Почему глюкоза не выполняет в клетке запасающую роль кратко

Обновлено: 07.07.2024

Тест используется для проверки знаний после прохождения темы "Химический состав клетки " в 9 классе.

Вложение	Размер
test_po_teme.doc	68 КБ

Предварительный просмотр:

А1 Мономером молекулы белка служит

азотистое основание
моносахарид
аминокислота
липид

А2 Большинство ферментов являются

углеводами
липидами
аминокислотами
белками

А3 Строительная функция углеводов состоит в том, что они

образуют целлюлозную клеточную стенку у растений
являются биополимерами
способны растворяться в воде
служат запасным веществом животной клетки

А4 Важную роль в жизни клетки играют липиды, так как они

являются ферментами
растворяются в воде
служат источником энергии
поддерживают постоянную среду в клетке.

А5 Белки в отличии от углеводов обладают способностью к

растворимости
денатурации
проведению нервного импульса
накоплению большого количества энергии

А6 Какие пары нуклеотидов образуют водородные связи в молекуле ДНК?

аденин и тимин
аденин и цитозин
гуанин и тимин
урацил и тимин

В1 В состав молекулы РНК входит

В) катион магния

Е) фосфорная кислота

Запишите ответ в виде последовательности букв в алфавитном порядке (без пробелов и других символов).

В2 Установите соответствие между функцией соединения и биополимером, для которого она характерна. В нижеприведенной таблице под каждым номером, определяющим позиции первого столбца, запишите букву, соответствующей позиции второго столбца.

хранение наследственной информации А) белок
образование новых молекул путем самоудвоения Б) ДНК
ускорение химических реакции
является обязательным компонентом мембраны клетки
обезвреживание антигенов

С1 Почему глюкоза не выполняет в клетке запасающую роль?

Напишите на обратной стороне бланка или на отдельном листе краткий ответ, включающий не менее двух элементов.

А1 Связь между мономерами в молекуле белка называют

водородной
ионной
пептидной
энергоемкой

А2 Защитная функция белков проявляется в том, что они

подвергаются денатурации
служат антителами
участвуют в построении клетки
транспортируют газы

А3 Какое запасное питательное вещество, служит энергетическим резервом клетки?

крахмал
аминокислота
нуклеиновая кислота
полисахарид - хитин

А4 Жиры в клетке обеспечивают

транспорт гидрофильных веществ
растворение гидрофобных веществ
ускорение химических реакций

А5 Основной функцией углеводов в сравнении с белками является

строительная
защитная
каталитическая
энергетическая

А6 Какой углевод входит в состав нуклеотидов РНК?

рибоза
глюкоза
сахароза
дезоксирибоза

В1 В состав молекулы ДНК входит

А) фосфорная кислота

Е) катион железа

Запишите ответ в виде последовательности букв в алфавитном порядке (без пробелов и других символов).

образование клеточных стенок А) полисахарид
транспортировка аминокислот Б) нуклеиновая кислота
хранение наследственной информации
служит запасным питательным веществом
обеспечивает клетку энергией

С1 Почему крахмал относят к биополимерам и какое свойство крахмала обуславливает его запасающую функцию в клетке?

Ответы и критерии оценивания

Почему глюкоза не выполняет в клетке запасающую роль?

Элементы содержания верного ответа

(допускаются иные формулировки ответа, не искажающие его смысл)

1) Глюкоза - гидрофильное соединение

2) В водной среде клетки сразу вступает в реакции обмена
веществ и не может накапливаться.

Указания к оцениванию

Ответ включает все названные выше элементы и не содержит биологических ошибок

Ответ включает один из названных выше элементов и не содержит биологических ошибок

С1 Почему крахмал относят к биополимерам и свойство крахмала обуславливает его запас; функцию?

Элементы содержания верного ответа

(допускаются иные формулировки ответа, не искажающие его смысл)

1) Крахмал-это полисахарид, его мономер - глюкоза.

2) Крахмал обладает свойством гидрофобности, поэтому в водной среде клетки может накапливаться.

