ГДЗ: Параграф § 21 / Биология 10 класс

Эукариотические организмы являются открытыми системами, поскольку они постоянно обмениваются веществом и энергией с окружающей средой. Они потребляют питательные вещества (включая органические соединения и воду) и кислород, а также выделяют продукты обмена (углекислый газ, воду, мочевину и др.) и тепло в окружающую среду, что является характерным признаком открытой системы.

• Источник энергии: Клетки получают энергию в результате окисления органических соединений (углеводов, жиров, белков), поступающих с пищей.
• Назначение энергии: Энергия необходима для:
  • Синтеза сложных органических веществ (пластический обмен).
  • Осуществления различных видов работы (движение, активный транспорт веществ через мембраны и т.д.).
  • Поддержания жизненно важных процессов.

• Энергетический обмен (Диссимиляция/Катаболизм): Процессы распада сложных органических веществ до более простых с высвобождением и запасанием энергии (например, клеточное дыхание, гликолиз).
• Пластический обмен (Ассимиляция/Анаболизм): Процессы синтеза сложных органических веществ из более простых, протекающие с затратой энергии АТФ (например, фотосинтез, биосинтез белка).

• Аэробы: Организмы, для которых обязателен кислород для получения энергии; осуществляют полное окисление органических веществ (клеточное дыхание).
• Анаэробы: Организмы, способные получать энергию без участия кислорода; осуществляют неполное окисление (брожение или метаногенез).

Нет, нельзя назвать окисление веществ в живом организме полным аналогом горения, хотя оба процесса — это реакции окисления, сопровождающиеся выделением энергии.

• Сходство: Оба процесса являются реакциями окисления органических веществ, в результате которых высвобождается энергия.
• Различия:
  • Окисление в клетке: Происходит поэтапно, в несколько стадий, при низких температурах, с участием ферментов. Энергия высвобождается порциями и запасается в форме АТФ.
  • Горение: Происходит быстро, при высоких температурах, без участия ферментов. Энергия высвобождается сразу в виде тепла и света.

Схема биологического окисления (энергетический обмен) может включать следующие ключевые моменты:

• Поступление веществ: Органические вещества (глюкоза, жиры) поступают в клетку.
• Бескислородный этап (Цитоплазма): Расщепление органических веществ до простых, восстановление \( \mathrm{НАД} \) и \( \mathrm{ФАД} \) (до \( \mathrm{НАДH} \) и \( \mathrm{ФАДH_2} \)), синтез небольшого количества АТФ.
• Кислородный этап (Митохондрии):
  • Окисление: Продукты бескислородного этапа окисляются до \( \mathrm{CO_2} \) и \( \mathrm{H_2O} \).
  • Перенос водорода: Восстановленные \( \mathrm{НАДH} \) и \( \mathrm{ФАДH_2} \) (переносчики водорода) отдают электроны и протоны водорода в дыхательную цепь на внутренней мембране митохондрий.
  • Протонный градиент: Перенос протонов \( \mathrm{H^+} \) через мембрану против градиента концентрации.
  • Синтез АТФ: Протоны \( \mathrm{H^+} \) «текут» обратно внутрь митохондрий через АТФ-синтазу, что приводит к синтезу большого количества АТФ.
  • Конечный акцептор: Кислород принимает электроны и протоны, образуя воду.

Ментальная карта должна отражать иерархию и связи между понятиями:

• Центральное понятие: Обмен веществ (Метаболизм).
• Две основные ветви:
  • Пластический обмен (Ассимиляция, Анаболизм): Связан с синтезом сложных веществ, требует АТФ, использует низкомолекулярные соединения.
  • Энергетический обмен (Диссимиляция, Катаболизм): Связан с распадом сложных веществ, высвобождает энергию, запасает её в виде АТФ, включает гликолиз и клеточное дыхание.
• Связующее звено: АТФ (энергетический посредник) и промежуточные продукты.
• Дополнительные понятия: Аэробы, Анаэробы, НАД, ФАД, Митохондрии, Рибосомы, Цитоплазма.

• А) Вещества окисляются — 2) энергетический обмен
• Б) Вещества синтезируются — 1) пластический обмен
• В) Энергия запасается в молекулах АТФ — 2) энергетический обмен (результат)
• Г) Энергия расходуется — 1) пластический обмен
• Д) В процессе участвуют рибосомы — 1) пластический обмен (синтез белка)
• Е) В процессе участвуют митохондрии — 2) энергетический обмен (кислородный этап)