Считают, что первыми организмами были гетеротрофные анаэробы, способные использовать органические вещества абиогенного
происхождения. Первые гетеротрофы дали начало автотрофам, которые тоже были анаэробами. Позднее среди автотрофов появились организмы, способные осуществлять фотосинтез, что вело к накоплению в атмосфере кислорода. Это способствовало в дальнейшем появлению аэробного типа диссимиляции. Предполагают, что первыми аэробами были зеленые растения и хемосинтезирующие микроорганизмы. Гетеротрофы возникли на последнем этапе эволюции анаболизма и катаболизма.
ВОПРОСЫ ДЛЯ ОБСУЖДЕНИЯ
1. Какова роль обмена веществ и энергии в жизни живых существ?
2. Что такое энергия и каковы ее формы?
3. Применимы ли к живым системам законы термодинамики?
4. Как организмы используют энергию?
5. Какова связь между световой энергией и пигментами растений? Что происходит, когда свет падает на хлорофилл?
6. Почему энергия, запасенная в глюкозе, не может использоваться прямым образом для обеспечения биологических реакций?
7. Какова роль дыхания в подготовке энергии к использованию?
8. Какова роль гликолиза, цикла Кребса и цепи переноса электронов в «улучшении» энергии? Каково биологическое значение цикла Кребса?
9. Можете ли вы написать суммарное уравнение для превращения глюкозы в лактат?
10. Какова природа энергетической «валюты»?
11. Как используется АТФ в биологической работе?
12. Какова роль АТФ в транспорте ионов через клеточную мембрану?
13. Как вы понимаете роль АТФ в росте клеток и биосинтезе?
14. Полное окисление глюкозы дает 636 ккал энергии (глюкоза + + О2 — Н2О + СО2 + 636 ккал). В процессе гликолиза глюкозы продуцируются две молекулы АТФ (глюкоза — 2 АТФ + 2 пировиноградная кислота). Распад одной молекулы АТФ до одной молекулы АДФ дает 8 ккал (АТФ — АДФ + РО4 + 8 ккал). Сколько энергии остается в двух молекулах пировиноградной кислоты, если допустить, что гликолиз эффективен на 100\%?
15. Сколько молекул АТФ необходимо для синтеза в одну секунду ДНК, РНК, белка, липидов и полисахаридов в клетках человека,
если допустить, что их около 3-1015 в организме взрослого человека и что их биосинтетическая способность является такой же, как и в табл. 4?
16. Как много энергии необходимо для транспорта 3 эквивалентов Na+ из клетки в жидкую среду и 2 эквивалентов К+ из жидкой среды в клетку при условии, что концентрация Na+ составляет в клетках 10 мМ, в среде — 1 мМ, тогда как концентрация К+ равна 100 мМ в клетке и 5 мМ в среде?
17. Опишите свойства автотрофов и гетеротрофов с точки зрения ввода и использования энергии.
18. Что представляют собой АТФ и АДФ?
19. Каковы пути поступления веществ в клетки?
20. Каким образом можно демонстрировать существование «насоса» Na+ — К+ в эукариотических клетках?
21. Какие виды биологической работы осуществляются в клетках?
22. Приведите примеры биосинтетической способности клеток.
23. Дайте определения и перечислите основные свойства аутотрофных, гетеротрофных и миксотрофных организмов.
24. Если концентрация какой-либо аминокислоты в клетке составляет 10-3 мМ, то как долго это количество аминокислот будет поддерживать синтез белка при частоте, количественно выражающейся в 1-10-13 г вновь синтезированного белка в течение 30 мин, затрачиваемых на удвоение клеток?
25. Что вы знаете о происхождении разных типов метаболизма?