Указания к оцениванию

Ответ включает все названные выше элементы и не содержит биологических ошибок

Ответ включает один из названных выше элементов и не содержит биологических ошибок

По теме: методические разработки, презентации и конспекты

Презентации к Главе 1 "Клетка"по программе В,В,Пасечника "Линия жизни" Всего 5 уроков: №3Увеличительные приборы, №4Химический состав клетки,№5Строение клетки, №6Строение клетки кожицы чешуи лука, №7Жизнедеятельность клетки.

Презентации к курсу: Биология "Линия жизни" В.В.Пасечника, к Главе№1 "Клетка-основа строения и жизнедеятельности организмов". Автор Л.В.Грачева, учитель биологии МАОУ "Лицей №36", город Саратов.

Тренировочный тематический тест для подготовки к ЕГЭ по биологии. Тема: "Химический состав клетки".

Тест предназначен для подготовительных занятий к ЕГЭ по биологии. Тема:"Химический состав клетки".

Данный тест предназачен для контроля знаний по разделу "Клетка", 10 клсс. Тест составлен в двух вариантах.

Тест по общей биологии по теме "Химический состав клетки", 9 класс

Тест разработан для проверки знаний по биологии в 9 классе по теме "Химический состав клетки". Он соответствует программе VII вида, состоит из двух вариантов и содержит темы для предварительного.

Тест по теме: "Химический состав клетки" 6 класс

Тестовая работа по теме: "Химический состав клетки" 6 класс. Используется для проведения итогового контроля знаний при изучении темы: "Химический состав клетки" Курс биологии 6 класса, автор Н.И. Сони.

Тест 3 по теме "Клетка: химический состав, строение, функции органоидов".

Тест предназначен для подготовке к ЕГЭ.

Тест 6 кл. Признаки живого, Химический состав клетки

Тест по биологии, 6 класс по темам " Признаки живого, Химический состав клетки". Учебник Сонин и др. Тесты закрытого типа, 2 варианта.

Так как глюкоза растворима в воде, а в виде гранул крахмала может накапливаться в растительных клетках, и животных клетках - в виде гликогена в клетках печени.

Т. к. она является мономером для более сложных углеводов (крахмал, целлюлоза) и в таком виде запасается

Мы постоянно добавляем новый функционал в основной интерфейс проекта. К сожалению, старые браузеры не в состоянии качественно работать с современными программными продуктами. Для корректной работы используйте последние версии браузеров Chrome, Mozilla Firefox, Opera, Microsoft Edge или установите браузер Atom.

Глюкоза, или виноградный сахар – самый простой углевод. Она может поступать в организм с пищей, а может вырабатываться в нем в процессе распада более сложных углеводов (сахарозы, крахмала).

Глюкоза обеспечивает клетки энергией, участвует в обменных процессах (например, помогает усваивать белок для строительства мышц), откладывается в печени и мышцах в виде гликогена, который составляет своеобразный неприкосновенный запас организма на случай голода. Особенно необходима глюкоза для функционирования мозга. Вовремя и после еды глюкоза поступает из пищеварительной системы в кровоток, уровень сахара в крови повышается. Чтобы она попала в клетки, поджелудочная железа выделяет гормон инсулин — именно это вещество делает клетки готовыми к приему глюкозы. По мере того как клетки получают глюкозу, уровень сахара в крови понижается до постоянной нормы.

В этом процессе могут возникать неполадки. Если поджелудочная железа выделяет мало инсулина или же клетки нечувствительны к его воздействию, то глюкоза в них не поступает, а остается в крови: клетки остаются голодными, а показатель сахара в крови — повышенным. Тогда и возникает грозное заболевание — сахарный диабет: I типа, если его причина — нехватка инсулина, и II типа — если инсулина достаточно, но клетки к нему резистентны.

При голодании более суток или после тяжелых физических и нервных нагрузок в организме, или когда человек находится на постоянной низкоуглеводной диете, в организме может запуститься глюкогенез – синтез глюкозы из молочной кислоты (она образуется в мышцах и эритроцитах после тяжелой нагрузки), глицерола (возникает после ферментации жировой ткани), аминокислот (они получаются в результате распада мышечных тканей или поступающих в организм белков). Глюкогенез из аминокислот опасен для здоровья и даже жизни, ведь он может разрушать сердце, гладкую мускулатуру кишечника, кровеносные сосуды.

