Опорні конспекти по темі "Принципи функціонування клітини"

Тема уроку:             Обмін речовин і енергії

(це надходження речовин до організму, їх перетворення та виведення непотрібних речовин)

Його етапи:

1. Потік речовин, енергії і інформації в клітину 
2. Внутрішньоклітинні перетворення → метаболізм               
3. Виведення речовин, енер. і інформ.

Види транспорту речовин

1. Пасивний (без використання енергії): перенесення малих молекул і йонів:

• проста дифузія – безперешкодне проникнення через мембрану з ділянок з високою концентрацією в ділянки з низької концентрації – за градієнтом концетрації;
• полегшена дифузія – за допомогою білків-переносників;
• осмос – проникнення води із ділянок з низької концентрації солей у високу концентрацію.

2. Активний (із затратою енергії АТФ проти градієнту концентрації):

• натрій-калієвий насос: процес переміщення низькомолекулярних сполук (амінокислот, глюкози) крізь мембрану за рахунок різної концентрації йонів Na+ і K+ всередині клітини і ззовні;
• ендоцитоз ( та екзоцитоз – із клітини на ззовні): перенесення речовин у кліт. в мембранній упаковці (пухирцями), для високомолекулярних сполук;

• фагоцитоз – транспорт твердих частинок – клітини епітелію поглинають речовини;
• піноцитоз – транспорт рідких частинок: гормонів, нейромедіаторів;

Метаболізм

Пластичний обмін      Енергетичний обмін

Тема уроку: Основні шляхи розщеплення органічних речовин в живих організмах

Живлення – усі п-си надходження до організму поживних реч. → виділення енергії

Типи живлення у живих організмах

1. Автотрофне:утв. органічних речовин з неорганічних (рослини, бактерії)
2. Гетеротрофне: отримання простих орг. реч. при розщепленні складних, що надійшли до організму (тварини, гриби, бактерії)
3. Міксотрофне (змішане): є і автотрофне, і гетеротрофне живлення (хламідомонада, діатомові водорості)

Особливості розщеплення (катаболізму)

• Відбувається за участю ферментів (оксидоредуктази і гідролази), мало втрат енергії, ККД мітохондрій 60-70%
• Вивільнення енергії поступове (1 моль глюкози дає 2800кДж, але у кілька етапів) - безпека
• Енергія одразу акумулюється у молекулах АТФ – доступні для всіх п-сів і органел

Шляхи розщеплення органічних речовин

1. Гідроліз: («розрізання» макромолекул при дії водорозчинних ферментів гідролаз, утв. 0,8% енергії → тепло) – у травній системі, у травних вакуолях
2. Біологічне окислення: (при дії оксидоредуктаз, переважно вуглеводи і жири, відбув. відщеплення Гідрогену)

1. Безкисневе розщеплення(анаеробне): найпростіше,  у гіалоплазмі клітин; утв. мало енергії і молекули із запасом енергії:

• Гліколіз – безкисневе розщеплення моносахаридів
• Ліполіз - …ліпідів і жирних кислот
• Протеоліз - … білків і амінокислот
• Бродіння – розщеплення вуглеводів при дії мікроорганізмів

2. Кисневе розщеплення (аеробне, клітинне дихання):  у мітохондріях, за участі О₂, утв. 90% енергії, виділяється Н₂О + СО₂, а з білків ще й амоніак NН₃.

Тема уроку:        Біохімічні механізми клітинного дихання

Шляхи розщеплення органічних речовин

1. Гідроліз: у травній системі
2. Біологічне окислення: (відбув. в клітині)

1. Безкисневе розщеплення(анаеробне):  у гіалоплазмі клітин

Найпоширеніше -

• Гліколіз – безкисневе розщеплення моносахаридів
• Бродіння – розщеплення вуглеводів при дії мікроорганізмів

2. Кисневе розщеплення (аеробне):  у мітохондріях

Гліколіз

 (у анаеробних організмів, або перший етап – у аеробних орг.)

