Презентация по биологии на тему "Метаболизм - синтез белка, фотосинтез и энергетический обмен""

Слайд #1

Метаболизм – основа существования живых организмов

Слайд #2

Метаболизм или обмен веществ -
это химические превращения, которые протекают от момента поступления питательных веществ в живой организм до момента, когда конечные продукты этих превращений выделяются во внешнюю среду.

Слайд #3

Метаболизм

Катаболизм (диссимиляция, энергетический обмен) – совокупность реакций расщепления высокомолекулярных органических веществ до простых соединений.
Процесс идет с выделением энергии.
Анаболизм (ассимиляция, пластический обмен) - совокупность реакций биологического синтеза органических веществ: белков, жиров, углеводов, нуклеиновых кислот.
Процесс идет с поглощением энергии.
(ассимиляция, анаболизм, синтез белков, углеводов, липидов, нуклеиновых кислот, фотосинтез, хемосинтез, расщепление АТФ).
(расщепление, диссимиляция, катаболизм, гидролиз, гликолиз, окисление, клеточное дыхание, окислительное фосфорилирование, синтез АТФ).

Слайд #4

Слайд #5

1.Реализация наследственной информации – биосинтез белка или ДНК.
Процесс образования молекулы белка – это один из процессов проявления наследственной информации в ходе пластического обмена. Вся информация закодирована внутри ядра клетки на молекуле ДНК. Процесс биосинтеза белка включает два этапа: транскрипцию и трансляцию.
Процесс биосинтеза белка связан с участием многих ферментов и затратой большого количества энергии.

Слайд #6

Слайд #7

РЕАКЦИИ МАТРИЧНОГО СИНТЕЗА (одна органическая молекула синтезируется по образцу другой органической молекулы – матрицы):
1) синтез ДНК (редупликация), матрицей является материнская ДНК;
2) синтез РНК (транскрипция), матрицей является цепь ДНК;
3) синтез белка (трансляция), матрицей является иРНК;

Слайд #8

1. иРНК (информационная РНК): кодирует последовательность аминокислот.
 
2. тРНК (транспортная РНК): переносит аминокислоты к месту синтеза; присоединяет к себе аминокислоту.
 
3. рРНК (рибосомная РНК): синтезируется в ядрышке; формирует каркас рибосомы.

Слайд #9

Слайд #10

Транскрипция – переписывание информации, которая происходит путем синтеза на одной из цепей молекулы ДНК на одноцепочную молекулу и-РНК, последовательность нуклеотидов которой комплементарна последовательности нуклеотидов полинуклеотидной цепи (матрицы) ДНК. Этот процесс проходит внутри ядра клетки.

Слайд #11

Слайд #12

Слайд #13

Слайд #14

Слайд #15

Слайд #16

Трансляция – передача информации с и-РНК, которая заключена в последовательности нуклеотидов, в последовательность аминокислот в полипептидной цепи в рибосому, осуществляется транспортной РНК (т-РНК), которая имеет вид клеверного листа. Три нуклеотида вместе образуют триплет. Вся молекула и-РНК образована триплетами, но т.к. нуклеотиды в триплете молекулы и-РНК расположены в определенном порядке, то они образуют кодон. На молекуле т-РНК образуется антикодон тоже из трех нуклеотидов. Трансляция проходит в цитоплазме клетки на рибосомах.

Слайд #17

Слайд #18

Слайд #19

Слайд #20

Слайд #21

Слайд #22

Слайд #23

Слайд #24

Слайд #25

Слайд #26

Слайд #27

Таблица кодов аминокислот
В скобках ДНК за скобками и-РНК
Например:
УЦА – ГГА
-сер - гли-

Слайд #28

Биосинтез углеводов - фотосинтез
Это процесс образования органического вещества глюкозы и свободных молекул кислорода из углекислого газа и воды в процессе химических реакций в хлоропластах с использованием энергии солнечного света.
Открыл процесс фотосинтеза русский ученый – естествоиспытатель К.А. Тимирязев. Роль зеленых растений для жизни на Земле он назвал космической, т.к. растения используют энергию Солнца, которое находится в космосе.