Хроническая нехватка сахара в крови называется гипогликемией. Это состояние опасно для нервных клеток и мозга: недополучая глюкозы, они не могут правильно функционировать, в итоге возможно даже органическое поражение.

При гипергликемии — так называется избыток глюкозы — излишки этого вещества откладываются в тканях, вызывая их повреждения. Особенно страдают от этого сердце, сосуды, почки и глаза.

Концентрация глюкозы в крови, или, иначе, сахар крови – важный биохимический показатель: его нужно регулярно проверять, чтобы знать, не грозит ли вам сахарный диабет. Сейчас в мире 400 млн людей, страдающих от этого тяжелого хронического заболевания, а к 2030 году, по данным ВОЗ, сахарный диабет станет 7-м в списке самых частых причин смерти.

Профилактика гипер- и гипогликемии

Чтобы сахар крови всегда был в норме, необходимо:

- поддерживать стабильную нормальную массу тела

- правильно питаться, употребляя достаточное количество овощей, фруктов и зелени давать организму достаточный уровень физической нагрузки – например, ходить пешком с шагомером (не менее 8 тысяч шагов в день).

Как нормализовать сахар крови с помощью питания

При гипергликемии необходимо ограничить углеводы. Полностью исключить рекомендуется: сахар, сладкие напитки, белый хлеб, выпечку, кондитерские изделия, картофель, белый рис, манную крупу, вино. А вот овощей и зелени употреблять нужно побольше. При гипогликемии нужно увеличить потребление белка. Наши друзья — орехи, бобовые, молочные продукты, нежирное мясо и птица, рыба, гречневая крупа.

Все знают о пользе, а теперь уже и о вреде, углеводов. Но как происходит усвоение их организмом, какие процессы протекают при расщеплении углеводов в организме человека и как происходит выделение той самой энергии, которая так нужна для нашей жизни? Мы рассмотрим один из биохимических процессов – процесс выделения и поглощения энергии из углеводов. Исторически этот процесс получил название брожения. Актуальность биохимических исследований обусловлена выживанием и комфортом человека в природе: это лекарства, продукты питания, красители, и т д. Задачей настоящей работы являлось изучение литературных данных о природе углеводов, их роли в жизни человека, изучение химизма расщепления углеводов с целью понимания процессов энергетического обмена, происходящих в клетках живых организмов и человека.

5. Шеховцева Т.Н. Ферменты: их использование в химическом анализе // Соросовский образовательный журнал. 2000. Т. 6. № 1. С. 44–48.

6. Московченко Н.Я., Савина Г.А. Ходатайство о награждении Н.Н. Семенова орденом Ленина // Физики о себе. Л.: Наука, 1990. С. 89.

Все биологические процессы, происходящие в окружающем мире, по своей сути являются химическими реакциями. Первую химическую реакцию человек осуществил, когда разжег костер – это реакция горения. Первое антибактериальное применение продуктов брожения и величайшее открытие в области медицины совершил Нострадамус. Большинство из нас знает его как предсказателя, но его основная заслуга состоит в том, что он нашел способ борьбы с чумой с помощью уксусной кислоты. История свидетельствует, чума лишила Нострадамуса и первой семьи, и друзей. С тех пор он искал средство борьбы от страшной болезни. Найдя чудо-лекарство, исследователь переезжал из города в город, где появлялась чума, спасая множество жизней [1].

Первым биохимиком была клетка, которая научилась энергетическому обмену: научилась поглощать свет и выделять энергию, необходимую для жизнеобеспечения. Таким образом, первый биохимик – это и есть сама жизнь. Все процессы, которые протекают в клетках живого организма, – это биохимические реакции.

Все углеводы можно разделить на четыре больших класса.

Моносахариды – это гетерофункциональные соединения, содержащие оксогруппу и несколько гидроксильных групп. Они не могут быть гидролизованы до более простых форм углеводов и являются структурной единицей любых углеводов, например, глюкоза, фруктоза, рибулоза, рамноза. Содержатся в различных продуктах: фрукты, мёд, некоторые виды вина, шоколад.

