Метаболизм: энергетический обмен, фотосинтез, хемосинтез
Три этапа диссимиляции с точным подсчётом АТФ и две фазы фотосинтеза.
Обмен веществ даёт задания 6–7 и часто задачу 27. Обязательно знать цифры: сколько АТФ на каком этапе и что происходит на свету, а что в темновой фазе.
Этапы энергетического обмена (диссимиляции)
| Этап | Где идёт | Что происходит | Выход АТФ |
|---|---|---|---|
| Подготовительный | ЖКТ, лизосомы | полимеры расщепляются до мономеров | 0, энергия рассеивается в виде тепла |
| Бескислородный (гликолиз) | цитоплазма | 1 глюкоза → 2 ПВК (или 2 молочной кислоты), выделяется 200 кДж | 2 АТФ |
| Кислородный | митохондрии (цикл Кребса и дыхательная цепь) | 2 ПВК → 6 CO₂ + 6 H₂O | 36 АТФ |
| Итого | — | C₆H₁₂O₆ + 6O₂ → 6CO₂ + 6H₂O | 38 АТФ |
энергетический обмен: C₆H₁₂O₆ + 6O₂ + 38АДФ + 38Ф → 6CO₂ + 6H₂O + 38АТФ; гликолиз: C₆H₁₂O₆ + 2АДФ + 2Ф → 2C₃H₄O₃ + 2АТФ + 2H₂ (на переносчиках); фотосинтез: 6CO₂ + 6H₂O → (свет, хлорофилл) → C₆H₁₂O₆ + 6O₂; спиртовое брожение: C₆H₁₂O₆ → 2C₂H₅OH + 2CO₂ + 2АТФ; молочнокислое брожение: C₆H₁₂O₆ → 2C₃H₆O₃ + 2АТФ
Фазы фотосинтеза
| Признак | Световая фаза | Темновая фаза (цикл Кальвина) |
|---|---|---|
| Где | мембраны тилакоидов гран | строма хлоропласта |
| Нужен ли свет | да | нет (но идёт при наличии продуктов световой фазы) |
| Что происходит | возбуждение хлорофилла, фотолиз воды, синтез АТФ и НАДФ·H | фиксация CO₂, восстановление до глюкозы |
| Исходные вещества | H₂O, АДФ, НАДФ⁺ | CO₂, АТФ, НАДФ·H |
| Продукты | O₂, АТФ, НАДФ·H | глюкоза, АДФ, НАДФ⁺ |
| Источник кислорода | вода (фотолиз) | — |
Кислород, выделяющийся при фотосинтезе, образуется из воды, а не из углекислого газа. Это доказано методом меченых атомов: изотоп ¹⁸O из воды обнаруживается в выделенном O₂. Формулировка часто проверяется в задании 23 или 26.
В процессе энергетического обмена расщепилось 7 молекул глюкозы, но только 2 из них подверглись полному расщеплению. Определите, сколько молекул молочной кислоты и углекислого газа при этом образовалось и сколько АТФ синтезировалось. Все 7 прошли гликолиз: 7 · 2 = 14 АТФ. Полному окислению подверглись 2 глюкозы: 2 · 36 = 72 АТФ на кислородном этапе. Всего 14 + 72 = 86 АТФ. Молочная кислота образуется только из тех молекул, что не прошли кислородный этап: их 5, значит 5 · 2 = 10 молекул. Углекислый газ образуется на кислородном этапе: 2 · 6 = 12 молекул. Ответ: 10 молекул молочной кислоты, 12 молекул CO₂, 86 АТФ. Оформление требует пояснить каждый шаг: за одни числа без объяснения ставят не более 1 балла.
1) Считают, что кислород фотосинтеза берётся из CO₂. 2) Утверждают, что темновая фаза идёт только ночью — она идёт и днём, ей просто не нужен свет напрямую. 3) В задаче про этапы забывают, что гликолиз проходят все молекулы глюкозы, а кислородный этап — только часть. 4) Пишут, что на подготовительном этапе синтезируется АТФ — там энергия рассеивается. 5) Путают хемосинтез и фотосинтез: хемосинтетики (нитрифицирующие, серобактерии, железобактерии) используют энергию окисления неорганических веществ, а не свет. 6) Считают, что при брожении выделяется столько же энергии, сколько при дыхании.
- ✓Помню выход АТФ: 2 на гликолизе, 36 на кислородном этапе, 38 всего
- ✓Знаю, что O₂ фотосинтеза образуется при фотолизе воды
- ✓Различаю световую и темновую фазы по месту и продуктам
- ✓В задачах на этапы обмена считаю гликолиз для всех молекул
- ✓Знаю примеры хемосинтезирующих бактерий