Что то из ЕГЭ / 4_Kletka_protsessy_-_plasticheskiy_i_energeticheskiy_obmen

ТЕМА №4 – КЛЕТКА ПРОЦЕССЫ: ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ И ПЛАСТИЧЕСКИЙ ОБМЕН

Мембранный транспорт

Мембрана – фейс-контроль клетки, поэтому она пропускает только избранных (избирательная проницаемость). Избранные – это мелкие, но нужные молекулы – вода и газы (О2 и СО2), которые пассивно проходят без особых затрат энергии (диффузия), либо vip, которые клетка приглашает через специальные входы (белки- насосы, которые активно закачивают нужных ребят в клуб клетку). Как и любой фейс- контроль мембрана нужна для регуляции транспорта веществ между внутренней и внешней средой.

Пассивный транспорт				Активный транспорт
Без затрат энергии (АТФ)				С затратами энергии (АТФ)
Перемещение по градиенту концентрации: оттуда где больше – туда где меньше				Перенос через мембрану молекул против градиента концентрации
Диффузия: Проникновение одного вещества в другое при их соприкосновении через билипидный слой	Осмос: односторонняя диффузия через полупроницаемую мембрану молекул воды в сторону бо́льшей концентрации растворённого вещества из объёма с меньшей концентрацией растворенного вещества			Осуществляется особыми белками-переносчиками, тратящими молекулы АТФ
простая диффузия — мелкие молекулы  — О2, СО2, мочевина, этанол	диффузия через трансмембранные каналы  — через белки— каналы (поры) (Na+, K+, Ca2+, Н2О)	облегченная диффузия — через белки— переносчики  — глюкоза, лактоза, аминокислоты, нуклеотиды, глицерин	Na+/К+— насос (натрий— калиевый насос): Na+, K+ Н+, аминокислоты в кишечнике, Ca2+ в мышцах, глюкоза в почках эндоцитоз (фагоцитоз, пиноцитоз) экзоцитоз

Эндоцитоз — процесс поглощения клеткой крупных частиц и макромолекул:

• фагоцитоз — захват и поглощение твердых частиц с затратой АТФ (клеток, частей клеток, макромолекул). Простейшие, некоторые лейкоциты. Как происходит:

1. Сначала надо подобраться к частице

2. Потом легко прикоснуться мембраной к частице, мембрана активируется и захватит частицу

3. Пищевая частица или бактерия окажется внутри изолирована в фагоцитарном пузырьке

4. Потом в фагоцитарный пузырек лизосомы впрыснет ферменты (продукты лизиса) – образуется пищеварительная вакуоль

5. Ферменты переварят частицу пищи или бактерию

6. То, что не переварилось в процессе лизиса выкинется из клетки

• пиноцитоз — захват и поглощение жидкостей с затратой АТФ (раствор, коллоидный раствор, суспензия). Эпителиальные клетки кишечника, эндотелий кровеносных капилляров.

Экзоцитоз — выведение различных веществ из клетки: мембрана пузырька сливается с наружной цитоплазматической мембраной и в ней и остается, а содержимое везикулы выводится за пределы клетки. Выделение гормонов, нейромедиаторов, у простейших — непереваренных остатков пищи.

Автофагия — процесс уничтожения ненужных клетке структур:

1. Клетка окружает структуру, которую надо уничтожить мембраной

2. Эта мембранная капсула сливается с первичной лизосомой (с ферментами)

3. В результате образуется вторичная лизосома (автофагическая/пищеварительная вакуоль)

4. Структура внутри переваривается

5. Продукты переваривания усваиваются цитоплазмой клетки, но часть материала путем экзоцитоза удаляется из клетки.

Автолиз — самоубийство клетки, лизосомы разрываются, и ферменты попадают в клетку и переваривают ее. В норме автолиз идет при метаморфозах (исчезновение хвоста у головастика лягушек), инволюции матки после родов, в очагах омертвления тканей.

