Обмен веществ в клетке, 8–10 класс: примеры с решением

Обмен веществ в клетке: пластический и энергетический обмен, этапы клеточного дыхания, фотосинтез и биосинтез белка. Есть разбор задачи на транскрипцию и трансляцию и список частых ошибок.

11 заданий8–10 класс
Биология10 класс2 заданияРегуляция транскрипции лактозного оперона

У бактерии Escherichia coli белок-репрессор LacI связывается с оператором лактозного оперона и препятствует транскрипции. При наличии лактозы в клетке…

Биология8 класс5 заданийСтроение клюва и щетинки козодоя

Клюв козодоя окружён жёсткими «щетинками». Что они представляют собой анатомически? Варианты: Кожные складки; Перья; Отслоения края клюва; Волосы

Биология10 класс2 заданияСхема биосинтеза белка

В чём заключаются функции всех обозначенных структур? (Схема биосинтеза белка: Ядро, ДНК, транскрипция, иРНК, тРНК (транспортирует аминокислоты), Цитоплазма…

Биология10 класс6 заданийДостраивание второй цепи ДНК

Фрагмент одной цепи ДНК имеет следующий состав: -А-А-А-Т-Т-Ц-Ц-Г-Г-Г-. Достройте вторую цепь.

Биология10 класс4 заданияТрансляция: антикодоны т-РНК и аминокислоты

Фрагмент цепи и-РНК состоит из последовательно расположенных кодонов: ГУГ-УУГ-УУЦ-УГГ-УУУ-АУА-АУЦ-УГА-УАА. Какие аминокислоты должны принести т-РНК к месту…

Биология9 класс5 заданийТранскрипция и трансляция

Участок молекулы ДНК состоит из следующих кодонов: ЦТЦ-ТТЦ-ТТТ-ТАТ-ТЦЦ-АЦЦ. Напишите структуру и-РНК и первичную структуру белка, который кодирует этот отрезок…

Биология9 класс4 заданияУровни организации живого

Выберите биологические объекты и распределите их по уровням организации: болотная кочка, янтарь, рыжая полёвка, рябчик русский, сосновая шишка, молекула ДНК…

Биология9 класс12 заданийБиология как наука

Кратко ответьте на вопросы. Что такое биология? Что изучает биология?

Биология9 класс6 заданийДНК → иРНК → белок

Участок молекулы ДНК состоит из следующих кодонов: ЦТЦ-ТТЦ-ТТТ-ТАТ-ТЦЦ-АЦЦ. Напишите структуру и-РНК и первичную структуру белка, который кодирует этот отрезок…

Биология8 класс§5. Жизнедеятельность клетки: главное кратко

выпиши главное и кратко (по тексту параграфа «§ 5. Жизнедеятельность клетки»)

Биология7 класс3 заданияПоследовательность процессов фотосинтеза

Установите последовательность процессов фотосинтеза. Запишите в таблицу соответствующую последовательность цифр. 1) акцептирование углекислого газа 2) фотолиз…

Что такое обмен веществ в клетке

Обмен веществ, или метаболизм, — это все превращения веществ и энергии в живой клетке. Клетка берёт вещества из среды, перестраивает их, строит из них свои молекулы и выводит всё ненужное. Без этого она не растёт, не делится и не работает.

Процессы обмена веществ в клетке делят на две связанные половины:

  • Пластический обмен (ассимиляция, анаболизм): из простых веществ строятся сложные, энергия тратится. Примеры: синтез белка на рибосомах, репликация ДНК, фотосинтез.
  • Энергетический обмен (диссимиляция, катаболизм): сложные вещества расщепляются, а энергия запасается в молекулах АТФ.

Эти половины зависят друг от друга. Пластический обмен создаёт белки-ферменты и компоненты мембран, а энергетический поставляет АТФ для любого синтеза. Из чего именно строятся эти молекулы, рассказано в теме химический состав клетки.

Продукты обмена веществ в клетках организма зависят от типа клетки. Это углекислый газ, вода, у человека ещё и азотистые соединения, например мочевина. У растений при фотосинтезе выделяется кислород.

Энергетический обмен веществ в клетке: три этапа

В школьной программе энергетический обмен делят на три этапа.

  1. Подготовительный. В пищеварительном тракте и в лизосомах клетки полимеры распадаются до мономеров: белки до аминокислот, жиры до глицерина и жирных кислот, полисахариды до глюкозы. Энергия выделяется только в виде тепла, АТФ не образуется. Как это происходит в организме человека, разбирает тема пищеварение и обмен веществ.
  2. Бескислородный (гликолиз). Идёт в цитоплазме. Молекула глюкозы распадается на 2 молекулы пировиноградной кислоты, образуется 2 АТФ.
  3. Кислородный. Идёт в митохондриях. Пировиноградная кислота окисляется до CO₂ и H₂O, образуется 36 АТФ.

В сумме при полном расщеплении одной молекулы глюкозы получается 38 АТФ (2 + 36). Если кислорода нет, процесс останавливается на гликолизе и переходит в брожение: клетка получает только 2 АТФ, а конечным продуктом становится молочная кислота или спирт с углекислым газом.

