В чем заключается биологический смысл окислительного фосфорилирования
Установите соответствие между процессами и стадиями клеточного дыхания: к каждой позиции, данной в первом столбце, подберите соответствующую позицию из второго столбца.
ПРОЦЕССЫ
СТАДИИ КЛЕТОЧНОГО ДЫХАНИЯ
А) окислительное фосфорилирование
Б) транспорт электронов по цепи переносчиков
В) образование пировиноградной кислоты
Г) расщепление шестиуглеродного сахара
Д) активация глюкозы с затратой АТФ
Е) цикл трикарбоновых кислот
1) бескислородный этап
2) кислородный этап
Запишите в ответ цифры, расположив их в порядке, соответствующем буквам:
Энергетический обмен предусматривает расщепление органических веществ и высвобождение энергии химических соединений и связей. Отмечено, что ее дальнейшее распределение осуществляется частью в виде тепла. Другая часть резервируется в АТФ молекулах. Первая стадия — подготовительная. Энергетический обмен начинается с проникновения пищи в организм человека или животного в форме сложных высокомолекулярных элементов. Перед тем как проникнуть в ткани и клетки, происходит разрушение этих соединений до низкомолекулярных. Гидролитическое расщепление органических веществ осуществляется с участием воды. Этот процесс проходит в пищеварительном тракте (у многоклеточных), на клеточном уровне (в лизосомах), в пищеварительных вакуолях (у одноклеточных) под воздействием определенных ферментов. На второй стадии энергетический обмен представляет собой бескислородное окисление. Процессы при этом происходят без участия кислорода, на клеточном уровне, в клеточной цитоплазме. Одним из ключевых элементов, обеспечивающих энергетический обмен, является глюкоза. Прочие органические соединения (аминокислоты, глицерин, жирные кислоты) включаются в процесс ее превращения на различных стадиях. Бескислородное, неполное окисление глюкозы называют гликолизом. В результате гликолиза одной молекулы глюкозы образуется по две молекулы пировиноградной кислоты (ПВК, пируват) CH3COCOOH, АТФ и воды, а также атомы водорода, которые связываются молекулой-переносчиком НАД+ и запасаются в виде НАД · H. Суммарная формула гликолиза имеет следующий вид:
Выделяющаяся таким образом при расщеплении глюкозы, энергия частично резервируется, а частично выделяется в форме тепла. На третьем этапе происходит дыхание (биологическое окисление — окислительное фосфорилирование). Данная стадия возможна только под воздействием кислорода. В связи с этим она называется кислородной. Протекает этот процесс в митохондриях.
1) бескислородный этап: В) образование пировиноградной кислоты; Г) расщепление шестиуглеродного сахара; Д) активация глюкозы с затратой АТФ
2) кислородный этап: А) окислительное фосфорилирование; Б) транспорт электронов по цепи переносчиков; Е) цикл трикарбоновых кислот
Задания части 2 ЕГЭ по теме «Клеточное дыхание, митохондрии»
1. Общая масса митохондрий по отношению к массе клеток различных органов крысы составляет: в поджелудочной железе – 7,9%, в печени – 18,4%, в сердце – 35,8%. Почему в клетках этих органов различное содержание митохондрий?
1) митохондрии являются энергетическими станциями клетки, в них синтезируются и накапливаются молекулы АТФ; 2) для интенсивной работы сердечной мышцы необходимо много энергии, поэтому содержание митохондрий в ее клетках наиболее высокое; 3) в печени количество митохондрий по сравнению с поджелудочной железой выше, так как в ней идет более интенсивный обмен веществ.
2. Объясните, в чём сходство и в чём различия биологического окисления органических веществ в клетке и процесса их горения в неживой природе.
Сходство: сложные вещества распадаются до более простых с выделением энергии. Различия: биологическое окисление происходит под действием ферментов, оно происходит медленно (ступенчато), часть энергии запасается в форме АТФ.
3. В чем заключается биологический смысл окислительного фосфорилирования?
Богатые энергией электроны, полученные в предыдущих стадиях энергетического обмена, восстанавливают кислород, при этом выделяется энергия, которая идет на синтез АТФ (фосфорилирование АДФ).
4. Известно, что реакции метаболизма ускоряются ферментами. К каким последствиям приведёт снижение активности ферментов, участвующих в кислородном этапе энергетического обмена животных?