ШТУКИ, СВЯЗАННЫЕ С ОСМОСОМ:

Осмос — односторонняя диффузия через полупроницаемую мембрану молекул воды в сторону бо́льшей концентрации растворённого вещества из объёма с меньшей концентрацией растворенного вещества

Осмотическое давление — давление воды, которое создается при ее движении через мембрану

Гемолиз (эритроцит R.I.P.) – у нас было 3 эритроцита, 3 стакана с растворами, 1 гипотонический, второй гипертонический, третий – изотонический. Нам было скучно и мы были жестки, очень:

Эритроцит это клетка, у него есть полунепроницаемая мембрана, внутри него (как и во всех клетках) концентрация веществ = 0,9%. Таких у нас двое.

Первый за все грехи мы кидаем в дистиллированную воду (в ней вообще нет веществ, кроме H2O) — гипотонический раствор – концентрация веществ меньше, чем где— то (в данном случае в эритроците). Вода будет по осмосу заходить в эритроцит, он разбухает и лопается.

Второй мы кидаем в гипертонический раствор – концентрация веществ > чем в эритроците. Вода по осмосу будет выходить и эритроцит сморщится.

Третий эритроцит мы кидаем в изотонический раствор (физраствор) – с ним ничего не происходит, потому что концентрация веществ равна. Он выиграл в эту русскую рулетку.

Плазмолиз – (только для растительных клеток) – если клетка в гипертоническом растворе, вода выходит и цитоплазма уменьшается.

Тургорное давление – (только для растительных клеток) – если клетка в гипотоническом растворе и вода заходит внутрь, цитоплазма давит на стенки клетки.

Почему вода по растению поднимается вверх?

1. Транспирация – вода испаряется с поверхности листа

2. Корневое давление – концентрация веществ внутри корня меньше, чем в поче вокруг и вода по осмосу двигается внутрь и давит на стенки клеток

Обмен веществ (метаболизм)

1. Ассимиляция (пластический обмен, анаболизм) – создаем молекулы

2. Диссимиляция (энергетический обмен, катаболизм) – разрушаем молекулы, чтобы получить энергию

Взаимосвязь: реакции биосинтеза невозможны без энергии, которая выделяется в реакциях энергетического обмена, реакции диссимиляции не идут без ферментов, образующихся в реакциях пластического обмена.

По типу обмена веществ:

Гетеротрофы (грибы, животные, азотофиксирующие и метанобразующие бактерии) — питаются ОРГАНИЧЕСКИМИ (белки, жиры, углеводы, нукл.кислоты) веществами, но которые готовят другие организмы.

Автотрофы — питаются ОРГАНИЧЕСКИМИ веществами, но готовят их САМИ из неорганических с помощью разной энергии: солнечной (фототрофы — растения, цианобактерии), или энергии, выделяющейся при окислении неорганических веществ (хемотрофы — бактерии).

Миксотрофы — настолько круты, что могут питаться как авто- и как гетеротрофы, в зависимости от среды. (эвглена зеленая)

Энергетический обмен: (рассматриваем расщепление глюкозы, потому что расщепление жиров – дофига сложно, аминокислоты обычно не расщепляются и идут на биосинтез белков)

Этап	Где?	Что?	Результат	Энергия
Суть энергетического обмена	Потребляемые или запасаемые нами вещества расщепляются и дают нашему организму энергию, благодаря которой мы живем.			38 молекул АТФ
Подготовительный КИСЛОРОД: НЕТ	В пищеварительном тракте и/или в лизосомах	Расщепление полимеров до мономеров	Полисахариды распадаются на ди— и моносахариды, белки — на аминокислоты, жиры — на глицерин и жирные кислоты	АТФ не образуется. Энергия рассеивается в тепло.
Бескислородный КИСЛОРОД: NO (ГЛИКОЛИЗ – расщепление глюкозы)	В цитоплазме Гликолиз у животных и микроорганизмах.	Мономеры разлагаются при помощи ферментов	1 молекула глюкозы распадается на 2 молекулы пировиноградной кислоты (ПВК) Если нет кислорода и не предвидится – у бактерий — > брожение ПВК расщепляется на спирт, воду и СО2 У некоторых бактерий и животных молочнокислое брожение + молочная кислота	2 молекулы АТФ
Кислородный (клеточное дыхание) КИСЛОРОД: YEAH, BABY	На кристах митохондрий	ПВК разрушается до конечных продуктов — СО2 и Н2О	Углекислый (СО2) газ и вода (Н2О)	36 молекул АТФ

Пластический обмен.