Обмен веществ в растительной клетке и роль органоидов

В растительной клетке идут оба вида обмена. В хлоропластах происходит фотосинтез, в митохондриях дыхание. В животной клетке хлоропластов нет, поэтому она получает органические вещества только готовыми.

Фотосинтез состоит из двух фаз:

  • Световая фаза идёт на мембранах тилакоидов. Свет возбуждает электроны хлорофилла, вода расщепляется (фотолиз), выделяется кислород, образуются АТФ и НАДФ-Н₂.
  • Темновая фаза идёт в строме хлоропласта. Углекислый газ связывается, а из него с помощью АТФ и НАДФ-Н₂ синтезируется глюкоза.

Более подробно процесс описан в теме жизнедеятельность растений.

Обмен веществ в органоидах клетки распределён так:

  • ядро: хранение ДНК, транскрипция;
  • рибосомы: трансляция, сборка белка;
  • митохондрии: кислородный этап дыхания, синтез АТФ;
  • хлоропласты: фотосинтез;
  • лизосомы: расщепление веществ;
  • цитоплазма: гликолиз.

Устройство каждого органоида подробно описано в теме строение клетки.

Как решить задачу на биосинтез белка

Чаще всего в заданиях по теме нужно пройти путь ДНК → иРНК → белок. Разберём задачу с другими данными.

Условие. Цепь ДНК: ТАЦ-ГЦА-ААА-ЦТТ. Найдите иРНК, антикодоны тРНК и аминокислоты белка.

Шаг 1. Транскрипция. Строим иРНК по правилу комплементарности: А–У, Т–А, Г–Ц, Ц–Г. В РНК вместо тимина стоит урацил.

ТАЦ-ГЦА-ААА-ЦТТ → АУГ-ЦГУ-УУУ-ГАА

Шаг 2. Антикодоны тРНК. Они комплементарны кодонам иРНК: УАЦ-ГЦА-ААА-ЦУУ.

Шаг 3. Трансляция. По таблице генетического кода находим аминокислоты для кодонов иРНК:

  • АУГ: метионин;
  • ЦГУ: аргинин;
  • УУУ: фенилаланин;
  • ГАА: глутаминовая кислота.

Ответ. иРНК: АУГ-ЦГУ-УУУ-ГАА; белок: мет-арг-фен-глу.

Если задача обратная, например по аминокислотам нужно найти ДНК, идёшь тем же путём назад: по таблице подбираешь кодоны иРНК, затем строишь комплементарную цепь ДНК.

Где ошибаются чаще всего

  • Тимин в РНК. В иРНК нет тимина, вместо него урацил. Если в ответе на иРНК стоит Т, задача решена неверно.
  • Таблица кода читается по иРНК. Кодоны в таблице записаны для иРНК. Искать аминокислоты по триплетам ДНК нельзя, сначала нужно построить иРНК.
  • Кодон и антикодон. Кодон находится на иРНК, антикодон на тРНК, и они комплементарны. Антикодон не совпадает с кодоном и не совпадает с триплетом ДНК.
  • Этапы дыхания. Гликолиз идёт в цитоплазме и даёт 2 АТФ, а 36 АТФ образуются в митохондриях. Эти числа часто путают.
  • Мутации. Замена одного нуклеотида меняет не больше одной аминокислоты, а иногда не меняет ни одной, потому что код избыточен. Нужно сравнить белок до и после замены, а не просто написать, что «белок изменился».

Какие задания присылают ученики

По этой теме на сайте собраны задания 9–10 классов. Чаще всего это задачи на транскрипцию и трансляцию, определение белка по участку ДНК и обратная задача по аминокислотам, мутации в гене и замены нуклеотидов в иРНК. Реже встречаются схемы биосинтеза белка и репликации, последовательность этапов фотосинтеза, тесты с отметкой верных высказываний и задания «закончите предложения». Есть и задачи повышенной сложности, например про регуляцию транскрипции у бактерий.

Найди в списке выше задание, похожее на своё, и посмотри ход решения. Если подходящего нет, сфотографируй своё задание и получи решение с пояснениями по шагам. Задачи на мутации близки к теме генетика и селекция.

Частые вопросы

Что такое обмен веществ в клетке?

Это совокупность реакций, в которых клетка получает вещества, строит из них свои молекулы, расщепляет их ради энергии и выводит продукты распада. Он состоит из пластического и энергетического обмена.

Чем отличается пластический обмен от энергетического?

В пластическом обмене сложные вещества синтезируются из простых, и энергия тратится. В энергетическом сложные вещества расщепляются, а энергия запасается в АТФ.

Какие органоиды участвуют в обмене веществ в клетке?

Ядро (транскрипция), рибосомы (синтез белка), митохондрии (кислородное дыхание, синтез АТФ), хлоропласты (фотосинтез у растений), лизосомы (расщепление веществ). Гликолиз идёт в цитоплазме.

Сколько АТФ образуется при расщеплении одной молекулы глюкозы?

В школьной программе принято считать 38 АТФ: 2 на этапе гликолиза и 36 на кислородном этапе в митохондриях. При брожении без кислорода образуется только 2 АТФ.

Обмен веществ в клетке, 8–10 класс: примеры с решением | ДЗмэн