4.E: Як клітини отримують енергію (вправи)

4.1: Енергія та метаболізм

Клітини виконують функції життєдіяльності за допомогою різних хімічних реакцій. Метаболізм клітини відноситься до поєднання хімічних реакцій, які відбуваються всередині неї. Катаболічні реакції розщеплюють складні хімічні речовини на більш прості і пов'язані з виділенням енергії. Анаболічні процеси будують складні молекули з більш простих і вимагають енергії. Вивчаючи енергію, термін система позначає речовину та навколишнє середовище, що беруть участь у передачі енергії.

Рецензування питань

Що з перерахованого не є прикладом перетворення енергії?

А. підігрів обіду в мікрохвильовій печі
Б. сонячні батареї при роботі
С. формування статичної електрики
D. нічого з перерахованого вище

Відповідь

D

Що з перерахованого не відповідає дійсності щодо ферментів?

A. вони споживаються реакціями, які вони каталізують.
B. вони, як правило, зроблені з амінокислот.
С. вони знижують енергію активації хімічних реакцій.
D. кожен з них специфічний для конкретного субстрату (-ів), до якого він зв'язується.

Відповідь

А

Вільна відповідь

Фізичні вправи для збільшення м'язової маси включають анаболічні та/або катаболічні процеси? Дайте докази для вашої відповіді.

Відповідь

Фізичні вправи включають як анаболічні, так і катаболічні процеси. Клітини тіла розщеплюють цукри, щоб забезпечити АТФ виконувати роботу, необхідну для фізичних вправ, наприклад, скорочення м'язів. Це катаболізм. М'язові клітини також повинні відновлювати м'язову тканину, пошкоджену фізичними вправами, будуючи нові м'язи. Це анаболізм.

Поясніть своїми словами різницю між спонтанною реакцією і тієї, яка відбувається миттєво, і що викликає цю різницю.

Відповідь

Спонтанна реакція - це та, яка має негативний ∆G і, таким чином, вивільняє енергію. Однак спонтанна реакція не повинна відбуватися швидко або раптово, як миттєва реакція. Він може виникати протягом тривалих періодів часу через велику енергію активації, яка запобігає швидкому протіканню реакції.

Що стосується ферментів, то чому вітаміни і мінерали необхідні для міцного здоров'я? Наведіть приклади.

Відповідь

Більшість вітамінів і мінералів діють як кофактори і коферменти для ферментної дії. Багато ферменти вимагають зв'язування певних кофакторів або коферментів, щоб мати можливість каталізувати свої реакції. Оскільки ферменти каталізують багато важливих реакцій, дуже важливо отримувати достатню кількість вітамінів і мінералів з дієти і добавок. Вітамін С (аскорбінова кислота) - кофермент, необхідний для дії ферментів, що будують колаген.

4.2: Гліколіз

АТФ функціонує як енергетична валюта для клітин. Це дозволяє клітинам ненадовго зберігати енергію і транспортувати її всередині себе для підтримки ендергонічних хімічних реакцій. Структура АТФ - це структура нуклеотиду РНК з трьома фосфатними групами. Оскільки АТФ використовується для отримання енергії, фосфатна група відокремлюється, і виробляється АДФ. Енергія, отримана від катаболізму глюкози, використовується для поповнення АДФ в АТФ. Гліколіз - це перший шлях, який використовується при розщепленні глюкози для вилучення енергії.

Множинний вибір

Енергія довго зберігається в зв'язках _____ і використовується короткочасно для виконання роботи з (n) _____ молекули.

АТФ: глюкоза
Б. анаболічна молекула: катаболічна молекула
С. глюкоза: АТФ
Д. катаболічна молекула: анаболічна моле

Відповідь

C

Енергетична валюта, яка використовується клітинами, - _____.

АТФ
Б. АДФ

С. АМФ D аденозин

Відповідь

А

Глюкоза, яка потрапляє в шлях гліколізу, розщеплюється на дві молекули _________.

АТФ
Б. фосфат
С. NADH
D піруват

Відповідь

D

Вільна відповідь

І прокаріотичні, і еукаріотичні організми здійснюють певну форму гліколізу. Як цей факт підтримує чи не підтримує твердження, що гліколіз є одним із найдавніших метаболічних шляхів?

Відповідь

Якби гліколіз розвивався відносно пізно, він, швидше за все, не був би таким універсальним для організмів, як він є. Ймовірно, він розвивався в дуже примітивних організмах і зберігався, з додаванням інших шляхів вуглеводного обміну, які еволюціонували пізніше.

