Հիմնական էներգիայի կուտակիչը կենդանի բջիջում: Կենսաբանության թեստ «Մոլեկուլային մակարդակ» թեմայով (9-րդ դասարան): Էներգիայի կուտակիչներ մարմնում

Լույսի էներգիայի շնորհիվ ֆոտոսինթետիկ բջիջներում ձևավորվում են ATP և որոշ այլ մոլեկուլներ, որոնք խաղում են էներգիայի մի տեսակ կուտակիչի դեր։ Լույսից գրգռված էլեկտրոնը էներգիա է արձակում ADP-ի ֆոսֆորիլացման համար՝ արտադրելով ATP: Էներգիայի կուտակիչը, բացի ATP-ից, բարդ օրգանական միացություն է՝ նիկոտինամիդ ադենին դինուկլեոտիդ ֆոսֆատ, որը հապավում է որպես NADP + (այսպես է նշանակվում դրա օքսիդացված ձևը): Այս միացությունը գրավում է լույսով գրգռված էլեկտրոնները և ջրածնի իոնը (պրոտոն) և արդյունքում վերածվում է NADPH-ի: (Այս հապավումները՝ NADP+ և NADP-N, կարդացվում են համապատասխանաբար որպես NADEP և NADEP-ASH, այստեղ վերջին տառը ջրածնի ատոմի խորհրդանիշն է:) Նկ. 35 ցույց է տալիս նիկոտինամիդի օղակը, որը կրում է էներգիայով հարուստ ջրածնի ատոմ և էլեկտրոններ: ATP-ի էներգիայի շնորհիվ և NADPH-ի մասնակցությամբ ածխաթթու գազը վերածվում է գլյուկոզայի։ Այս բոլոր բարդ գործընթացները տեղի են ունենում բույսերի բջիջներում մասնագիտացված բջիջների օրգանելներում:

ATP-ն բջջի ունիվերսալ էներգիայի «արժույթն» է։ Բնության ամենազարմանալի «գյուտերից» են, այսպես կոչված, «մակրոէերգիկ» նյութերի մոլեկուլները, որոնց քիմիական կառուցվածքում կա մեկ կամ մի քանի կապեր, որոնք հանդես են գալիս որպես էներգիա պահող սարքեր։ Բնության մեջ հայտնաբերվել են մի քանի նմանատիպ մոլեկուլներ, սակայն դրանցից միայն մեկը՝ ադենոզին տրիֆոսֆորական թթուն (ATP), հայտնաբերված է մարդու օրգանիզմում։ Սա բավականին բարդ օրգանական մոլեկուլ է, որին կցված են անօրգանական ֆոսֆորաթթվի PO 3 բացասական լիցքավորված մնացորդներ։ Հենց այդ ֆոսֆորի մնացորդները կապված են մոլեկուլի օրգանական մասի հետ «մակրոէերգիկ» կապերով, որոնք հեշտությամբ քայքայվում են տարբեր ներբջջային ռեակցիաների ժամանակ։ Այնուամենայնիվ, այդ կապերի էներգիան տարածության մեջ չի ցրվում ջերմության տեսքով, այլ օգտագործվում է այլ մոլեկուլների շարժման կամ քիմիական փոխազդեցության համար։ Այս հատկության շնորհիվ է, որ ATP-ն կատարում է բջիջում էներգիայի ունիվերսալ պահեստավորման (կուտակիչի), ինչպես նաև ունիվերսալ «արժույթի» գործառույթը: Ի վերջո, բջջում տեղի ունեցող գրեթե յուրաքանչյուր քիմիական փոխակերպում կա՛մ կլանում է, կա՛մ ազատում էներգիան: Ըստ էներգիայի պահպանման օրենքի՝ օքսիդատիվ ռեակցիաների արդյունքում ձևավորված և ATP-ի տեսքով պահվող էներգիայի ընդհանուր քանակը հավասար է այն էներգիայի քանակին, որը բջիջը կարող է օգտագործել իր սինթետիկ գործընթացների և ցանկացած ֆունկցիայի կատարման համար։ . Որպես «վճար» այս կամ այն ​​գործողությունը կատարելու հնարավորության համար, բջիջը ստիպված է ծախսել ATP-ի իր պաշարը։ Այս դեպքում պետք է ընդգծել, որ ATP մոլեկուլն այնքան մեծ է, որ չի կարողանում անցնել բջջային թաղանթով։ Հետևաբար, մի բջիջում արտադրված ATP-ն չի կարող օգտագործվել մեկ այլ բջիջի կողմից: Մարմնի յուրաքանչյուր բջիջ ստիպված է ինքնուրույն սինթեզել ATP իր կարիքների համար այն քանակությամբ, որով անհրաժեշտ է կատարել իր գործառույթները:

Մարդու մարմնի բջիջներում ATP-ի վերասինթեզի երեք աղբյուր. Ըստ երևույթին, մարդու մարմնի բջիջների հեռավոր նախնիները գոյություն են ունեցել շատ միլիոնավոր տարիներ առաջ՝ շրջապատված բույսերի բջիջներով, որոնք նրանց ավելցուկային ածխաջրեր էին մատակարարում, և թթվածինը բավարար չէր կամ ընդհանրապես չկար: Հենց ածխաջրերն են սննդանյութերի ամենաշատ օգտագործվող բաղադրիչն օրգանիզմում էներգիա արտադրելու համար։ Եվ չնայած մարդու մարմնի բջիջների մեծ մասը ձեռք է բերել սպիտակուցներ և ճարպեր որպես էներգետիկ հումք օգտագործելու ունակություն, որոշ բջիջներ (օրինակ՝ նյարդային, կարմիր արյան, արական սեռի) ունակ են էներգիա արտադրել միայն ածխաջրերի օքսիդացման շնորհիվ։ .

