§ 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 великим навантаженням завдяки розподілу функцій між органелами, високому вмісту ендоплазматичної сітки (гранулярної — для синтезу білків, агранулярної — для детоксикації й обміну вуглеводів) та великій кількості мітохондрій, які безперервно забезпечують її енергією у формі 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 (синтез білків), ендоплазматична сітка (синтез білків, ліпідів і вуглеводів), хлоропласти (синтез вуглеводів під час фотосинтезу) та ядро (синтез нуклеїнових кислот). На розщепленні речовин спеціалізуються лізосоми й травні вакуолі (внутрішньоклітинне травлення), а також мітохондрії (окиснення органічних сполук у процесі клітинного дихання). Обидві групи органел мають функціонувати одночасно, оскільки розщеплення речовин забезпечує клітину будівельними блоками та енергією АТФ, необхідними для синтезу власних молекул та підтримки життєдіяльності.

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

Комахоїдні рослини ростуть на бідних болотистих ґрунтах, де бракує сполук Нітрогену. Перетравлюючи комах, вони отримують необхідний Нітроген для синтезу власних білків і нуклеїнових кислот.

Які особливості будови клітин властиві клітинам автотрофних організмів?

У клітинах автотрофних еукаріотів (рослин і водоростей) наявні хлоропласти з хлорофілом для здійснення фотосинтезу. У клітинах автотрофних прокаріотів (ціанбактерій та інших фотосинтезуючих бактерій) фотосинтетичні пігменти розташовані на вгинах плазматичної мембрани, у цитоплазмі або в спеціальних міхурцях.

ЗАПИТАННЯ І ЗАВДАННЯ

1. Порівняй автотрофне і гетеротрофне живлення.

Автотрофне живлення полягає у створенні органічних речовин із неорганічних за рахунок зовнішньої енергії світла або хімічних реакцій. Гетеротрофне живлення полягає у споживанні готових органічних речовин із навколишнього середовища для отримання енергії та будівельного матеріалу.

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

Прикладами міксотрофних організмів є евглена зелена, росичка, венерина мухоловка та омела.
Їм властиві обидва типи живлення, оскільки вони здатні перемикатися між ними або поєднувати їх. Наприклад, евглена зелена на світлі здійснює фотосинтез і утворює органічні речовини як автотроф, а в темряві поглинає розчинені у воді органічні сполуки як гетеротроф. Хижі рослини (росичка, венерина мухоловка) є автотрофами, бо фотосинтезують, але на бідних ґрунтах ловлять та перетравлюють комах як гетеротрофи, щоб отримати сполуки Нітрогену для синтезу білків. Омела фотосинтезує самостійно, але частину речовин та воду поглинає з дерева, на якому живе.

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

У процесах анаболізму задіяно такі органели клітини:

• Хлоропласти — у них під час фотосинтезу з вуглекислого газу та води утворюються вуглеводи (зокрема глюкоза).
• Рибосоми (вільні та прикріплені до гранулярної ЕПС) — синтезують білки з амінокислот.
• Агранулярна (гладка) ендоплазматична сітка — бере участь у синтезі ліпідів і вуглеводів.
• Ядро — у ньому відбувається синтез нуклеїнових кислот (ДНК та 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 такі органели:

• Лізосоми та травні вакуолі — в них відбувається внутрішньоклітинне травлення, під час якого складні макромолекули (білки, вуглеводи, ліпіди) розщеплюються за допомогою ферментів на простіші будівельні блоки (амінокислоти, моносахариди, жирні кислоти).
• Мітохондрії — в них відбувається клітинне дихання, під час якого органічні речовини за участю кисню окиснюються до кінцевих продуктів — вуглекислого газу і води, з вивільненням енергії для утворення АТФ.

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

Процеси горіння та клітинного дихання подібні за трьома основними ознаками:

• В обох процесах відбувається окиснення органічних речовин за обов’язкової участі кисню.
• Кінцевими продуктами в обох випадках є вуглекислий газ та вода.
• Під час обох процесів вивільняється хімічна енергія, яка частково перетворюється на тепло.

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

Анаболізм і катаболізм є двома нерозривними складовими єдиного обміну речовин (метаболізму), які не можуть існувати один без одного.
По-перше, для здійснення реакцій анаболізму (синтезу складних молекул) необхідна енергія у формі АТФ, яка утворюється під час реакцій катаболізму (розщеплення речовин).
По-друге, для відбування реакцій катаболізму необхідні органічні сполуки, білки-ферменти та самі органели, які утворюються в процесах анаболізму.
По-третє, прості молекули, утворені під час розщеплення в катаболізмі, слугують будівельним матеріалом для створення нових власних речовин у ході анаболізму. При зупинці одного з цих процесів неодмінно зупиняється й інший, що призводить до загибелі клітини.

СКЛАДАЄМО БІОЛОГІЧНІ ПАЗЛИ (РЕФЛЕКСІЯ)

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

• Міксотрофні організми здатні поєднувати автотрофне та гетеротрофне живлення залежно від умов середовища.
• Під час клітинного дихання в мітохондріях до 55 % енергії органічних речовин запасається в молекулах АТФ, а решта енергії розсіюється у вигляді тепла.
• Хижі рослини ловлять комах не заради отримання енергії, а задля поповнення запасів Нітрогену, необхідного для будівництва білків.

2. Закінчи одне з речень: Я став/стала більш обізнаним/обізнаною щодо… Мене здивувало… Я побачив/побачила зв’язок…
Я став більш обізнаним щодо розподілу обов’язків між органелами клітини під час реакцій синтезу та розщеплення речовин.

3. З якими перешкодами ти зіткнувся/зіткнулася під час опанування параграфа? Як ти подолав/подолала труднощі?
Спочатку мені було складно розрізняти поняття «анаболізм» і «катаболізм», але я подолав це за допомогою уважного вивчення схеми в підручнику та асоціації: анаболізм — це будівництво, а катаболізм — це розщеплення.

4. Де і як ти зможеш використати знання і набутий досвід?
Ці знання допоможуть мені краще розуміти власний метаболізм, правильно підбирати раціон харчування та фізичні навантаження для підтримання енергетичного балансу організму.