§ 16 Метаболізм та живлення клітин

• До змісту відповідей

БІОЛОГІЧНИЙ ДЕТЕКТИВ

Клітина печінки виконує різноманітну роботу: синтезує білки плазми крові, знешкоджує токсини, накопичує або вивільняє вуглеводи тощо. Як вона справляється з таким навантаженням?

Клітина печінки справляється з навантаженням завдяки чіткому розподілу функцій між органелами. Гранулярна ендоплазматична сітка разом із рибосомами синтезує білки, агранулярна сітка знешкоджує токсичні речовини й бере участь в обміні вуглеводів, а численні мітохондрії безперервно забезпечують усі ці процеси енергією АТФ.

ТРЕНУЙСЯ ДУМАТИ

1. Які органели клітини спеціалізуються на синтезі речовин, а які — на розщепленні? Чому в клітині мають функціонувати і ті, й інші?

На синтезі речовин спеціалізуються рибосоми (білки), ендоплазматична сітка (білки, ліпіди, вуглеводи), хлоропласти (вуглеводи) та ядро (нуклеїнові кислоти). На розщепленні спеціалізуються лізосоми й травні вакуолі (розщеплення складних речовин їжі), а також мітохондрії (окиснення органічних сполук під час клітинного дихання). Вони мають функціонувати одночасно, тому що під час розщеплення вивільняються будівельні блоки та енергія АТФ, необхідні для синтезу власних молекул клітини.

2. Навіщо комахоїдним рослинам (мал. 16.1) їсти комах, якщо вони живляться автотрофно?

Комахоїдні рослини ростуть на бідних болотистих ґрунтах, де катастрофічно бракує сполук Нітрогену. Вловлюючи та перетравлюючи комах, рослини отримують доступний Нітроген для синтезу власних білків і нуклеїнових кислот, тоді як вуглеводи вони утворюють самостійно під час фотосинтезу.

РОБОТА З ІНФОРМАЦІЄЮ

Які особливості будови клітин властиві клітинам автотрофних організмів?

У клітинах рослин і водоростей є хлоропласти, у яких за допомогою хлорофілу поглинається сонячне світло й синтезуються органічні речовини. У фотосинтезуючих бактерій хлоропластів немає, тому пігменти й ферменти містяться на вгинах плазматичної мембрани, у цитоплазмі або в спеціальних мембранних міхурцях.

ЗАПИТАННЯ І ЗАВДАННЯ

1. Порівняй автотрофне і гетеротрофне живлення.

Автотрофи самостійно створюють поживні органічні речовини з неорганічних, а гетеротрофи отримують готову органіку разом із їжею.

2. Наведи приклади міксотрофів і доведи, що їм властиві обидва типи живлення.

До міксотрофів належать евглена зелена, росичка та омела. Евглена зелена на світлі фотосинтезує як автотроф, а в темряві вбирає розчинені у воді органічні речовини як гетеротроф. Росичка синтезує вуглеводи через фотосинтез, але перетравлює комах для отримання Нітрогену. Напівпаразитична рослина омела має хлорофіл і здійснює фотосинтез, проте воду та частину поживних речовин вбирає з дерева, на якому росте.

3. Які органели клітини задіяно у процесах анаболізму? Які речовини у них синтезуються?

У реакціях анаболізму беруть участь такі органели:

• Хлоропласти — здійснюють фотосинтез і синтезують вуглеводи (глюкозу);
• Рибосоми (вільні та на гранулярній ЕПС) — збирають білки з амінокислот;
• Агранулярна ендоплазматична сітка — синтезує ліпіди та вуглеводи;
• Ядро — забезпечує синтез молекул нуклеїнових кислот (ДНК і РНК).

4. Які органели задіяні у процесах катаболізму? Які перетворення органічних речовин тут відбуваються? Виконай в e-ДОДАТКУ завдання 16.1.