1) Скорость реакций кислородного дыхания замедлится. 2) В организме ускорятся процессы бескислородного дыхания. 3) Органы, неспособные к бескислородному дыханию, будут испытывать недостаток энергии.
5. Почему брожение считают эволюционно более древним типом энергетического обмена, чем дыхание?
1. Дыхание требует наличия кислорода, а в атмосфере Земли кислорода раньше не было. 2. Для дыхания требуются митохондрии – специализированные органоиды сложного строения, а брожение происходит просто в цитоплазме клетки.
6. Действие некоторых лекарственных препаратов связано с подавлением ферментативных процессов в клетках бактерий. Препараты подавляют активность ферментов, обеспечивающих процесс окислительного фосфорилирования. Синтез какого вещества подавляют эти препараты? Где происходят эти процессы в клетке бактерии?
7. Биологическое окисление органических веществ в организме человека сходно по химическому процессу со сжиганием топлива (угля, торфа, дерева). Какие общие с горением продукты образуются в результате этих процессов? Сравните энергетику процессов биологического окисления и горения. В чём их отличие?
1) в результате окисления кислородом органических веществ, как и при горении, образуются углекислый газ и вода; 2) при горении вся энергия выделяется в виде тепла, а при биологическом окислении часть энергии запасается в молекулах АТФ
8. В каких реакциях обмена веществ вода является конечным продуктом?
1. Вода является конечным продуктом в реакциях окисления органических веществ в процессе энергетического обмена. 2. Например, в реакции кислородного дыхания.
9. При закладке на хранение клубней картофеля их масса к весне уменьшается. Объясните почему.
1) Клетки клубня дышат: крахмал распадается на глюкозу, глюкоза окисляется до углекислого газа и воды, которые испаряются. 2) Масса клубней испаряется за счет того, что из клубня улетучиваются углекислый газ и вода.
10. Объясните, почему в клетках мышечной ткани нетренированного человека после напряжённой физической работы возникает чувство боли.
1) при напряжённой физической работе в клетках мышечной ткани возникает недостаток кислорода; 2) происходит гликолиз, в результате которого накапливается молочная кислота, вызывающая эти симптомы
11. На электронных микрофотографиях видно, что в шейке сперматозоида располагаются митохондрии. Объясните, какова их роль.
1) для активного движения сперматозоида необходимо много энергии (АТФ); 2) в митохондриях активно синтезируются молекулы АТФ
12. В процессе изготовления вина на ёмкость с брагой надевают сверху крышку с гидрозатвором (устройством, которое наружу газы выпускает, а внутрь не впускает). Для чего используется данная деталь в конструкции гидрозатвора? Ответ поясните.
1) Для изготовления вина используются дрожжи, которые осуществляют спиртовое брожение. 2) При спиртовом брожении выделяются спирт и углекислый газ. 3) Углекислый газ необходимо выпускать из ёмкости, чтобы её не разорвало давлением. 4) Кислород воздуха нельзя впускать в ёмкость, чтобы дрожжи не перешли на кислородное дыхание.
Окислительное фосфорилирование — один из важнейших компонентов клеточного дыхания, приводящего к получению энергии в виде АТФ. Субстратами окислительного фосфорилирования служат продукты расщепления органических соединений — белки, жиры и углеводы. Процесс окислительного фосфорилирования проходит на кристах митохондрий.
Однако чаще всего в качестве субстрата используются углеводы. Так, клетки головного мозга не способны использовать для питания никакой другой субстрат, кроме углеводов.
Предварительно сложные углеводы расщепляются до простых, вплоть до образования глюкозы. Глюкоза является универсальным субстратом в процессе клеточного дыхания. Окисление глюкозы подразделяется на 3 этапа:
При этом гликолиз является общей фазой для аэробного и анаэробного дыхания.
Содержание
Работа АТФ-синтазы
Процесс окислительного фосфорилирования осуществляется пятым комплексом дыхательной цепи митохондрий — Протонная АТФ-синтаза, состоящая из 9 субъединиц 5 типов:
Суммарный выход
Для синтеза 1 молекулы АТФ необходимо 3 протона.