Фотосинтез

Фаза	Где?	Что?	Результат
Суть фотосинтеза	Везде, где зелено: органоиды — хлоропласты. В хлоропластах мембраны тилакоидов. В тилакоидах — пигменты: хлорофиллы и каротиноиды.	Синтез органических веществ из углекислого газа и воды с обязательным использованием энергии света 6CO2+6H2O + АТФ=C6H12O6+6O2	Глюкоза, аминокислоты, глицерин и жирные кислоты, нуклеотиды
Световая СВЕТ: YEAH, BABY	В мембранах тилакоидов хлоропласта	Энергия света попадает на хлоропласты и возбуждает электроны, это запускает фотолиз воды (расщепление светом Н2О) 2 Н2О — > 4 Н+ + О2 Вода под действием солнечного света распадается на кислород О2 (побочный продукт – для фотосинтеза не нужен), который улетает и водород Н+, который участвует в синтезе глюкозы. Его хватает молекула-переносчик НАДФ+ (никотинамидадениндинуклеотидфосфат) KEEP CALM, продолжаем: НАДФ становится НАДФ Н+ и несет водород к месту синтеза глюкозы	Фотолиз (расщепление) воды с образованием кислорода Синтез АТФ Восстановление НАДФ+ до НАДФ + Н+ 2
Темновая СВЕТ: НЕ ОБЯЗАТЕЛЬНО, но может быть	В строме хлоропласта	Цикл Кальвина — цепочка последовательных химических реакций, в ходе которых углекислый газ преобразуется в органическое вещество	Фиксируется углерод С из углекислого газа Восстановление СО2 до глюкозы Глюкозы много, она складывается в крахмал и он откладывается «прозапас» Органические вещества

Почему растения зеленые?

Хлорофиллы поглощают красный и сине — фиолетовый свет, отражают зеленый и поэтому придают растениям характерную зеленую окраску. Красные водоросли, например, поглощают красный спектр, так как они находятся на глубине океанов, зелёный спектр до них не доходит.

Значение фотосинтеза (во славу второй части):

1. Образование кислорода

2. Поглощение углекислого газа

3. Образование органических веществ для питания гетеротрофов

4. Из кислорода образуется озоновый слой, который задерживает коротковолновае ультрафиолетовое излучение из Космоса — защищающий живые организмы

5. Роль в эволюции: в первичной атмосфере не было кислорода (аэробного типа дыхания не существовало), потом появился кислород – аэробная катастрофа, но кто-то приспособился и возник аэробный тип дыхания и более сложный обмен веществ — > более сложные организмы

Хемосинтез — синтез органических веществ (глюкозы) из неорганических (из углекислого газа СО2 и воды Н2О), осуществляемый не за счет энергии света, а за счет энергии окисления неорганических веществ. НЕ использует энергию Солнца и НЕ выделяет кислород О2.

Сначала энергия переводится в энергию макроэргических связей АТФ, а потом идет на синтез глюкозы.

Умеют только археи и бактерии:

• Азотфиксирующие нитрифицирующие (клубеньковые) - фиксируют атмосферный азот

• Железобактерии - превращают закисное железо в окисное

• Водородные - окисляют молекулярный водород

• Серобактерии - окисляют соединение серы до сульфатов

Значение хемосинтеза (во славу второй части):

1. Хемосинтетики – звено круговорота веществ: серы, азота, железа

2. Хемосинтетики - усвоители ядовитых веществ: аммиак, сероводород

3. Нитрифицирующие бактерии обогащают почву нитратами и нитритами, в форме которых растения усваивают азот

4. Серобактерии используются для очистки сточных вод

5. Ликвидация нефтяных пятен