Структури клітини та метаболізм.

Лекція № 7.

Розділ: Обмін речовин і перетворення енергії.

Тема: Структури клітини та метаболізм. Енергетичне забезпечення процесів метаболізму.

Мета вивчення:

• сформувати знання про способи отримання енергії в різних груп автотрофних та гетеротрофних організмів;
• з’ясувати її подальше використання.

Література:

1. Біологія і екологія: підруч. для 10 кл. закладів загальної середньої освіти: рівень стандарту/О. А. Андерсон, М. А. Вихренко, А. О. Чернінський. – К.: Школяр, 2018. – 216 с.: іл.

2. Біологія і екологія (рівень стандарту): підруч. для 10 кл. закл. заг. серед. освіти / В. І. Соболь. – Кам’янець-Подільський: Абетка, 2018. – 272 с.: іл.

3. Задорожний К.М. Біологія і екологія (рівень стандарту): підруч. для 10 кл. закл. загал. серед. освіти / К.М. Задорожний. — Харків: Вид-во «Ранок», 2018. — 208 с.: іл.

План

1. Функції плазматичної мембрани.

2. Органели клітини та їхні функції.

3. Енергетичне забезпечення процесів метаболізму.

Основний зміст

Метаболізм забезпечує плазматична мембрана, мембранні та немембранні органели клітини (рис. 1).

Рисунок 1. Плазматична мембрана.

Функції плазматичної мембрани.

1) бар’єрна – регулює обмін речовин між клітиною й навколишнім середовищем;

2) транспортна – крізь мембрану здійснюється транспортування речовин  усередину клітини, так і назовні.

Типи транспортування речовин:

•   пасивний рух - рух речовин, за якого не витрачається енергія АТФ.

Пасивне транспортування відбувається за рахунок простої дифузії (від місця з більшою концентрацією речовини до місця з меншою її концентрацією).

Пасивний рух речовин за допомогою молекул-переносників називають полегшеною дифузією.

•   активний рух - рух речовин, за якого витрачається енергія АТФ.

Для транспортування речовин від місця з меншою її концентрацією до місця, де її концентрація більша, потрібні витрати енергії, а тому є активним рухом. Приклад: натрій-калієвий насос. Він забезпечує вихід із клітини йонів Натрію та надходження в неї з позаклітинного простору йонів Калію (рис. 2).

Рисунок 2. Схема роботи натрій-калієвого насоса

Особливим типом активного транспортування є цитоз – переміщення речовин у складі мембранних пухирців.

Процес виведення речовин із клітини внаслідок злиття везикул з плазматичною мембраною називають екзоцитозом.

Процес надходження твердих і рідких речовин із зовнішнього середовища всередину клітини називають ендоцитозом (рис. 3).

3) контактна:

•   піноцитоз (поглинання рідких речовин);
•   фагоцитоз (поглинання разом з рідкими речовинами твердих часточок).

4) рецепторна – реагував на хімічні речовини, змінюючи при цьому функціонування клітин.

5) ферментативна – забезпечуює мембранне (пристінкове) травлення в кишечнику людини.

Рисунок 3. Схеми процесів екзоцитозу (а) й ендоцитозу (б)

Органели клітини та їхні функції

Енергетичне забезпечення процесів метаболізму.

Організми використовують енергію, акумулюючи її у формі хімічних зв’язків органічних молекул – перетворення енергії взаємопов’язане з обміном речовин.

Під час фотосинтезу утворюється глюкоза – джерело енергії для клітин, а внаслідок енергетичного обміну відбувається безкисневе розщеплення глюкози та подальше окиснення органічних речовин у мітохондріях за участі кисню.

Рисунок 4. Процеси метаболізму рослинної клітини

Частина енергії, що вивільняється, розсіюється у формі теплової енергії, а частина забезпечує синтез АТФ – універсального внутрішньоклітинного переносника енергії (рис. 4).

Такий процес окиснення називається клітинним диханням (пов’язаний з дифузією газів). Дифузія кисню та вуглекислого газу в рослин відбувається через продихи. У інших організмів це може здійснюватися через поверхню тіла або спеціалізовані органи (зябра, трахеї, легені).

Дихання – це сукупність процесів, які забезпечують надходження в організм кисню, використання його в окиснювальних процесах і видалення з організму вуглекислого газу.

Реакції енергетичного обміну подібні в усіх організмів.

Повне окиснення глюкози у еукаріотів відбувається за участі мітохондрій, тому їх називають «енергетичними станціями» клітини.

Етапи енергетичного обміну

Рисунок 5. Етапи енергетичного обміну

Питання для самостійної роботи:

1. Назвіть структури клітини, які забезпечують метаболізм.

2. Перелічіть функції плазмолеми.

3. Поясніть відмінності між пасивним та активним транспортуванням речовин.

4. Які речовини можуть транспортуватися крізь мембрану шляхом дифузії, а які – ні? Чому?

5. Які одномембранні органели ви знаєте? Які процеси вони забезпечують у клітині?

6. Поясніть значення хлоропластів в обміні речовин.

7. Обґрунтуйте значення мітохондрій в енергетичному обміні.

8. Дайте означення понять дихання, клітинне дихання.

9. Поясніть особливості енергетичного обміну клітин автотрофних і гетеротрофних організмів.

10. Опишіть процес енергетичного обміну.

11. Поясніть роль АТФ у процесах обміну речовин.