Ингибиторы окислительного фосфорилирования
Ингибиторы блокируют V комплекс:
Разобщители окислительного фосфорилирования
Разобщители — липофильные вещества, которые способны принимать протоны и переносить их через внутреннюю мембрану митохондрий минуя V комплекс(его протонный канал). Разобщители:
Полезное
Смотреть что такое «Окислительное фосфорилирование» в других словарях:
окислительное фосфорилирование — см. фосфорилирование окислительное. окислительные брожения – см. брожения окислительные. (Источник: «Микробиология: словарь терминов», Фирсов Н.Н., М: Дрофа, 2006 г.) … Словарь микробиологии
ОКИСЛИТЕЛЬНОЕ ФОСФОРИЛИРОВАНИЕ — в биохимии образование аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ) из аденозиндифосфорной и фосфорной кислот за счет энергии, освобождающейся при окислении органических веществ в живых клетках. См. также Фосфорилирование … Большой Энциклопедический словарь
ОКИСЛИТЕЛЬНОЕ ФОСФОРИЛИРОВАНИЕ — осуществляющийся в живых клетках синтез молекул аденозинтрифосфорной к ты (АТФ) из адеиозиндифосфорной (АДФ) и фосфорной к т за счёт энергии окисления молекул органич. веществ. Аккумулированная в АТФ энергия используется затем клеткой для… … Биологический энциклопедический словарь
окислительное фосфорилирование — — [http://www.dunwoodypress.com/148/PDF/Biotech Eng Rus.pdf] Тематики биотехнологии EN oxidative phosphorylation … Справочник технического переводчика
окислительное фосфорилирование — (биохим.), образование аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ) из аденозиндифосфорной и фосфорной кислот за счёт энергии, освобождающейся при окислении органических веществ в живых клетках. См. также Фосфорилирование. * * * ОКИСЛИТЕЛЬНОЕ… … Энциклопедический словарь
окислительное фосфорилирование — oxidative phosphorylation окислительное фосфорилирование. Фосфорилирование основного биоэнергетического носителя (АДФ в АТФ), сопряженное с окислением низкомолекулярных соединений кислородом в дыхательной цепи; превращение АДФ в АТФ может… … Молекулярная биология и генетика. Толковый словарь.
ОКИСЛИТЕЛЬНОЕ ФОСФОРИЛИРОВАНИЕ — синтез АТФ из аденозиндифосфата и неорг. фосфата, осуществляющийся в живых клетках, благодаря энергии, выделяющейся при окислении орг. в в в процессе клеточного дыхания. В общем виде О. ф. и его место в обмене в в можно представить схемой: АН 2… … Химическая энциклопедия
Окислительное фосфорилирование — осуществляющийся в живых клетках синтез молекул аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ) из аденозиндифосфорной (АДФ) и фосфорной кислот за счёт энергии окисления молекул органических веществ (субстратов). В результате О. ф. в клетках… … Большая советская энциклопедия
ОКИСЛИТЕЛЬНОЕ ФОСФОРИЛИРОВАНИЕ — (биохим.), образование аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ) из аденозиндифосфорной и фосфорной к т за счёт энергии, освобождающейся при окислении органич. в в в живых клетках. См. также Фосфррилирование … Естествознание. Энциклопедический словарь
ОКИСЛИТЕЛЬНОЕ ФОСФОРИЛИРОВАНИЕ — образование АТФ за счет энергии переноса электронов с субстратов (напр., промежуточных продуктов цикла Кребса) на кислород … Словарь ботанических терминов
Окисли́тельное фосфорили́рование — метаболический путь, при котором энергия, образовавшаяся при окислении питательных веществ, запасается в митохондриях клеток в виде АТФ. Хотя различные формы жизни на Земле используют разные питательные вещества, АТФ является универсальным соединением, в котором запасается энергия, необходимая для других метаболических процессов. Почти все аэробные организмы осуществляют окислительное фосфорилирование. Вероятно, широкому распространению этого метаболического пути способствовала его высокая энергетическая эффективность по сравнению с анаэробным брожением.
При окислительном фосфорилировании происходит перенос электронов от соединений-доноров к соединениям-акцепторам в ходе окислительно-восстановительных реакций. В ходе этих реакций выделяется энергия, которая далее запасается в виде АТФ. У эукариот эти окислительно-восстановительные реакции осуществляются несколькими белковыми комплексами, локализованными во внутренней митохондриальной мембране, а у прокариот они располагаются в межмембранном пространстве [en] клетки. Этот набор связанных белков составляет электрон-транспортную цепь (ЭТЦ). У эукариот в состав ЭТЦ входит пять белковых комплексов, в то время как у прокариот её составляют множество различных белков, работающих с различными донорами и акцепторами электронов.
