислении в расчете на одну молекулу глюкозы образуется 38 молекул АТФ.
Следовательно, при полном окислении 42 молекулы глюкозы образуется 38 х 42 = 1596 молекул АТФ
6. Как используется аккумулированная в АТФ энергия?
Пояснение.
1) АТФ является универсальным источником энергии в клетках всех живых организмов.
2) Энергия АТФ тратится на синтез и транспорт веществ.
3) На размножение клетки, на сокращение мышц, на проведение импульсов, т. е. на жизнедеятельность клеток, тканей, органов и всего организма.
7. В чем заключается биологический смысл окислительного фосфорилирования?
Пояснение.
1) В результате реакции окислительного фосфорилирования из АДФ и остатка фосфорной кислоты образуется молекула АТФ.
2) АТФ является источником энергии для всех процессов жизнедеятельности клетки.
8. К каким последствиям приведет снижение активности ферментов, участвующих в кислородном этапе энергетического обмена животных?
Пояснение.
1) Реакции полного биологического окисления будут идти слабо, и в клетке будет преобладать процесс бескислородного окисления — гликолиз. Молекул АТФ синтезируется меньше, что приведет к недостатку энергии в клетке и организме. В клетке и организме будут накапливаться продукты неполного окисления, которые могут привести к их гибели.
2) Из-за недостатка молекул АТФ замедлятся процессы пластического обмена.
9. Какие процессы происходят на этапах энергетического обмена?
Пояснение.
1) На подготовительном этапе сложные органические вещества расщепляются до менее сложных, например биополимеры — до мономеров.
2) В процессе гликолиза глюкоза расщепляется до пировиноградной кислоты (или молочной кислоты, или спирта) и синтезируется 2 молекулы АТФ.
3) На кислородном этапе пировиноградная кислота (пируват) расщепляется до углекислого газа и воды и синтезируется 36 молекул АТФ.
10. Почему брожение считают эволюционно более древним типом энергетического обмена, чем дыхание?
Пояснение.
1) Брожение осуществляется без участия кислорода.
2) Кислорода не было в древней атмосфере.
18 775
1 282 