Ածխաջրերի առաջնային օքսիդացման գործընթացները, ավելի ճիշտ, գլյուկոզա, որը, ըստ էության, կազմում է բջիջների օքսիդացման հիմնական սուբստրատը, տեղի են ունենում անմիջապես ցիտոպլազմայում. այնտեղ են գտնվում ֆերմենտային համալիրները, որոնց պատճառով գլյուկոզայի մոլեկուլը մասամբ է: ոչնչացվում է, և թողարկված էներգիան պահվում է ATP-ի տեսքով: Այս գործընթացը կոչվում է գլիկոլիզ, այն կարող է տեղի ունենալ մարդու մարմնի բոլոր բջիջներում՝ առանց բացառության։ Այս ռեակցիայի արդյունքում գլյուկոզայի մեկ 6 ածխածնային մոլեկուլից առաջանում են պիրուվիթթվի երկու 3 ածխածնային մոլեկուլներ և ATP երկու մոլեկուլներ։

Գլիկոլիզը շատ արագ, բայց համեմատաբար անարդյունավետ գործընթաց է: Գլիկոլիզի ռեակցիաների ավարտից հետո բջջում ձևավորված պիրուվիթթուն գրեթե անմիջապես վերածվում է կաթնաթթվի և երբեմն (օրինակ՝ մկանային ծանր աշխատանքի ժամանակ) շատ մեծ քանակությամբ մտնում է արյուն, քանի որ սա փոքր մոլեկուլ է, որը կարող է ազատորեն անցնել։ բջջային թաղանթը. Թթվային նյութափոխանակության արտադրանքի նման զանգվածային արտազատումը արյան մեջ խաթարում է հոմեոստազը, և մարմինը պետք է միացնի հատուկ հոմեոստատիկ մեխանիզմներ, որպեսզի կարողանա հաղթահարել մկանների աշխատանքի կամ այլ ակտիվ գործողության հետևանքները:

Գլիկոլիզի արդյունքում ձևավորված պիրուվիկ թթուն դեռ պարունակում է շատ պոտենցիալ քիմիական էներգիա և կարող է ծառայել որպես հետագա օքսիդացման հիմք, բայց դրա համար անհրաժեշտ են հատուկ ֆերմենտներ և թթվածին: Այս գործընթացը տեղի է ունենում բազմաթիվ բջիջներում, որոնք պարունակում են հատուկ օրգանելներ՝ միտոքոնդրիաներ: Միտոքոնդրիալ թաղանթների ներքին մակերեսը կազմված է մեծ լիպիդային և սպիտակուցային մոլեկուլներից, ներառյալ մեծ թվով օքսիդատիվ ֆերմենտներ։ Միտոքոնդրիայի ներսում ներթափանցում են ցիտոպլազմում ձևավորված 3-ածխածնի մոլեկուլները, սովորաբար դա քացախաթթու է (ացետատ): Այնտեղ դրանք ներառված են ռեակցիաների շարունակական ցիկլի մեջ, որի ընթացքում ածխածնի և ջրածնի ատոմները հերթափոխով բաժանվում են այս օրգանական մոլեկուլներից, որոնք, երբ միացվում են թթվածնի հետ, վերածվում են ածխաթթու գազի և ջրի: Այս ռեակցիաների ժամանակ մեծ քանակությամբ էներգիա է ազատվում, որը պահպանվում է ATP-ի տեսքով։ Պիրուվիկ թթվի յուրաքանչյուր մոլեկուլ, անցնելով միտոքոնդրիայում օքսիդացման ամբողջական ցիկլով, թույլ է տալիս բջիջին ստանալ 17 ATP մոլեկուլ: Այսպիսով, 1 գլյուկոզայի մոլեկուլի ամբողջական օքսիդացումը բջջին ապահովում է 2+17x2 = 36 ATP մոլեկուլով։ Հավասարապես կարևոր է, որ ճարպաթթուները և ամինաթթուները, այսինքն՝ ճարպերի և սպիտակուցների բաղադրիչները, նույնպես կարող են ներառվել միտոքոնդրիումային օքսիդացման գործընթացում: Այս ունակության շնորհիվ միտոքոնդրիան բջիջը դարձնում է համեմատաբար անկախ այն բանից, թե ինչ մթերքներ է ուտում օրգանիզմը. ամեն դեպքում անհրաժեշտ քանակությամբ էներգիա կստացվի։

