§ 25. Клеточное дыхание



1. Клеточное дыхание относится к процессам ассимиляции или диссимиляции? Почему?

Потому что клеточное дыхание сложный многоступенчатый процесс, в ходе которого происходит расщепление органических веществ (в конечном итоге — до простейших неорганических соединений), а высвобождающаяся энергия их химических связей запасается и затем используется клеткой.

2. Что представляет собой процесс клеточного дыхания? Откуда берется энергия для синтеза АТФ в процессе клеточного дыхания?

Клеточное дыхание сложный процесс, в ходе которого происходит расщепление органических веществ. Энергия для синтеза АТФ появляется в клетке в результате процесса гликолиза.

3. Перечислите этапы клеточного дыхания. Какие из них сопровождаются синтезом АТФ? Какое количество АТФ (в расчете на 1 моль глюкозы) может образоваться в ходе каждого этапа?

Клеточное дыхание состоит из нескольких этапов. Подготовительный этап заключается в расщеплении крупных органических молекул до более простых соединений. Эти процессы происходят в пищеварительной системе (у животных) и цитоплазме клеток без использования кислорода. При этом выделяется мало энергии, она не запасается в виде АТФ, а рассеивается в виде тепла. Второй этап энергетического обмена называется бескислородным или анаэробным. Он заключается в ферментативном расщеплении органических веществ, полученных в ходе подготовительного этапа. Кислород в реакциях этого этапа не участвует, более того, анаэробный этап может протекать в условиях полного отсутствия кислорода. Основным процессом данного этапа является гликолиз. Гликолиз — многоступенчатый процесс бескислородного расщепления глюкозы (С6Н12О6) до пировиноградной кислоты (С3Н4О3). В ходе гликолиза каждая молекула глюкозы расщепляется до двух молекул пировиноградной кислоты (ПВК). При этом высвобождается энергия, часть которой рассеивается в виде тепла, а оставшаяся используется для синтеза 2 молекул АТФ. Следующий этап кислородный, или аэробный. Пировиноградная кислота, образовавшаяся в результате гликолиза, поступает в матрикс митохондрий, где полностью расщепляется и окисляется до конечных продуктов — СО2 и Н2О. В ходе аэробного этапа дыхания потребляется кислород и синтезируются 36 молекул АТФ (в расчете на 2 молекулы ПВК).

4. Где осуществляется гликолиз? Какие вещества необходимы для протекания гликолиза? Какие конечные продукты при этом образуются?

Гликолиз — многоступенчатый процесс бескислородного расщепления глюкозы (С6Н12О6) до пировиноградной кислоты (С3Н4О3). Реакции гликолиза катализируются специальными ферментами и протекают в цитоплазме клеток. Для протекание гликолиза необходима глюкоза. Конечными продуктами является пировиноградная кислота, НАД восстановленный и 2 молекулы АТФ.

5. В каких органоидах происходит кислородный этап клеточного дыхания? Какие вещества вступают в этот этап? Какие продукты образуются?

Кислородный этап клеточного дыхания происходит в митохондриях. Пировиноградная кислота, образовавшаяся в результате гликолиза, поступает в матрикс митохондрий, где полностью расщепляется и окисляется до конечных продуктов — СО2 и Н2О. Восстановленный НАД, образовавшийся при гликолизе, также поступает в митохондрии, где подвергается окислению. В ходе аэробного этапа дыхания потребляется кислород и синтезируются 36 молекул АТФ (в расчете на 2 молекулы ПВК). СО2 выделяется из митохондрий в гиалоплазму клетки, а затем в окружающую среду.

6. В подготовительный этап клеточного дыхания вступает 81 г гликогена. Какое максимальное количество АТФ (моль) может синтезироваться в результате последующего гликолиза? В ходе аэробного этапа дыхания?

Решение на листе А4.

7. Почему расщепление органических соединений при участии кислорода энергетически более эффективно, чем при его отсутствии?

В результате бескислородного (анаэробного) этапа расщепления глюкозы образуется пировиноградная кислота, которая в дальнейшем, в бескислородной среде, может превращаться в молочную кислоту, этиловый спирт, масляную кислоту или другие органические вещества, без дополнительного выделения АТФ. На аэробном (кислородном) этапе клеточного дыхания, полученная пировиноградная кислота расщепляется дальше с образованием дополнительных молекул АТФ. Поэтому аэробный этап энергетически более эффективен.

8. Длина митохондрий колеблется от 1 до 60 мкм, а ширина — в пределах 0,25 —1 мкм. Почему при столь значительных различиях в длине митохондрий их ширина относительно невелика и сравнительно постоянна?

Митохондрий содержится в клетке огромное множества. Если б их толщина не была ограничена определёнными размерами и сильно варьировалась они б заполняли содержимое клетки и не смогли вы выполнять свою функцию, перемещаясь в различные уголки клетки.