Слайд #29

Способы питания живых организмов

Гетеротрофный способ –
питание готовыми органическими веществами.
животные;
грибы;
бактерии
Автотрофный способ –
Образование
органических веществ из неорганических в процессе химических реакций
Растения
Некоторые бактерии

Слайд #30

В зависимости от вида энергии, используемой автотрофами для синтеза органических молекул, их делят на фототрофов и хемотрофов. Энергия накапливается в молекуле АТФ.
Хемотрофы
используют химическую энергию, которая образуется при окислении ими различных неорганических соединений в процессе хемосинтеза.

Фототрофы используют энергию солнечного света в процессе фотосинтеза, к ним относятся растения и некоторые бактерии.

Слайд #31

Нитрифицирующие   бактерии   В корневищах бобовых растений, живут особые клубеньковые бактерии. Они способны усваивать недоступный растениям атмосферный азот и обогащать почву аммиаком. Нитрифицирующие бактерии окисляют аммиак клубеньковых бактерий до азотной кислоты и обогащают почву азотными удобрениями.
Железобактерии   используют энергию, которая образуется при окислении двухвалентного железа до трехвалентного.
Серобактерии   обитают в болотах и "питаются" сероводородом. В результате окисления сероводорода выделяется необходимая для жизнедеятельности бактерий энергия и накапливается в организме бактерий сера.


Хемосинтезирующие организмы (хемотрофы)

Слайд #32

Слайд #33

Строение хлоропласта
Двумембранный органоид клетки. Полость хлоропласта – строма. Внутренняя мембрана больше, чем наружная. Она образует выросты – тилакоиды. На мембранах тилакоидов расположены молекулы хлорофилла. Местами тилакоиды располагаются друг над другом образуя стопки (как стопка монет) Такие стопки называются гранами. Все граны хлоропласта соединены между собой одиночными пластинчатыми тилакоидами. Хлоропласт является автономной структурой клетки, потому что имеет свою молекулу ДНК.

Слайд #34

Световая фаза фотосинтеза(происходит на свету на мембранах тилокоидов):

Кванты света возбуждают молекулу хлорофилла на гранах хлоропласта, хлорофилл теряет электроны, электроны присоединяются к ферментам и способствуют образованию АТФ. Часть электронов принимает участие в разложении воды на молекулярный кислород и протоны водорода, происходит фотолиз воды.
4Н2О→4Н+ + 4ОН-
4ОН- →2О2 +2Н2О
АДФ + Ф →АТФ
главные процессы световой фазы фотосинтеза:
1) возбуждение хлорофилла и перемещение электронов;
2) фотолиз (разложение) молекул воды
3)образование (выделение) кислорода
4) синтез молекул АТФ;
5) образование водорода и соединение водорода со специальным переносчиком НАДФ+ и образование НАДФ∙H.

Слайд #35

Темновая фаза фотосинтеза(свет не нужен, происходит в строме хлоропласта):

Реакции этой фазы при участии атомарного водорода и молекулы АТФ, которая образовалась в световой фазе, а также ферментов, восстанавливающих СО2 до глюкозы. в темновую стадию используется углекислый газ и АТФ для образовании глюкозы, затем глюкоза образует крахмал и откладывается в запас у растений.
НАД+ + Н + АТФ → НАДФН + АДФ
6СО2 + 24Н → С6Н12О6 + 6Н2О
главные процессы темновой фазы фотосинтеза:
1) в строму поступают НАДФ∙H, АТФ и CO2;
2) синтез глюкозы за счет протонов НАДФ∙H и углерода;
) синтез крахмала из глюкозы.

Слайд #36

В итоге ФОТОСИНТЕЗ:
1) происходит в хлоропластах с использованием энергии солнечного света (световая фаза – на мембранах тилокоидов гран, темновая фаза – в строме);
2) в процессе участвуют молекулы: углекислый газ (источник углерода для синтеза глюкозы); 2) вода (источник протонов водорода); 3) АТФ (синтезируется в световую фазу и используется в темновую фазу для синтеза глюкозы); НАДФ+ (переносчик протонов водорода); ферменты;
3) используется солнечная энергия, которая переводится в энергию химических связей АТФ.
 