Энергия, выделяющаяся при движении электронов по ЭТЦ, используется для перекачки протонов из митохондриального матрикса через внутреннюю мембрану в межмембранное пространство. При этом увеличивается электрохимический градиент, то есть возрастает разность концентраций протонов и разность электрических потенциалов по обе стороны внутренней мембраны, и тем самым накапливается энергия, которая высвобождается при возвращении протонов в матрикс. Обратно в матрикс протоны проходят через особый белковый комплекс — АТФ-синтазу; сам процесс перемещения протонов по их электрохимическому градиенту получил название хемиосмос. АТФ-синтаза использует выделяющуюся при хемиосмосе энергию для синтеза АТФ из АДФ в реакции фосфорилирования. Эта реакция запускается при вращении части АТФ-синтазы, которое поддерживается благодаря потоку протонов: таким образом, АТФ-синтаза работает как вращающийся молекулярный мотор.
Хотя окислительное фосфорилирование обеспечивает энергией клетки и поддерживает жизнь клеток, в ходе этого процесса также образуются активные формы кислорода, в частности, супероксид и пероксид водорода. Они способствуют образованию в клетках свободных радикалов, которые разрушают белки и причиняют вред клеткам, приводя к болезням и старению. Ферменты окислительного фосфорилирования являются мишенями для многих биологически активных веществ и ядов, которые подавляют их активность.
Смотреть что такое «ОКИСЛИТЕЛЬНОЕ ФОСФОРИЛИРОВАНИЕ» в других словарях:
Окислительное фосфорилирование — Окислительное фосфорилирование один из важнейших компонентов клеточного дыхания, приводящего к получению энергии в виде АТФ. Субстратами окислительного фосфорилирования служат продукты расщепления органических соединений белки, жиры и … Википедия
окислительное фосфорилирование — см. фосфорилирование окислительное. окислительные брожения – см. брожения окислительные. (Источник: «Микробиология: словарь терминов», Фирсов Н.Н., М: Дрофа, 2006 г.) … Словарь микробиологии
ОКИСЛИТЕЛЬНОЕ ФОСФОРИЛИРОВАНИЕ — в биохимии образование аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ) из аденозиндифосфорной и фосфорной кислот за счет энергии, освобождающейся при окислении органических веществ в живых клетках. См. также Фосфорилирование … Большой Энциклопедический словарь
окислительное фосфорилирование — — [http://www.dunwoodypress.com/148/PDF/Biotech Eng Rus.pdf] Тематики биотехнологии EN oxidative phosphorylation … Справочник технического переводчика
окислительное фосфорилирование — (биохим.), образование аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ) из аденозиндифосфорной и фосфорной кислот за счёт энергии, освобождающейся при окислении органических веществ в живых клетках. См. также Фосфорилирование. * * * ОКИСЛИТЕЛЬНОЕ… … Энциклопедический словарь
окислительное фосфорилирование — oxidative phosphorylation окислительное фосфорилирование. Фосфорилирование основного биоэнергетического носителя (АДФ в АТФ), сопряженное с окислением низкомолекулярных соединений кислородом в дыхательной цепи; превращение АДФ в АТФ может… … Молекулярная биология и генетика. Толковый словарь.
ОКИСЛИТЕЛЬНОЕ ФОСФОРИЛИРОВАНИЕ — синтез АТФ из аденозиндифосфата и неорг. фосфата, осуществляющийся в живых клетках, благодаря энергии, выделяющейся при окислении орг. в в в процессе клеточного дыхания. В общем виде О. ф. и его место в обмене в в можно представить схемой: АН 2… … Химическая энциклопедия
Окислительное фосфорилирование — осуществляющийся в живых клетках синтез молекул аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ) из аденозиндифосфорной (АДФ) и фосфорной кислот за счёт энергии окисления молекул органических веществ (субстратов). В результате О. ф. в клетках… … Большая советская энциклопедия
ОКИСЛИТЕЛЬНОЕ ФОСФОРИЛИРОВАНИЕ — (биохим.), образование аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ) из аденозиндифосфорной и фосфорной к т за счёт энергии, освобождающейся при окислении органич. в в в живых клетках. См. также Фосфррилирование … Естествознание. Энциклопедический словарь
ОКИСЛИТЕЛЬНОЕ ФОСФОРИЛИРОВАНИЕ — образование АТФ за счет энергии переноса электронов с субстратов (напр., промежуточных продуктов цикла Кребса) на кислород … Словарь ботанических терминов