Էներգիայի մի մասը պահվում է բջջում՝ կրեատին ֆոսֆատի (CrP) մոլեկուլի տեսքով, որն ավելի փոքր է և շարժունակ, քան ATP-ն։ Հենց այս փոքր մոլեկուլն է, որը կարող է արագ շարժվել բջիջի մի ծայրից մյուսը, որտեղ էներգիան այս պահին ամենաշատն է անհրաժեշտ: CrF-ն ինքնին չի կարող էներգիա տալ սինթեզի, մկանների կծկման կամ նյարդային իմպուլսի անցկացման գործընթացներին. դրա համար անհրաժեշտ է ATP: Բայց մյուս կողմից, CRF-ը հեշտությամբ և գործնականում առանց կորստի կարող է իր մեջ պարունակվող ողջ էներգիան տալ ադենազին դիֆոսֆատի (ADP) մոլեկուլին, որն անմիջապես վերածվում է ATP-ի և պատրաստ է հետագա կենսաքիմիական փոխակերպումների:

Այսպիսով, բջջի գործունեության ընթացքում ծախսված էներգիան, այսինքն. ATP-ն կարող է վերականգնվել երեք հիմնական գործընթացների շնորհիվ՝ անաէրոբ (թթվածնազուրկ) գլիկոլիզ, աերոբ (թթվածնի մասնակցությամբ) միտոքոնդրիումային օքսիդացում, ինչպես նաև ֆոսֆատային խմբի CrF-ից ADP տեղափոխման շնորհիվ։

Կրեատին ֆոսֆատի աղբյուրը ամենահզորն է, քանի որ CrF-ի արձագանքը ADP-ի հետ շատ արագ է: Այնուամենայնիվ, խցում CrF-ի մատակարարումը սովորաբար փոքր է. օրինակ, մկանները կարող են առավելագույն ջանքեր գործադրել CrF-ի շնորհիվ ոչ ավելի, քան 6-7 վրկ: Սա սովորաբար բավական է էներգիայի երկրորդ ամենահզոր աղբյուրը՝ գլիկոլիտիկ, սկսելու համար: Այս դեպքում սննդանյութերի ռեսուրսը բազմապատիկ ավելի է, բայց աշխատանքի ընթացքի հետ մեկտեղ կաթնաթթվի ձևավորման պատճառով աճում է հոմեոստազի լարվածությունը, և եթե նման աշխատանքը կատարվում է մեծ մկաններով, այն չի կարող տևել ավելի քան 1,5: -2 րոպե. Բայց այս ընթացքում գրեթե ամբողջությամբ ակտիվանում են միտոքոնդրիումները, որոնք ունակ են այրել ոչ միայն գլյուկոզան, այլև ճարպաթթուները, որոնց պաշարն օրգանիզմում գրեթե անսպառ է։ Հետևաբար, aerobic mitochondrial աղբյուրը կարող է աշխատել շատ երկար ժամանակ, չնայած դրա հզորությունը համեմատաբար ցածր է ՝ 2-3 անգամ պակաս, քան գլիկոլիտիկ աղբյուրը, և 5 անգամ ավելի քիչ, քան կրեատին ֆոսֆատի աղբյուրի հզորությունը:

Մարմնի տարբեր հյուսվածքներում էներգիայի արտադրության կազմակերպման առանձնահատկությունները. Տարբեր հյուսվածքներ ունեն միտոքոնդրիաների տարբեր հագեցվածություն: Դրանք ամենաքիչն են ոսկորների և սպիտակ ճարպի մեջ, ամենից շատ՝ շագանակագույն ճարպի, լյարդի և երիկամների մեջ: Նյարդային բջիջներում բավականին շատ միտոքոնդրիաներ կան։ Մկանները չունեն միտոքոնդրիաների բարձր կոնցենտրացիան, բայց այն պատճառով, որ կմախքի մկանները մարմնի ամենազանգվածային հյուսվածքն են (չափահաս մարդու մարմնի քաշի մոտ 40%-ը), մկանային բջիջների կարիքներն են մեծապես որոշում. էներգետիկ նյութափոխանակության բոլոր գործընթացների ինտենսիվությունը և ուղղությունը: Ի.Ա.Արշավսկին սա անվանեց «կմախքի մկանների էներգետիկ կանոն»:

Տարիքի հետ միանգամից փոխվում է էներգետիկ նյութափոխանակության երկու կարևոր բաղադրիչ՝ փոխվում է տարբեր նյութափոխանակության ակտիվություն ունեցող հյուսվածքների զանգվածների հարաբերակցությունը, ինչպես նաև այդ հյուսվածքներում ամենակարևոր օքսիդատիվ ֆերմենտների պարունակությունը։ Արդյունքում էներգետիկ նյութափոխանակությունը ենթարկվում է բավականին բարդ փոփոխությունների, սակայն ընդհանուր առմամբ դրա ինտենսիվությունը նվազում է տարիքի հետ, այն էլ՝ բավականին զգալի։