ФОТОСИНТЕЗ ПРОИСХОДИТ:
1) у высших растений – в хлоропластах (световая фаза – на мембранах тилакоидов гран, темновая фаза – в строме хлоропласта);
2) у низших растений (водорослей) – в хроматофорах;
3) у цианобактерий – на внутренней стороне наружной клеточной мембраны.

Слайд #37

ЗНАЧЕНИЕ ФОТОСИНТЕЗА:
(1) обес­пе­чи­ва­ет ор­га­низ­мы ор­га­ни­че­ски­ми веществами — фотосинтез;
(2) обо­га­ща­ет почву ми­не­раль­ны­ми веществами — деструкция (разрушение) органических веществ, осуществляемая редуцентами (сапртрофными бактериями и сапротрофными грибами);
(3) спо­соб­ству­ет на­коп­ле­нию кис­ло­ро­да в атмосфере — фотосинтез;
(4) обо­га­ща­ет ат­мо­сфе­ру па­ра­ми воды — транспирация (испарение воды листьями растений);
(5) обес­пе­чи­ва­ет большинство живых организмов на Земле энергией — фотосинтез;
(6) обо­га­ща­ет ат­мо­сфе­ру мо­ле­ку­ляр­ным азотом — денитрификация (восстановления нитратов до нитритов и далее до газообразных оксидов и молекулярного азота, осуществляется денитрифицирующими бактериями).

Слайд #38

Слайд #39

Энергетический обмен предусматривает расщепление органических веществ и высвобождение энергии химических соединений и связей. Отмечено, что ее дальнейшее распределение осуществляется частью в виде тепла. Другая часть резервируется в АТФ молекулах.
Первая стадия — подготовительная.
Энергетический обмен начинается с проникновения пищи в организм человека или животного в форме сложных высокомолекулярных элементов. Перед тем как проникнуть в ткани и клетки, происходит разрушение этих соединений до низкомолекулярных. Гидролитическое расщепление органических веществ осуществляется с участием воды. Этот процесс проходит в пищеварительном тракте (у многоклеточных), на клеточном уровне (в лизосомах), в пищеварительных вакуолях (у одноклеточных) под воздействием определенных ферментов.
На второй стадии энергетический обмен представляет собой бескислородное окисление.
Процессы при этом происходят без участия кислорода, на клеточном уровне, в клеточной цитоплазме. Одним из ключевых элементов, обеспечивающих энергетический обмен, является глюкоза. Прочие органические соединения (аминокислоты, глицерин, жирные кислоты) включаются в процесс ее превращения на различных стадиях. Бескислородное, неполное окисление глюкозы называют гликолизом.
В результате гликолиза одной молекулы глюкозы образуется по две молекулы пировиноградной кислоты (ПВК, пируват) CH3COCOOH, АТФ и воды, а также атомы водорода, которые связываются молекулой-переносчиком НАД+ и запасаются в виде НАД · H. Суммарная формула гликолиза имеет следующий вид:
C6H12O6 + 2H3PO4 + 2АДФ + 2НАД+ → 2C3H4O3 + 2H2O + 2АТФ + 2НАД · H
Выделяющаяся таким образом при расщеплении глюкозы, энергия частично резервируется, а частично выделяется в форме тепла.
На третьем этапе происходит дыхание (биологическое окисление — окислительное фосфорилирование). Данная стадия возможна только под воздействием кислорода. В связи с этим она называется кислородной. Протекает этот процесс в митохондриях.
 
Гликолиз: идёт с образованием ПВК; процесс анаэробный; все реакции гликолиза протекают в цитоплазме и характерны для всех органов и тканей.
Окислительное фосфорилирование: происходит в митохондриях; в ходе процесса образуется 36 молей АТФ; образуются углекислый газ, вода, мочевина.

