Номер 7, страница 50 - гдз по химии 11 класс рабочая тетрадь Габриелян, Сладков

7. Используя знания по биологии и дополнительные источники информации, приведите не менее трёх примеров ферментативных процессов обмена веществ в клетке и значение этих процессов.

Ферментативные процессы — это основа метаболизма (обмена веществ) любой клетки, обеспечивающая ее жизнедеятельность. Ферменты (биологические катализаторы белковой природы) ускоряют химические реакции в миллионы раз, позволяя им протекать при условиях, совместимых с жизнью. Ниже приведены три примера таких процессов.

1. Гликолиз

Это многостадийный ферментативный процесс анаэробного (бескислородного) расщепления глюкозы, протекающий в цитоплазме клеток. Каждая из десяти реакций гликолиза катализируется своим специфическим ферментом (например, гексокиназой, фосфофруктокиназой, пируваткиназой). В ходе гликолиза одна молекула глюкозы ($C_6H_{12}O_6$) расщепляется до двух молекул пировиноградной кислоты ($C_3H_4O_3$), при этом синтезируются две молекулы АТФ и восстанавливаются две молекулы НАД⁺. Суммарное уравнение реакции:

$C_6H_{12}O_6 + 2 \text{АДФ} + 2 \text{Ф}_н + 2 \text{НАД}^+ \rightarrow 2 \text{C}_3\text{H}_4\text{O}_3 + 2 \text{АТФ} + 2 \text{НАДН} + 2 \text{H}^+ + 2 \text{H}_2\text{O}$

Значение процесса: гликолиз является универсальным и древнейшим способом получения энергии для клеток. Он обеспечивает клетку энергией в виде АТФ в условиях отсутствия кислорода. Продукты гликолиза (пируват и НАДН) могут использоваться в последующих этапах клеточного дыхания для синтеза значительно большего количества АТФ.

Ответ: Процесс: гликолиз — ферментативное расщепление глюкозы в цитоплазме. Значение: обеспечение клетки энергией (АТФ) и субстратами для дальнейших метаболических путей.

2. Репликация ДНК

Это процесс удвоения молекулы ДНК, который происходит перед каждым делением клетки. Процесс является матричным синтезом, где каждая из двух цепей исходной молекулы ДНК служит матрицей для синтеза новой комплементарной цепи. Ключевую роль в репликации играют ферменты. Фермент хеликаза раскручивает двойную спираль ДНК, а фермент ДНК-полимераза достраивает новые цепи, подбирая нуклеотиды по принципу комплементарности (А-Т, Г-Ц).

Значение процесса: репликация обеспечивает точную передачу наследственной информации от материнской клетки к дочерним в процессе митоза, а также от поколения к поколению организмов при размножении. Это фундаментальный процесс, лежащий в основе роста, развития и регенерации тканей всех живых организмов.

Ответ: Процесс: репликация ДНК — ферментативное удвоение молекулы ДНК. Значение: точное копирование и передача генетической информации, что является основой наследственности и размножения.

3. Цикл Кальвина (темновая фаза фотосинтеза)

Это серия ферментативных реакций, протекающих в строме хлоропластов у фотосинтезирующих организмов. В ходе этого циклического процесса происходит фиксация неорганического углерода (из $CO_2$ атмосферы) и его преобразование в органические вещества, в первую очередь, в глюкозу. Ключевым ферментом этого цикла является Рубиско (рибулозобисфосфаткарбоксилаза/оксигеназа), который присоединяет $CO_2$ к пятиуглеродному сахару. Для реакций цикла Кальвина используется энергия АТФ и восстановительная сила НАДФН, которые были синтезированы в световой фазе фотосинтеза. Суммарное уравнение синтеза одной молекулы глюкозы:

$6 \text{CO}_2 + 12 \text{НАДФН} + 18 \text{АТФ} \rightarrow C_6H_{12}O_6 + 12 \text{НАДФ}^+ + 18 \text{АДФ} + 18 \text{Ф}_н + 6 \text{H}_2\text{O}$

Значение процесса: цикл Кальвина является основным путем автотрофного питания на планете. Он преобразует неорганический углерод в органические соединения, которые служат источником энергии и строительным материалом для самого растения. Таким образом, он создает первичную биомассу, которая лежит в основе большинства пищевых цепей на Земле.

Ответ: Процесс: цикл Кальвина — ферментативная фиксация углекислого газа для синтеза глюкозы. Значение: создание органических веществ из неорганических, что обеспечивает питанием автотрофные организмы и является основой продуктивности экосистем.