• 1 молекула глюкози розкладається з утворенням 2 молекул піровиноградної кислоти (оксидоредуктази і гідролази), мало втрат енергії, ККД мітохондрій 60-70%
• Вивільняється 200кДж (80кДж  - на утворення 2 молекул АТФ, 120кДЖ – на тепло, розсіюється)
• Піровиноградна кислота іде на:

1. або на бродіння (спиртове, молочнокисле, метанове, масляне і тд.)
2. або на окислення у мітохондрії

С₆ Н₁₂О₆ + 2АДФ + 2Н₃РО₄ = 2С₃Н₆О₃ + 2Н₂О + 2АТФ + 200кДж

Біохімізм кисневого(аеробного) дихання

(це розклад 2 молекул піровиноградної кислоти з утворенням СО₂ і Н₂О, 2600кДж енергії, що витрачаються на утворення 36 молекул АТФ)

Етапи:

1. Окислювальне декарбоксилювання - піровиноградна кислота перетворюється на ацетилкоензим А (ацетил-КоА)
2. Цикл Кребса (цикл трикарбонових кислот) - ацетил-КоА  окислюється до СО₂ з виділенням енергії – матрикс мітохондрій
3. Окислювальне фосфорилювання - синтез АТФ за рахунок виділеної енергії – кристи мітохондрій

Хімізм:

2С₃Н₆О₃+ 6О₂ + 36Н₃РО₄  + 36АДФ = 2СО₂+ 42Н₂О + 36АТФ +2600кДж

Сумарне рівняння біологічного окислення

С₆ Н₁₂О₆ +38АДФ +38 Н₃РО₄ = 2СО₂+ 42Н₂О + 38АТФ +2800кДж

     (2+36)   (2+36)                              (2+36)    (200+2600)

Тема уроку:       Фотосинтез: світлова і темнова фаза

Повторення.

Процеси обміну речовин (метаболізму)

1. Катаболізм  або енергетичний обмін: це процес розщеплення речовин для утворення енергії, проходить у мітохондрія.
2. Анаболізм або пластичний обмін: це процес синтезу (утворення) органічних речовин необхідних організму, відбувається у:

• Хлоропластах рослин (вуглеводи)
• Рибосомах  (білки)
• Гладенькій ЕПС (ліпіди і вуглеводи)

Фотоситез

 (Процеси анаболізму, тобто синтезу,орг.речовин з використанням сонячної енергії)

Види фотосинтезу:

1. Кисневий (у рослин і ціанобактерій), найпоширеніший
2. Безкисневий (у фотобактерій)
3. Безхлорофільний (архей)

Фотосинтезуючі пігменти:

У рослин:

1. Основні: Хлорофіли (синє + червоне світло)
2. Допоміжні:

• Каротиноїди (рослини)
• Фікобіліни (ціанобактерії і червоні водорості)

У бактерій: бактеріохлорофіли (синє+ фіолетове+інфрачервоне світло)

Етапи фотосинтезу:

І. Світлова фаза: на гранах хлоропластів на світлі

1. Фотоліз води (розщеплення води під дією світла, утв. кисень і йони Н⁺)

2Н₂О → 4Н⁺ + О₂↑

2. Фосфорилювання (утворення АТФ з АДФ)

АДФ + Н₃РО₄ → АТФ

3. Відновлення НАДФ (приєднання до нього йона Гідрогену)

НАДФ∙ + Н⁺ → НАДФ∙Н⁺

ІІ. Темнова фаза: в стромі (матриксі) хлоропластів, світло не потрібне

1. Цикл Кальвіна: синтез глюкози з СО₂  і йонів Н⁺,що утв. в світловій фазі

6СО₂ + 12Н⁺ → С₆Н₁₂О₆

2. Розщеплення АТФ (вивільнення енергії для циклу Кальвіна)

Сумарне рівняння фотосинтезу:

6СО₂ + 6Н₂О → С₆Н₁₂О₆ + 6О₂↑

Тема уроку: Хетосинтез. Основні принципи синтетичних процесів

процес утворення органічних речовин із неорганічних завдяки енергії, яка вивільняється під час перетворення неорганічних речовин (відкрив С.Виноградський).

• Як темнова фаза фотосинтезу – без світла
• Використовується О₂
• Джерело Гідрогену - вода

Характерний для хемоавтотрофів:

1. Нітрифікуючих бактерій - окислюють амоніак до нітритної кислоти (нітритів), а потім до нітратної (нітратів):

  (нітрифікатори І фази)            (нітрифікатори ІІ фази)

NH₃ → НNO₂ → HNO₃ (доступна для рослин)

                    ↑О₂ грунту            ↑О₂ грунту

Розпушення – підвищує родючість

2. Сіркобактерій: окислюють сірководень біля геотермальних джерел на глибині 2500м.

H₂S → S → H₂SO₄

               ↑О₂ води    ↑О₂ води

3. Залізобактерій: окислюють двовалентне залізо до тривалентного → поклади залізних і марганцевих руд на дні боліт і озер

Загальні закономірності синтетичних процесів

1. Енергозалежність (автотрофи – енергія світла і хім. реакцій; гетерофрофи – при окисленні їжі)
2. Використання АТФ як універсального носія енергії
3. Спрямованість на синтез власних орг.речовин
4. Поетапність перебігу