Слайд #40

Слайд #41

Слайд #42

Слайд #43

Энергетический обмен - катаболизм
Процесс сопровождается выделением энергии, поэтому называется энергетическим обменом клетки. Энергия накапливается в молекуле АТФ. Синтез АТФ происходит у эукариот в митохондриях на внутренней мембране и в хлоропластах, у прокариот в цитоплазме и на мембранных структурах клетки. Затем АТФ поступает в разные участки клетки, обеспечивая все процессы жизнедеятельности.

Слайд #44

Этапы энергетического обмена
I этап – подготовительный.
Полимеры распадаются до мономеров:
белки распадаются до аминокислот;
полисахариды до глюкозы;
жиры распадаются до высших жирных кислот и глицерина.
На этом этапе образуется небольшое количество энергии, которое выделяется в виде тепла.

Слайд #45

первый вариант
II этап – бескислородный (анаэробное дыхание, гликолиз)
С6Н12О6 + 2Н3РО4 +2АДФ →2С3Н4О3 + 2АТФ→
2С3Н6О3 + 2АТФ + 2Н2О
На втором этапе энергетического обмена из одной молекулы глюкозы С6Н12О6 в начале образуется 2 молекулы промежуточного вещества – пировиноградной кислоты 2С3Н4О3 (ПВК), а затем образуется две молекулы молочной кислоты 2С3Н6О3, при этом образуется 2 молекулы АТФ.

Слайд #46

второй вариант
II этап – бескислородный (брожение)
С6Н12О6 + 2Н3РО4 +2АДФ → 2С2Н5ОН +2СО2+2Н2О + 2АТФ
У дрожжевых грибов молекула глюкозы без участия кислорода превращается в этиловый спирт (С2Н5ОН) и углекислый газ (СО2). Такой процесс называется спиртовое брожение, при этом также образуется 2 молекулы АТФ. У микроорганизмов гликолиз может завершаться образованием ацетона или уксусной кислоты.

Слайд #47

III этап – аэробное дыхание (кислородное расщепление, окислительное фосфорилирование)
2С3Н6О3 +6О2 + 36Н3РО4 +36АДФ →
6СО2+38Н2О + 36АТФ
Две молекулы молочной кислоты (2С3Н6О3) окисляются кислородом (О2) до конечных продуктов распада воды (Н2О) и углекислого газа (СО2) при этом образуется 36 молекул АТФ

Слайд #48

Слайд #49

Строение молекулы АТФ
АТФ →АДФ + Ф АДФ → АМФ + Ф

Слайд #50

Общее уравнение окисления одной молекулы глюкозы
С6Н12О6 +6О2 + 38Н3РО4 +38АДФ →
6СО2+42Н2О + 38АТФ (2800 кДж)
На трех этапах окисления одной молекулы глюкозы образуется 38 молекул АТФ (2 молекулы во время гликолиза и 36 молекул при аэробном дыхании)
Крахмал в пищеварительной системе расщепляется до глюкозы, затем в гликолизе образуется ПВК, которая затем расщепляется до углекислого газа и воды.
Последовательность реакций энергетического обмена: расщепление крахмала до глюкозы (подготовительный этап) → образование двух молекул пировиноградной кислоты (гликолиз) → попадание ПВК в митохондрии (окислительное фосфолирирование) → окисление пировиноградной кислоты → синтез 36 молекул АТФ.

Слайд #51

Слайд #52

Каким номером на схеме репликации ДНК обозначена
лидирующая цепь?


Рассмотрите рисунки и выполните задания 5 и 6.
                                                                                                  

Слайд #53

Слайд #54

Слайд #55

Установите последовательность процессов световой и темновой фаз фотосинтеза. Запишите в таблицу соответствующую последовательность цифр.
 
1)  фиксация углекислого газа
2)  образование НАДФ∙Н
3)  образование глюкозы
4)  синтез крахмала
5)  фотолиз воды

Слайд #56

Установите последовательность процессов, происходящих при клеточном дыхании аэробной клетки. Запишите в таблицу соответсвующую последовательность цифр.
1)  формирование молекул ПВК
2)  окислительное фосфорилирование
3)  формирование Ацетил-КоА
4)  образование АТФ
5)  поступление в клетку глюкозы

Слайд #57

Установите последовательность процессов, протекающих при фотосинтезе. Запишите в таблицу соответствующую последовательность цифр.
 
1)  перекачивание протонов водорода через мембрану тилакоида
2)  восстановление углерода водородом
3)  возбуждение молекул хлорофилла
4)  восстановление НАДФ · Н+Н+
5)  фиксация углекислого газа
6)  синтез глюкозы

Слайд #58

Установите правильную последовательность реакций энергетического обмена веществ. Запишите в таблицу соответствующую последовательность цифр.
 
1)  Окисление пировиноградной кислоты.
2)  Попадание ПВК в митохондрии.
3)  Образование двух молекул пировиноградной кислоты.
4)  Расщепление крахмала до глюкозы.
5)  Синтез 36 молекул АТФ.

Слайд #59

Какой органоид изображён на схеме? Какие его части отмечены цифрами 1, 2 и 3? Какой процесс происходит в этом органоиде?
Пояснение.1)  Митохондрия.
 
2)  1  — внешняя мембрана, 2  — матрикс митохондрии, 3  — кристы, внутренняя мембрана.
 
3)  Здесь идет энергетический процесс с образованием молекул АТФ.

Слайд #60

Слайд #61

1.  Что изображено на рисунке?
2.  Каким методом получено это изображение?
3.  Какие преимущества и недостатки есть у этого метода по сравнению с альтернативными методами?

Слайд #62

Какая клеточная структура показана на рисунке? Приведите по меньшей мере два аргумента для обоснования своей точки зрения. С помощью какого микроскопа возможно получить такое изображение? Какая ткань, мышечная или хрящевая, будет одержать такую структуру в большем количестве? Ответ поясните.

Слайд #63

Назовите структуру, изображённую на схеме. В какой момент в клетке возможно обнаружить такие структуры? Что обозначено на схеме вопросительным знаком? Опишите роль обозначенной вопросительным знаком структуры в повышении генетического разнообразия популяции.

Слайд #64

На рисунке изображён микропрепарат корешка лука. Какой тип деления характерен для клеток, которые видно на препарате? На какой стадии клеточного деления находятся клетки, обозначенные цифрами 1 и 2? Поясните свой выбор.

Слайд #65

Назовите клеточную структуру, изображенную на рисунке. Из какого вещества она состоит? Укажите особенность строения этой структуры и её функцию в клетке. Какие еще структуры клетки имеют схожее строение?

Слайд #66

Определите клеточную структуру, модель строения которой изображена на рисунке. Молекулы какого вещества обозначены цифрой 1? Какова его основная функция в этой структуре? Какая особенность строения и какие свойства молекул этого вещества позволяют ему выполнять эту функцию? Как расположены молекулы данного вещества в представленной клеточной структуре?

Слайд #67

Какие процессы, сопровождающие питание амёбы, изображены на рис. А и Б? Назовите структуру клетки, непосредственно участвующую в этих процессах. Какие преобразования с бактерией произойдут далее в клетке амёбы (на рис. А)?

Слайд #68

Какой процесс, происходящий с генетической информацией клетки, изображён на схеме? У клеток какого надцарства он происходит именно так? Объясните свой ответ.

Слайд #69

Какой процесс изображён на рисунке? Укажите, какие структуры обозначены цифрами 1, 2, 3 и 4. У организмов какого домена (прокариоты или эукариоты) данный процесс происходит именно представленным на рисунке образом? Аргументируйте свой ответ.

Слайд #70

Что общего у органелл, изображенных на рисунке, и чем они отличаются? Какая существует между ними связь?

Слайд #71

Схема строения какого вещества изображена на рисунке? В чём его особенность? В чём состоит его участие в процессах обмена веществ? Ответ поясните.

Слайд #72