Олигосахариды – это соединения, построенные из нескольких остатков моносахаридов, связанных между собой гликозидной связью. Они делятся по числу моносахаридов в молекуле на дисахариды, трисахариды и т.д. К биологически активным производным олигосахаридов относятся некоторые антибиотики, сердечные гликозиды.

Дисахариды – это углеводы, которые при гидролизе дают две одинаковые или различные молекулы моносахарида и связаны между собой гликозидной связью, например, лактоза, сахароза, мальтоза. При гидролизе из дисахаридов образуется глюкоза.

Полисахариды – имеют общий принцип строения с олигосахаридами, за исключением моносахаридных остатков – полисахариды могут содержать их сотни и даже тысячи. Примеры: крахмал, гликоген, хитин, целлюлоза [2].

Для лучшего понимания реакций расщепления углеводов в организме, рассмотрим более подробно глюкозу, участвующую в этих процессах.

Глюкоза является одним из самых распространенных углеводов в природе, моносахарид, или гексоза С6Н12О6. Второе её название – виноградный сахар. Это растворимое в воде вещество белого цвета, сладкое на вкус. В молекуле глюкозы имеется четыре неравноценных асимметрических атома углерода (рис. 1):

Рис. 1. Строение молекулы глюкозы

Для такого соединения возможно 24 = 16 стереоизомеров, которые образуют 8 пар зеркальных оптических антиподов. Каждое из восьми соединений представляет собой диастереомер (диа – двойной) с присущими только ему физическими свойствами (растворимость, температура плавления и т.д.).

Глюкоза содержится в растительных и живых организмах. Велико ее содержание в виноградном соке, в меде, фруктах и ягодах, в семенах, листьях крапивы. Глюкоза повышает работоспособность мозга, благотворно влияет на нервную систему человека. Именно поэтому в стрессовых ситуациях люди иногда хотят чего-нибудь сладкого. Помимо этого, глюкоза применяется в медицине для приготовления лечебных препаратов, консервирования крови, внутривенного вливания и т.д. Она широко применяется в кондитерском производстве, производстве зеркал и игрушек (серебрение). Ее используют при окраске тканей и кож.

Биохимические реакции расщепления углеводов в организме человека

Для поддержания жизнедеятельности организма используется энергия, скрытая в химических связях продуктов питания. Во многих продуктах питания содержится значительное количество углеводов в виде полисахаридов (сахар, крахмал, клетчатка) и моноз (глюкоза, фруктоза, лактоза и др.). К примеру, в картофеле содержание крахмала составляет до 16 %, в рисе – 78 %, а в белом хлебе – 51 %.

Уже во рту человека начинается процесс расщепления углеводов. Происходит гидролиз крахмала под действием биологического катализатора – фермента амилазы, который содержится в слюне. Под действием амилазы молекула крахмала расщепляется на довольно короткие цепочки, которые состоят из глюкозных звеньев. После этого углеводы попадают в желудок. Далее под действием желудочного сока заканчивается кислотный гидролиз крахмала. Крахмал распадается до отдельных глюкозных звеньев. Глюкоза попадает в кишечник и через стенки кишок поступает в кровь, разносящую её по всему человеческому организму.

Содержание глюкозы в крови поддерживается на постоянном уровне при помощи гормона инсулина, который выделяется поджелудочной железой. Инсулин полимеризует избыточную глюкозу в животный крахмал – гликоген, который откладывается в печени. Часть гликогена в печени может гидролизоваться в глюкозу, далее поступающую обратно в кровь. Это происходит при понижении содержания глюкозы в крови. Если поджелудочная железа не может вырабатывать инсулин, содержание глюкозы в крови повышается, что приводит к диабету. Именно поэтому людям, болеющим сахарным диабетом, необходимо регулярно вводить в кровь инсулин.

Рис. 2. Структура аденозинтрифосфорной кислоты

АТФ в клетках – универсальная энергетическая валюта. Множество ферментов умеют вести химические реакции, осуществляющиеся с затратой энергии, за счет гидролитического отщепления одного или двух остатков фосфорной кислоты от молекулы АТФ (этот процесс сопровождается выделением энергии), или наоборот, умеют использовать энергию, которая высвобождается в реакциях с выделением энергии для того, чтобы АТФ образовалась. Расщепляя АТФ, клетка использует высвобождаемую энергию на биосинтез различных соединений, а окисляя углеводы – синтезирует АТФ.