Օքսիդատիվ ֆոսֆորիլացման գործընթացի ժամանակակից ըմբռնումը սկիզբ է առել Բելիցերի և Կալկարի պիոներական աշխատանքից: Կալկարը պարզել է, որ աերոբ ֆոսֆորիլացումը կապված է շնչառության հետ: Բելիցերը մանրամասն ուսումնասիրել է կոնյուգացված ֆոսֆատի կապի և թթվածնի կլանման ստոյխիոմետրիկ կապը և ցույց տվել, որ անօրգանական ֆոսֆատի մոլեկուլների քանակի հարաբերակցությունը թթվածնի ատոմների քանակին:

երբ շնչառությունը հավասար է առնվազն երկուսի. Նա նաև մատնանշեց, որ էլեկտրոնների փոխանցումը սուբստրատից թթվածին էներգիայի հնարավոր աղբյուր է կլանված թթվածնի մեկ ատոմում երկու կամ ավելի ATP մոլեկուլների ձևավորման համար:

NADH մոլեկուլը ծառայում է որպես էլեկտրոնի դոնոր, և ֆոսֆորիլացման ռեակցիան ունի ձև.

Համառոտ այս արձագանքը գրված է այսպես

Երեք ATP մոլեկուլների սինթեզը ռեակցիայում (15.11) տեղի է ունենում NADH մոլեկուլի երկու էլեկտրոնների էլեկտրոնների տեղափոխման շղթայի երկայնքով թթվածնի մոլեկուլ տեղափոխելու շնորհիվ։ Այս դեպքում յուրաքանչյուր էլեկտրոնի էներգիան նվազում է 1,14 էՎ-ով։

Ջրային միջավայրում հատուկ ֆերմենտների մասնակցությամբ հիդրոլիզացվում են ATP մոլեկուլները

(15.12) և (15.13) ռեակցիաներում ներգրավված մոլեկուլների կառուցվածքային բանաձևերը ներկայացված են նկ. 31.

Ֆիզիոլոգիական պայմաններում (15.12) և (15.13) ռեակցիաներում ներգրավված մոլեկուլները գտնվում են իոնացման տարբեր փուլերում (ATP, )։ Հետևաբար, այս բանաձևերում քիմիական նշանները պետք է ընկալվեն որպես իոնացման տարբեր փուլերում գտնվող մոլեկուլների միջև ռեակցիաների պայմանական գրառում: Սրա հետ կապված՝ AG ազատ էներգիայի ավելացումը ռեակցիայում (15.12) և դրա նվազումը ռեակցիայի մեջ (15.13) կախված է ջերմաստիճանից, իոնների կոնցենտրացիայից և միջավայրի pH արժեքից։ Ստանդարտ պայմաններում eV կկալ/մոլ): Եթե ​​մենք մտցնենք համապատասխան ուղղումներ՝ հաշվի առնելով pH-ի ֆիզիոլոգիական արժեքները և բջիջների ներսում իոնների կոնցենտրացիան, ինչպես նաև բջիջների ցիտոպլազմայում ATP և ADP մոլեկուլների և անօրգանական ֆոսֆատի կոնցենտրացիաների սովորական արժեքները, ապա ATP մոլեկուլների հիդրոլիզի ազատ էներգիայի համար ստանում ենք -0,54 էՎ (-12,5 կկալ/մոլ) արժեքը։ ATP մոլեկուլների հիդրոլիզի ազատ էներգիան հաստատուն արժեք չէ։ Այն կարող է նույնը չլինել նույնիսկ նույն բջջի տարբեր վայրերում, եթե այդ վայրերը տարբերվում են կենտրոնացվածությամբ:

Լիպմանի պիոներական աշխատանքի ի հայտ գալուց ի վեր (1941), հայտնի է, որ բջիջում ATP մոլեկուլները գործում են որպես քիմիական էներգիայի համընդհանուր կարճաժամկետ պահեստ և կրող, որն օգտագործվում է կյանքի գործընթացների մեծ մասում:

ATP մոլեկուլի հիդրոլիզի ժամանակ էներգիայի արտազատումը ուղեկցվում է մոլեկուլների փոխակերպմամբ.

Այս դեպքում խորհրդանիշով նշված կապի խզումը հանգեցնում է ֆոսֆորաթթվի մնացորդի վերացմանը։ Լիփմանի առաջարկով նման կապը հայտնի դարձավ որպես «էներգիայով հարուստ ֆոսֆատային կապ» կամ «մակրոէերգիկ կապ»։ Այս վերնագիրը չափազանց ցավալի է։ Այն բոլորովին չի արտացոլում հիդրոլիզի ընթացքում տեղի ունեցող գործընթացների էներգիան: Ազատ էներգիայի արտազատումը պայմանավորված է ոչ թե մեկ կապի խզմամբ (նման խզումը միշտ պահանջում է էներգիայի ծախս), այլ ռեակցիաներում ներգրավված բոլոր մոլեկուլների վերադասավորմամբ, նոր կապերի ձևավորմամբ և սոլվատի թաղանթների վերադասավորմամբ։ ռեակցիայի ժամանակ։