У процесах катаболізму задіяні лізосоми, травні вакуолі та мітохондрії.
У лізосомах і травних вакуолях складні високомолекулярні речовини (білки, полісахариди, ліпіди) розщеплюються травними ферментами на простіші компоненти: амінокислоти, моносахариди та жирні кислоти. У мітохондріях відбувається окиснення органічних сполук киснем до кінцевих неорганічних речовин — вуглекислого газу й води, що супроводжується виділенням енергії та синтезом АТФ.

5. Чим подібні процеси горіння і клітинного дихання? Скористайся завданням 16.2 в e-ДОДАТКУ.

Обидва процеси є реакціями окиснення органічних речовин за участі кисню, унаслідок яких утворюються вуглекислий газ і вода та виділяється енергія. Головна різниця полягає в тому, що під час горіння енергія виділяється швидко у вигляді полум’я й тепла, а під час клітинного дихання окиснення відбувається поступово ферментативним шляхом, і до 55 % енергії запасається в молекулах АТФ.

6. Доведи єдність процесів анаболізму і катаболізму. Скористайся текстом параграфа і відео в e-ДОДАТКУ (завдання 16.3).

Анаболізм і катаболізм — це дві взаємопов’язані сторони метаболізму, які не можуть існувати окремо. Реакції синтезу (анаболізм) потребують енергії, яку постачає розщеплення речовин (катаболізм) у вигляді молекул АТФ. Водночас для протікання катаболізму необхідні органічні речовини, білки-ферменти та структури органел, які створюються саме завдяки анаболізму. Зупинка одного з цих процесів миттєво призводить до припинення іншого та загибелі всієї клітини.

Чому дослідження процесів метаболізму настільки важливе?

Це допомагає зрозуміти хімічні основи походження самого життя на Землі та дізнатися, де саме і які форми життя шукати в космосі. Також вивчення цих реакцій пояснює, як клітини перетворюють їжу на власні структури, відновлюють пошкодження та виробляють енергію для нашого руху й мислення.

Як швидко оновлюються тканини людини?

Молекули шкіри повністю оновлюються приблизно кожні 48 днів, а кістки проходять повний цикл оновлення орієнтовно за 10 років.

Наведи приклади процесів анаболізму і катаболізму.

Анаболізм:

1. Синтез власних білків та інших складних органічних молекул клітини з отриманих амінокислот для росту й відновлення.
2. Утворення багатих на енергію молекул, які клітина використовує як пальне для роботи.

Катаболізм:

1. Розщеплення складних поживних речовин з їжі (цукрів, жирів та білків) у травному тракті на прості молекули.
2. Окиснення та розпад органічних сполук у циклі Кребса до води і вуглекислого газу.

СКЛАДАЄМО БІОЛОГІЧНІ ПАЗЛИ (РЕФЛЕКСІЯ)

1. Назви три факти, які ти дізнався/дізналася після опанування параграфа.

1. Омела є напівпаразитом і поєднує фотосинтез із живленням від рослини-хазяїна.
2. До 55 % енергії від окиснення органічних речовин під час клітинного дихання зберігається у формі АТФ.
3. Фотогетеротрофні бактерії можуть використовувати сонячне світло для утворення АТФ, але не здатні засвоювати неорганічний вуглекислий газ.

2. Закінчи одне з речень: Я став/стала більш обізнаним/обізнаною щодо… Мене здивувало… Я побачив/побачила зв’язок…
Я побачив зв’язок між процесами розщеплення органічних речовин у мітохондріях і подальшим використанням отриманої енергії АТФ для синтезу білків на рибосомах.

3. З якими перешкодами ти зіткнувся/зіткнулася під час опанування параграфа? Як ти подолав/подолала труднощі?
Спочатку мені було важко запам’ятати різницю між термінами «анаболізм» і «катаболізм». Я подолав ці труднощі завдяки схемі підручника: запам’ятав, що катаболізм руйнує речовини й дає АТФ, а анаболізм споживає АТФ і будує клітину.

4. Де і як ти зможеш використати знання і набутий досвід?
Ці знання допоможуть мені складати раціональний режим харчування та тренувань, розуміючи, як збалансувати процеси витрати енергії та відновлення клітин тіла.