Рис. 3. Взаимодействие глюкозы с АТФ

Рис. 4. Взаимодействие глюкозо-6-фосфата и фермента изомеразы

После второго фосфорилирования уже под действием другого фермента – фосфорфруктокиназы – получается в итоге фруктозо-1,6-дифосфат (C6H14O12P2 ) (рис.5):

Рис. 5. Взаимодействие фруктозо-6-фосфата и 6-фосфоруктокиназы

Фруктозо-1,6-дифосфат распадается на две части. Получается дигидроксиацетонфосфат ( C3H7O6P ) и глицеральдегид-3-фосфат ( C3H7O6P) (рис. 6).

Рис. 6. Распад Фруктозо-1,6-дифосфата

Клетке нужен только второй продукт, и она с помощью фермента изомеразы превращает первый фосфат во второй (чтобы не было отходов производства) (рис. 7).

Рис. 7. Превращение диоксиацетон-фосфата в глицеральдегид-3-фосфат

На данной стадии в реакцию вступают два соединения: глутатион – соединение, несущее меркаптогруппу SН и никотинамидаденинуклеотид (НАД). НАД легко присоединяет водород: НАД-Н2.

Далее развивается процесс, мало изученный в деталях, но описать его можно пока следующим образом. Под действием НАД и его восстановленной формы, фермента дегидрогеназы и фосфорной кислоты, глицеральдегид-3-фосфат превращается в смешанный ангидрид 3-фосфоглицериновой и фосфорной кислот (рис. 8).

Рис. 8. Превращение глицеральдегид-3-фосфата в смешанный ангидрид 3-фосфоглицериновой и фосфорной кислот

Всё это время энергия только поглощалась, так как АТФ переходил в АДФ. Теперь в реакции будет вступать АДФ, а в продуктах появится АТФ, и энергия будет выделяться. Так, под действием АДФ и фермента фосфоглицераткиназы образуется 3-фосфоглицериновая кислота (рис. 9).

Рис. 9. Образование 3-фосфоглицерата

Рис. 10. Превращение 3-фосфоглицерата в 2-фосфоглицерат

На полученный продукт воздействует фермент енолаза и АДФ – получается пировиноградная кислота (рис. 11, 12).

Рис. 11. Дегидратация 2-фосфоглицерата

Рис. 12. Перенос фосфорильной группы с фосфоенолпирувата на АДФ. Образование пирувата

Процесс превращения глюкозы в пировиноградную кислоту в клетке называется гликолизом [3]. В результате гликолиза клетка получает из одной молекулы глюкозы восемь молекул АТФ и две молекулы пировиноградной кислоты. Превращение глюкозы в пировиноградную кислоту является первой стадией, общей для нескольких процессов. То же самое происходит под действием дрожжей на раствор сахара. Но реакция не закачивается получением пировиноградной кислоты. От этой кислоты отщепляется (под действием фермента декарбоксилазы) молекула диоксида углерода и образуется уксусный альдегид, который, в свою очередь, атакуется ферментом дегидрогеназой и НАД-Н2. В результате при отсутствии кислорода получается этиловый спирт.

На самом деле уравнение этого сложного процесса выглядит довольно просто:

С6Н12О6 à 2С2Н5ОН + 2СО2

Это и есть процесс брожения. В мышцах НАД-Н2 восстанавливает пировиноградную кислоту в молочную. Это происходит при большой нагрузке, когда кровь не успевает подводить кислород в нужном количестве. Поэтому у спортсменов, пробежавших дистанцию, резко увеличивается в крови количество молочной кислоты [4].

Ферменты – это биологические катализаторы, имеющие белковую природу, помогающие ускорить химические реакции как в живых организмах, так и вне их. Ферменты обладают высокой каталитической активностью. К примеру, чтобы расщепить молекулу полиуглевода (крахмал, целлюлозу) или какой – либо белок на составные части, их нужно несколько часов кипятить с крепкими растворами щелочей либо кислот. А ферменты пищеварительных соков (пепсин, протеаза, амилаза) способны гидролизовать эти вещества буквально за несколько секунд при температуре 37 °С. Помимо этого, ферменты обладают избирательностью своего действия в отношении структуры субстрата, условий проведения реакции и её типа (фермент превращает только данный тип субстратов в определенных реакциях и условиях). Ферменты катализируют огромное количество реакций, протекающих в живой клетке при размножении, дыхании, обмене веществ и т.д. [5].