4.3: Цикл лимонної кислоти та окислювальне фосфорилювання

Цикл лимонної кислоти - це ряд хімічних реакцій, які видаляють високоенергетичні електрони і використовує їх в ланцюзі транспортування електронів для генерації АТФ. За кожен виток циклу виробляється одна молекула АТФ (або еквівалент). Ланцюг транспортування електронів - це частина аеробного дихання, яка використовує вільний кисень як кінцевий акцептор електронів для електронів, віддалених від проміжних сполук при катаболізмі глюкози.

Множинний вибір

Що роблять електрони, додані до NAD⁺ ?

A. вони стають частиною шляху бродіння.
Б. вони йдуть на інший шлях для виробництва АТФ.
C. вони заряджають енергією входження ацетильної групи в цикл лимонної кислоти.
Д. вони перетворюються в НАДП.

Відповідь

Б

Хіміосмос включає

А. рух електронів по клітинній мембрані
Б. рух атомів водню через мітохондріальну мембрану
С. рух іонів водню через мітохондріальну мембрану
D. рух глюкози через клітинну мембрану

Відповідь

C

Вільна відповідь

Ми вдихаємо кисень, коли вдихаємо і видихаємо вуглекислий газ. Для чого використовується кисень і звідки береться вуглекислий газ?

Відповідь

Кисень, який ми вдихаємо, є кінцевим акцептором електронів у ланцюзі транспортування електронів і дозволяє протікати аеробному диханню, що є найбільш ефективним шляхом збору енергії у вигляді АТФ з молекул їжі. Вуглекислий газ, який ми видихаємо, утворюється під час циклу лимонної кислоти, коли зв'язки в вуглецевих з'єднаннях порушуються.

4.4: Бродіння

Якщо NADH не може метаболізуватися за допомогою аеробного дихання, використовується інший акцептор електронів. Більшість організмів використовуватимуть певну форму бродіння для досягнення регенерації NAD +, забезпечуючи продовження гліколізу. Регенерація NAD+при бродінні не супроводжується виробництвом АТФ; отже, потенціал NADH виробляти АТФ за допомогою ланцюга транспортування електронів не використовується.

Рецензування питань

Який із наведених способів ферментації може відбуватися в скелетних м'язах тварин?

А. молочнокисле бродіння
Б. спиртове бродіння
С. змішаної кислоти бродіння
Д. пропіонового бродіння

Відповідь

А

Вільна відповідь

Коли м'язові клітини закінчуються киснем, що відбувається з потенціалом для видобутку енергії з цукрів і які шляхи використання клітини?

Відповідь

Без кисню окислювальне фосфорилювання і цикл лимонної кислоти припиняються, тому АТФ більше не генерується через цей механізм, який витягує найбільшу кількість енергії з молекули цукру. Крім того, NADH накопичується, запобігаючи просуванню гліколізу через відсутність NAD⁺. Ферментація молочної кислоти використовує електрони в NADH для отримання молочної кислоти з пірувату, що дозволяє продовжувати гліколіз і, таким чином, кліткою може генеруватися менша кількість АТФ.

4.5: Підключення до інших метаболічних шляхів

Метаболічні шляхи слід розглядати як пористі - тобто речовини надходять з інших шляхів, а інші речовини йдуть на інші шляхи. Ці шляхи не є замкнутими системами. Багато продуктів на певному шляху є реагентами в інших шляхах.

Множинний вибір

Синтезований клітинами холестерин використовує який компонент гліколітичного шляху в якості відправної точки?

А. глюкоза
B. ацетил КоА
С. піруват
D. діоксид вуглецю

Відповідь

Б

Бета-окислення - ________.

А. розщеплення цукрів
Б. збірка цукрів
С. розпад жирних кислот
Д. видалення аміногруп з амінокислот

Відповідь

C

Вільна відповідь

Чи можете ви описати метаболічні шляхи як за своєю суттю марнотратні або за своєю суттю економічні, і чому?

Відповідь

Вони дуже економічні. Субстрати, проміжні продукти та продукти рухаються між шляхами і роблять це у відповідь на тонко налаштовані петлі гальмування зворотного зв'язку, які підтримують загальний метаболізм на рівному кілі. Проміжні продукти в одному шляху можуть виникати в іншому, і вони можуть плавно переходити від одного шляху до іншого у відповідь на потреби клітини.