Երբ NaCl-ի մոլեկուլը լուծվում է ջրում, ձևավորվում են հիդրատացված իոններ:Ջրացման ընթացքում էներգիայի ավելացումը ծածկում է էներգիայի կորուստը, երբ կապը կոտրվում է NaCl մոլեկուլում: Տարօրինակ կլիներ այս էներգիայի ձեռքբերումը վերագրել NaCl մոլեկուլում «բարձր էներգիայի կապին»:

Ինչպես հայտնի է, ատոմային ծանր միջուկների տրոհման ժամանակ մեծ քանակությամբ էներգիա է արտազատվում, որը կապված չէ որևէ բարձր էներգիայի կապերի խզման հետ, այլ պայմանավորված է տրոհման բեկորների վերադասավորմամբ և Կուլոպի էներգիայի նվազմամբ։ յուրաքանչյուր հատվածի նուկլոնների միջև վանում:

«Մակրոէերգիկ պարտատոմսեր» հասկացության արդարացի քննադատությունը մեկ անգամ չէ, որ արտահայտվել է։ Այնուամենայնիվ, այս գաղափարը լայնորեն ներդրվել է գիտական ​​գրականության մեջ։ Մեծ

Աղյուսակ 8

Ֆոսֆորիլացված միացությունների կառուցվածքային բանաձևեր՝ ա - ֆոսֆենոլիրուվատ; b - 1,3-diphosphoglycerate; գ - կրեատին ֆոսֆատ; - գլյուկոզա-I-ֆոսֆատ; - գլյուկոզա-6-ֆոսֆատ.

Սրանում դժվարություն չկա, եթե պայմանականորեն օգտագործվի «բարձր էներգիայի ֆոսֆատային կապ» արտահայտությունը՝ որպես ջրային լուծույթում տեղի ունեցող փոխակերպումների ամբողջ ցիկլի համառոտ նկարագրություն՝ այլ իոնների համապատասխան առկայությամբ, pH և այլն։

Այսպիսով, կենսաքիմիկոսների կողմից օգտագործվող ֆոսֆատային կապի էներգիայի հայեցակարգը պայմանականորեն բնութագրում է ելակետային նյութերի ազատ էներգիայի և հիդրոլիզի ռեակցիաների արտադրանքների ազատ էներգիայի տարբերությունը, որոնցում ֆոսֆատ խմբերը բաժանվում են: Այս հայեցակարգը չպետք է շփոթել ազատ մոլեկուլում ատոմների երկու խմբերի միջև քիմիական կապի էներգիա հասկացության հետ: Վերջինս բնութագրում է կապը խզելու համար պահանջվող էներգիան։

Բջիջները պարունակում են մի շարք ֆոսֆորիլացված միացություններ, որոնց հիդրոլիզը ցիտոպլազմայում կապված է ազատ աներգիայի արձակման հետ։ Այս միացություններից որոշների հիդրոլիզի ստանդարտ ազատ էներգիաների արժեքները տրված են աղյուսակում: 8. Այս միացությունների կառուցվածքային բանաձևերը ներկայացված են նկ. 31 և 35:

Հիդրոլիզի ստանդարտ ազատ էներգիաների մեծ բացասական արժեքները պայմանավորված են բացասական լիցքավորված հիդրոլիզի արտադրանքների հիդրացիոն էներգիայով և դրանց էլեկտրոնային թաղանթների վերադասավորմամբ: Սեղանից. 8 հետևում է, որ ATP մոլեկուլի հիդրոլիզի ստանդարտ ազատ էներգիայի արժեքը միջանկյալ դիրք է զբաղեցնում «բարձր էներգիայի» (ֆոսֆոենոլպիրունատ) և «ցածր էներգիայի» (գլյուկոզա-6-ֆոսֆատ) միացությունների միջև: Սա պատճառներից մեկն է, թե ինչու ATP մոլեկուլը ֆոսֆատ խմբերի հարմար ունիվերսալ կրող է:

Հատուկ ֆերմենտների օգնությամբ ATP և ADP մոլեկուլները հաղորդակցվում են բարձր և ցածր էներգիայի միջև

ֆոսֆատային միացություններ. Օրինակ, պիրուվատ կինազ ֆերմենտը ֆոսֆատը ֆոսֆոենոլպիրվատից փոխանցում է ADP: Ռեակցիայի արդյունքում առաջանում են պիրուվատ և ATP մոլեկուլ։ Ավելին, հեքսոկինազ ֆերմենտի օգնությամբ ATP մոլեկուլը կարող է ֆոսֆատային խումբը տեղափոխել D-գլյուկոզա՝ վերածելով այն գլյուկոզա-6-ֆոսֆատի։ Այս երկու ռեակցիաների ընդհանուր արտադրանքը կկրճատվի մինչև փոխակերպումը

Շատ կարևոր է, որ այս տեսակի ռեակցիաները կարող են անցնել միայն միջանկյալ փուլով, որում պարտադիր կերպով ներգրավված են ATP և ADP մոլեկուլները:

Փորձարկում. Մոլեկուլային մակարդակ. 1 տարբերակ. 9-րդ դասարան

Ա1. Քիմիական տարրերից որն է պարունակվում բջիջներում առավել մեծ քանակությամբ.
1.ազոտ
2. թթվածին
3.ածուխ
4.ջրածին
Ա2. Անվանե՛ք այն քիմիական տարրը, որը մտնում է ATP-ի, բոլոր սպիտակուցային մոնոմերների և նուկլեինաթթուների մեջ:
1)N 2)P 3)S 4)Fe
A3 Նշեք քիմիական միացություն, որը ածխաջրածին չէ:
1) կաթնաշաքար 2) քիտին 3) կերատին 4) օսլա
Ա4. Ինչպե՞ս է կոչվում սպիտակուցի կառուցվածքը, որը ամինաթթուների շղթայի խխունջ է, որը տարածության մեջ ոլորվել է գնդիկի տեսքով:

A5. Կենդանական բջիջներում պահեստային ածխաջրերը հետևյալն են.
1. օսլա
2.ցելյուլոզա
3.գլյուկոզա
4.glycogen
Ա6. Նորածին կաթնասունների էներգիայի հիմնական աղբյուրն է.
1.գլյուկոզա
2. օսլա
3.glycogen
4. կաթնաշաքար
A7. Ի՞նչ է ՌՆԹ մոնոմերը:
1) ազոտային հիմք 2) նուկլեոտիդ 3) ռիբոզ 4) ուրացիլ
Ա8. Քանի՞ տեսակի ազոտային հիմքեր են ներառված ՌՆԹ-ի մոլեկուլում:
1)5 2)2 3)3 4)4
Ա9. ԴՆԹ-ի ո՞ր ազոտային հիմքն է լրացնում ցիտոսինին:
1) ադենին 2) գուանին 3) ուրացիլ 4) թիմին
Ա10. Մոլեկուլները էներգիայի համընդհանուր կենսաբանական կուտակիչն են։
1).սպիտակուցներ 2).լիպիդներ 3).ԴՆԹ 4).ATP
Ա11. ԴՆԹ-ի մոլեկուլում գուանինով նուկլեոտիդների թիվը կազմում է ընդհանուրի 5%-ը։ Քանի՞ նուկլեոտիդ կա թիմինով այս մոլեկուլում
1).40% 2).45% 3).90% 4).95%
A12. Ի՞նչ դեր ունեն ATP մոլեկուլները բջջում:

1-տրամադրել տրանսպորտային գործառույթ 2-փոխանցել ժառանգական տեղեկատվություն

3-ապահովում է կենսական գործընթացները էներգիայով 4-արագացնում կենսաքիմիական

ռեակցիաներ

1-ում. Որո՞նք են ածխաջրերի գործառույթները բջջում:

կատալիտիկ 4) կառուցվածքային

էներգիա 5) պահեստավորում

Շարժիչ 6) կծկվող

2-ՈՒՄ. Որո՞նք են ԴՆԹ-ի մոլեկուլի նուկլեոտիդների կառուցվածքային բաղադրիչները:

Տարբեր թթուներ

Լիպոպրոտեիններ

Ածխաջրածին դեզօքսիռիբոզ

Ազոտական ​​թթու

Ֆոսֆորական թթու

3-ում: Համապատասխանություն հաստատեք օրգանական նյութի կառուցվածքի և ֆունկցիայի և դրա տեսակի միջև.

ՆՈՒՅԹԻ ԿԱՌՈՒՑՎԱԾՔԸ ԵՎ ԳՈՐԾԱՌՆՈՒԹՅՈՒՆՆԵՐԸ

Ա. կազմված են գլիցերինի մոլեկուլների և ճարպաթթուների մնացորդներից 1. լիպիդներից.

B. կազմված են ամինաթթուների մոլեկուլների մնացորդներից 2. Սպիտակուցներ

Բ. Մասնակցել ջերմակարգավորմանը

D. Պաշտպանեք մարմինը օտար նյութերից

Պեպտիդային կապերի շնորհիվ առաջանում են Դ.

E. Դրանք ամենաէներգետիկն են:

C1. Լուծեք խնդիրը.

ԴՆԹ-ի մոլեկուլում կա 1250 նուկլեոտիդ՝ ադենինով (A), որը կազմում է դրանց ընդհանուր թվի 20%-ը։ Որոշեք, թե թիմինով (T), ցիտոզինով (C) և գուանինով (G) քանի նուկլեոտիդ կա առանձին ԴՆԹ-ի մոլեկուլում: Բացատրե՛ք պատասխանը։

Ընդհանուր՝ 21 միավոր

Գնահատման չափանիշներ.

19 -21 միավոր - «5»

13 - 18 միավոր - «4»

9 - 12 միավոր - «3»

1 - 8 միավոր - «2»

Փորձարկում. Մոլեկուլային մակարդակ. Տարբերակ 2. 9-րդ դասարան

A1 Չորս քիմիական տարրերի մասնաբաժինը կազմում է բջջի ընդհանուր պարունակության 98%-ը: Նշեք քիմիական տարրը, որը կապված չէ դրանց հետ:
1) O 2) R 3) C 4) N

A2. Երեխաների մոտ ռախիտ է զարգանում հետևյալի պակասով.
1.մանգան և երկաթ
2.կալցիում և ֆոսֆոր
3.պղինձ և ցինկ
4. Ծծումբ և ազոտ
A3 Անվանեք դիսաքարիդը:
1) կաթնաշաքար 2) ֆրուկտոզա 3) օսլա 4) գլիկոգեն
A4. Ինչպե՞ս է կոչվում սպիտակուցի կառուցվածքը, որը պարույր է, որը ծալված է ամինաթթուների շղթան:
1) առաջնային 2) երկրորդական 3) երրորդական 4) չորրորդական
Ա5. Բուսական բջիջներում պահեստային ածխաջրերը հետևյալն են.
1. օսլա
2.ցելյուլոզա
3.գլյուկոզա
4.glycogen
Ա6.Ամենամեծ էներգիան ազատվում է 1 գրամի քայքայման ժամանակ.
1.ճարպ
2.սկյուռ
3.գլյուկոզա
4. ածխաջրեր
A7 Ինչ է ԴՆԹ մոնոմերը:
1) ազոտային հիմք 2) նուկլեոտիդ 3) դեզօքսիրիբոզ 4) ուրացիլ
Ա8. Քանի՞ պոլինուկլեոտիդ շղթա է ընդգրկված ԴՆԹ-ի մեկ մոլեկուլում:
1)1 2)2 3)3 4)4
Ա9. Անվանե՛ք քիմիական միացություն, որն առկա է ՌՆԹ-ում, բայց ոչ ԴՆԹ-ում:
1) թիմին 2) դեզօքսմիրիբոզ 3) ռիբոզ 4) գուանին
Ա10. Մոլեկուլները բջջի էներգիայի աղբյուրն են։
1).սպիտակուցներ 2).լիպիդներ 3).ԴՆԹ 4).ATP

Ա11. ԴՆԹ-ի մոլեկուլում ցիտոզինով նուկլեոտիդների թիվը կազմում է ընդհանուրի 5%-ը։ Քանի՞ նուկլեոտիդ կա թիմինով այս մոլեկուլում
1).40% 2).45% 3).90% 4).95%

A12 Ինչ միացություններ են կազմում ATP:

1-ազոտային հիմք ադենին, ածխաջրածին ռիբոզա, 3 մոլեկուլ ֆոսֆորական թթու

2-ազոտային հիմք գուանին, ֆրուկտոզա շաքար, ֆոսֆորաթթվի մնացորդ:

3-ռիբոզ, գլիցերին և ցանկացած ամինաթթու

Մաս B (առաջարկված վեցից ընտրեք երեք ճիշտ պատասխան)

1-ում. Լիպիդները կատարում են հետևյալ գործառույթները.

Ֆերմենտային 4) տրանսպորտ

էներգիա 5) պահեստավորում

Հորմոնալ 6) ժառանգական տեղեկատվության փոխանցում

2-ՈՒՄ. Որո՞նք են կառուցվածքային բաղադրիչները, որոնք կազմում են ՌՆԹ մոլեկուլի նուկլեոտիդները:

Ազոտային հիմքեր՝ A, U, G, C:

Տարբեր թթուներ

Ազոտային հիմքեր՝ A, T, G, C:

Ածխաջրածին ռիբոզա

Ազոտական ​​թթու

Ֆոսֆորական թթու

3-ում: Համապատասխանություն հաստատեք այն հատկանիշների և մոլեկուլների միջև, որոնց համար դրանք բնորոշ են:

ՄՈԼԵԿՈՒԼԻ ԱՌԱՆՁՆԱՀԱՏԿՈՒԹՅՈՒՆՆԵՐԸ

Ա) լավ լուծել ջրում 1) մոնոսաքարիդներ

Բ) ունեն քաղցր համ, 2) պոլիսախարիդներ

գ) չկա քաղցր համ

Դ) գլյուկոզա, ռիբոզա, ֆրուկտոզա

Դ) ջրի մեջ չլուծվող

Ե) օսլա, գլիկոգեն, քիտին:

C1. ԴՆԹ-ի մոլեկուլում կա 1100 նուկլեոտիդ՝ ցիտոզինով (C), որը կազմում է դրանց ընդհանուր թվի 20%-ը։ Որոշե՛ք, թե թիմինով (T), գուանինով (G), ադենինով (A) քանի նուկլեոտիդ կա առանձին ԴՆԹ-ի մոլեկուլում, բացատրե՛ք արդյունքը։

Մաս Ա - 1 միավոր (առավելագույնը 12 միավոր)

Մաս B - 2 միավոր (առավելագույնը 6 միավոր)

Մաս Գ - 3 միավոր (առավելագույնը 3 միավոր)

Ընդհանուր՝ 21 միավոր

Գնահատման չափանիշներ.

19 - 21 միավոր - «5»

13 - 18 միավոր - «4»

9 - 12 միավոր - «3»

1 - 8 միավոր - «2»

Նյութերի կենսաքիմիական փոխակերպումների գործընթացում քայքայվում են քիմիական կապերը՝ ուղեկցվելով էներգիայի արտազատմամբ։ Սա անվճար, պոտենցիալ էներգիա է, որն ուղղակիորեն չի կարող օգտագործվել կենդանի օրգանիզմների կողմից։ Այն պետք է փոխակերպվի: Գոյություն ունեն էներգիայի երկու ունիվերսալ ձևեր, որոնք կարող են օգտագործվել բջիջում տարբեր տեսակի աշխատանքներ կատարելու համար.

1) Քիմիական էներգիա, քիմիական միացությունների մակրոէերգիկ կապերի էներգիա. Քիմիական կապերը կոչվում են մակրոէերգիկ, եթե դրանք կոտրվելիս ազատվում է մեծ քանակությամբ ազատ էներգիա։ Նման կապեր ունեցող միացությունները մակրոէերգիկ են։ ATP մոլեկուլն ունի մակրոէերգիկ կապեր: Այն ունի որոշակի հատկություններ, որոնք որոշում են նրա կարևոր դերը բջիջների էներգետիկ նյութափոխանակության մեջ.

· Թերմոդինամիկական անկայունություն;

· Բարձր քիմիական կայունություն: Ապահովում է էներգիայի արդյունավետ պահպանում, քանի որ այն կանխում է էներգիայի ջերմության ձևով սպառումը.

· ATP մոլեկուլի փոքր չափը հեշտացնում է ցրումը բջջի տարբեր մասերում, որտեղ արտաքինից էներգիա է անհրաժեշտ քիմիական, օսմոտիկ կամ քիմիական աշխատանք կատարելու համար;

· ATP հիդրոլիզի ժամանակ ազատ էներգիայի փոփոխությունն ունի միջին արժեք, որը թույլ է տալիս լավագույնս կատարել իր էներգետիկ ֆունկցիաները, այսինքն՝ էներգիան փոխանցել բարձր էներգիայից ցածր էներգիայի միացություններին։

ATP-ն էներգիայի ունիվերսալ կուտակիչ է բոլոր կենդանի օրգանիզմների համար, էներգիան պահվում է ATP-ի մոլեկուլներում շատ կարճ ժամանակով (ATP-ի կյանքի տևողությունը 1/3 վայրկյան է): Այն անմիջապես ծախսվում է բոլոր ընթացիկ գործընթացների համար էներգիա ապահովելու վրա: ATP մոլեկուլում պարունակվող էներգիան կարող է օգտագործվել ցիտոպլազմայում տեղի ունեցող ռեակցիաներում (բիոսինթեզի մեծ մասում, ինչպես նաև թաղանթից կախված որոշ գործընթացներում):

2) Էլեկտրաքիմիական էներգիա (ջրածնի տրանսմեմբրանային պոտենցիալ էներգիա)Δ. Երբ էլեկտրոնները փոխանցվում են ռեդոքս շղթայի երկայնքով, որոշակի տիպի տեղայնացված թաղանթներում, որոնք կոչվում են էներգիա արտադրող կամ զուգակցող, մեմբրանի երկու կողմերում տեղի է ունենում պրոտոնների անհավասար բաշխում տիեզերքում, այսինքն՝ լայնակի կողմնորոշված ​​կամ տրանսմեմբրանային ջրածնի գրադիենտ Δ: առաջանում է մեմբրանի վրա՝ չափված վոլտով, արդյունքում Δ-ն հանգեցնում է ATP մոլեկուլների սինթեզին։ Δ ձևի էներգիան կարող է օգտագործվել մեմբրանի վրա տեղայնացված էներգիայից կախված տարբեր գործընթացներում.

Գենետիկական վերափոխման գործընթացում ԴՆԹ-ի կլանման համար.

Սպիտակուցների մեմբրանի միջոցով փոխանցելու համար;

Ապահովել բազմաթիվ պրոկարիոտների շարժումը;

· Ապահովել մոլեկուլների և իոնների ակտիվ տեղափոխումը ցիտոպլազմային թաղանթով.

Նյութերի օքսիդացման ընթացքում ստացված ոչ բոլոր ազատ էներգիան է վերածվում բջջին հասանելի ձևի և կուտակվում է ATP-ում։ Ստեղծված ազատ էներգիայի մի մասը ցրվում է ջերմային, ավելի հազվադեպ՝ լույսի և էլեկտրական էներգիայի տեսքով։ Եթե ​​բջիջը կուտակում է ավելի շատ էներգիա, քան կարող է ծախսել էներգիա սպառող բոլոր գործընթացների վրա, այն սինթեզում է մեծ քանակությամբ բարձր մոլեկուլային պահուստային նյութեր (լիպիդներ): Անհրաժեշտության դեպքում այդ նյութերը ենթարկվում են կենսաքիմիական փոխակերպումների և բջիջին էներգիա են մատակարարում։