В современном понимании биохимическое расщепление углеводов – это метаболический процесс, при котором регенерируется АТФ, а продукты расщепления органического субстрата могут служить одновременно и донорами, и акцепторами водорода. Огромную роль в биохимических процессах играют микроорганизмы, ферменты и катализаторы. Считается, что анаэробный гликолиз (расщепление углеводов) был первым источником энергии для общих предков всех живых организмов до того, как концентрация кислорода в атмосфере стала достаточно высокой, и поэтому эта форма генерации энергии в клетках – более древняя. За очень редкими исключениями она существует и у всех ныне живущих клеток.

В настоящее время ученые считают, что все реакции биохимического расщепления углеводов на начальной стадии имеют общую схему вплоть до образования пировиноградной кислоты. Затем, в зависимости от условий и качества ферментов, из пировиноградной кислоты образуются конечные продукты реакции: спирты, кислоты (уксусная, лимонная, молочная, яблочная, масляная и т.д.), альдегиды, углекислый газ, водород, вода и пр.

Изучение биохимических реакций расщепления углеводов в организме человека и анализ использованных источников позволили сделать следующие выводы:

1. В общем виде схему механизма расщепления углеводов можно представить следующим образом: сложный углевод (дисахарид, полисахарид) à глюкоза à эфиры фосфорных кислот à глицериновый альдегид à глицериновая кислота à пировиноградная кислота à далее возможны любые упомянутые выше направления.

2. Биохимические реакции углеводов лежат в основе жизнедеятельности клеток живых организмов, в том числе и человека.

3. Биохимические процессы расщепления углеводов, которые изображаются простыми, на первый взгляд, уравнениями начальных и конечных продуктов, на самом деле представляют собой сложные и многоступенчатые процессы.

4. Для осуществления биохимических процессов необходимы ферменты и катализаторы, которые ускоряют реакции расщепления углеводов в тысячи раз.

Глюкоза – главный источник энергии для клеток, это - топливо для нормальной работы всех органов и систем человеческого организма. Содержание глюкозы в крови - достаточно лабильный показатель, однако в организме здоровых людей этот показатель поддерживается в довольно узком диапазоне и редко снижается менее 2,5ммоль/л и повышается выше 8ммоль/л (даже сразу после приема пищи). Поддерживает необходимый уровень глюкозы в крови особый гормональный механизм.

Если глюкоза поступает в организм в избыточном количестве, она трансформируется в запасы энергии. Глюкоза превращается в гликоген - мобильный запас углеводов в организме, который содержится в печени и мышцах. Печень взрослых людей содержит
запас глюкозы в виде гликогена, достаточный для поддержания нормального уровня глюкозы в крови в течение 24 ч после последнего приема пищи. У детей дошкольного возраста гликогена хватает на 12 ч и менее. Если же запасы гликогена и так достаточно велики, тогда глюкоза начинает превращаться в жир.

При полном отсутствии углеводов в пище (при голодании или безуглеводных диетах) глюкоза образуется в организме из жиров, белков и при расщеплении гликогена. Повышение уровня глюкозы в крови возникает под действием нескольких гормонов: глюкагона, продуцируемого клетками поджелудочной железы; гормонов надпочечников; гормонов роста гипофиза и гормонов щитовидной железы.

Колебания концентрации глюкозы в крови, отличные от нормальных значений, воспринимаются рецепторами гипоталамуса (область мозга, которая регулирует постоянство внутренней среды организма). Благодаря влиянию гипоталамуса на вегетативную нервную систему, происходит срочное повышение или снижение выработки инсулина, глюкагона и других гормонов.

5 советов о правильном усвоении глюкозы

Гречкина Алла Павловна, врач-эндокринолог. Ведет прием в корпусе клиники на Озерковской.

Читайте также: